Спецификации и параметри на светодиодите
Има много светодиоди с различни форми, размери, мощности. Всеки светодиод обаче винаги е полупроводниково устройство, който се основава на преминаването на ток през p-n-прехода в посока напред, причинявайки оптично излъчване (видима светлина).
По принцип всички светодиоди се характеризират с редица специфични технически характеристики, електрически и светлинни, за които ще говорим по -нататък. Можете да намерите тези характеристики в листа с данни (в техническата документация) за светодиода.
Електрическите характеристики са: преден ток, спад на напрежението напред, максимално обратно напрежение, максимално разсейване на мощността, характеристика ток-напрежение. Параметрите на светлината са: светлинен поток, светлинен интензитет, ъгъл на разсейване, цвят (или дължина на вълната), цветна температура, светлинна ефективност.
Препратен номинален ток (Ако — ток напред)
Номиналният ток напред е токът, когато преминава през този светодиод в посока напред, производителят гарантира параметрите на паспортната светлина на този източник на светлина. С други думи, това е работният ток на светодиода, при който светодиодът определено няма да изгори и ще може да работи нормално през целия си експлоатационен живот. При тези условия pn кръстовището няма да бъде пробито и няма да прегрее.
В допълнение към номиналния ток има и такъв параметър като върховият ток напред (Ifp — върхов ток напред) — максималният ток, който може да бъде преминат през прехода само чрез импулси с продължителност 100 μs с работен цикъл от не повече от DC = 0,1 (вижте листа с данни за точни данни) … На теория максималният ток е ограничаващият ток, който кристалът може да издържи само за кратко време.
На практика стойността на номиналния ток напред зависи от размера на кристала, от вида на полупроводника и варира от няколко микроампера до десетки милиампери (още повече за светодиодни сглобки от типа COB).
Продължителен спад на напрежението (Vf — напрежение напред)
Продължителен спад на напрежението през pn кръстовището, причинявайки номиналния ток на светодиода. Към светодиода се подава напрежение, така че анодът да е с положителен потенциал по отношение на катода. В зависимост от химичния състав на полупроводника, от дължината на вълната на оптичното излъчване, директните падания на напрежението през кръстовището също се различават.
Между другото, чрез директния спад на напрежението можете да определите полупроводникова химия… И тук са приблизителните диапазони на спад на напрежението напред за различни дължини на вълните (LED светлинни цветове):
-
Инфрачервените светодиоди с галиев арсенид с дължини на вълните над 760 nm имат характерен спад на напрежението по -малък от 1,9 V.
-
Червен (например галиев фосфид — от 610 nm до 760 nm) — от 1,63 до 2,03 V.
-
Оранжево (галиев фосфид — от 590 до 610 nm) — от 2,03 до 2,1 V.
-
Жълт (галиев фосфид, от 570 до 590 nm) — от 2,1 до 2,18 V.
-
Зелено (галиев фосфид, 500 до 570 nm) — 1,9 до 4 V.
-
Синьо (цинков селенид, 450 до 500 nm) — 2,48 до 3,7 V.
-
Виолетов (индий -галиев нитрид, 400 до 450 nm) — 2,76 до 4 V.
-
Ултравиолетово (боров нитрид, 215 nm) — 3,1 до 4,4 V.
-
Бяло (синьо или лилаво с фосфор) — около 3,5 V.
Максимално обратно напрежение (Vr — обратно напрежение)
Максималното обратно напрежение на светодиода, като всеки светодиод, е напрежение, което, когато се приложи към pn кръстовище в обратна полярност (когато потенциалът на катода е по -голям от потенциала на анода), кристалът се разпада и светодиодът се проваля.По-голямата част от светодиодите имат максимално обратно напрежение около 5 V. За COB сглобки, дори повече, а за инфрачервени светодиоди, то може да бъде до 1-2 волта.
Максимално разсейване на мощността (Pd — общо разсейване на мощността)
Тази характеристика се измерва при температура на околната среда 25 ° C. Това е мощността (често в mW), която корпусът на LED все още може да се разсейва непрекъснато и няма да изгори. Изчислява се като произведение на спада на напрежението от тока, протичащ през кристала. Ако тази стойност бъде превишена (продуктът на напрежението и тока), много скоро кристалът ще се счупи, ще настъпи неговото термично разрушаване.
Характеристика на токово напрежение (VAC — графика)
Нелинейната зависимост на тока през p-n-прехода от напрежението, приложено към кръстовището, се нарича характеристика ток-напрежение (съкратено VAC) на светодиода. Тази зависимост е изобразена графично в листа с данни и от наличната графика много лесно можете да видите какъв ток при какво напрежение ще премине през LED кристала.
Характерът на I — V характеристиката зависи от химичния състав на кристала. Характеристиката I — V се оказва много полезна при проектирането на електронни устройства със светодиоди, тъй като благодарение на нея е възможно, без поведението на практически измервания, да се установи какво напрежение трябва да се приложи към светодиода, за да се получете даден ток. Дори с помощта на I — V характеристиката е възможно по -точно да се избере ограничител на тока за диода.
Светлинен интензитет, светлинен поток
Светлинните (оптични) параметри на светодиодите се измерват на етапа на тяхното производство, при нормални условия и при номиналния ток през кръстовището. Предполага се, че температурата на околната среда е 25 ° C, номиналният ток е зададен и се измерва интензитетът на светлината (в Cd — кандела) или светлинния поток (в lm — лумена).
Светлинният поток на един лумен се разбира като светлинен поток, излъчван от точков изотропен източник със светлинен интензитет, равен на една кандела в плътен ъгъл от един стерадиан.
Слаботоковите светодиоди се характеризират директно със силата на светлината, която е посочена в миликанели. Кандела е единица за светлинна интензивност, а една канделя е светлинна интензивност в дадена посока на източник, който излъчва монохроматично излъчване с честота 540 × 1012 Hz, чиято светлинна интензивност в тази посока е 1/683 W / ср.
С други думи, интензитетът на светлината определя количествено интензитета на светлинния поток в определена посока. Колкото по -малък е ъгълът на разсейване, толкова по -голям е интензитетът на светлината на светодиода при същия светлинен поток. Например, свръхярки светодиоди имат интензивност на светлината от 10 кандели или повече.
Ъгъл на разсейване на LED (ъгъл на видимост)
Тази характеристика често се описва в LED документацията като «двойна тета половин яркост» и се измерва в градуси (deg-градуси-градуси). Името е точно това, тъй като светодиодът обикновено има фокусираща леща и яркостта не е равномерна по целия ъгъл на разсейване.
Като цяло този параметър може да бъде в диапазона от 15 до 140 °. SMD светодиодите имат по -широк ъгъл от оловните. Например 120 ° за светодиод в пакет SMD 3528 е нормално.
Доминираща дължина на вълната
Измерено в нанометри. Той характеризира цвета на светлината, излъчвана от светодиода, който от своя страна зависи от дължината на вълната и от химичния състав на полупроводниковия кристал.
Инфрачервеното лъчение има дължина на вълната повече от 760 nm, червено — от 610 nm до 760 nm, жълто — от 570 до 590 nm, виолетово — от 400 до 450 nm, ултравиолетово — по -малко от 400 nm. Бялата светлина се излъчва с помощта на ултравиолетови, виолетови или сини фосфори.
Цветна температура (CCT — цветна температура)
Тази характеристика е посочена в документацията за белите светодиоди и се измерва в келвин (K). Студено бяло (около 6000K), топло бяло (около 3000K), бяло (около 4500K) — точно показва сянката на бялата светлина.
В зависимост от цветовата температура, цветопредаването ще бъде различно, а бялото се възприема от човек с различни цветови температури — по различни начини. Топлата светлина е по -удобна, по -добра е за дома, студената светлина е по -подходяща за обществени пространства.
Светлинна ефективност
За светодиодите, използвани днес за осветление, тази характеристика е в района на 100 lm / W. Мощните модели светодиодни източници на светлина надминаха компактните флуоресцентни лампи (CFL), достигайки 150 lm / W или повече. В сравнение с лампите с нажежаема жичка, светодиодите са повече от 5 пъти по -добри в светлинната ефективност.
По принцип ефикасността на светлината числено показва колко ефективен е източникът на светлина по отношение на консумацията на енергия: колко вата са необходими за производството на определено количество светлина — колко лумена са навати.
Устройството и принципът на действие на светодиода