LED란? 주의가 필요한 특성

1. 온도에 대한 특성 변화 ＜광도 파장 순방향 전압 (V_F)＞

LED의 특성은 주위 온도 및 LED의 발열을 포함한 칩 온도 (Tj : 발광부인 Junction 온도)에 따라 특성이 변화합니다.
하기는 대표적인 특성 변화에 대한 설명입니다.

광도

LED는 Tj가 상승하면 광량이 저하됩니다.
이는 발광에 기여하지 않는 전자와 Hall의 재결합이 증가하기 때문입니다.

파장

광도 변화와 같이, 온도의 변화에 따라 발광 파장도 변화합니다.
주로, 온도가 변화함에 따라 반도체의 Band gap 폭이 변화하므로, 파장 변화가 발생하는 것입니다.
파장 변화량은 재료에 따라 달라집니다. InGaAlP계 LED는 온도 상승에 따라 λd가 0.1nm/°C 정도, 장파장측으로 변화합니다.
까다로운 파장 규격 용도에서는 세트의 동작 보증 온도 범위에서의 파장 변화를 검토할 필요가 있습니다.

순방향 전압 (V_F)

V_F의 변화는 특수한 경우를 제외하고, 발광 파장과 같이 반도체 Band gap 폭이 변화하기 때문에 발생하는 것입니다.
온도 상승에 따라V_F는 2mV/°C 정도의 비율로 저하됩니다.
V_F의 변화는 회로 설계에서 중요한 요소입니다.
LED의 동작이 정전류인 경우에는 V_F의 변화는 회로 정수로서는 심각한 문제는 아닙니다. 그러나, LED의 동작이 정전압인 경우, 또는 정전압에 가까운 경우에는 온도 상승에 따라V_F가 저하되어 전류가 증가합니다.
전류가 증가하면, Tj가 높아지고V_F가 낮아져 평형 상태가 될때까지 전류가 증가하게 됩니다.
또한, 반대로 저온이 되면V_F가 높아지고 전류가 감소하여, 정전압 동작에서는 필요 광도를 얻을 수 없는 경우가 있습니다.

2. 특성의 편차

LED는 제조 단계에서 특성치의 분포, 즉 편차가 발생하므로, 광도 랭크 및 전기적 특성에서도 최소치 등을 규정하고 있습니다.
따라서, 광학 설계 · 회로 설계 시에는 편차를 고려하여 설계해야 합니다.
예를 들어 V_F는 온도에 따라 변화하기 이전에, 분포 상 편차를 가지고 있습니다.
따라서, 설계 마진이 없을 경우에는, V_F편차가 큰 제품의 경우 온도 변화 시에도 원하는 특성을 얻을 수 있는 지를 검토해야 합니다.
회로 특성 및 세트의 특성에 따라서는 LED 특성치의 편차폭을 좁게 할 필요가 있습니다.
이 경우, 특별 규격 도입 검토와 그 대응이 가능한지를 판단할 필요가 있습니다.