Veranderingen in kenmerken met betrekking tot temperatuur (helderheid, golflengte, voorwaartse spanning)De eigenschappen van een LED-lamp veranderen met de chiptemperatuur (Tj: de temperatuur van de junctie die het licht uitstraalt). De chiptemperatuur omvat zowel de omgevingstemperatuur als de warmte die door de LED zelf wordt afgegeven. De volgende tekst beschrijft typische veranderingen in de kenmerken.
HelderheidDe hoeveelheid licht die door de LED-lamp wordt uitgestraald, neemt af naarmate Tj stijgt. Dit komt door een toename van de recombinatie van gaten en elektronen die geen bijdrage leveren aan de lichtemissie. De technische gegevens van de LED-lamp van Toshiba tonen grafieken van de karakteristieken van de lichtsterkte in verhouding tot de temperatuur van de behuizing (waarbij de lichtsterkte gestandaardiseerd is op 1,0 bij 25°C – zie Bijlage 1). Binnen het gegarandeerde bedrijfstemperatuurbereik varieert de lichtsterkte van 0,7 tot 1,2 (gebaseerd op een lichtsterkte van 1,0 bij 25°C)
GolflengteNet als de lichtsterkte verandert ook de uitgezonden golflengte, voornamelijk als gevolg van veranderingen in de halfgeleiderenergiekloof veroorzaakt door veranderingen in temperatuur. De omvang van de veranderingen in de golflengte varieert afhankelijk van het halfgeleidermateriaal; in InGaAlP-type LED's zorgt een temperatuurstijging ervoor dat d verandert met ongeveer 0,1 nm /°C. Voor toepassingen waar strikte golflengtenormen vereist zijn, moet rekening worden gehouden met elke verandering in golflengte binnen het gegarandeerde bedrijfstemperatuurbereik van apparatuur.
Voorwaartse spanning (Vf)Behalve in speciale gevallen worden veranderingen in de Vf, zoals veranderingen in de uitgezonden golflengte, veroorzaakt door veranderingen in de halfgeleiderenergiekloof. Als de temperatuur stijgt, daalt Vf met ongeveer 2 mV/°C. Verandering in Vf is een belangrijke overweging bij het ontwerp van de schakeling. Waar de LED-lamp op constante stroom werkt, hebben veranderingen in Vf geen invloed op de circuitconstanten. Waar de LED-lamp echter werkt met een ongeveer constante spanning, daalt Vf naarmate de temperatuur stijgt en de stroom toeneemt. Een toename van de stroom zorgt ervoor dat Tj nog verder stijgt en Vf verder daalt. De stroom blijft toenemen totdat een evenwicht is bereikt. Omgekeerd stijgt Vf bij lage temperaturen en daalt de stroom. De vereiste lichtsterkte wordt mogelijk niet bereikt wanneer de schakeling met een constante spanning wordt gebruikt.
Fluctuaties in kenmerkenVariatie in karakteristieke waarden tussen verschillende LED's ontstaat in de productiefase. Toshiba specificeert een minimumwaarde voor de lichtsterkte en een minimum- of maximumwaarde voor elk van de elektrische karakteristieke parameters. Daarom moeten optische circuits worden ontworpen rekening houdend met deze fluctuaties. Zo heeft Vf naast veranderingen in de temperatuur ook een bepaalde verdeling. Wanneer een circuit geen ingebouwde ontwerpmarge heeft, moeten apparaten met een grote Vf-fluctuatie worden gecontroleerd om ervoor te zorgen dat de gewenste eigenschappen nog steeds kunnen worden verkregen wanneer de temperatuur verandert. Afhankelijk van de karakteristiek van de schakeling of apparatuur kan het nodig zijn om de mate van fluctuatie in de karakteristieke waarden van de LED-lamp te beperken. In dergelijke gevallen zal Toshiba onderzoeken of er behoefte is aan een speciale norm en beslissen of een speciale norm kan worden toegepast.
Verschillen tussen zichtbare LED's en sensorlichtbronnen
LED-lampen zijn emitters van zichtbaar licht. Daarom zijn LED-normen gebaseerd op licht dat zichtbaar is voor mensen. Daarom raadt Marktech het gebruik van een zichtbare LED af als lichtbron voor een optische sensor. Relatieve efficiëntie Figuur 6 toont de lichtopbrengstcurve, met de golflengtekarakteristieken van licht waarvoor het menselijk oog gevoelig is. Het menselijk oog is het meest gevoelig voor licht met een golflengte van ongeveer 555 nm. Wanneer de lichtsterkte van een LED wordt gemeten, moet de waarde van de lichtsterkte bij elke golflengte worden gecorrigeerd volgens de lichtrendementcurve weergegeven in figuur 6.
Figuur 6 – Lichtrendementcurve
Gebruik de lichtopbrengstcurve om de output van de leds te corrigeren voor elke te meten golflengte of laat de leds die gemeten moet worden door een optisch filter met dezelfde transmissiekarakteristieken als de lichtopbrengstkromme. Uiteraard moet ook rekening worden gehouden met de golflengtekarakteristieken van de fotodetector. Fotodiodes of CCD-beeldsensoren worden soms gebruikt in fotodetectoren voor het controleren van de helderheid. In deze gevallen is het verschil tussen de lichtsterkte van zichtbare LED's niet alleen te wijten aan de verschillen in de gevoeligheid van hun fotodetectoren. Een simpele vergelijking tussen de lichtsterkte van een GaA As-led van 660 nm en die van een InGaAlP-led van 570 nm laat bijvoorbeeld zien dat de laatste een lichtsterkte heeft dan de eerste. Rekening houdend met de golflengtekarakteristieken van de ontvangstgevoeligheid van fotodetectoren met fotodiodes of CCD-beeldsensoren, heeft de 660 nm GaAlAs LED echter de hogere output. Bovendien toont het golflengte-karakteristiekdiagram in de technische gegevens alleen het zichtbare lichtspectrum en geeft het niet aan dat er geen ander licht door de LED wordt uitgestraald. Met name kan, afhankelijk van het type LED, de emissie een grote piek hebben in het nabij-infrarode gebied. Vergeet bij het gebruik van fotodiodes om de lichtsterkte te meten niet rekening te houden met infrarood licht.
