Gaismas diožu specifikācijas un parametri

Ir daudz dažādu formu, izmēru, jaudas gaismas diožu. Tomēr katra LED vienmēr ir pusvadītāju ierīce, kas balstās uz strāvas pāreju caur p-n krustojumu uz priekšu, izraisot optisko emisiju (redzamo gaismu).

Būtībā visas gaismas diodes raksturo vairākas specifiskas tehniskās īpašības, elektriskās un gaismas, par kurām mēs runāsim vēlāk. Šos raksturlielumus varat atrast LED datu lapā (tehniskajā dokumentācijā).

Elektriskie raksturlielumi ir: tiešā strāva, tiešā sprieguma kritums, maksimālais reversais spriegums, maksimālā jaudas izkliede, strāvas-sprieguma raksturlielums. Gaismas parametri ir: gaismas plūsma, gaismas intensitāte, izkliedes leņķis, krāsa (vai viļņa garums), krāsu temperatūra, gaismas efektivitāte.

Tiešā nominālā strāva (If — tiešā strāva)

Nominālā priekšējā strāva ir strāva, kad tā iet caur šo LED virzienā uz priekšu, ražotājs garantē šī gaismas avota pases gaismas parametrus.Citiem vārdiem sakot, tā ir gaismas diodes darba strāva, pie kuras gaismas diode noteikti neizdegs un varēs normāli strādāt visu savu kalpošanas laiku. Šādos apstākļos pn pāreja netiks nojaukta un nepārkarst.

Papildus nominālajai strāvai ir tāds parametrs kā maksimālā tiešā strāva (Ifp - maksimālā tiešā strāva) - maksimālā strāva, ko var izlaist cauri pārejai tikai ar impulsiem, kuru ilgums ir 100 μs ar darba ciklu ne vairāk kā DC = 0,1 (precīzus datus skatiet datu lapā) … Teorētiski maksimālā strāva ir ierobežojošā strāva, ar kuru kristāls var izturēt tikai īsu laiku.

Praksē nominālās tiešās strāvas vērtība ir atkarīga no kristāla izmēra, no pusvadītāja veida un svārstās no dažiem mikroampēriem līdz desmitiem miliampēru (pat vairāk COB tipa LED blokiem).

Nepārtraukts sprieguma kritums (Vf — priekšējais spriegums)

Ilgstošs sprieguma kritums pāri pn krustojumam, kas izraisa LED nominālo strāvu. Gaismas diodei tiek pielikts spriegums, lai anodam būtu pozitīvs potenciāls attiecībā pret katodu. Atkarībā no pusvadītāja ķīmiskā sastāva, optiskā starojuma viļņa garuma, tiešā sprieguma kritumi pāri krustojumam arī atšķiras.

Starp citu, jūs varat noteikt pēc tiešā sprieguma krituma pusvadītāju ķīmija… Un šeit ir aptuvenais sprieguma krituma diapazons dažādiem viļņu garumiem (LED gaismas krāsas):

• Infrasarkano gallija arsenīda gaismas diodēm ar viļņu garumu virs 760 nm raksturīgais sprieguma kritums ir mazāks par 1,9 V.

• Sarkans (piemēram, gallija fosfīds — 610 nm līdz 760 nm) — 1,63 līdz 2,03 V.

• Oranžs (gallija fosfīds - no 590 līdz 610 nm) - no 2,03 līdz 2,1 V.

• Dzeltens (gallija fosfīds, 570–590 nm) — 2,1–2,18 V.

• Zaļš (gallija fosfīds, 500–570 nm) — 1,9–4 V.

• Zils (cinka selenīds, 450–500 nm) — 2,48–3,7 V.

• Violeta (indija gallija nitrīds, 400–450 nm) — 2,76–4 V.

• Ultravioletais (bora nitrīds, 215 nm) — 3,1–4,4 V.

• Balts (zils vai violets ar fosforu) - apmēram 3,5 V.

Maksimālais pretējais spriegums (Vr — reversais spriegums)

Maksimālais gaismas diodes reversais spriegums, tāpat kā jebkurai LED, ir spriegums, kas, ja tiek pielikts pn pārejai ar apgrieztu polaritāti (kad katoda potenciāls ir lielāks par anoda potenciālu), kristāls sabojājas un LED sabojājas. dažām gaismas diodēm maksimālais reversais spriegums ir aptuveni 5 V. COB blokiem pat vairāk un infrasarkano staru gaismas diodēm tas var būt līdz 1-2 voltiem.

Maksimālā jaudas izkliede (Pd — kopējā jaudas izkliede)

Šo raksturlielumu mēra pie apkārtējās vides temperatūras 25 ° C. Tā ir jauda (bieži vien mW), ko LED korpuss joprojām var nepārtraukti izkliedēt un neizdegs. To aprēķina kā sprieguma krituma reizinājumu ar strāvu, kas plūst caur kristālu. Ja šī vērtība tiek pārsniegta (sprieguma un strāvas reizinājums), ļoti drīz kristāls saplīsīs, notiks tā termiskā iznīcināšana.

Strāvas sprieguma raksturlielums (VAC — diagramma)

Strāvas caur p-n savienojumu nelineāro atkarību no savienojumam pievadītā sprieguma sauc par gaismas diodes strāvas-sprieguma raksturlielumu (saīsināti VAC).Šī atkarība ir grafiski attēlota datu lapā, un no pieejamā grafika var ļoti viegli redzēt, kāda strāva pie kāda sprieguma iet cauri LED kristālam.

I — V raksturlieluma raksturs ir atkarīgs no kristāla ķīmiskā sastāva. I — V raksturlielums izrādās ļoti noderīgs elektronisko ierīču ar gaismas diodēm projektēšanā, jo pateicoties tam bez praktisku mērījumu uzvedības ir iespējams noskaidrot, kāds spriegums jāpieliek LED, lai iegūtu dotā strāva. Pat ar I — V raksturlīknes palīdzību ir iespējams precīzāk izvēlēties diodei strāvas ierobežotāju.

Gaismas intensitāte, gaismas plūsma

Gaismas (optiskie) parametri LED tiek mērīti to ražošanas stadijā, normālos apstākļos un pie nominālās strāvas caur krustojumu. Tiek pieņemts, ka apkārtējā temperatūra ir 25 ° C, ir iestatīta nominālā strāva un tiek mērīta gaismas intensitāte (Cd - kandela) vai gaismas plūsma (lm - lūmens).

Viena lūmena gaismas plūsma tiek saprasta kā gaismas plūsma, ko izstaro punktveida izotrops avots ar gaismas intensitāti, kas vienāda ar vienu kandelu viena steradiāna telpiskā leņķī.

Vājas strāvas gaismas diodes raksturo tieši gaismas intensitāte, kas norādīta milikanālos. Kandela ir gaismas intensitātes vienība, un viena kandela ir gaismas intensitāte noteiktā virzienā avotam, kas izstaro monohromatisko starojumu ar frekvenci 540 × 1012 Hz, kura gaismas intensitāte šajā virzienā ir 1/683 W / av.

Citiem vārdiem sakot, gaismas intensitāte nosaka gaismas plūsmas intensitāti noteiktā virzienā.Jo mazāks ir izkliedes leņķis, jo lielāka ir LED gaismas intensitāte pie vienas un tās pašas gaismas plūsmas. Piemēram, īpaši spilgto gaismas diožu gaismas intensitāte ir 10 kandelas vai vairāk.

LED izkliedes leņķis (skata leņķis)

Šo raksturlielumu LED dokumentācijā bieži raksturo kā "dubulto teta pusi spilgtumu" un mēra grādos (grādi-grādi-grādi). Nosaukums ir tieši tāds, jo LED parasti ir fokusēšanas lēca un spilgtums nav vienmērīgs visā izkliedes leņķī.

Parasti šis parametrs var būt diapazonā no 15 līdz 140 °. SMD gaismas diodēm ir plašāks leņķis nekā svina gaismas diodēm. Piemēram, 120° LED SMD 3528 iepakojumā ir normāli.

Dominējošais viļņa garums

Mērīts nanometros. Tas raksturo gaismas diodes izstarotās gaismas krāsu, kas savukārt ir atkarīga no viļņa garuma un pusvadītāju kristāla ķīmiskā sastāva.

Infrasarkanā starojuma viļņa garums ir lielāks par 760 nm, sarkanā — no 610 līdz 760 nm, dzeltenā — no 570 līdz 590 nm, violetā — no 400 līdz 450 nm, ultravioletā — mazāk par 400 nm. Baltā gaisma tiek izstarota, izmantojot ultravioleto, violeto vai zilo fosforu.

Krāsu temperatūra (CCT — Color Temperature)

Šis raksturlielums ir norādīts balto gaismas diožu dokumentācijā, un to mēra Kelvinos (K). Vēsi balts (apmēram 6000K), silti balts (apmēram 3000K), balts (apmēram 4500K) — precīzi parāda baltās gaismas nokrāsu.

Atkarībā no krāsu temperatūras krāsu atveide būs atšķirīga, un balto krāsu cilvēks ar dažādām krāsu temperatūrām uztver dažādi. Siltā gaisma ir ērtāka, labāka mājoklim, aukstā gaisma vairāk piemērota sabiedriskām telpām.

Gaismas efektivitāte

Mūsdienās apgaismojumam izmantotajām gaismas diodēm šis raksturlielums ir aptuveni 100 lm/W. Jaudīgi LED gaismas avotu modeļi ir pārspējuši kompaktās dienasgaismas spuldzes (CFL), sasniedzot 150 lm/W vai vairāk. Salīdzinot ar kvēlspuldzēm, gaismas diodes ir vairāk nekā 5 reizes labākas gaismas efektivitātes ziņā.

Būtībā gaismas efektivitāte skaitliski norāda, cik efektīvs ir gaismas avots enerģijas patēriņa ziņā: cik vati ir nepieciešami, lai radītu noteiktu gaismas daudzumu — cik lūmenu ir vati.

Gaismas diodes ierīce un darbības princips

Kāpēc LED jāpievieno caur rezistoru

Baltās LED tehnoloģijas attīstības perspektīvas