Specifikacije i parametri LED dioda

Postoji mnogo LED dioda različitih oblika, veličina, snaga. Međutim, svaka LED dioda uvijek jest poluvodički uređaj, koji se temelji na prolasku struje kroz p-n spoj u smjeru prema naprijed, uzrokujući optičku emisiju (vidljivu svjetlost).

Uglavnom, sve LED diode karakterizira niz specifičnih tehničkih karakteristika, električnih i svjetlosnih, o kojima ćemo kasnije govoriti. Ove karakteristike možete pronaći u podatkovnom listu (u tehničkoj dokumentaciji) za LED.

Električne karakteristike su: prednja struja, prednji pad napona, maksimalni povratni napon, maksimalna disipacija snage, strujno-naponska karakteristika. Parametri svjetla su: svjetlosni tok, svjetlosna jakost, kut raspršenja, boja (ili valna duljina), temperatura boje, svjetlosna učinkovitost.

Prednja nazivna struja (Ako — prednja struja)

Nazivna struja naprijed je struja kada prolazi kroz ovaj LED u smjeru naprijed, proizvođač jamči svjetlosne parametre putovnice ovog izvora svjetlosti.Drugim riječima, ovo je radna struja LED-a, pri kojoj LED sigurno neće izgorjeti i moći će normalno raditi tijekom cijelog radnog vijeka. Pod tim uvjetima, pn spoj se neće pokvariti i neće se pregrijati.

Osim nazivne struje, postoji takav parametar kao što je vršna struja naprijed (Ifp — vršna struja naprijed) — maksimalna struja koja se može proći kroz prijelaz samo pomoću impulsa od 100 μs s radnim ciklusom od najviše DC = 0,1 (pogledajte podatkovnu tablicu za točne podatke) … U teoriji, maksimalna struja je granična struja koju kristal može podnijeti samo kratko vrijeme.

U praksi, vrijednost nominalne prednje struje ovisi o veličini kristala, o vrsti poluvodiča i varira od nekoliko mikroampera do desetaka miliampera (čak i više za LED sklopove tipa COB).

Kontinuirani pad napona (Vf — prednji napon)

Trajni pad napona preko pn spoja uzrokuje nazivnu struju LED-a. Na LED se dovodi napon tako da anoda ima pozitivan potencijal u odnosu na katodu. Ovisno o kemijskom sastavu poluvodiča, valnoj duljini optičkog zračenja razlikuju se i izravni padovi napona na spoju.

Usput, izravnim padom napona možete odrediti kemija poluvodiča… A ovdje su približni rasponi pada napona prema naprijed za različite valne duljine (boje LED svjetla):

• Infracrvene LED diode od galij arsenida s valnim duljinama iznad 760 nm imaju karakterističan pad napona manji od 1,9 V.

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

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

• Žuta (galijev fosfid, 570 do 590 nm) — 2,1 do 2,18 V.

• Zeleno (galijev fosfid, 500 do 570 nm) — 1,9 do 4 V.

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

• Ljubičasta (indij galij nitrid, 400 do 450 nm) — 2,76 do 4 V.

• Ultraljubičasto (bor nitrid, 215 nm) — 3,1 do 4,4 V.

• Bijela (plava ili ljubičasta s fosforom) — oko 3,5 V.

Maksimalni povratni napon (Vr — povratni napon)

Maksimalni obrnuti napon LED-a, kao i bilo koje LED-ice, napon je koji, kada se primijeni na pn spoj u obrnutom polaritetu (kada je potencijal katode veći od potencijala anode), kristal se pokvari i LED zakaže. Veći neke LED diode imaju maksimalni povratni napon od oko 5 V. Za COB sklopove čak i više, a za infracrvene LED diode može biti do 1-2 volta.

Maksimalna disipacija snage (Pd — ukupna disipacija snage)

Ova se karakteristika mjeri pri temperaturi okoline od 25 °C. To je snaga (često u mW) koju kućište LED-a može kontinuirano rasipati i neće izgorjeti. Izračunava se kao umnožak pada napona i struje koja teče kroz kristal. Ako se prekorači ova vrijednost (produkt napona i struje), kristal će vrlo brzo puknuti, doći će do njegovog toplinskog uništenja.

Strujno-naponska karakteristika (VAC - grafikon)

Nelinearna ovisnost struje kroz p-n spoj o naponu dovedenom na spoj naziva se strujno-naponska karakteristika (skraćeno VAC) LED-a.Ta je ovisnost grafički prikazana u podatkovnoj tablici, a iz dostupnog grafa možete vrlo lako vidjeti koja će struja pri kojem naponu proći kroz LED kristal.

Priroda I—V karakteristike ovisi o kemijskom sastavu kristala. I—V karakteristika pokazala se vrlo korisnom u dizajnu elektroničkih uređaja s LED diodama, jer je zahvaljujući njoj moguće, bez ponašanja praktičnih mjerenja, saznati koji napon treba primijeniti na LED diodu da bi se dobila datu struju. Čak i uz pomoć I-V karakteristike, moguće je točnije odabrati limitator struje za diodu.

Svjetlosni intenzitet, svjetlosni tok

Svjetlosni (optički) parametri LED dioda mjere se u fazi njihove proizvodnje, u normalnim uvjetima i pri nazivnoj struji kroz spoj. Pretpostavlja se da je temperatura okoline 25 °C, nazivna struja je podešena i izmjeren je intenzitet svjetlosti (u Cd — kandela) ili svjetlosni tok (u lm — lumen).

Svjetlosni tok od jednog lumena razumijeva se kao svjetlosni tok koji emitira točkasti izotropni izvor sa svjetlosnom jakošću jednakom jednoj kandeli u prostornom kutu od jednog steradijana.

Slabostrujne LED diode karakteriziraju izravno intenzitet svjetlosti, koji je naznačen u milikanalima. Kandela je jedinica za jakost svjetlosti, a jedna kandela je jakost svjetlosti u određenom smjeru izvora koji emitira monokromatsko zračenje frekvencije 540 × 1012 Hz, čija je jakost svjetlosti u tom smjeru 1/683 W/av.

Drugim riječima, intenzitet svjetlosti kvantificira intenzitet svjetlosnog toka u određenom smjeru.Što je manji kut raspršenja, veći je intenzitet svjetlosti LED-a pri istom svjetlosnom toku. Na primjer, ultra-sjajne LED diode imaju intenzitet svjetlosti od 10 kandela ili više.

LED kut raspršenja (kut gledanja)

Ova se karakteristika često opisuje u LED dokumentaciji kao "dvostruka theta polusvjetlina" i mjeri se u stupnjevima (stupnjevi-stupnjevi-stupnjevi). Naziv je upravo takav, jer LED obično ima leću za fokusiranje i svjetlina nije ravnomjerna po cijelom kutu raspršenja.

Općenito, ovaj parametar može biti u rasponu od 15 do 140 °. SMD LED imaju širi kut od olovnih. Na primjer, 120° za LED u SMD 3528 paketu je normalno.

Dominantna valna duljina

Mjereno u nanometrima. Karakterizira boju svjetlosti koju emitira LED, a koja pak ovisi o valnoj duljini i kemijskom sastavu poluvodičkog kristala.

Infracrveno zračenje ima valnu duljinu veću od 760 nm, crveno — od 610 nm do 760 nm, žuto — od 570 do 590 nm, ljubičasto — od 400 do 450 nm, ultraljubičasto — manje od 400 nm. Bijelo svjetlo se emitira pomoću ultraljubičastog, ljubičastog ili plavog fosfora.

Temperatura boje (CCT - Temperatura boje)

Ova karakteristika navedena je u dokumentaciji za bijele LED diode i mjeri se u Kelvinima (K). Hladna bijela (oko 6000K), topla bijela (oko 3000K), bijela (oko 4500K) — točno pokazuje nijansu bijele svjetlosti.

Ovisno o temperaturi boje, prikaz boja će biti drugačiji, a bijelo percipira osoba s različitim temperaturama boje na različite načine. Toplo svjetlo je ugodnije, bolje za dom, hladno svjetlo je prikladnije za javne prostore.

Svjetlosna učinkovitost

Za LED diode koje se danas koriste za rasvjetu, ova karakteristika je u području od 100 lm / W. Snažni modeli LED izvora svjetla nadmašili su kompaktne fluorescentne svjetiljke (CFL), dosežući 150 lm / W ili više. U usporedbi sa žaruljama sa žarnom niti, LED imaju više od 5 puta bolju svjetlosnu učinkovitost.

U osnovi, svjetlosna učinkovitost numerički pokazuje koliko je izvor svjetlosti učinkovit u smislu potrošnje energije: koliko je vata potrebno za proizvodnju određene količine svjetlosti — koliko je lumena vati.

Uređaj i princip rada LED

Zašto bi LED trebao biti spojen preko otpornika

Izgledi za razvoj bijele LED tehnologije