LED의 대기 시간은 얼마입니까?

LED는 매우 낮고 눈에 띄지 않는 전원 사이클 대기 시간을 갖는 것으로 알려져 있지만 측정시 얼마나 빠릅니까? (나노초?)

다시 말해, 완전히 꺼진 LED가 최적의 밝기에 도달하는 데 얼마나 걸립니까? 그리고 최대 밝기에서 꺼지는 데 얼마나 걸립니까? 현재 적용된 전류가 차이가 있다고 가정합니까?

현대 LED 백라이트 모니터는 PWM을 사용하여 다양한 밝기 레벨을 달성하고 심지어 수천 헤르츠에서 깜박 거리는 백라이트 에서도 LED가 거의 즉각적으로 반응하는 것처럼 보입니다 (CFL과 달리 전원 사이클이 다소 느림).

이 문제를 해결하려면 먼저 형광체 LED ^{(# 1)} (예 : 흰색 LED, 일부 녹색 LED)와 직접 방출 LED (예 : 가장 눈에 띄는 컬러 LED, IR 및 UV LED)를 구분해야합니다.

직접 방출 LED는 일반적으로 한 자릿수 나노초의 켜기 시간을 가지며 더 큰 LED의 경우 더 길다. 이것들에 대한 턴- 오프 시간은 수십 나노초 이며, 턴-온보다 약간 느리다. IR LED는 일반적으로 앞서 주어진 이유로 가장 빠른 전환 시간을 보여줍니다.

접합 및 본드 와이어 지오메트리가 800 피코 초에서 2 나노초 펄스 를 허용하도록 특별히 설계된 특수 목적의 LED 를 사용할 수 있습니다 . 더 짧은 펄스의 경우 LED와 작동 방식이 유사한 특수 목적의 레이저 다이오드는 50 피코 초 펄스 까지 작동합니다 .

의견에서 @ConnorWolf가 지적한 것처럼, 500-1000 피코 초의 펄스 폭을 자랑 하는 특수 광학 빔 형성 기능을 갖춘 LED 제품군도 있습니다 .

형광체 타입 LED는 수십에서 수백 나노초 내에 턴온 및 턴 오프 시간을 가지며 , 직접 방출 LED보다 상당히 느리다.

빠른 LED 스위칭의 주요 요인은 LED 고유의 방출 전환 시간이 아닙니다.

• 트레이스의 인덕턴스 로 인해 상승 및 하강 시간이 길어집니다. 더 긴 트레이스 = 더 느린 전환.
• LED 자체의 접합 커패시턴스 는 계수 ^{(# 2)} 입니다. 예를 들어, 이 5mm 스루 홀 LED 는 공칭 커패시턴스가 50pF입니다. 더 작은 접합부, 예를 들어 0602 SMD LED는 이에 상응하여 접합 커패시턴스가 더 낮으며, 어떠한 경우에도 스크린 백라이트에 사용될 가능성이 더 높다.
• 기생 커패시턴스 (추적 및 지원 회로)는 RC 시정 수를 증가시켜 전이를 늦추는 데 중요한 역할을합니다.
• 로우 사이드 MOSFET 스위칭과 같은 일반적인 LED 구동 토폴로지 는 꺼질 때 LED를 가로 질러 전압을 적극적으로 끌어 내리지 않으므로, 턴 오프 시간은 일반적으로 턴온보다 느리다.
• 위의 유도 성 및 용량 성 요인 으로 인해 LED 의 순방향 전압이 높을수록 상승 및 하강 시간이 길어집니다. 전원 공급 장치는 이러한 요인을 극복하기 위해 전류를 더 강하게 구동해야하기 때문입니다. 따라서 일반적으로 순방향 전압이 가장 낮은 IR LED가 가장 빠르게 전환됩니다.

따라서, 실제로 구현 된 설계에 대한 제한 시간 상수는 수백 나노초 일 수있다 . 이것은 주로 외부 요인, 즉 구동 회로 때문입니다. 이것을 LED 접합의 훨씬 짧은 전환 시간과 대조하십시오.

LED 자체와 달리 구동 회로 설계의 우위를 표시하려면 최근 미국 정부 RFI (2013 년 4 월)를 참조하여 20 나노초 범위 에서 LED 스위칭 시간을 보장 할 수있는 회로 설계를 찾으십시오 .

참고 사항 :

# 1 : 형광체 타입 LED는 일반적으로 먼 청색 또는 자외선 범위에있는 기본 발광 접합부를 가지며, 이는 형광체 코팅을 여기시킵니다. 그 결과 다중 방출 파장의 조합이 발생하여 직접 방출 LED보다 넓은 파장의 스펙트럼이 발생하며, 이는 대략 백색 (백색 LED의 경우)으로 인식됩니다.

이 2 차 형광체 방출은 접합 전이보다 훨씬 느리게 켜지거나 꺼집니다. 또한, 꺼질 때, 대부분의 형광체는 꼬리가 길어서 꺼질 때까지 시간을 더 왜곡시킵니다.

# 2 : 접합 지오메트리가 접합 커패시턴스에 크게 영향을줍니다. 따라서 고주파 스위칭 다이오드 설계에 사용되는 것과 같이 MHz 범위에서 고속 신호 처리를 위해 특별히 설계된 LED를 제조하기 위해 유사한 단계가 수행됩니다. 커패시턴스는 접합 면적뿐만 아니라 공 핍층 두께의 영향을받습니다. 재료 선택 (GaAsP v / s GaP 등)도 접점에서의 캐리어 이동성에 영향을 미치므로 "스위칭 시간"이 변경됩니다.

아마도 당신이 찾고있는 것은 복사 재결합 시간입니다. 일반적으로 광자를 방출하여 정공과 전자가 재결합하는 데 걸리는 시간은 확률 적 인 과정이므로 시간이 많이 걸릴 수 있습니다. 엔지니어의 관점에서 볼 때, 저항, 인덕턴스 및 용량과 같은 전기적 효과를 극복 한 후 LED를 통해 원하는 속도로 정공과 전자를 생성하는 데 걸리는 시간을 추가해야합니다. 포장 및 구동 회로.

이 정보만으로도 일반적인 재결합 시간과 일반적으로 복사 재결합 시간이 반도체에서, 특히 간접 밴드 갭이있는 반도체 (대개 실리콘과 같이 매우 비효율적 인 LED 만 만드는 것) 사이에서 크게 크게 변한다는 사실을 여전히 넘어 설 수 있습니다. ) 및 직접 밴드 갭이있는 제품 (일반적으로 LED에 사용됨). 또한 파장에 대한 의존성을 알고 있어야합니다.

준비가 된 숫자는 없지만 광전자의 크기는 나노초입니다. 기본적으로 광학 피드백에 최적화 된 미러 내부 LED 인 레이저로 사용하도록 최적화 된 경우 , RP Photonics Encyclopedia 에 따르면 재조합 시간 또는 상위 상태 수명은 일반적으로 몇 나노초 입니다. 내 생각에 일반 LED는 그 값을 초과하지 않지만 특별히 최적화되지 않는 한 훨씬 빠르지 않을 것입니다.