Specificațiile și parametrii LED-urilor

Există multe LED-uri de diferite forme, mărimi, puteri. Cu toate acestea, fiecare LED este întotdeauna dispozitiv semiconductor, care se bazează pe trecerea curentului prin joncțiunea p-n în direcția înainte, provocând emisie optică (lumină vizibilă).

Practic, toate LED-urile se caracterizează printr-o serie de caracteristici tehnice specifice, electrice și luminoase, despre care vom vorbi mai târziu. Aceste caracteristici le găsiți în fișa tehnică (în documentația tehnică) a LED-ului.

Caracteristicile electrice sunt: ​​curent direct, cădere de tensiune directă, tensiune inversă maximă, putere disipată maximă, caracteristică curent-tensiune. Parametrii luminii sunt: flux luminos, intensitate luminoasă, unghi de împrăștiere, culoare (sau lungime de undă), temperatura culorii, eficiență luminoasă.

Curent nominal direct (Dacă — curent direct)

Curentul nominal înainte este curentul când trece prin acest LED în direcția înainte, producătorul garantează parametrii luminii pașaport ai acestei surse de lumină.Cu alte cuvinte, acesta este curentul de funcționare al LED-ului, la care LED-ul cu siguranță nu se va arde și va putea funcționa normal pe toată durata de viață. În aceste condiții, joncțiunea pn nu se va defecta și nu se va supraîncălzi.

În plus față de curentul nominal, există un parametru precum curentul de vârf (Ifp - curent de vârf) - curentul maxim care poate fi trecut prin tranziție numai prin impulsuri cu o durată de 100 μs cu un ciclu de lucru de cel mult DC = 0,1 (vezi fișa de date pentru date exacte) ... În teorie, curentul maxim este curentul limită pe care cristalul îl poate gestiona doar pentru o perioadă scurtă de timp.

În practică, valoarea curentului nominal direct depinde de mărimea cristalului, de tipul semiconductorului și variază de la câțiva microamperi la zeci de miliamperi (chiar mai mult pentru ansamblurile LED de tip COB).

Căderea continuă de tensiune (Vf — tensiune directă)

O scădere susținută de tensiune pe joncțiunea pn care provoacă curentul nominal al LED-ului. O tensiune este aplicată LED-ului astfel încât anodul să fie la un potențial pozitiv față de catod. În funcție de compoziția chimică a semiconductorului, de lungimea de undă a radiației optice, căderile directe de tensiune pe joncțiune diferă și ele.

Apropo, prin căderea de tensiune continuă puteți determina chimia semiconductoarelor… Și iată intervalele aproximative de scădere a tensiunii directe pentru diferite lungimi de undă (culori ale luminii LED):

• LED-urile cu arseniură de galiu cu infraroșu cu lungimi de undă de peste 760 nm au o cădere caracteristică de tensiune mai mică de 1,9 V.

• Roșu (de exemplu, fosfură de galiu - 610 nm până la 760 nm) - 1,63 până la 2,03 V.

• Portocaliu (fosfură de galiu - de la 590 la 610 nm) - de la 2,03 la 2,1 V.

• Galben (fosfură de galiu, 570 până la 590 nm) - 2,1 până la 2,18 V.

• Verde (fosfură de galiu, 500 până la 570 nm) - 1,9 până la 4 V.

• Albastru (seleniră de zinc, 450 până la 500 nm) - 2,48 până la 3,7 V.

• Violet (nitrură de indiu galiu, 400 până la 450 nm) - 2,76 până la 4 V.

• Ultraviolete (nitrură de bor, 215 nm) - 3,1 până la 4,4 V.

• Alb (albastru sau violet cu fosfor) - aproximativ 3,5 V.

Tensiune inversă maximă (Vr — Tensiune inversă)

Tensiunea inversă maximă a unui LED, ca orice LED, este o tensiune care, atunci când este aplicată unei joncțiuni pn în polaritate inversă (când potențialul catodului este mai mare decât potențialul anodului), cristalul se defectează și LED-ul se defectează. unele LED-uri au o tensiune inversă maximă de aproximativ 5 V. Pentru ansamblurile COB, chiar mai mult, iar pentru LED-urile cu infraroșu, poate fi de până la 1-2 volți.

Disiparea maximă a puterii (Pd — disiparea totală a puterii)

Această caracteristică este măsurată la o temperatură ambientală de 25 ° C. Aceasta este puterea (adesea în mW) pe care carcasa LED-ului o poate disipa în continuare și nu se va arde. Se calculează ca produsul căderii de tensiune cu curentul care curge prin cristal. Dacă această valoare este depășită (produsul tensiunii și curentului), foarte curând cristalul se va rupe, va avea loc distrugerea lui termică.

Caracteristică curent-tensiune (VAC - grafic)

Dependența neliniară a curentului prin joncțiunea p-n de tensiunea aplicată joncțiunii se numește caracteristica curent-tensiune (abreviată VAC) a LED-ului.Această dependență este descrisă grafic în fișa de date, iar din graficul disponibil puteți vedea foarte ușor ce curent la ce tensiune va trece prin cristalul LED.

Natura caracteristicii I — V depinde de compoziția chimică a cristalului. Caracteristica I — V se dovedește a fi foarte utilă în proiectarea dispozitivelor electronice cu LED-uri, deoarece datorită acesteia este posibil, fără comportamentul măsurătorilor practice, să se afle ce tensiune trebuie aplicată LED-ului pentru a obține un curent dat. Chiar și cu ajutorul caracteristicii I — V, este posibil să alegeți mai precis un limitator de curent pentru diodă.

Intensitate luminoasă, flux luminos

Parametrii luminii (optici) ai LED-urilor sunt măsurați în stadiul producției lor, în condiții normale și la curentul nominal prin joncțiune. Se presupune că temperatura ambiantă este de 25 ° C, se setează curentul nominal și se măsoară intensitatea luminii (în Cd — candela) sau fluxul luminos (în lm — lumen).

Fluxul luminos al unui lumen este înțeles ca fluxul luminos emis de o sursă izotropă punctiformă cu o intensitate luminoasă egală cu o candela într-un unghi solid de un steradian.

LED-urile de curent scăzut sunt caracterizate direct de intensitatea luminii, care este indicată în milicanale. O candela este o unitate a intensității luminoase, iar o candela este intensitatea luminoasă într-o direcție dată a unei surse care emite radiații monocromatice cu o frecvență de 540 × 1012 Hz, a cărei intensitate luminoasă în acea direcție este de 1/683 W/av.

Cu alte cuvinte, intensitatea luminii cuantifică intensitatea fluxului de lumină într-o anumită direcție.Cu cât unghiul de împrăștiere este mai mic, cu atât intensitatea luminii LED-ului este mai mare la același flux de lumină. De exemplu, LED-urile ultra-luminoase au o intensitate luminoasă de 10 candela sau mai mult.

Unghiul de împrăștiere a LED-ului (unghiul de vedere)

Această caracteristică este adesea descrisă în documentația LED ca „luminozitate dublă theta jumătate” și este măsurată în grade (grade-grade-grade). Numele este doar așa, deoarece LED-ul are de obicei o lentilă de focalizare și luminozitatea nu este uniformă pe întregul unghi de împrăștiere.

În general, acest parametru poate fi în intervalul de la 15 la 140 °. LED-urile SMD au un unghi mai larg decât cele cu plumb. De exemplu, 120° pentru un LED dintr-un pachet SMD 3528 este normal.

Lungime de undă dominantă

Măsurată în nanometri. Caracterizează culoarea luminii emise de LED, care la rândul său depinde de lungimea de undă și de compoziția chimică a cristalului semiconductor.

Radiația infraroșie are o lungime de undă mai mare de 760 nm, roșu - de la 610 nm la 760 nm, galben - de la 570 la 590 nm, violet - de la 400 la 450 nm, ultraviolete - mai puțin de 400 nm. Lumina albă este emisă folosind fosfori ultravioleți, violet sau albastru.

Temperatura de culoare (CCT - Temperatura de culoare)

Această caracteristică este specificată în documentația pentru LED-urile albe și se măsoară în Kelvin (K). Alb rece (aproximativ 6000K), alb cald (aproximativ 3000K), alb (aproximativ 4500K) — arată cu exactitate nuanța luminii albe.

În funcție de temperatura culorii, redarea culorii va fi diferită, iar albul este perceput de o persoană cu temperaturi de culoare diferite în moduri diferite. Lumina caldă este mai confortabilă, mai bună pentru casă, lumina rece este mai potrivită pentru spațiile publice.

Eficiența luminii

Pentru LED-urile folosite astăzi pentru iluminat, această caracteristică este în regiunea de 100 lm/W. Modelele puternice de surse de lumină LED au depășit lămpile fluorescente compacte (CFL), ajungând la 150 lm/W sau mai mult. În comparație cu lămpile cu incandescență, LED-urile sunt de peste 5 ori mai bune ca eficiență luminoasă.

Practic, eficiența luminii indică numeric cât de eficientă este o sursă de lumină în ceea ce privește consumul de energie: câți wați sunt necesari pentru a produce o anumită cantitate de lumină - câți lumeni sunt wataje.

Dispozitivul și principiul de funcționare al LED-ului

De ce ar trebui să fie conectat LED-ul printr-un rezistor

Perspective pentru dezvoltarea tehnologiei LED alb