Quan hệ giữa màu sắc LED với hiệu suất phát sáng

Mối quan hệ giữa màu sắc LED với hiệu suất phát sáng như thế nào? 1 Lux đề cập đến độ rọi trong đó 1L quang thông được phân bố đồng đều trên diện tích 1 mét vuông. Nói chung, đèn chiếu sáng hoạt động sử dụng đơn vị cường độ ánh sáng nến CD, chẳng hạn như đèn sợi đốt, đèn LED, v.v.; các đối tượng phản xạ hoặc truyền qua sử dụng đơn vị lumen L lumen, chẳng hạn như máy chiếu LCD, v.v.; và đơn vị chiếu sáng Lux, thường được sử dụng trong nhiếp ảnh và các lĩnh vực khác.

Quan hệ giữa màu sắc LED với hiệu suất phát sáng

Giới thiệu ngắn gọn về màu LED

Ba đơn vị đo có giá trị tương đương nhau, nhưng phải hiểu theo các góc độ khác nhau. Ví dụ: nếu độ sáng (quang thông) của máy chiếu LCD là 1600 lumen và kích thước chiếu trên màn hình phản xạ toàn phần là 60 inch (1 mét vuông), thì độ rọi của nó là 1600 lux, giả sử rằng đầu ra ánh sáng của nó cách 1cm nguồn sáng thì vùng sáng là 1cm2, cường độ sáng của vùng sáng là 1600CD. Tuy nhiên, độ sáng của máy chiếu LCD thực sự sẽ bị giảm đi rất nhiều do mất khả năng truyền sáng, mất phản xạ hoặc màng truyền sáng và phân bố ánh sáng không đồng đều. Thông thường, hiệu suất 50% là tốt.

Trong thực tế sử dụng, tính toán cường độ ánh sáng thường sử dụng các đơn vị dữ liệu dễ dàng hơn để lập bản đồ hoặc thay đổi hướng. Đối với phần thân ánh sáng hoạt động của màn hình LED, CD / mét vuông thường được sử dụng làm đơn vị đo cường độ ánh sáng và góc quan sát được sử dụng làm thông số phụ, tương đương với đơn vị lux trên bề mặt màn hình; giá trị này thực sự được hiển thị trên màn hình. Nhân diện tích để có được cường độ ánh sáng của toàn màn hình ở góc nhìn tốt nhất.

Giả sử cường độ sáng của mỗi pixel trên màn hình là không đổi trong không gian tương ứng thì giá trị này có thể coi là quang thông của toàn màn hình. Thông thường, màn hình LED ngoài trời cần đạt độ sáng từ 4000 CD / m² trở lên mới có hiệu quả hiển thị lý tưởng dưới ánh sáng mặt trời. Đèn LED trong nhà thông thường, độ sáng tối đa khoảng 700 ~ 2000 CD / m².

Cường độ ánh sáng của đèn LED đơn chấp nhận CD làm đơn vị và được trang bị các thông số góc nhìn. Cường độ ánh sáng không liên quan gì đến màu sắc của đèn LED. Cường độ ánh sáng của một ống đơn thay đổi từ vài mCD đến 5000 mCD. Cường độ ánh sáng do nhà sản xuất đèn LED chỉ ra là điểm có cường độ sáng tối đa ở góc nhìn tốt nhất và ở vị trí trung tâm khi đèn LED được bật với dòng điện 20 mA.

Khi đèn LED được đóng gói, hình dạng của thấu kính phía trên và vị trí của chip LED từ thấu kính phía trên xác định góc nhìn và phân bố cường độ của ánh sáng đèn LED. Nói chung, góc nhìn của cùng một đèn LED càng lớn thì cường độ sáng tối đa càng giảm, nhưng quang thông tích lũy trên toàn bộ bán cầu ba chiều vẫn không thay đổi.

Khi nhiều đèn LED được bố trí gần nhau và đồng đều, các bề mặt phát sáng hình cầu của chúng chồng lên nhau, dẫn đến sự phân bố cường độ phát sáng đồng đều hơn trên toàn bộ mặt phẳng phát sáng.

Khi tính toán cường độ sáng của màn hình, cần nhân từ 30% đến 90% giá trị cường độ sáng của điểm tối đa do nhà sản xuất cung cấp dựa trên góc nhìn của đèn LED và mật độ phát xạ của đèn LED, làm độ sáng trung bình. cường độ của một ống đơn. Nói chung, tuổi thọ ánh sáng của đèn LED là rất dài.

Các nhà sản xuất thường chỉ ra rằng nó là hơn 100.000 giờ. Trên thực tế, bạn cũng nên chú ý đến chu kỳ giảm độ sáng của đèn pha LED. Ví dụ, hầu hết các ống UR màu đỏ được sử dụng trong đèn hậu ô tô đều bật trong hơn mười hoặc hàng chục giờ. , Độ sáng chỉ bằng một nửa so với ban đầu.

Chu kỳ giảm độ sáng có một mối quan hệ tuyệt vời với quá trình sản xuất vật liệu của đèn LED. Nói chung, khi điều kiện kinh tế cho phép, nên chọn đèn LED bốn phần tử có độ mờ chậm hơn. Kết hợp màu sắc và cân bằng trắng: Màu trắng là sự pha trộn của màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam dựa trên tỷ lệ độ sáng. Khi độ sáng của màu xanh lá cây là 69%, độ sáng của màu đỏ là 21% và độ sáng của màu xanh lam là 10%, mắt người sẽ cảm nhận được màu sắc sau khi pha trộn. Kết quả là màu trắng tinh khiết.

Tuy nhiên, tọa độ màu của đèn LED đỏ, xanh lục và xanh lam không thể đạt được hiệu ứng của phổ màu đầy đủ do quá trình sản xuất và các lý do khác, và việc kiểm soát độ sáng của các màu cơ bản, bao gồm cả các màu cơ bản bị lệch để đạt được ánh sáng trắng, nó được gọi là sự kết hợp màu sắc. Trước khi phối màu cho màn hình LED màu, để có được độ sáng tốt nhất và chi phí thấp nhất, bạn nên thử chọn các pixel thành phần của thiết bị LED có cường độ sáng của ba màu cơ bản là khoảng 3: 6: 1.

Cân bằng trắng yêu cầu ba màu cơ bản được tổng hợp dưới cùng một giá trị màu xám để vẫn có màu trắng tinh khiết. Màu cơ bản, màu cơ bản: Màu cơ bản dùng để chỉ những màu cơ bản có thể tổng hợp thành nhiều màu khác nhau. Các màu cơ bản trong ánh sáng màu là đỏ, lục và lam. Hình bên dưới là bảng phổ. Ba đỉnh trong bảng là bước sóng của các màu cơ bản lý tưởng. Nếu các màu cơ bản bị lệch, diện tích mà các màu có thể được tổng hợp sẽ giảm xuống và các hình tam giác trong bảng quang phổ sẽ thu hẹp lại. Từ góc nhìn trực quan, màu sắc sẽ không chỉ lệch lạc mà độ phong phú cũng giảm đi.

Các tia màu đỏ, xanh lục và xanh lam do đèn LED phát ra được chia đại khái thành tím, đỏ thuần, đỏ cam, cam, vàng cam, vàng, vàng xanh, xanh lục thuần, xanh lục bảo, xanh lục, xanh lam thuần khiết, xanh tím , v.v. dựa trên các đặc điểm bước sóng khác nhau của chúng. , Vàng xanh và xanh tím rẻ hơn nhiều so với đỏ thuần, xanh lục và xanh lam thuần khiết. Trong ba màu cơ bản, màu xanh lá cây là màu quan trọng nhất, vì màu xanh lá cây chiếm 69% độ sáng của màu trắng và nằm ở trung tâm của danh sách màu ngang. Do đó, trong ba phương pháp thành phần màu cơ bản cân nhắc độ tinh khiết của màu sắc và giá cả, trong ứng dụng thiết kế ba màu cơ bản, cân bằng trắng và giá trị độ sáng tối đa dự kiến ​​thường đạt được bằng cách điều chỉnh dòng điện LED.

Quan hệ giữa màu sắc LED với hiệu suất phát sáng

Chúng tôi thường lấy phương pháp kết hợp màu đơn giản và tối ưu nhất làm phương pháp tái tạo màu để thiết kế công nghệ hiển thị màu. Cân bằng trắng là một trong những tín hiệu quan trọng để kiểm soát thành phần màu sắc. Ba màu cơ bản của ánh sáng trắng thường được tạo ra bằng cách trộn ba màu cơ bản là đỏ, lục và lam dựa trên tỷ lệ độ sáng. Khi độ sáng của màu xanh lục trong ánh sáng là 69%, độ sáng của màu đỏ là 21% và độ sáng của màu xanh lam là 10%, mắt người sẽ cảm nhận được màu sắc sau khi trộn. Nó có màu trắng tinh khiết. Các TV CRT đầu tiên cho đến màn hình tinh thể lỏng LCD hiện tại đều được cấu tạo theo cách này.

Phân tích ảnh hưởng của vật liệu bán dẫn CAN đến hiệu suất của đèn LED

Vật liệu bán dẫn dựa trên Gan đã được sử dụng rộng rãi trong những năm gần đây trong sản xuất các thiết bị quang điện tử có bước sóng ngắn, chẳng hạn như điốt phát quang (LED) và điốt laze (LD). Hiện tại, có rất nhiều báo cáo và tài liệu về sự phát triển của vật liệu Gan và một số báo cáo về sản xuất chip chỉ giới hạn trong quá trình khắc Gan và tiếp điểm ohmic, và có rất ít báo cáo kỹ thuật về thiết kế kỹ thuật. Bài báo này thảo luận về tác động của thiết kế bố trí chip đối với hiệu suất LED dựa trên Gan, có thể cung cấp tài liệu tham khảo để lựa chọn bố trí chip cho các yêu cầu hiệu suất khác nhau.

⇒ Đọc thêm: Đèn đường Led có tốt hơn đèn cao áp natri

Mục đích thử nghiệm

Vật liệu chúng tôi sử dụng là tấm wafer hình tròn LED màu xanh lam dựa trên Gan được trồng trên nền sapphire theo phương pháp MOCVD. Tấm wafer hình chóp là một cấu trúc giếng đa tầng. Trong sản xuất chip, điện cực tiếp xúc n-ohm sử dụng cấu trúc Ti / Al / Ti / Au, điện cực tiếp xúc p-ohm sử dụng điện cực oxit Ni / Au trong suốt và điện cực dây là Ti / Au với một tấm wafer hình tròn rất nhất quán . Bố cục cấu trúc khảm 400 μm × 500 μm, bố cục cấu trúc khảm 350 μm × 350 μm và hai loại bố cục đường chéo 350 μm × 350 μm tương ứng.

Kết quả và thảo luận

Chúng tôi đã kiểm tra đặc tính IV và đặc tính PI của chip với bốn cách bố trí, bao gồm đặc điểm IV và đặc điểm PI của các chip bố trí khác nhau.

Từ đặc điểm IV có thể thấy rằng dưới 20 mA, đặc điểm IV của chip bố trí cấu trúc khảm hai chiều và chip điện cực chéo với điện cực dây p ở trung tâm của điện cực kéo dài về cơ bản là giống nhau và dây p cách điện cực theo đường chéo n. Điện áp giảm Vf của chip điện cực dưới cùng một dòng điện lớn hơn so với các chip khác. Mặc dù (a) diện tích mở rộng điện cực lớn, có lợi là giảm điện trở tiếp xúc ohmic loại p, nhưng tăng khoảng cách mang dòng điện, có thể làm tăng điện trở của cơ thể. Việc bù trừ hai hiệu ứng làm giảm đặc tính IV và kích thước chip.

Chip bố trí cũng tương tự. (A) Sử dụng điện cực chéo, các đặc tính IV đo được cho thấy rằng khi khoảng cách giữa điện cực dây p và điện cực n gần như nhau, các đặc tính IV của chip tương đương với chip của điện cực cấu trúc khảm. (B) Vf tương đối của điện cực dây p ở xa điện cực n và chip điện cực đường chéo cao hơn, có nghĩa là mật độ dòng điện dưới điện cực dây p lớn hơn mật độ dòng điện bên dưới điện cực kéo dài cách đều điện cực n .

Khoảng cách giữa n điện cực làm cho điện trở tương đương của chip lớn hơn và Vf lớn hơn. (B) Vf tương đối của điện cực dây p ở xa điện cực n và chip điện cực đường chéo cao hơn, có nghĩa là mật độ dòng điện dưới điện cực dây p lớn hơn mật độ dòng điện bên dưới điện cực kéo dài cách đều điện cực n . Khoảng cách giữa n điện cực làm cho điện trở tương đương của chip lớn hơn và Vf lớn hơn. (B) Vf tương đối của điện cực dây p ở xa điện cực n và chip điện cực đường chéo cao hơn, có nghĩa là mật độ dòng điện dưới điện cực dây p lớn hơn mật độ dòng điện bên dưới điện cực kéo dài cách đều điện cực n . Khoảng cách giữa n điện cực làm cho điện trở tương đương của chip lớn hơn và Vf lớn hơn.

Đặc điểm PI của các chip bố trí khác nhau cho thấy rằng dưới 20mA, đặc điểm PI của các chip LED dựa trên Gan khác nhau là tuyến tính và đặc điểm PI của chip bố trí cấu trúc khảm hai chiều và đường chéo chip điện cực nằm trong khoảng 30 mA. Các đặc điểm của tôi về cơ bản giống nhau. Khi dòng điện tăng lên, công suất quang học của chip lớn sẽ lớn hơn công suất quang học của chip nhỏ. (B) Khi điện cực dây p ở xa chip điện cực chéo của điện cực n thì công suất quang lớn hơn dưới dòng điện làm việc bình thường (<30mA), nhưng công suất bão hòa nhanh hơn dưới dòng điện cao.

Đặc tính PI của đèn LED nền Gan dưới 20mA là tuyến tính. Công suất quang học không liên quan gì đến mật độ dòng điện, nó chỉ phụ thuộc vào dòng điện thực tế. Mặc dù diện tích chip khác nhau nhưng dòng điện như nhau, hiệu suất ánh sáng như nhau, công suất quang học tương tự nhau và kích thước lớn. Vì mật độ dòng điện của chip nhỏ với cùng một dòng điện, nên nó có một số lợi thế khi làm việc với dòng điện cao.

(B) Công suất quang của chip điện cực bố trí theo đường chéo lớn hơn dưới dòng điện làm việc bình thường, chứng tỏ rằng mật độ dòng điện dưới diện tích mở rộng của điện cực gần điện cực n lớn hơn và dây điện cực p được dịch chuyển ra khỏi n diện tích điện cực để tăng độ truyền ánh sáng Một phần dòng điện làm giảm dòng điện trong vùng hấp thụ ánh sáng dưới điện cực dây p. Trong điều kiện hiện tại cao, một mặt, mật độ dòng điện cao và nó rất dễ bão hòa. Mặt khác, do điện trở của cơ thể tương đương lớn, dòng điện cao sinh nhiệt tương đối nhanh và ánh sáng phát ra có nhiều khả năng bão hòa hơn.

Sự kết luận

Mối quan hệ giữa màu sắc LED với hiệu suất phát sáng được nghiên cứu đã chỉ ra rằng các đặc tính IV và PI của chip LED dựa trên Gan dưới 20mA có ít liên quan đến kích thước, nhưng có liên quan đến vị trí điện cực. Công suất phát sáng của chip có dây dẫn p cách điện cực n nhỏ hơn 20mA. , Độ giảm áp suất phía trước cũng cao. Trong điều kiện dòng điện cao, chip có dây dẫn p cách điện cực n dễ bão hòa, và hiệu suất dòng điện cao của chip có kích thước chip lớn hơn thì tốt hơn. So sánh các đặc điểm của điện cực cấu trúc khảm và chip của điện cực cấu trúc chéo không cho thấy sự khác biệt đáng kể.

Website: https://nclighting.vn