Specifikace a parametry LED

Existuje mnoho LED různých tvarů, velikostí, výkonů. Každá LED však vždy je polovodičové zařízení, která je založena na průchodu proudu p-n přechodem v propustném směru, což způsobuje optickou emisi (viditelné světlo).

V zásadě se všechny LED diody vyznačují řadou specifických technických charakteristik, elektrických a světelných, o kterých budeme hovořit později. Tyto charakteristiky naleznete v datovém listu (v technické dokumentaci) LED.

Elektrické charakteristiky jsou: propustný proud, pokles napětí v propustném směru, maximální zpětné napětí, maximální ztrátový výkon, charakteristika proud-napětí. Parametry světla jsou: světelný tok, intenzita světla, úhel rozptylu, barva (nebo vlnová délka), teplota barvy, světelná účinnost.

Dopředný jmenovitý proud (If – dopředný proud)

Jmenovitý propustný proud je proud při průchodu touto LED v propustném směru, výrobce garantuje pasové světelné parametry tohoto světelného zdroje.Jinými slovy se jedná o provozní proud LED, při kterém LED rozhodně nevyhoří a bude moci normálně pracovat po celou dobu své životnosti. Za těchto podmínek se pn přechod neporuší a nebude se přehřívat.

Kromě jmenovitého proudu existuje takový parametr, jako je špičkový dopředný proud (Ifp — špičkový dopředný proud) — maximální proud, který může projít přechodem pouze pulzy o délce 100 μs s pracovním cyklem ne delším než DC = 0,1 (přesné údaje viz katalogový list) … Teoreticky je maximální proud omezující proud, který krystal zvládne pouze krátkodobě.

V praxi je hodnota jmenovitého propustného proudu závislá na velikosti krystalu, na typu polovodiče a pohybuje se od několika mikroampérů až po desítky miliampérů (u LED sestav typu COB i více).

Trvalý pokles napětí (Vf – dopředné napětí)

Trvalý pokles napětí na pn přechodu způsobující jmenovitý proud LED. Na LED je přivedeno napětí, takže anoda je na kladném potenciálu vzhledem ke katodě. V závislosti na chemickém složení polovodiče, vlnové délce optického záření se liší i stejnosměrné úbytky napětí na přechodu.

Mimochodem, podle přímého poklesu napětí můžete určit chemie polovodičů… A zde jsou přibližné rozsahy poklesu napětí v propustném směru pro různé vlnové délky (barvy LED světla):

• Infračervené gallium arsenidové LED s vlnovými délkami nad 760 nm mají charakteristický úbytek napětí menší než 1,9 V.

• Červená (např. fosfid galia — 610 nm až 760 nm) — 1,63 až 2,03 V.

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

• Žlutá (fosfid galia, 570 až 590 nm) — 2,1 až 2,18 V.

• Zelená (fosfid galia, 500 až 570 nm) — 1,9 až 4 V.

• Modrá (selenid zinečnatý, 450 až 500 nm) — 2,48 až 3,7 V.

• Fialová (nitrid indium-gallium, 400 až 450 nm) — 2,76 až 4 V.

• Ultrafialové (nitrid boru, 215 nm) — 3,1 až 4,4 V.

• Bílá (modrá nebo fialová s fosforem) — asi 3,5 V.

Maximální zpětné napětí (Vr – zpětné napětí)

Maximální zpětné napětí LED, stejně jako jakékoli LED, je napětí, které, když je aplikováno na pn přechod v obrácené polaritě (když je katodový potenciál větší než anodový potenciál), krystal se rozbije a LED selže. některé LED mají maximální zpětné napětí asi 5 V. U COB sestav i více a u infračervených LED to může být až 1-2 volty.

Maximální ztrátový výkon (Pd – celkový ztrátový výkon)

Tato charakteristika se měří při okolní teplotě 25 °C. To je výkon (často v mW), který může pouzdro LED stále rozptýlit a nevyhoří. Vypočítá se jako součin úbytku napětí proudem procházejícím krystalem. Při překročení této hodnoty (součin napětí a proudu) se velmi brzy krystal rozbije, dojde k jeho tepelné destrukci.

Charakteristika proud-napětí (VAC – graf)

Nelineární závislost proudu p-n přechodem na napětí přivedeném na přechod se nazývá proudově napěťová charakteristika (zkráceně VAC) LED.Tato závislost je graficky znázorněna v datasheetu a z dostupného grafu velmi snadno zjistíte, jaký proud při jakém napětí bude procházet krystalem LED.

Povaha I-V charakteristiky závisí na chemickém složení krystalu. I — V charakteristika se ukazuje jako velmi užitečná při návrhu elektronických zařízení s LED, protože díky ní je možné bez chování při praktických měřeních zjistit, jaké napětí by mělo být na LED přivedeno, aby bylo dosaženo daný proud. I pomocí I — V charakteristiky je možné přesněji zvolit omezovač proudu pro diodu.

Svítivost, světelný tok

Světelné (optické) parametry LED jsou měřeny ve fázi jejich výroby, za normálních podmínek a při jmenovitém proudu přechodem. Předpokládá se, že okolní teplota je 25 °C, je nastaven jmenovitý proud a je měřena intenzita světla (v Cd — kandela) nebo světelný tok (v lm — lumen).

Světelným tokem jednoho lumenu se rozumí světelný tok vyzařovaný bodovým izotropním zdrojem o svítivosti rovné jedné kandele v prostorovém úhlu jednoho steradiánu.

Nízkoproudé LED se vyznačují přímo intenzitou světla, která se udává v milikanálech. Kandela je jednotka svítivosti a jedna kandela je svítivost v daném směru zdroje, který vyzařuje monochromatické záření o frekvenci 540 × 1012 Hz, jehož svítivost v tomto směru je 1/683 W / prům.

Jinými slovy, intenzita světla kvantifikuje intenzitu světelného toku v určitém směru.Čím menší je úhel rozptylu, tím větší je intenzita světla LED při stejném světelném toku. Například ultrasvítivé LED diody mají intenzitu světla 10 kandel nebo více.

Úhel rozptylu LED (úhel pohledu)

Tato charakteristika je často popisována v dokumentaci LED jako "dvojitý theta poloviční jas" a měří se ve stupních (stupních-stupních-stupních). Název je jen takový, protože LED má většinou ostřící čočku a jas není rovnoměrný v celém úhlu rozptylu.

Obecně může být tento parametr v rozsahu od 15 do 140 °. SMD LED mají širší úhel než olověné. Například 120° pro LED v pouzdře SMD 3528 je normální.

Dominantní vlnová délka

Měřeno v nanometrech. Charakterizuje barvu světla vyzařovaného LED, která zase závisí na vlnové délce a chemickém složení polovodičového krystalu.

Infračervené záření má vlnovou délku větší než 760 nm, červené — od 610 nm do 760 nm, žluté — od 570 do 590 nm, fialové — od 400 do 450 nm, ultrafialové — méně než 400 nm. Bílé světlo je vyzařováno pomocí ultrafialového, fialového nebo modrého fosforu.

Teplota barev (CCT - Color Temperature)

Tato charakteristika je uvedena v dokumentaci pro bílé LED a je měřena v Kelvinech (K). Studená bílá (asi 6000 K), teplá bílá (asi 3000 K), bílá (asi 4500 K) — přesně zobrazuje odstín bílého světla.

V závislosti na teplotě barev se bude barevné podání lišit a bílou vnímá člověk s různou teplotou barev různým způsobem. Teplé světlo je pohodlnější, lepší do domácnosti, studené se hodí spíše do veřejných prostor.

Světelná účinnost

U dnes používaných LED pro osvětlení se tato charakteristika pohybuje v oblasti 100 lm/W. Výkonné modely LED světelných zdrojů předčily kompaktní zářivky (CFL) a dosahují 150 lm/W i více. Ve srovnání s žárovkami jsou LED diody více než 5krát lepší ve světelné účinnosti.

V podstatě světelná účinnost číselně udává, jak účinný je světelný zdroj z hlediska spotřeby energie: kolik wattů je potřeba k produkci určitého množství světla – kolik lumenů je příkon.

Zařízení a princip činnosti LED

Proč by měla být LED připojena přes odpor

Perspektivy rozvoje technologie bílých LED