Špecifikácie a parametre LED diód

Existuje veľa LED diód rôznych tvarov, veľkostí, výkonov. Každá LED však vždy je polovodičové zariadenie, ktorý je založený na prechode prúdu cez p-n prechod v doprednom smere, čo spôsobuje optickú emisiu (viditeľné svetlo).

V zásade sa všetky LED diódy vyznačujú množstvom špecifických technických charakteristík, elektrických a svetelných, o ktorých budeme hovoriť neskôr. Tieto charakteristiky nájdete v údajovom liste (v technickej dokumentácii) pre LED.

Elektrické charakteristiky sú: dopredný prúd, pokles napätia vpred, maximálne spätné napätie, maximálny stratový výkon, charakteristika prúdového napätia. Parametre svetla sú: svetelný tok, svietivosť, uhol rozptylu, farba (alebo vlnová dĺžka), teplota farby, svetelná účinnosť.

Dopredný menovitý prúd (If – dopredný prúd)

Menovitý priepustný prúd je prúd pri prechode touto LED v priepustnom smere, výrobca garantuje pasové svetelné parametre tohto svetelného zdroja.Inými slovami, ide o prevádzkový prúd LED, pri ktorom LED rozhodne nevyhorí a bude môcť normálne pracovať počas celej svojej životnosti. Za týchto podmienok sa spojenie pn neporuší a nebude sa prehrievať.

Okrem menovitého prúdu existuje taký parameter, ako je špičkový dopredný prúd (Ifp - špičkový dopredný prúd) - maximálny prúd, ktorý môže prejsť prechodom iba impulzmi s trvaním 100 μs s pracovným cyklom nie dlhším ako DC = 0,1 (presné údaje nájdete v údajovom liste) … Teoreticky je maximálny prúd obmedzujúcim prúdom, ktorý kryštál dokáže zvládnuť len na krátky čas.

V praxi je hodnota nominálneho priepustného prúdu závislá od veľkosti kryštálu, od typu polovodiča a pohybuje sa od niekoľkých mikroampérov až po desiatky miliampérov (pri LED zostavách typu COB aj viac).

Trvalý pokles napätia (Vf – dopredné napätie)

Trvalý pokles napätia na prechode pn spôsobujúci menovitý prúd LED. Na LED diódu je privedené napätie, takže anóda má kladný potenciál vzhľadom na katódu. V závislosti od chemického zloženia polovodiča, vlnovej dĺžky optického žiarenia sa líšia aj priame úbytky napätia na prechode.

Mimochodom, podľa priameho poklesu napätia môžete určiť chémia polovodičov... A tu sú približné rozsahy poklesu napätia vpred pre rôzne vlnové dĺžky (farby svetla LED):

• Infračervené LED diódy z arzenidu gália s vlnovými dĺžkami nad 760 nm majú charakteristický pokles napätia menší ako 1,9 V.

• Červená (napr. fosfid gália — 610 nm až 760 nm) — 1,63 až 2,03 V.

• Oranžová (fosfid gália - od 590 do 610 nm) - od 2,03 do 2,1 V.

• Žltá (fosfid gália, 570 až 590 nm) - 2,1 až 2,18 V.

• Zelená (fosfid gália, 500 až 570 nm) - 1,9 až 4 V.

• Modrá (selenid zinku, 450 až 500 nm) — 2,48 až 3,7 V.

• Fialová (nitrid indium-gália, 400 až 450 nm) — 2,76 až 4 V.

• Ultrafialové (nitrid bóru, 215 nm) - 3,1 až 4,4 V.

• Biela (modrá alebo fialová s fosforom) - asi 3,5 V.

Maximálne spätné napätie (Vr – spätné napätie)

Maximálne spätné napätie LED, ako aj akejkoľvek LED, je napätie, ktoré pri privedení na pn prechod v obrátenej polarite (keď je potenciál katódy väčší ako potenciál anódy) sa kryštál rozpadne a LED zlyhá. Čím väčšia niektoré LED majú maximálne spätné napätie asi 5 V. Pre zostavy COB aj viac a pre infračervené LED to môže byť až 1-2 volty.

Maximálna strata energie (Pd – celková strata energie)

Táto charakteristika sa meria pri okolitej teplote 25 °C. Toto je výkon (často v mW), ktorý môže puzdro LED stále rozptyľovať a nezhorí. Vypočíta sa ako súčin poklesu napätia prúdom pretekajúcim kryštálom. Ak je táto hodnota prekročená (súčin napätia a prúdu), veľmi skoro sa kryštál rozbije, dôjde k jeho tepelnej deštrukcii.

Charakteristika prúdu a napätia (VAC – graf)

Nelineárna závislosť prúdu cez p-n prechod od napätia aplikovaného na prechod sa nazýva prúdovo-napäťová charakteristika (skrátene VAC) LED.Táto závislosť je graficky znázornená v datasheete a z dostupného grafu veľmi ľahko zistíte, aký prúd pri akom napätí bude prechádzať cez LED kryštál.

Charakter I-V charakteristiky závisí od chemického zloženia kryštálu. Charakteristika I — V sa ukazuje ako veľmi užitočná pri návrhu elektronických zariadení s LED diódami, pretože vďaka nej je možné bez praktických meraní zistiť, aké napätie by sa malo použiť na LED, aby sa daný prúd. Aj pomocou I — V charakteristiky je možné presnejšie zvoliť obmedzovač prúdu pre diódu.

Svietivosť, svetelný tok

Svetelné (optické) parametre LED sa merajú v štádiu ich výroby, za normálnych podmienok a pri menovitom prúde cez prechod. Predpokladá sa, že okolitá teplota je 25 °C, je nastavený nominálny prúd a meria sa intenzita svetla (v Cd — kandela) alebo svetelný tok (v lm — lumen).

Svetelným tokom jedného lúmenu sa rozumie svetelný tok vyžarovaný bodovým izotropným zdrojom so svietivosťou rovnajúcou sa jednej kandele v priestorovom uhle jedného steradiánu.

Nízkoprúdové LED sa vyznačujú priamo intenzitou svetla, ktorá sa udáva v milikanáloch. Kandela je jednotka svietivosti a jedna kandela je svietivosť v danom smere zdroja, ktorý vyžaruje monochromatické žiarenie s frekvenciou 540 × 1012 Hz, ktorého svietivosť v tomto smere je 1/683 W / av.

Inými slovami, intenzita svetla kvantifikuje intenzitu svetelného toku v určitom smere.Čím menší je uhol rozptylu, tým väčšia je intenzita svetla LED pri rovnakom svetelnom toku. Napríklad ultra jasné LED diódy majú intenzitu svetla 10 kandel alebo viac.

Uhol rozptylu LED (uhol pohľadu)

Táto charakteristika je v dokumentácii LED často opísaná ako „polovičný jas dvojitého theta“ a meria sa v stupňoch (stupňoch-stupňoch-stupňoch). Názov je len taký, pretože LED má zvyčajne zaostrovaciu šošovku a jas nie je rovnomerný v celom uhle rozptylu.

Vo všeobecnosti môže byť tento parameter v rozsahu od 15 do 140 °. SMD LED majú širší uhol ako olovené. Napríklad 120° pre LED v puzdre SMD 3528 je normálne.

Dominantná vlnová dĺžka

Merané v nanometroch. Charakterizuje farbu svetla vyžarovaného LED, ktorá zase závisí od vlnovej dĺžky a chemického zloženia polovodičového kryštálu.

Infračervené žiarenie má vlnovú dĺžku väčšiu ako 760 nm, červené - od 610 nm do 760 nm, žlté - od 570 do 590 nm, fialové - od 400 do 450 nm, ultrafialové - menej ako 400 nm. Biele svetlo sa vyžaruje pomocou ultrafialového, fialového alebo modrého fosforu.

Teplota farieb (CCT - Teplota farieb)

Táto charakteristika je uvedená v dokumentácii pre biele LED diódy a meria sa v Kelvinoch (K). Studená biela (asi 6000 K), teplá biela (asi 3000 K), biela (asi 4500 K) — presne zobrazuje odtieň bieleho svetla.

V závislosti od farebnej teploty bude farebné podanie rôzne a bielu vníma človek s rôznou farebnou teplotou rôznym spôsobom. Teplé svetlo je pohodlnejšie, lepšie pre domácnosť, studené je vhodnejšie do verejných priestorov.

Svetelná účinnosť

Pre dnes používané LED na osvetlenie sa táto charakteristika pohybuje okolo 100 lm/W. Výkonné modely LED svetelných zdrojov prekonali kompaktné žiarivky (CFL), dosahujúc 150 lm/W alebo viac. V porovnaní so žiarovkami sú LED diódy viac ako 5-krát lepšie vo svetelnej účinnosti.

V podstate svetelná účinnosť číselne udáva, aký efektívny je svetelný zdroj z hľadiska spotreby energie: koľko wattov je potrebných na vytvorenie určitého množstva svetla – koľko lúmenov je príkon.

Zariadenie a princíp činnosti LED

Prečo by mala byť LED pripojená cez odpor

Perspektívy vývoja technológie bielych LED