Зашто су ЛЕД светла нелинеарна?

1, Основни принцип рада ЛЕД светла
ЛЕД (Лигхт Емиттинг Диоде) је полупроводнички уређај који ради на основу рекомбинације електрона и рупа у ПН споју да ослобађа енергију и емитује светлост. Када се на ЛЕД примени напредни напон, електрони се убризгавају из Н региона у П регион, рекомбинују се са рупама у П региону, ослобађају енергију и емитују је у облику фотона. Овај процес је манифестација квантних ефеката, који се суштински разликује од традиционалних жаруља са жарном нити и флуоресцентних лампи.
2, Нелинеарне карактеристике струје напона ЛЕД диода
Карактеристична крива напонске струје (ВИ) ЛЕД сијалица је нелинеарна, што је одређено карактеристикама њихових полупроводничких материјала. Када је предњи напон низак, ЛЕД је скоро непроводна и скоро да не пролази струја. У овом тренутку, ЛЕД је у искљученом стању и не емитује светлост. Када се напон унапред повећа до одређеног граничног напона (који се назива напон укључења или напон прага), ЛЕД почиње да проводи, струја нагло расте, а истовремено ЛЕД емитује светлост. Након тога, како се напон даље повећава, струја наставља да расте, али се стопа повећања постепено успорава, показујући јасну нелинеарну везу.
Ова нелинеарна карактеристика значи да се погонски напон ЛЕД-а мора прецизно контролисати како би се осигурало да ЛЕД ради на одговарајућој струји, избегавајући оштећење прекомерне струје или смањену светлосну ефикасност. Због тога је дизајн кола драјвера ЛЕД диода кључан, јер треба да обезбеди стабилан извор струје или напона да би се прилагодио нелинеарним карактеристикама ЛЕД диода.
3, Нелинеарни однос између излазне светлости и струје
Поред нелинеарне везе између напона и струје, постоји и нелинеарна веза између излазне светлости (осветљености) и струје ЛЕД диода. Уопштено говорећи, како се струја повећава, осветљеност ЛЕД-а ће се повећати, али ово побољшање није линеарно. Када је струја мала, повећање излазне светлости је релативно брзо; Када се струја повећа до одређене мере, брзина повећања излазне светлости ће се постепено успоравати, па чак може доћи и до засићења.
Овај нелинеарни однос углавном потиче од физичких механизама унутар ЛЕД диоде. Како се струја повећава, брзина рекомбинације у ПН споју се убрзава, ослобађајући више фотона, што резултира повећањем осветљености. Међутим, како струја наставља да расте, температура ПН споја ће такође порасти, што ће изазвати промене у структури појаса полупроводничког материјала, чиме ће утицати на ефикасност рекомбинације и оптички излаз. Поред тога, прекомерна струја такође може изазвати прегревање и оштећење ЛЕД-а.
4, Примена и изазови нелинеарних карактеристика
Нелинеарне карактеристике ЛЕД светла доносе јединствене предности њиховој примени у области осветљења, као што су висока ефикасност, дуг животни век, заштита животне средине, итд. Међутим, ова нелинеарна карактеристика такође представља изазове за дизајн кола ЛЕД драјвера. Да би се у потпуности искористиле перформансе ЛЕД-а и продужио његов радни век, неопходно је дизајнирати прецизна погонска кола како би се осигурало да ЛЕД ради при оптималној радној струји.
Поред тога, са континуираним развојем ЛЕД технологије повећавају се и захтеви људи за њеним перформансама. Да би се испунили ови захтеви, неопходно је спровести дубинско истраживање нелинеарних карактеристика ЛЕД диода и њихових основних физичких механизама, како би се развила ефикаснија, стабилнија и поузданија ЛЕД погонска кола и системи осветљења.