Specifikacije in parametri LED diod

Obstaja veliko LED diod različnih oblik, velikosti, moči. Vendar je vsaka LED vedno polprevodniška naprava, ki temelji na prehodu toka skozi p-n spoj v smeri naprej, kar povzroči optično emisijo (vidno svetlobo).

V bistvu je za vse LED diode značilna vrsta specifičnih tehničnih lastnosti, električnih in svetlobnih, o katerih bomo govorili kasneje. Te lastnosti najdete v podatkovnem listu (v tehnični dokumentaciji) za LED.

Električne značilnosti so: prednji tok, prednji padec napetosti, največja povratna napetost, največja disipacija moči, tokovno-napetostna karakteristika. Parametri svetlobe so: svetlobni tok, svetlobna jakost, kot sipanja, barva (ali valovna dolžina), barvna temperatura, svetlobni izkoristek.

Nazivni tok naprej (Če — tok naprej)

Nazivni prednji tok je tok, ko prehaja skozi to LED v smeri naprej, proizvajalec zagotavlja svetlobne parametre potnega lista tega svetlobnega vira.Z drugimi besedami, to je delovni tok LED, pri katerem LED zagotovo ne bo izgorela in bo lahko normalno delovala skozi celotno življenjsko dobo. Pod temi pogoji pn spoj ne bo pokvarjen in se ne bo pregreval.

Poleg nazivnega toka obstaja takšen parameter, kot je najvišji prednji tok (Ifp - najvišji prednji tok) - največji tok, ki ga je mogoče prenesti skozi prehod samo z impulzi s trajanjem 100 μs z delovnim ciklom največ DC = 0,1 (za natančne podatke glejte podatkovni list) … V teoriji je največji tok omejevalni tok, ki ga kristal lahko prenese le kratek čas.

V praksi je vrednost nominalnega predhodnega toka odvisna od velikosti kristala, vrste polprevodnika in variira od nekaj mikroamperov do deset miliamperov (še več pri LED sklopih tipa COB).

Neprekinjen padec napetosti (Vf — napetost naprej)

Vztrajen padec napetosti na pn spoju povzroči nazivni tok LED. Na LED se napaja napetost, tako da ima anoda pozitiven potencial glede na katodo. Glede na kemično sestavo polprevodnika, valovno dolžino optičnega sevanja se razlikujejo tudi enosmerni padci napetosti na spoju.

Mimogrede, z neposrednim padcem napetosti lahko določite kemija polprevodnikov… In tukaj so približni razponi padca napetosti naprej za različne valovne dolžine (barve LED svetlobe):

• Infrardeče LED galijevega arzenida z valovno dolžino nad 760 nm imajo značilen padec napetosti manj kot 1,9 V.

• Rdeča (npr. galijev fosfid — 610 nm do 760 nm) — 1,63 do 2,03 V.

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

• Rumena (galijev fosfid, 570 do 590 nm) - 2,1 do 2,18 V.

• Zelena (galijev fosfid, 500 do 570 nm) - 1,9 do 4 V.

• Modra (cinkov selenid, 450 do 500 nm) — 2,48 do 3,7 V.

• Vijolična (indijev galijev nitrid, 400 do 450 nm) — 2,76 do 4 V.

• Ultravijolično (borov nitrid, 215 nm) — 3,1 do 4,4 V.

• Bela (modra ali vijolična s fosforjem) - približno 3,5 V.

Največja vzvratna napetost (Vr — povratna napetost)

Največja vzvratna napetost LED, tako kot pri kateri koli LED, je napetost, pri kateri se ob uporabi na pn-spoj v obratni polarnosti (ko je potencial katode večji od potenciala anode) kristal razgradi in LED odpove. nekatere LED diode imajo največjo povratno napetost približno 5 V. Za sklope COB še več, za infrardeče LED diode pa je lahko do 1-2 volta.

Največja disipacija moči (Pd — skupna disipacija moči)

Ta lastnost je izmerjena pri temperaturi okolja 25 °C. To je moč (pogosto v mW), ki jo lahko ohišje LED še vedno neprekinjeno odvaja in ne bo pregorelo. Izračuna se kot zmnožek padca napetosti s tokom, ki teče skozi kristal. Če je ta vrednost presežena (zmnožek napetosti in toka), se kristal zelo kmalu zlomi, pride do njegovega toplotnega uničenja.

Tokovno-napetostna karakteristika (VAC - graf)

Nelinearna odvisnost toka skozi p-n spoj od napetosti na spoju se imenuje tokovno-napetostna karakteristika (skrajšano VAC) LED.Ta odvisnost je grafično prikazana v podatkovnem listu, iz razpoložljivega grafa pa lahko zelo enostavno vidite, kakšen tok pri kakšni napetosti bo šel skozi LED kristal.

Narava I-V karakteristike je odvisna od kemične sestave kristala. Karakteristika I—V se je izkazala za zelo uporabno pri oblikovanju elektronskih naprav z LED diodami, saj je zahvaljujoč njej mogoče brez vedenja praktičnih meritev ugotoviti, kakšno napetost je treba uporabiti za LED, da dobimo dani tok. Tudi s pomočjo I-V karakteristike je mogoče natančneje izbrati omejevalnik toka za diodo.

Svetlobna jakost, svetlobni tok

Svetlobni (optični) parametri LED se merijo v fazi njihove proizvodnje, v normalnih pogojih in pri nazivnem toku skozi spoj. Predpostavlja se, da je temperatura okolice 25 °C, nastavljen je nazivni tok in izmerjena jakost svetlobe (v Cd — kandela) ali svetlobni tok (v lm — lumen).

Svetlobni tok enega lumna razumemo kot svetlobni tok, ki ga oddaja točkovni izotropni vir s svetlobno jakostjo, ki je enaka eni kandeli v prostorskem kotu enega steradiana.

Nizkotokovne LED diode so označene neposredno z jakostjo svetlobe, ki je navedena v milikanalih. Kandela je enota za svetlobno jakost, ena kandela pa je svetlobna jakost v določeni smeri vira, ki oddaja monokromatsko sevanje s frekvenco 540 × 1012 Hz, katerega svetlobna jakost v tej smeri je 1/683 W / av.

Z drugimi besedami, jakost svetlobe kvantificira jakost svetlobnega toka v določeni smeri.Manjši kot je razpršitev, večja je jakost svetlobe LED pri enakem svetlobnem toku. Na primer, ultra svetle LED diode imajo jakost svetlobe 10 kandel ali več.

Kot razprševanja LED (zorni kot)

Ta lastnost je v dokumentaciji LED pogosto opisana kot "dvojna theta polovična svetlost" in se meri v stopinjah (stopinje-stopinje-stopinje). Ime je ravno tako, ker ima LED običajno lečo za fokusiranje in svetlost ni enakomerna po celotnem kotu sipanja.

Na splošno je lahko ta parameter v območju od 15 do 140 °. SMD LED imajo širši kot kot svinčene. Na primer, 120° za LED v paketu SMD 3528 je normalno.

Dominantna valovna dolžina

Merjeno v nanometrih. Označuje barvo svetlobe, ki jo oddaja LED, ki je odvisna od valovne dolžine in kemične sestave polprevodniškega kristala.

Infrardeče sevanje ima valovno dolžino nad 760 nm, rdeče - od 610 nm do 760 nm, rumeno - od 570 do 590 nm, vijolično - od 400 do 450 nm, ultravijolično - manj kot 400 nm. Bela svetloba se oddaja z uporabo ultravijoličnega, vijoličnega ali modrega fosforja.

Barvna temperatura (CCT - Color Temperature)

Ta lastnost je navedena v dokumentaciji za bele LED diode in se meri v Kelvinih (K). Hladna bela (približno 6000K), topla bela (približno 3000K), bela (približno 4500K) — natančno prikazuje odtenek bele svetlobe.

Odvisno od barvne temperature bo barvna reprodukcija drugačna, belo pa oseba z različnimi barvnimi temperaturami zaznava na različne načine. Topla svetloba je udobnejša, boljša za dom, hladna svetloba je primernejša za javne prostore.

Svetlobna učinkovitost

Za LED, ki se danes uporabljajo za razsvetljavo, je ta značilnost v območju 100 lm / W. Zmogljivi modeli LED svetlobnih virov so presegli kompaktne fluorescenčne sijalke (CFL) in dosegli 150 lm / W ali več. V primerjavi z žarnicami z žarilno nitko imajo LED več kot 5-krat boljši svetlobni izkoristek.

V bistvu svetlobna učinkovitost številčno kaže, kako učinkovit je svetlobni vir v smislu porabe energije: koliko vatov je potrebnih za proizvodnjo določene količine svetlobe – koliko lumnov je vatov.

Naprava in princip delovanja LED

Zakaj bi morala biti LED priključena preko upora?

Obeti za razvoj bele LED tehnologije