Czy różnica napięcia spadania diody LED między kolorami jest powiązana z inną energią długości fali?

Wydaje mi się, że diody LED emitujące światło o mniejszej energii (np. IR i czerwona) mają mniejszy spadek napięcia do przodu niż te o większej energii związane z ich długością fali (np. Niebieską lub UV).

To byłoby fascynujące.

Czy to prawdziwa korelacja, czy zależy wyłącznie od dostępnej technologii?

Poziom energii fotonów nie jest przyczyną, dla której _Vf rośnie wraz z poziomem energii fotonów.

Czemu? Ponieważ nie zawsze tak się dzieje.

Oto poziom energii 100 µmol dla czterech długości fali diod LED InGaN i ich _Vf .

Zauważ, jak wraz ze wzrostem V _f energia maleje.

Źródło V _f : Lumiled Rebel Colour Datasheet
Energy Source: Jak przekonwertować natężenie promieniowania na strumień fotonów?
oraz konwersje fotometryczne, radiometryczne, kwantowe

Fotonu nie można zmierzyć woltomierzem.
Foton i przenoszona przez niego energia zostały wyemitowane z diody LED.
Jak więc energia fotonu mogłaby być zawarta w V _f, gdy nie porusza się z prędkością światła od diody LED?

Energia fotonów nie wpływa bezpośrednio na _Vf .
Chwilowa rezystywność użytych materiałów determinuje _Vf

Więcej energii = mniej fotonów

To pytanie opiera się na fakcie, że foton o większej długości fali przenosi mniej energii niż foton o krótszej długości fali.
Foton o głębokości 660 nm przenosi 66% więcej energii niż ciemnoniebieski foton.

Ale to tylko część równania.

3,76 µmola niebieskich fotonów o długości 450 nm będzie przenosić 1 wat energii.
5,52 µmola fotonów o głębokości 660 nm będzie przenosić 1 wat energii.

To 56% więcej czerwonych fotonów niż niebieskich na wat.

Do wytworzenia 1 fotonu potrzeba jednego elektronu.
1 µmol = 602 214 076 000 000 000

To rodzaj prania.
Podczas gdy niebieski niesie więcej energii, na wat pobiera się mniej niebieskich fotonów.
Podczas gdy czerwony niesie mniej energii, więcej watonów generuje więcej na wat.
Źródło: konwersje fotometryczne, radiometryczne, kwantowe

W odniesieniu do roszczenia

dla elektronów wymagane jest pewne napięcie, aby mogły je przeniknąć przez region zubożenia. Elektron uwalnia swoją energię jako foton.
... pasmo materiału daje charakterystyczną długość fali. Wyższe odstępy pasma dają krótsze długości fali.

Podczas gdy energia w pasmie zbliża się do uwolnionej energii optycznej, energia
pasma nie jest reprezentowana w _Vf

Energia pasma wzbronionego jest zbliżona do uwolnionej energii optycznej tylko wtedy, gdy przeoczone są właściwości termiczne diody LED.
Źródło: Diody elektroluminescencyjne E. Freda Schuberta

Jeśli miałbyś przejść do Digikey i posortować (rosnąco) białe diody LED według V _f
W sąsiedniej kolumnie znajdziesz skuteczność (lm / W), diody LED o bardzo wysokiej skuteczności. Następnie, jeśli sortujesz według skuteczności (rosnąco), znajdziesz wyższe _Vf .

Przy większej liczbie elektronów przekształcanych w fotony (wyższa skuteczność), mniej elektronów przechodzi przez pasmo wzbronione do pasma przewodzenia. Elektrony w paśmie przewodzenia dodają się do _Vf, podczas gdy te przekształcone w fotony nie są uwzględnione w _Vf .

Zakres długości fal dostępnych w handlu diod LED o mocy wyjściowej jednego elementu co najmniej 5 mW wynosi od 360 do 950 nm. Każdy zakres długości fal jest wykonany z określonej rodziny materiałów półprzewodnikowych, niezależnie od producenta. Źródło: Photonics - Diody elektroluminescencyjne: podkład .

Artykuł jest wart przeczytania.

Rysunek 1. Przewodnik po kolorach LED od Lumex daje dobry przegląd różnych rodzajów LED, chemii i długości fal. Aby uzyskać wyjaśnienie, w razie potrzeby, zobacz diody LED i kolor (mój).

Jak wszystkie diody (D diody LED), wymagane jest pewne napięcie dla elektronów, aby mogły je poprowadzić przez region wyczerpania. Elektron uwalnia swoją energię jako foton. Twoje przeczucie jest prawidłowe, a pasmo szczelinowe materiału daje charakterystyczną długość fali. Wyższe odstępy pasma dają krótsze długości fali.

Rysunek 2. Spadki napięcia przewodzenia zmieniają się wraz z prądem. Co to jest dioda LED? .

Te dane dla tego wykresu zostały pobrane z różnych arkuszy danych i starannie wykreślone. Diody LED pochodzą jednak od różnych producentów i występują pewne różnice w napięciu przewodzenia.

Na przykład białe diody LED są niebieskimi diodami o głębokości 450 nm pokrytymi luminoforami przekształcającymi długość fali. Gdy luminofon jest absorbowany przez luminofor, jest on emitowany ponownie przy większej długości fali (np. Niebiesko-niebiesko-zielono-czerwono). Zatem biała krzywa IV będzie taka sama jak ciemnoniebieska krzywa w tej samej linii produktów. Nadal nad tym pracuję.

Jest połączony z pewnymi szczegółami, które oznaczają, że nie można narysować linii prostej przez wszystkie punkty.

Energia potrzebna do wytworzenia fotonu o dowolnej długości fali ustawia absolutne minimum Vf wymagane przez diodę podczas pracy. Oprócz tego istnieją dalsze niewielkie spadki napięcia w zależności od konkretnej technologii, poszczególnych materiałów, z których powstaje dany półprzewodnik o pasmach wzbronionych.

IIRC, żółty i zielony wymagają bardzo podobnego napięcia, które prawdopodobnie zależy od technologii. Ale ogólnie czerwony i IR wymagają mniej, a niebieski i UV więcej, ze względu na zapotrzebowanie na foton.