Specyfikacje i parametry diod LED

Istnieje wiele diod LED o różnych kształtach, rozmiarach, mocach. Jednak każda dioda jest zawsze urządzenie półprzewodnikowe, który polega na przepływie prądu przez złącze p-n w kierunku do przodu, powodując emisję optyczną (światło widzialne).

Zasadniczo wszystkie diody LED charakteryzują się szeregiem specyficznych właściwości technicznych, elektrycznych i świetlnych, o których porozmawiamy później. Charakterystyki te można znaleźć w arkuszu danych (w dokumentacji technicznej) diody LED.

Charakterystyki elektryczne to: prąd przewodzenia, spadek napięcia przewodzenia, maksymalne napięcie wsteczne, maksymalne rozproszenie mocy, charakterystyka prądowo-napięciowa. Parametry światła to: strumień świetlny, natężenie światła, kąt rozpraszania, kolor (lub długość fali), temperatura barwowa, wydajność świetlna.

Prąd znamionowy przewodzenia (jeśli — prąd przewodzenia)

Znamionowy prąd przewodzenia to prąd przepływający przez tę diodę LED w kierunku do przodu, producent gwarantuje paszportowe parametry świetlne tego źródła światła.Innymi słowy, jest to prąd roboczy diody LED, przy którym dioda LED na pewno się nie przepali i będzie mogła normalnie pracować przez cały okres użytkowania. W tych warunkach złącze pn nie ulegnie uszkodzeniu i nie przegrzeje się.

Oprócz prądu znamionowego istnieje taki parametr, jak szczytowy prąd przewodzenia (Ifp — szczytowy prąd przewodzenia) — maksymalny prąd, który może przejść przez przejście tylko przez impulsy o czasie trwania 100 μs przy współczynniku wypełnienia nie większym niż DC = 0,1 (dokładne dane znajdują się w arkuszu danych)… Teoretycznie maksymalny prąd to prąd graniczny, z którym kryształ może sobie poradzić tylko przez krótki czas.

W praktyce wartość nominalnego prądu przewodzenia zależy od wielkości kryształu, rodzaju półprzewodnika i waha się od kilku mikroamperów do kilkudziesięciu miliamperów (tym bardziej w przypadku zespołów LED typu COB).

Ciągły spadek napięcia (Vf — napięcie przewodzenia)

Trwały spadek napięcia na złączu pn powodujący prąd znamionowy diody LED. Do diody LED przykłada się napięcie, tak że anoda ma potencjał dodatni w stosunku do katody. W zależności od składu chemicznego półprzewodnika, długości fali promieniowania optycznego, spadki napięcia stałego na złączu również się różnią.

Nawiasem mówiąc, można określić bezpośredni spadek napięcia chemia półprzewodników… A oto przybliżone zakresy spadku napięcia w kierunku przewodzenia dla różnych długości fal (kolory światła LED):

• Diody LED na podczerwień z arsenku galu o długości fali powyżej 760 nm mają charakterystyczny spadek napięcia mniejszy niż 1,9 V.

• Czerwony (np. fosforek galu — 610 nm do 760 nm) — 1,63 do 2,03 V.

• Pomarańczowy (fosforek galu — od 590 do 610 nm) — od 2,03 do 2,1 V.

• Żółty (fosforek galu, 570 do 590 nm) — 2,1 do 2,18 V.

• Zielony (fosforek galu, 500 do 570 nm) — 1,9 do 4 V.

• Niebieski (selenek cynku, 450 do 500 nm) — 2,48 do 3,7 V.

• Fioletowy (azotek indowo-galowy, 400 do 450 nm) — 2,76 do 4 V.

• Ultrafiolet (azotek boru, 215 nm) — 3,1 do 4,4 V.

• Biały (niebieski lub fioletowy z luminoforem) — około 3,5 V.

Maksymalne napięcie wsteczne (Vr — napięcie wsteczne)

Maksymalne napięcie wsteczne diody LED, podobnie jak każdej diody LED, to napięcie, które po przyłożeniu do złącza pn z odwrotną polaryzacją (gdy potencjał katody jest większy niż potencjał anody) powoduje rozpad kryształu i uszkodzenie diody LED. niektóre diody LED mają maksymalne napięcie wsteczne około 5 V. W przypadku zespołów COB nawet więcej, aw przypadku diod podczerwieni może wynosić do 1-2 woltów.

Maksymalne rozproszenie mocy (Pd — całkowite rozproszenie mocy)

Ta charakterystyka jest mierzona w temperaturze otoczenia 25°C. Jest to moc (często w mW), którą obudowa LED może nadal rozpraszać w sposób ciągły i nie przepali się. Oblicza się go jako iloczyn spadku napięcia przez prąd przepływający przez kryształ. Jeśli ta wartość zostanie przekroczona (iloczyn napięcia i prądu), bardzo szybko kryształ pęknie, nastąpi jego termiczne zniszczenie.

Charakterystyka prądowo-napięciowa (VAC - wykres)

Nieliniowa zależność prądu płynącego przez złącze p-n od napięcia przyłożonego do złącza nazywana jest charakterystyką prądowo-napięciową (w skrócie VAC) diody LED.Ta zależność jest graficznie przedstawiona w datasheet, a z dostępnego wykresu bardzo łatwo można zobaczyć, jaki prąd przy jakim napięciu przepłynie przez kryształ LED.

Charakter charakterystyki I — V zależy od składu chemicznego kryształu. Charakterystyka I — V okazuje się bardzo przydatna w projektowaniu urządzeń elektronicznych z diodami LED, ponieważ dzięki niej można bez zachowania praktycznych pomiarów dowiedzieć się, jakie napięcie należy przyłożyć do diody LED, aby uzyskać dany prąd. Nawet przy pomocy charakterystyki I — V możliwe jest dokładniejsze wybranie ogranicznika prądu dla diody.

Światłość, strumień świetlny

Parametry świetlne (optyczne) diod LED mierzone są na etapie ich produkcji, w normalnych warunkach i przy nominalnym prądzie płynącym przez złącze. Przyjmuje się, że temperatura otoczenia wynosi 25°C, ustawiony jest prąd znamionowy i mierzone jest natężenie światła (w Cd — kandelach) lub strumień świetlny (w lm — lumenach).

Przez strumień świetlny jednego lumena rozumie się strumień świetlny emitowany przez punktowe źródło izotropowe o światłości równej jednej kandeli w kącie bryłowym jednego steradianu.

Niskoprądowe diody LED charakteryzują się bezpośrednio intensywnością światła, która jest wskazywana w milikanałach. Kandela to jednostka natężenia światła, a jedna kandela to światłość w danym kierunku źródła, które emituje promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 540 × 1012 Hz, którego światłość w tym kierunku wynosi 1/683 W/śr.

Innymi słowy, intensywność światła określa ilościowo intensywność strumienia świetlnego w określonym kierunku.Im mniejszy kąt rozpraszania, tym większe natężenie światła diody LED przy tym samym strumieniu świetlnym. Na przykład ultra jasne diody LED mają natężenie światła 10 kandeli lub więcej.

Kąt rozproszenia LED (kąt widzenia)

Ta cecha jest często opisywana w dokumentacji diod LED jako „podwójna jasność pół theta” i jest mierzona w stopniach (stopnie-stopnie-stopnie). Nazwa jest właśnie taka, ponieważ dioda LED ma zwykle soczewkę skupiającą, a jasność nie jest jednolita w całym kącie rozproszenia.

Ogólnie ten parametr może mieścić się w zakresie od 15 do 140 °. Diody LED SMD mają szerszy kąt niż diody ołowiane. Na przykład 120° dla diody LED w obudowie SMD 3528 jest normalne.

Dominująca długość fali

Mierzone w nanometrach. Charakteryzuje kolor światła emitowanego przez diodę LED, który z kolei zależy od długości fali i składu chemicznego kryształu półprzewodnikowego.

Promieniowanie podczerwone ma długość fali większą niż 760 nm, czerwone — od 610 nm do 760 nm, żółte — od 570 do 590 nm, fioletowe — od 400 do 450 nm, ultrafioletowe — mniej niż 400 nm. Białe światło emitowane jest za pomocą luminoforów ultrafioletowych, fioletowych lub niebieskich.

Temperatura barwowa (CCT – temperatura barwowa)

Ta cecha jest określona w dokumentacji białych diod LED i jest mierzona w kelwinach (K). Zimna biel (około 6000K), ciepła biel (około 3000K), biała (około 4500K) — dokładnie oddaje odcień białego światła.

W zależności od temperatury barwowej oddawanie barw będzie różne, a biel jest postrzegana przez osobę o różnych temperaturach barwowych na różne sposoby. Ciepłe światło jest wygodniejsze, lepsze dla domu, zimne światło jest bardziej odpowiednie dla przestrzeni publicznych.

Lekka wydajność

W przypadku diod LED stosowanych obecnie do oświetlenia ta charakterystyka mieści się w granicach 100 lm/W. Mocne modele źródeł światła LED prześcignęły świetlówki kompaktowe (CFL), osiągając 150 lm/W lub więcej. W porównaniu do lamp żarowych, diody LED są ponad 5 razy lepsze pod względem wydajności świetlnej.

Zasadniczo wydajność świetlna wskazuje liczbowo, jak wydajne jest źródło światła pod względem zużycia energii: ile watów potrzeba do wytworzenia określonej ilości światła — ile lumenów to waty.

Urządzenie i zasada działania diody LED

Dlaczego dioda LED powinna być podłączona przez rezystor

Perspektywy rozwoju technologii białych diod LED