Specificaties en parameters van LED's

Er zijn veel LED's in verschillende vormen, maten en vermogens. Elke LED is dat echter altijd halfgeleider apparaat, die is gebaseerd op de doorgang van stroom door de pn-overgang in voorwaartse richting, waardoor optische emissie (zichtbaar licht) wordt veroorzaakt.

In principe worden alle LED's gekenmerkt door een aantal specifieke technische kenmerken, elektrisch en licht, waar we het later over zullen hebben. Deze kenmerken vindt u in het datablad (in de technische documentatie) van de led.

De elektrische kenmerken zijn: voorwaartse stroom, voorwaartse spanningsval, maximale sperspanning, maximale vermogensdissipatie, stroom-spanningskarakteristiek. De parameters van het licht zijn: lichtstroom, lichtsterkte, verstrooiingshoek, kleur (of golflengte), kleurtemperatuur, lichtrendement.

Voorwaartse nominale stroom (If — voorwaartse stroom)

De nominale doorlaatstroom is de stroom wanneer deze door deze LED in voorwaartse richting gaat, de fabrikant garandeert de paspoortlichtparameters van deze lichtbron.Met andere woorden, dit is de bedrijfsstroom van de LED, waarbij de LED zeker niet zal doorbranden en gedurende zijn hele levensduur normaal zal kunnen werken. Onder deze omstandigheden zal de pn-overgang niet worden afgebroken en zal deze niet oververhit raken.

Naast de nominale stroom is er een parameter als de piek voorwaartse stroom (Ifp - piek voorwaartse stroom) - de maximale stroom die alleen door de overgang kan worden geleid door pulsen van 100 μs duur met een duty cycle van niet meer dan DC = 0,1 (zie datasheet voor exacte gegevens) … In theorie is de maximale stroom de grensstroom die het kristal slechts korte tijd aankan.

In de praktijk is de waarde van de nominale doorlaatstroom afhankelijk van de grootte van het kristal, van het type halfgeleider en varieert van enkele microampères tot tientallen milliampères (zelfs meer voor LED-assemblages van het COB-type).

Continu spanningsverlies (Vf - doorlaatspanning)

Een aanhoudende spanningsval over de pn-overgang veroorzaakt de nominale stroom van de LED. Er wordt een spanning op de LED gezet zodat de anode op een positief potentiaal staat ten opzichte van de kathode. Afhankelijk van de chemische samenstelling van de halfgeleider, de golflengte van de optische straling, verschillen ook de gelijkspanningsdalingen over het knooppunt.

Overigens kun je aan de hand van de gelijkspanningsval bepalen halfgeleider chemie… En hier zijn de geschatte voorwaartse spanningsvalbereiken voor verschillende golflengten (LED-lichtkleuren):

• Infrarood galliumarsenide LED's met een golflengte van meer dan 760 nm hebben een karakteristiek spanningsverlies van minder dan 1,9 V.

• Rood (bijv. galliumfosfide — 610 nm tot 760 nm) — 1,63 tot 2,03 V.

• Oranje (galliumfosfide - van 590 tot 610 nm) - van 2,03 tot 2,1 V.

• Geel (galliumfosfide, 570 tot 590 nm) - 2,1 tot 2,18 V.

• Groen (galliumfosfide, 500 tot 570 nm) - 1,9 tot 4 V.

• Blauw (zinkselenide, 450 tot 500 nm) - 2,48 tot 3,7 V.

• Violet (indium galliumnitride, 400 tot 450 nm) - 2,76 tot 4 V.

• Ultraviolet (boornitride, 215 nm) - 3,1 tot 4,4 V.

• Wit (blauw of paars met fosfor) — ongeveer 3,5 V.

Maximale sperspanning (Vr — sperspanning)

De maximale sperspanning van een led is, zoals elke led, een spanning die, wanneer toegepast op een pn-overgang in omgekeerde polariteit (wanneer de kathodepotentiaal groter is dan de anodepotentiaal), het kristal kapot gaat en de led uitvalt. sommige LED's hebben een maximale sperspanning van ongeveer 5 V. Voor COB-assemblages zelfs meer, en voor infrarood-LED's kan dit oplopen tot 1-2 volt.

Maximale vermogensdissipatie (Pd — Totale vermogensdissipatie)

Deze eigenschap wordt gemeten bij een omgevingstemperatuur van 25°C. Dit is het vermogen (vaak in mW) dat de LED behuizing nog continu kan dissiperen en niet zal doorbranden. Het wordt berekend als het product van de spanningsval door de stroom die door het kristal vloeit. Als deze waarde wordt overschreden (het product van spanning en stroom), zal het kristal zeer snel breken en zal thermische vernietiging optreden.

Stroom-spanningskarakteristiek (VAC - grafiek)

De niet-lineaire afhankelijkheid van de stroom door de pn-overgang van de spanning die op de overgang wordt aangelegd, wordt de stroom-spanningskarakteristiek (afgekort VAC) van de LED genoemd.Deze afhankelijkheid wordt grafisch weergegeven in de datasheet, en uit de beschikbare grafiek kun je heel eenvoudig zien welke stroom bij welke spanning door het LED-kristal gaat.

De aard van de I-V-karakteristiek hangt af van de chemische samenstelling van het kristal. De I — V-karakteristiek blijkt zeer nuttig te zijn bij het ontwerp van elektronische apparaten met LED's, omdat het hierdoor mogelijk is om, zonder het gedrag van praktische metingen, uit te vinden welke spanning op de LED moet worden gezet om een bepaalde stroom. Zelfs met behulp van de I - V-karakteristiek is het mogelijk om nauwkeuriger een stroombegrenzer voor de diode te kiezen.

Lichtsterkte, lichtstroom

Licht (optische) parameters van LED's worden gemeten in het stadium van hun productie, onder normale omstandigheden en bij de nominale stroom door het knooppunt. Er wordt aangenomen dat de omgevingstemperatuur 25°C is, de nominale stroom wordt ingesteld en de lichtintensiteit (in Cd — candela) of lichtstroom (in lm — lumen) wordt gemeten.

De lichtstroom van één lumen wordt opgevat als de lichtstroom die wordt uitgezonden door een isotrope puntbron met een lichtintensiteit gelijk aan één candela in een ruimtehoek van één steradiaal.

Low-current LED's worden direct gekenmerkt door de lichtintensiteit, die wordt aangegeven in millikanalen. Een candela is een eenheid van lichtsterkte en één candela is de lichtsterkte in een bepaalde richting van een bron die monochromatische straling uitzendt met een frequentie van 540 × 1012 Hz, waarvan de lichtsterkte in die richting 1/683 W/av is.

Met andere woorden, lichtintensiteit kwantificeert de intensiteit van de lichtstroom in een bepaalde richting.Hoe kleiner de verstrooiingshoek, hoe groter de lichtintensiteit van de LED bij dezelfde lichtstroom. Zo hebben ultrafelle leds een lichtintensiteit van 10 candela of meer.

LED-verstrooiingshoek (beeldhoek)

Deze eigenschap wordt in LED-documentatie vaak beschreven als "dubbele theta halve helderheid" en wordt gemeten in graden (deg-degrees-degrees). De naam is zo, omdat de LED meestal een focusseerlens heeft en de helderheid niet uniform is over de gehele strooihoek.

Over het algemeen kan deze parameter in het bereik van 15 tot 140 ° liggen. SMD-LED's hebben een grotere hoek dan lood-LED's. 120° voor een LED in een SMD 3528-behuizing is bijvoorbeeld normaal.

Dominante golflengte

Gemeten in nanometer. Het kenmerkt de kleur van het licht dat door de LED wordt uitgezonden, die op zijn beurt afhangt van de golflengte en de chemische samenstelling van het halfgeleiderkristal.

Infraroodstraling heeft een golflengte groter dan 760 nm, rood - van 610 nm tot 760 nm, geel - van 570 tot 590 nm, violet - van 400 tot 450 nm, ultraviolet - minder dan 400 nm. Wit licht wordt uitgezonden met behulp van ultraviolette, violette of blauwe fosforen.

Kleurtemperatuur (CCT - Kleurtemperatuur)

Deze eigenschap is gespecificeerd in de documentatie voor witte LED's en wordt gemeten in Kelvin (K). Koel wit (ongeveer 6000K), warm wit (ongeveer 3000K), wit (ongeveer 4500K) — toont nauwkeurig de schaduw van wit licht.

Afhankelijk van de kleurtemperatuur zal de kleurweergave anders zijn en wordt wit door een persoon met verschillende kleurtemperaturen op verschillende manieren waargenomen. Warm licht is comfortabeler, beter voor in huis, koud licht is meer geschikt voor openbare ruimtes.

Lichte efficiëntie

Voor LED's die tegenwoordig voor verlichting worden gebruikt, ligt deze eigenschap in de buurt van 100 lm / W. Krachtige modellen van LED-lichtbronnen hebben compacte fluorescentielampen (CFL) overtroffen en bereikten 150 lm / W of meer. In vergelijking met gloeilampen zijn LED's meer dan 5 keer beter in lichtefficiëntie.

Kort gezegd geeft lichtefficiëntie numeriek aan hoe efficiënt een lichtbron is in termen van energieverbruik: hoeveel watt is er nodig om een ​​bepaalde hoeveelheid licht te produceren - hoeveel lumen is wattage.

Het apparaat en het werkingsprincipe van de LED

Waarom moet de LED via een weerstand worden aangesloten?

Vooruitzichten voor de ontwikkeling van witte LED-technologie