Προδιαγραφές και παράμετροι LED

Υπάρχουν πολλά LED διαφορετικών σχημάτων, μεγεθών, ισχύος. Ωστόσο, κάθε LED είναι πάντα συσκευή ημιαγωγών, το οποίο βασίζεται στη διέλευση ρεύματος μέσω της διασταύρωσης p-n προς την εμπρός κατεύθυνση, προκαλώντας οπτική εκπομπή (ορατό φως).

Βασικά, όλα τα LED χαρακτηρίζονται από μια σειρά από συγκεκριμένα τεχνικά χαρακτηριστικά, ηλεκτρικά και ελαφριά, για τα οποία θα μιλήσουμε αργότερα. Μπορείτε να βρείτε αυτά τα χαρακτηριστικά στο φύλλο δεδομένων (στην τεχνική τεκμηρίωση) για το LED.

Τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά είναι: μπροστινό ρεύμα, πτώση τάσης προς τα εμπρός, μέγιστη αντίστροφη τάση, μέγιστη απαγωγή ισχύος, χαρακτηριστικό ρεύμα-τάση. Οι παράμετροι του φωτός είναι: φωτεινή ροή, φωτεινή ένταση, γωνία σκέδασης, χρώμα (ή μήκος κύματος), θερμοκρασία χρώματος, φωτεινή απόδοση.

Προώθηση ονομαστικής έντασης ρεύματος (Εάν — προς τα εμπρός ρεύμα)

Το ονομαστικό ρεύμα προς τα εμπρός είναι το ρεύμα όταν διέρχεται από αυτό το LED προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός, ο κατασκευαστής εγγυάται τις παραμέτρους φωτός διαβατηρίου αυτής της πηγής φωτός.Με άλλα λόγια, αυτό είναι το ρεύμα λειτουργίας του LED, στο οποίο το LED σίγουρα δεν θα καεί και θα μπορεί να λειτουργεί κανονικά σε όλη τη διάρκεια ζωής του. Υπό αυτές τις συνθήκες, η διασταύρωση pn δεν θα σπάσει και δεν θα υπερθερμανθεί.

Εκτός από το ονομαστικό ρεύμα, υπάρχει μια τέτοια παράμετρος όπως το ρεύμα αιχμής προς τα εμπρός (Ifp — ρεύμα αιχμής προς τα εμπρός) — το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να περάσει από τη μετάβαση μόνο από παλμούς διάρκειας 100 μs με κύκλο λειτουργίας όχι μεγαλύτερο από DC = 0,1 (δείτε το φύλλο δεδομένων για ακριβή δεδομένα) … Θεωρητικά, το μέγιστο ρεύμα είναι το περιοριστικό ρεύμα που ο κρύσταλλος μπορεί να χειριστεί μόνο για μικρό χρονικό διάστημα.

Στην πράξη, η τιμή του ονομαστικού προς τα εμπρός ρεύματος εξαρτάται από το μέγεθος του κρυστάλλου, από τον τύπο του ημιαγωγού και ποικίλλει από μερικά μικροαμπέρ έως δεκάδες χιλιοστά αμπέρ (ακόμη περισσότερο για συγκροτήματα LED τύπου COB).

Συνεχής πτώση τάσης (Vf — Μπροστινή τάση)

Μια παρατεταμένη πτώση τάσης στη διασταύρωση pn που προκαλεί το ονομαστικό ρεύμα του LED. Εφαρμόζεται τάση στο LED έτσι ώστε η άνοδος να βρίσκεται σε θετικό δυναμικό σε σχέση με την κάθοδο. Ανάλογα με τη χημική σύσταση του ημιαγωγού, το μήκος κύματος της οπτικής ακτινοβολίας, διαφέρουν και οι άμεσες πτώσεις τάσης στη διασταύρωση.

Παρεμπιπτόντως, με την άμεση πτώση τάσης μπορείτε να προσδιορίσετε χημεία ημιαγωγών… Και εδώ είναι τα κατά προσέγγιση εύρη πτώσης τάσης προς τα εμπρός για διαφορετικά μήκη κύματος (χρώματα φωτός LED):

• Οι υπέρυθρες λυχνίες LED αρσενιδίου του γαλλίου με μήκη κύματος άνω των 760 nm έχουν χαρακτηριστική πτώση τάσης μικρότερη από 1,9 V.

• Κόκκινο (π.χ. φωσφίδιο του γαλλίου — 610 nm έως 760 nm) — 1,63 έως 2,03 V.

• Πορτοκαλί (φωσφίδιο του γαλλίου — από 590 έως 610 nm) — από 2,03 έως 2,1 V.

• Κίτρινο (φωσφίδιο γαλλίου, 570 έως 590 nm) — 2,1 έως 2,18 V.

• Πράσινο (φωσφίδιο του γαλλίου, 500 έως 570 nm) - 1,9 έως 4 V.

• Μπλε (σεληνιούχος ψευδάργυρος, 450 έως 500 nm) — 2,48 έως 3,7 V.

• Βιολετί (νιτρίδιο γαλλίου ινδίου, 400 έως 450 nm) — 2,76 έως 4 V.

• Υπεριώδες (νιτρίδιο βορίου, 215 nm) — 3,1 έως 4,4 V.

• Λευκό (μπλε ή μωβ με φώσφορο) - περίπου 3,5 V.

Μέγιστη αντίστροφη τάση (Vr — Αντίστροφη τάση)

Η μέγιστη αντίστροφη τάση ενός LED, όπως κάθε LED, είναι μια τάση που, όταν εφαρμόζεται σε μια σύνδεση pn με αντίστροφη πολικότητα (όταν το δυναμικό της καθόδου είναι μεγαλύτερο από το δυναμικό της ανόδου), ο κρύσταλλος καταστρέφεται και το LED αστοχεί. Ορισμένα LED έχουν μέγιστη αντίστροφη τάση περίπου 5 V. Για συγκροτήματα COB, ακόμη περισσότερο, και για υπέρυθρες λυχνίες LED, μπορεί να είναι έως και 1-2 βολτ.

Μέγιστη απαγωγή ισχύος (Pd — Συνολική απαγωγή ισχύος)

Αυτό το χαρακτηριστικό μετριέται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 25 ° C. Αυτή είναι η ισχύς (συχνά σε mW) που το περίβλημα LED μπορεί να διαχέεται συνεχώς και δεν θα καεί. Υπολογίζεται ως το γινόμενο της πτώσης τάσης από το ρεύμα που διαρρέει τον κρύσταλλο. Εάν ξεπεραστεί αυτή η τιμή (το γινόμενο τάσης και ρεύματος), πολύ σύντομα ο κρύσταλλος θα σπάσει, θα συμβεί θερμική καταστροφή του.

Χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης (VAC - Γράφημα)

Η μη γραμμική εξάρτηση του ρεύματος μέσω της διασταύρωσης p-n από την τάση που εφαρμόζεται στη διασταύρωση ονομάζεται χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης (συντομογραφία VAC) του LED.Αυτή η εξάρτηση απεικονίζεται γραφικά στο φύλλο δεδομένων και από το διαθέσιμο γράφημα μπορείτε πολύ εύκολα να δείτε ποιο ρεύμα σε ποια τάση θα περάσει από τον κρύσταλλο LED.

Η φύση του χαρακτηριστικού I — V εξαρτάται από τη χημική σύσταση του κρυστάλλου. Το χαρακτηριστικό I — V αποδεικνύεται πολύ χρήσιμο στο σχεδιασμό ηλεκτρονικών συσκευών με LED, επειδή χάρη σε αυτό είναι δυνατό, χωρίς τη συμπεριφορά πρακτικών μετρήσεων, να μάθετε ποια τάση πρέπει να εφαρμοστεί στο LED για να ληφθεί ένα δεδομένο ρεύμα. Ακόμη και με τη βοήθεια του χαρακτηριστικού I — V, είναι δυνατό να επιλέξετε με μεγαλύτερη ακρίβεια έναν περιοριστή ρεύματος για τη δίοδο.

Φωτεινή ένταση, φωτεινή ροή

Οι φωτεινές (οπτικές) παράμετροι των LED μετρώνται στο στάδιο της παραγωγής τους, υπό κανονικές συνθήκες και στο ονομαστικό ρεύμα διαμέσου της διασταύρωσης. Θεωρείται ότι η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι 25 ° C, το ονομαστικό ρεύμα έχει ρυθμιστεί και μετράται η ένταση του φωτός (σε Cd — candela) ή η φωτεινή ροή (σε lm — lumen).

Η φωτεινή ροή ενός αυλού νοείται ως η φωτεινή ροή που εκπέμπεται από μια σημειακή ισότροπη πηγή με φωτεινή ένταση ίση με ένα καντέλα σε σταθερή γωνία ενός στεραδίου.

Τα LED χαμηλού ρεύματος χαρακτηρίζονται άμεσα από την ένταση φωτός, η οποία υποδεικνύεται σε χιλιοστά κανάλια. Ένα candela είναι μια μονάδα φωτεινής έντασης και ένα candela είναι η φωτεινή ένταση σε μια δεδομένη κατεύθυνση μιας πηγής που εκπέμπει μονοχρωματική ακτινοβολία με συχνότητα 540 × 1012 Hz, της οποίας η φωτεινή ένταση σε αυτήν την κατεύθυνση είναι 1/683 W / av.

Με άλλα λόγια, η ένταση φωτός ποσοτικοποιεί την ένταση της φωτεινής ροής σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση.Όσο μικρότερη είναι η γωνία σκέδασης, τόσο μεγαλύτερη είναι η ένταση φωτός του LED στην ίδια ροή φωτός. Για παράδειγμα, τα εξαιρετικά φωτεινά LED έχουν ένταση φωτός 10 καντέλες ή περισσότερο.

Γωνία σκέδασης LED (γωνία θέασης)

Αυτό το χαρακτηριστικό περιγράφεται συχνά στην τεκμηρίωση LED ως "διπλή θήτα μισή φωτεινότητα" και μετράται σε μοίρες (μοίρες-μοίρες-μοίρες). Το όνομα είναι ακριβώς αυτό, επειδή το LED έχει συνήθως φακό εστίασης και η φωτεινότητα δεν είναι ομοιόμορφη σε ολόκληρη τη γωνία σκέδασης.

Γενικά, αυτή η παράμετρος μπορεί να κυμαίνεται από 15 έως 140 °. Τα LED SMD έχουν μεγαλύτερη γωνία από τα μολύβδινα. Για παράδειγμα, 120° για ένα LED σε συσκευασία SMD 3528 είναι φυσιολογικό.

Κυρίαρχο μήκος κύματος

Μετρημένο σε νανόμετρα. Χαρακτηρίζει το χρώμα του φωτός που εκπέμπεται από το LED, το οποίο με τη σειρά του εξαρτάται από το μήκος κύματος και τη χημική σύσταση του κρυστάλλου ημιαγωγού.

Η υπέρυθρη ακτινοβολία έχει μήκος κύματος μεγαλύτερο από 760 nm, το κόκκινο — από 610 nm έως τα 760 nm, το κίτρινο — από 570 έως τα 590 nm, το ιώδες — από 400 έως τα 450 nm, το υπεριώδες — λιγότερο από 400 nm. Το λευκό φως εκπέμπεται με χρήση υπεριώδους, ιώδους ή μπλε φωσφόρου.

Θερμοκρασία χρώματος (CCT - Θερμοκρασία χρώματος)

Αυτό το χαρακτηριστικό καθορίζεται στην τεκμηρίωση για λευκές λυχνίες LED και μετράται σε Kelvin (K). Ψυχρό λευκό (περίπου 6000K), ζεστό λευκό (περίπου 3000K), λευκό (περίπου 4500K) — δείχνει με ακρίβεια τη σκιά του λευκού φωτός.

Ανάλογα με τη θερμοκρασία χρώματος, η χρωματική απόδοση θα είναι διαφορετική και το λευκό γίνεται αντιληπτό από ένα άτομο με διαφορετικές θερμοκρασίες χρώματος με διαφορετικούς τρόπους. Το ζεστό φως είναι πιο άνετο, καλύτερο για το σπίτι, το κρύο φως είναι πιο κατάλληλο για δημόσιους χώρους.

Απόδοση φωτός

Για τα LED που χρησιμοποιούνται σήμερα για φωτισμό, αυτό το χαρακτηριστικό είναι στην περιοχή των 100 lm / W. Τα ισχυρά μοντέλα πηγών φωτός LED έχουν ξεπεράσει τους συμπαγείς λαμπτήρες φθορισμού (CFL), φτάνοντας τα 150 lm / W ή περισσότερο. Σε σύγκριση με τους λαμπτήρες πυρακτώσεως, τα LED είναι περισσότερο από 5 φορές καλύτερα στην απόδοση φωτός.

Βασικά, η απόδοση φωτός αριθμητικά δείχνει πόσο αποδοτική είναι μια πηγή φωτός από την άποψη της κατανάλωσης ενέργειας: πόσα watt απαιτούνται για να παραχθεί μια συγκεκριμένη ποσότητα φωτός — πόσα lumens είναι τα watt.

Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας του LED

Γιατί πρέπει το LED να συνδεθεί μέσω αντίστασης

Προοπτικές ανάπτυξης τεχνολογίας λευκών LED