Šviesos diodų specifikacijos ir parametrai

Yra daug įvairių formų, dydžių, galingumo šviesos diodų. Tačiau kiekvienas šviesos diodas visada yra puslaidininkinis įtaisas, kuris pagrįstas srovės pratekėjimu per p-n sandūrą į priekį, sukeldamas optinę emisiją (matomą šviesą).

Iš esmės visi šviesos diodai pasižymi daugybe specifinių techninių charakteristikų, elektros ir šviesos, apie kurias kalbėsime vėliau. Šias charakteristikas galite rasti šviesos diodo duomenų lape (techninėje dokumentacijoje).

Elektrinės charakteristikos yra šios: tiesioginė srovė, tiesioginės įtampos kritimas, didžiausia atvirkštinė įtampa, didžiausias galios išsklaidymas, srovės-įtampos charakteristika. Šviesos parametrai yra šie: šviesos srautas, šviesos intensyvumas, sklaidos kampas, spalva (arba bangos ilgis), spalvos temperatūra, šviesos efektyvumas.

Išėjimo vardinė srovė (jei – tiesioginė srovė)

Nominali priekinė srovė yra srovė, kai ji praeina per šį šviesos diodą į priekį, gamintojas garantuoja šio šviesos šaltinio paso šviesos parametrus.Kitaip tariant, tai yra šviesos diodo veikimo srovė, kuriai esant šviesos diodas tikrai neperdegs ir galės normaliai veikti visą savo tarnavimo laiką. Esant tokioms sąlygoms, pn sandūra nebus suardyta ir neperkais.

Be vardinės srovės, yra toks parametras kaip didžiausia tiesioginė srovė (Ifp - didžiausia tiesioginė srovė) - didžiausia srovė, kurią per perėjimą galima praleisti tik 100 μs trukmės impulsais, kurių darbo ciklas ne didesnis kaip DC = 0,1 (tikslius duomenis žr. duomenų lape) ... Teoriškai didžiausia srovė yra ribinė srovė, kurią kristalas gali valdyti tik trumpą laiką.

Praktiškai vardinės tiesioginės srovės vertė priklauso nuo kristalo dydžio, nuo puslaidininkio tipo ir svyruoja nuo kelių mikroamperų iki dešimčių miliamperų (dar daugiau COB tipo LED mazgams).

Nuolatinis įtampos kritimas (Vf – priekinė įtampa)

Nuolatinis įtampos kritimas pn sandūroje, sukeliantis vardinę šviesos diodo srovę. Šviesos diodui įjungiama įtampa, kad anodo potencialas katodo atžvilgiu būtų teigiamas. Priklausomai nuo puslaidininkio cheminės sudėties, optinės spinduliuotės bangos ilgio, tiesioginės įtampos kritimai per sandūrą taip pat skiriasi.

Beje, pagal tiesioginį įtampos kritimą galite nustatyti puslaidininkių chemija… Ir čia yra apytikslis priekinės įtampos kritimo diapazonas skirtingiems bangos ilgiams (LED šviesos spalvos):

• Infraraudonųjų galio arsenido šviesos diodų, kurių bangos ilgis viršija 760 nm, būdingas įtampos kritimas yra mažesnis nei 1,9 V.

• Raudona (pvz., galio fosfidas – nuo ​​610 nm iki 760 nm) – nuo ​​1,63 iki 2,03 V.

• Oranžinė (galio fosfidas - nuo 590 iki 610 nm) - nuo 2,03 iki 2,1 V.

• Geltona (galio fosfidas, 570–590 nm) – 2,1–2,18 V.

• Žalia (galio fosfidas, 500–570 nm) – 1,9–4 V.

• Mėlyna (cinko selenidas, 450–500 nm) – 2,48–3,7 V.

• Violetinė (indžio galio nitridas, 400–450 nm) – 2,76–4 V.

• Ultravioletinė (boro nitridas, 215 nm) – 3,1–4,4 V.

• Balta (mėlyna arba violetinė su fosforu) - apie 3,5 V.

Didžiausia atvirkštinė įtampa (Vr – atvirkštinė įtampa)

Didžiausia šviesos diodo, kaip ir bet kurio šviesos diodo, atvirkštinė įtampa yra įtampa, kurią pajungus į pn sandūrą atvirkštiniu poliškumu (kai katodo potencialas yra didesnis už anodo potencialą), kristalas sugenda ir šviesos diodas sugenda. kai kurių šviesos diodų maksimali atvirkštinė įtampa yra apie 5 V. COB mazguose – dar daugiau, o infraraudonųjų šviesos diodų – iki 1-2 voltų.

Didžiausias galios išsklaidymas (Pd – bendras galios išsklaidymas)

Ši charakteristika matuojama esant 25 ° C aplinkos temperatūrai. Tai galia (dažnai mW), kurią LED korpusas vis tiek gali nuolat sklaidyti ir nesudegs. Jis apskaičiuojamas kaip įtampos kritimo, tekančios per kristalą, sandauga. Jei ši vertė viršijama (įtampos ir srovės sandauga), labai greitai kristalas sulūžs, įvyks terminis jo sunaikinimas.

Srovės įtampos charakteristika (VAC – grafikas)

Netiesinė srovės per p-n sandūrą priklausomybė nuo sandūroje veikiančios įtampos vadinama šviesos diodo srovės įtampos charakteristika (sutrumpintai VAC).Ši priklausomybė grafiškai pavaizduota duomenų lape, o iš turimo grafiko labai lengvai matosi, kokia srovė kokia įtampa eis per LED kristalą.

I-V charakteristikos pobūdis priklauso nuo kristalo cheminės sudėties. I — V charakteristika pasirodo labai naudinga kuriant elektroninius prietaisus su šviesos diodais, nes jos dėka galima be praktinių matavimų išsiaiškinti, kokia įtampa turi būti įjungta į šviesos diodą, norint gauti duota srovė. Net ir I — V charakteristikos pagalba galima tiksliau parinkti diodo srovės ribotuvą.

Šviesos intensyvumas, šviesos srautas

Šviesos diodų šviesos (optiniai) parametrai matuojami jų gamybos stadijoje, normaliomis sąlygomis ir esant vardinei srovei per sandūrą. Daroma prielaida, kad aplinkos temperatūra yra 25 °C, nustatyta vardinė srovė ir matuojamas šviesos intensyvumas (Cd – kandela) arba šviesos srautas (lm – liumenas).

Vieno liumeno šviesos srautas suprantamas kaip taškinio izotropinio šaltinio skleidžiamas šviesos srautas, kurio šviesos intensyvumas lygus vienai kandelei vieno steradiano erdvės kampu.

Silpnos srovės šviesos diodai tiesiogiai apibūdinami šviesos intensyvumu, kuris nurodomas milikanaliais. Kandela yra šviesos stiprio vienetas, o viena kandela – šaltinio, skleidžiančio monochromatinę spinduliuotę, kurios dažnis yra 540 × 1012 Hz, šviesos stipris tam tikra kryptimi, kurio šviesos stipris ta kryptimi yra 1/683 W / av.

Kitaip tariant, šviesos intensyvumas kiekybiškai įvertina šviesos srauto intensyvumą tam tikra kryptimi.Kuo mažesnis sklaidos kampas, tuo didesnis šviesos diodo šviesos intensyvumas esant tam pačiam šviesos srautui. Pavyzdžiui, itin ryškių šviesos diodų šviesos intensyvumas yra 10 kandelų ar daugiau.

LED sklaidos kampas (matymo kampas)

Ši charakteristika LED dokumentuose dažnai apibūdinama kaip „dvigubas teta pusės ryškumas“ ir matuojamas laipsniais (laipsniais-laipsniais-laipsniais). Pavadinimas kaip tik toks, nes LED dažniausiai turi fokusavimo lęšį, o ryškumas nėra vienodas per visą sklaidos kampą.

Paprastai šis parametras gali būti nuo 15 iki 140 °. SMD šviesos diodai turi platesnį kampą nei švino. Pavyzdžiui, 120° šviesos diodui SMD 3528 pakuotėje yra normalu.

Dominuojantis bangos ilgis

Matuojama nanometrais. Jis apibūdina šviesos diodo skleidžiamos šviesos spalvą, kuri savo ruožtu priklauso nuo puslaidininkinio kristalo bangos ilgio ir cheminės sudėties.

Infraraudonosios spinduliuotės bangos ilgis yra didesnis nei 760 nm, raudonos - nuo 610 nm iki 760 nm, geltonos - nuo 570 iki 590 nm, violetinės - nuo 400 iki 450 nm, ultravioletinės - mažesnis nei 400 nm. Balta šviesa skleidžiama naudojant ultravioletinius, violetinius arba mėlynus fosforus.

Spalvos temperatūra (CCT – spalvos temperatūra)

Ši charakteristika nurodyta baltų šviesos diodų dokumentuose ir matuojama kelvinais (K). Šalta balta (apie 6000K), šilta balta (apie 3000K), balta (apie 4500K) – tiksliai parodo baltos šviesos atspalvį.

Priklausomai nuo spalvinės temperatūros, spalvų perteikimas skirsis, o baltą spalvą skirtingos spalvos temperatūros žmogus suvokia įvairiai. Šilta šviesa patogesnė, geriau namams, šalta – viešosioms erdvėms.

Šviesos efektyvumas

Šiandien apšvietimui naudojamų šviesos diodų ši charakteristika yra apie 100 lm / W. Galingi LED šviesos šaltinių modeliai pralenkė kompaktines fluorescencines lempas (CFL) ir pasiekia 150 lm / W ar daugiau. Palyginti su kaitrinėmis lempomis, šviesos diodai yra daugiau nei 5 kartus geresni šviesos efektyvumu.

Iš esmės šviesos efektyvumas skaitiniu būdu parodo šviesos šaltinio efektyvumą energijos suvartojimo požiūriu: kiek vatų reikia tam tikram šviesos kiekiui pagaminti – kiek liumenų yra vatai.

Šviesos diodo įtaisas ir veikimo principas

Kodėl šviesos diodas turėtų būti prijungtas per rezistorių

Baltųjų LED technologijų plėtros perspektyvos