การเปลี่ยนแปลงลักษณะที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ (ความส่องสว่าง ความยาวคลื่น แรงดันไปข้างหน้า)ลักษณะของหลอดไฟ LED จะเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิของชิป (Tj: อุณหภูมิของทางแยกที่เปล่งแสง) อุณหภูมิชิปมีทั้งอุณหภูมิแวดล้อมและความร้อนที่ LED ปล่อยออกมาเอง ข้อความต่อไปนี้อธิบายการเปลี่ยนแปลงโดยทั่วไปในลักษณะ
ความส่องสว่างปริมาณแสงที่ปล่อยออกมาจากหลอดไฟ LED จะลดลงเมื่อ Tj เพิ่มขึ้น นี่เป็นเพราะการเพิ่มขึ้นของการรวมตัวของรูและอิเล็กตรอนที่ไม่ส่งผลต่อการปล่อยแสง ข้อมูลทางเทคนิคของหลอดไฟ LED ของโตชิบาแสดงกราฟของคุณลักษณะของความเข้มการส่องสว่างที่สัมพันธ์กับอุณหภูมิเคส (โดยที่ความเข้มของการส่องสว่างเป็นมาตรฐานที่ 1.0 ที่ 25°C – ดูภาคผนวก 1) ภายในช่วงอุณหภูมิการทำงานที่รับประกัน ความเข้มของการส่องสว่างจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.7 ถึง 1.2 (ตามความเข้มของการส่องสว่างที่ 1.0 ที่ 25°C)
ความยาวคลื่นเช่นเดียวกับความเข้มของการส่องสว่าง ความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาก็เปลี่ยนแปลงเช่นกัน สาเหตุหลักมาจากการเปลี่ยนแปลงช่องว่างพลังงานเซมิคอนดักเตอร์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ขอบเขตของการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นจะแตกต่างกันไปตามวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ใน LED ชนิด InGaAlP อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทำให้ d เปลี่ยนแปลงประมาณ 0.1 นาโนเมตร /°C สำหรับการใช้งานที่ต้องการมาตรฐานความยาวคลื่นที่เข้มงวด ต้องคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นภายในช่วงอุณหภูมิการทำงานที่รับประกันของอุปกรณ์
แรงดันไปข้างหน้า (Vf)ยกเว้นกรณีพิเศษ การเปลี่ยนแปลงใน Vf เช่น การเปลี่ยนแปลงของความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมา เกิดจากการเปลี่ยนแปลงในช่องว่างพลังงานของเซมิคอนดักเตอร์ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น Vf จะลดลงประมาณ 2 mV/°C การเปลี่ยนแปลงใน Vf เป็นข้อพิจารณาที่สำคัญในการออกแบบวงจร ในกรณีที่หลอดไฟ LED ทำงานโดยใช้กระแสไฟคงที่ การเปลี่ยนแปลงใน Vf จะไม่ส่งผลต่อค่าคงที่ของวงจร อย่างไรก็ตาม เมื่อหลอดไฟ LED ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าคงที่โดยประมาณ Vf จะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นและกระแสไฟเพิ่มขึ้น การเพิ่มขึ้นของกระแสทำให้ Tj เพิ่มขึ้นอีกและ Vf ลดลงต่อไป กระแสน้ำยังคงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนกว่าจะถึงจุดสมดุล ในทางกลับกันที่อุณหภูมิต่ำ Vf จะเพิ่มขึ้นและกระแสไฟตก อาจไม่ได้รับความเข้มของการส่องสว่างที่ต้องการเมื่อวงจรทำงานที่แรงดันไฟฟ้าคงที่
ความผันผวนในลักษณะความแปรปรวนของค่าคุณลักษณะระหว่างไฟ LED ต่างๆ เกิดขึ้นในขั้นตอนการผลิต โตชิบาระบุค่าต่ำสุดสำหรับความส่องสว่างและค่าต่ำสุดหรือสูงสุดสำหรับแต่ละพารามิเตอร์คุณลักษณะทางไฟฟ้า ดังนั้นจึงต้องออกแบบวงจรออปติกโดยคำนึงถึงความผันผวนเหล่านี้ด้วย ตัวอย่างเช่น นอกจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแล้ว Vf ยังมีการกระจายตัวที่แน่นอนอีกด้วย เมื่อวงจรไม่มีขอบการออกแบบในตัว ต้องตรวจสอบอุปกรณ์ที่มีความผันผวน Vf มากเพื่อให้แน่ใจว่ายังคงได้รับคุณลักษณะที่ต้องการเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง อาจจำเป็นต้องจำกัดปริมาณความผันผวนของค่าลักษณะเฉพาะของหลอดไฟ LED ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของวงจรหรืออุปกรณ์ ในกรณีเช่นนี้ โตชิบาจะทำการตรวจสอบว่าจำเป็นต้องมีมาตรฐานพิเศษและตัดสินใจว่าจะใช้มาตรฐานพิเศษหรือไม่
ความแตกต่างระหว่าง LED ที่มองเห็นได้และแหล่งกำเนิดแสงของเซนเซอร์
หลอดไฟ LED เป็นตัวปล่อยแสงที่มองเห็นได้ ดังนั้น มาตรฐาน LED จึงขึ้นอยู่กับแสงที่มนุษย์มองเห็นได้ ดังนั้น Marktech ไม่แนะนำให้ใช้ LED ที่มองเห็นได้เป็นแหล่งกำเนิดแสงสำหรับเซ็นเซอร์ออปติคัล ประสิทธิภาพสัมพัทธ์ รูปที่ 6 แสดงเส้นโค้งประสิทธิภาพการส่องสว่าง ซึ่งมีคุณลักษณะความยาวคลื่นของแสงที่ดวงตามนุษย์มีความอ่อนไหว ตามนุษย์ไวต่อแสงมากที่สุด โดยมีความยาวคลื่นประมาณ 555 นาโนเมตร เมื่อวัดความส่องสว่างของ LED ค่าความส่องสว่างที่ความยาวคลื่นแต่ละช่วงต้องได้รับการแก้ไขตามเส้นโค้งประสิทธิภาพการส่องสว่างที่แสดงในรูปที่ 6
รูปที่ 6 – เส้นโค้งประสิทธิภาพการส่องสว่าง
ใช้เส้นโค้งประสิทธิภาพการส่องสว่างเพื่อแก้ไขเอาต์พุตของ LED สำหรับความยาวคลื่นแต่ละช่วงที่จะวัด หรือส่งผ่านเอาต์พุตของ LED เพื่อวัดผ่านฟิลเตอร์ออปติคัลที่มีลักษณะการส่งผ่านเดียวกันกับกราฟแสดงประสิทธิภาพการส่องสว่าง โดยธรรมชาติแล้ว จำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะความยาวคลื่นของเครื่องตรวจจับแสงด้วย โฟโตไดโอดหรือเซ็นเซอร์รับภาพ CCD บางครั้งใช้ในเครื่องตรวจจับแสงเพื่อตรวจสอบความส่องสว่าง ในกรณีเหล่านี้ ความแตกต่างระหว่างความส่องสว่างของ LED ที่มองเห็นไม่ได้เกิดจากความแตกต่างในความไวของเครื่องตรวจจับแสงเท่านั้น ตัวอย่างเช่น การเปรียบเทียบง่ายๆ ระหว่างความเข้มของการส่องสว่างของ GaA As LED 660 นาโนเมตร และความเข้มของ InGaAlP LED 570 นาโนเมตร แสดงให้เห็นว่าความเข้มแสงหลังมีความเข้มของการส่องสว่างมากกว่าในอดีต อย่างไรก็ตาม เมื่อคำนึงถึงลักษณะความยาวคลื่นของความไวในการรับสัญญาณของเครื่องตรวจจับแสงที่มีโฟโตไดโอดหรือเซ็นเซอร์ภาพ CCD แล้ว GaAlAs LED ขนาด 660 นาโนเมตรจะมีเอาต์พุตที่สูงกว่า นอกจากนี้ แผนภาพลักษณะเฉพาะของความยาวคลื่นในข้อมูลทางเทคนิคยังแสดงเฉพาะสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้เท่านั้น และไม่ได้ระบุว่าไม่มีแสงอื่นๆ ที่ปล่อยออกมาจาก LED โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ขึ้นอยู่กับชนิดของ LED การปล่อยอาจมีจุดสูงสุดขนาดใหญ่ในพื้นที่ใกล้อินฟราเรด เมื่อใช้โฟโตไดโอดในการวัดความส่องสว่าง อย่าลืมคำนึงถึงแสงอินฟราเรดด้วย
