Les DEL sont connues pour avoir une latence de cycle d'alimentation très faible et imperceptible, mais à quelle vitesse sont-elles mesurées? (nanosecondes?)
En d’autres termes, combien de temps faut-il à une LED entièrement éteinte pour atteindre sa luminosité optimale, et combien de temps faut-il pour passer de la pleine luminosité à l’extinction? Je suppose que le courant appliqué fait une différence?
Je pose cette question, car les moniteurs modernes à rétroéclairage LED utilisent la technologie PWM pour atteindre différents niveaux de luminosité. Même dans les conditions de contre-jour qui clignotent sous des milliers de Hertz , les LED semblent réagir presque instantanément (contrairement aux LFC, qui ralentissent assez lentement).
Réponses:
Pour répondre à cette question, il convient tout d’abord de distinguer les DEL à phosphore (N ° 1) (par exemple, les DEL blanches, éventuellement quelques DEL vertes) des DEL à émission directe (par exemple, les DEL de couleur les plus visibles, les DEL IR et UV).
LED d'émission directe ont généralement une Turn- sur le temps en nanosecondes un seul chiffre , plus pour les grandes LED. Les temps d' arrêt pour ceux-ci sont dans les dizaines de nanosecondes , un peu plus lent que l'allumage. Les DEL IR indiquent généralement les temps de transition les plus rapides, pour des raisons données à l'avance.
Des LED spéciales sont disponibles, dont les géométries de jonction et de liaison sont spécialement conçues pour permettre des impulsions de 800 picosecondes à 2 nanosecondes . Pour des impulsions encore plus courtes, des diodes laser spéciales, fonctionnant de nombreuses manières similaires aux LED, fonctionnent jusqu’à 50 impulsions picosecondes .
Comme l'a souligné @ConnorWolf dans les commentaires, il existe également une famille de produits à diodes électroluminescentes à formage de faisceau optique spécialisé, offrant des largeurs d'impulsions de 500 à 1 000 picosecondes .
Les DEL de type phosphore ont des délais d'activation et de désactivation de l'ordre de dizaines à des centaines de nanosecondes , nettement plus lents que les DEL à émission directe.
Les facteurs dominants pour une commutation rapide des LED ne sont pas seulement les temps de transition d'émission inhérents à la LED:
Ainsi, dans la pratique, les constantes de temps limites pour une conception mise en œuvre peuvent être de l'ordre de centaines de nanosecondes . Cela est dû en grande partie à des facteurs externes, à savoir le circuit de conduite. Cela contraste avec les temps de transition beaucoup plus courts de la jonction de LED.
Pour obtenir une indication de la dominance de la conception du circuit de commande par rapport aux LED elles-mêmes, consultez la récente RFI du gouvernement américain (avril 2013), qui vise à concevoir des circuits capables de garantir un temps de commutation des LED de l'ordre de 20 nanosecondes .
Notes :
N ° 1: Une DEL de type à luminophore possède une jonction émettrice de lumière sous-jacente, généralement située dans la plage du bleu extrême ou des ultraviolets, qui excite ensuite un revêtement de luminophore. Le résultat est une combinaison de plusieurs longueurs d'onde émises, d'où un spectre de longueurs d'onde plus large qu'une LED à émission directe, celle-ci étant perçue comme étant à peu près blanche (pour les LED blanches).
Cette émission de phosphore secondaire s’allume ou s’éteint beaucoup plus lentement que la transition de jonction. De plus, à l'extinction, la plupart des luminophores ont une longue queue qui retarde encore le temps d'extinction.
# 2: La géométrie de la jonction affecte de manière significative la capacité de la jonction. Par conséquent, des étapes similaires sont suivies pour la fabrication de LED spécialement conçues pour la signalisation à grande vitesse dans la gamme des MHz, comme pour la conception de diodes de commutation à haute fréquence. La capacité est affectée par l'épaisseur de la couche d'appauvrissement ainsi que par la zone de jonction. Les choix de matériaux (GaAsP contre GaP, etc.) ont également une incidence sur la mobilité des porteurs à la jonction, ce qui modifie le "temps de commutation".
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Ce que vous recherchez probablement, c’est le temps de recombinaison radiative: temps nécessaire à la recombinaison d’un trou et d’un électron pour émettre un photon, ce qui est un processus stochastique et peut donc prendre beaucoup de temps. En tant qu'ingénieur, vous devrez au préalable y ajouter le temps nécessaire à la création des trous et des électrons au taux souhaité, après avoir surmonté les effets électriques tels que la résistance, l'inductance et la capacité, y compris ceux de la LED l'emballage, et votre circuit de conduite.
Avec seulement cette information, vous pouvez toujours vous écarter du fait que les temps de recombinaison globaux en général et les temps de recombinaison radiative en particulier varient considérablement dans les semi-conducteurs, le plus significativement entre ceux à bande interdite indirecte (ceux qui ne fabriquent généralement que des LED très inefficaces, comme le silicium). ) et ceux avec une bande interdite directe (qui sont généralement utilisés pour les LED). Soyez également conscient d'une dépendance à la longueur d'onde.
Bien que je n'ai pas de chiffres à la main, l'ordre de grandeur de l'optoélectronique devrait être de nanosecondes. Lorsqu'il est optimisé pour une utilisation en tant que laser, qui est essentiellement une LED dans des miroirs optimisés pour un retour optique, le temps de recombinaison ou la durée de vie supérieure est généralement de quelques nanosecondes, selon l'Encyclopédie RP Photonics . À mon avis, les voyants normaux ne dépasseront pas cette valeur, mais ne seront pas beaucoup plus rapides, sauf optimisation particulière.
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