Specifiche e parametri dei LED

Esistono molti LED di diverse forme, dimensioni, potenze. Tuttavia, ogni LED lo è sempre dispositivo a semiconduttore, che si basa sul passaggio di corrente attraverso la giunzione p-n nella direzione in avanti, provocando emissione ottica (luce visibile).

In sostanza, tutti i LED sono caratterizzati da una serie di specifiche caratteristiche tecniche, elettriche e luminose, di cui parleremo in seguito. Puoi trovare queste caratteristiche nella scheda tecnica (nella documentazione tecnica) del LED.

Le caratteristiche elettriche sono: corrente diretta, caduta di tensione diretta, massima tensione inversa, massima potenza dissipata, caratteristica corrente-tensione. I parametri della luce sono: flusso luminoso, intensità luminosa, angolo di diffusione, colore (o lunghezza d'onda), temperatura di colore, efficienza luminosa.

Corrente nominale diretta (If - corrente diretta)

La corrente diretta nominale è la corrente quando passa attraverso questo LED nella direzione in avanti, il produttore garantisce i parametri della luce del passaporto di questa sorgente luminosa.In altre parole, questa è la corrente operativa del LED, alla quale il LED sicuramente non si brucerà e potrà funzionare normalmente per tutta la sua vita utile. In queste condizioni la giunzione pn non si romperà e non si surriscalderà.

Oltre alla corrente nominale, esiste un parametro come la corrente diretta di picco (Ipp - corrente diretta di picco) - la corrente massima che può essere fatta passare attraverso la transizione solo da impulsi della durata di 100 μs con un ciclo di lavoro non superiore a DC = 0,1 (vedere la scheda tecnica per i dati esatti) … In teoria, la corrente massima è la corrente limite che il cristallo può sopportare solo per un breve periodo.

In pratica il valore della corrente diretta nominale dipende dalla dimensione del cristallo, dal tipo di semiconduttore e varia da pochi microampere a decine di milliampere (anche di più per gruppi LED di tipo COB).

Caduta di tensione continua (Vf — tensione diretta)

Una caduta di tensione prolungata attraverso la giunzione pn provoca la corrente nominale del LED. Al LED viene applicata una tensione in modo che l'anodo sia a potenziale positivo rispetto al catodo. A seconda della composizione chimica del semiconduttore, della lunghezza d'onda della radiazione ottica, anche le cadute di tensione diretta attraverso la giunzione differiscono.

A proposito, puoi determinare la caduta di tensione diretta chimica dei semiconduttori… Ed ecco gli intervalli approssimativi di caduta di tensione diretta per diverse lunghezze d'onda (colori della luce LED):

• I LED all'arseniuro di gallio a infrarossi con lunghezze d'onda superiori a 760 nm hanno una caduta di tensione caratteristica inferiore a 1,9 V.

• Rosso (ad esempio fosfuro di gallio - da 610 nm a 760 nm) - da 1,63 a 2,03 V.

• Arancione (fosfuro di gallio - da 590 a 610 nm) - da 2,03 a 2,1 V.

• Giallo (fosfuro di gallio, da 570 a 590 nm) - da 2,1 a 2,18 V.

• Verde (fosfuro di gallio, da 500 a 570 nm): da 1,9 a 4 V.

• Blu (seleniuro di zinco, da 450 a 500 nm): da 2,48 a 3,7 V.

• Violetto (nitruro di indio e gallio, da 400 a 450 nm) - da 2,76 a 4 V.

• Ultravioletto (nitruro di boro, 215 nm): da 3,1 a 4,4 V.

• Bianco (blu o viola con fosforo) - circa 3,5 V.

Tensione inversa massima (Vr — Tensione inversa)

La massima tensione inversa di un LED, come qualsiasi LED, è una tensione che, se applicata a una giunzione pn in polarità inversa (quando il potenziale del catodo è maggiore del potenziale dell'anodo), il cristallo si rompe e il LED si guasta. alcuni LED hanno una tensione inversa massima di circa 5 V. Per i gruppi COB, anche di più, e per i LED a infrarossi, può arrivare fino a 1-2 volt.

Dissipazione di potenza massima (Pd — Dissipazione di potenza totale)

Questa caratteristica viene misurata a una temperatura ambiente di 25 ° C. Questa è la potenza (spesso in mW) che l'alloggiamento del LED può ancora dissipare continuamente e non si esaurirà. Viene calcolato come il prodotto della caduta di tensione per la corrente che scorre attraverso il cristallo. Se questo valore viene superato (il prodotto di tensione e corrente), molto presto il cristallo si romperà, si verificherà la sua distruzione termica.

Caratteristica corrente-tensione (VAC - grafico)

La dipendenza non lineare della corrente attraverso la giunzione p-n dalla tensione applicata alla giunzione è chiamata caratteristica corrente-tensione (abbreviata VAC) del LED.Questa dipendenza è rappresentata graficamente nella scheda tecnica e dal grafico disponibile puoi vedere molto facilmente quale corrente a quale tensione passerà attraverso il cristallo LED.

La natura della caratteristica I-V dipende dalla composizione chimica del cristallo. La caratteristica I — V risulta essere molto utile nella progettazione di dispositivi elettronici con LED, perché grazie ad essa è possibile, senza il comportamento di misure pratiche, scoprire quale tensione dovrebbe essere applicata al LED per ottenere una data corrente. Anche con l'aiuto della caratteristica I-V, è possibile scegliere con maggiore precisione un limitatore di corrente per il diodo.

Intensità luminosa, flusso luminoso

I parametri luminosi (ottici) dei LED vengono misurati nella fase della loro produzione, in condizioni normali e alla corrente nominale attraverso la giunzione. Si presume che la temperatura ambiente sia di 25 ° C, viene impostata la corrente nominale e viene misurata l'intensità luminosa (in Cd — candela) o il flusso luminoso (in lm — lumen).

Per flusso luminoso di un lumen si intende il flusso luminoso emesso da una sorgente isotropa puntiforme con intensità luminosa pari ad una candela in un angolo solido di uno steradiante.

I LED a bassa corrente sono caratterizzati direttamente dall'intensità luminosa, indicata in millicanali. Una candela è un'unità di intensità luminosa, e una candela è l'intensità luminosa in una data direzione di una sorgente che emette radiazione monocromatica con una frequenza di 540 × 1012 Hz, la cui intensità luminosa in quella direzione è 1/683 W / av.

In altre parole, l'intensità luminosa quantifica l'intensità del flusso luminoso in una certa direzione.Minore è l'angolo di diffusione, maggiore è l'intensità luminosa del LED a parità di flusso luminoso. Ad esempio, i LED ultra luminosi hanno un'intensità luminosa di 10 candele o più.

Angolo di diffusione del LED (angolo di vista)

Questa caratteristica è spesso descritta nella documentazione dei LED come "doppio theta metà luminosità" ed è misurata in gradi (gradi-gradi-gradi). Il nome è proprio questo, perché il LED di solito ha una lente di messa a fuoco e la luminosità non è uniforme su tutto l'angolo di diffusione.

In generale, questo parametro può essere compreso tra 15 e 140 °. I LED SMD hanno un angolo più ampio rispetto a quelli al piombo. Ad esempio, 120° per un LED in un pacchetto SMD 3528 è normale.

Lunghezza d'onda dominante

Misurato in nanometri. Caratterizza il colore della luce emessa dal LED, che a sua volta dipende dalla lunghezza d'onda e dalla composizione chimica del cristallo semiconduttore.

La radiazione infrarossa ha una lunghezza d'onda maggiore di 760 nm, rossa — da 610 nm a 760 nm, gialla — da 570 a 590 nm, viola — da 400 a 450 nm, ultravioletta — inferiore a 400 nm. La luce bianca viene emessa utilizzando fosfori ultravioletti, viola o blu.

Temperatura colore (CCT - Temperatura colore)

Questa caratteristica è specificata nella documentazione per i LED bianchi ed è misurata in Kelvin (K). Bianco freddo (circa 6000K), bianco caldo (circa 3000K), bianco (circa 4500K) — mostra con precisione la tonalità della luce bianca.

A seconda della temperatura del colore, la resa cromatica sarà diversa e il bianco viene percepito da una persona con temperature di colore diverse in modi diversi. La luce calda è più confortevole, migliore per la casa, la luce fredda è più adatta agli spazi pubblici.

Efficienza luminosa

Per i LED utilizzati oggi per l'illuminazione, questa caratteristica è dell'ordine di 100 lm / W. I potenti modelli di sorgenti luminose a LED hanno superato le lampade fluorescenti compatte (CFL), raggiungendo 150 lm / W o più. Rispetto alle lampade a incandescenza, i LED sono oltre 5 volte migliori in termini di efficienza luminosa.

Fondamentalmente, l'efficienza luminosa indica numericamente quanto è efficiente una sorgente luminosa in termini di consumo energetico: quanti watt sono necessari per produrre una certa quantità di luce - quanti lumen sono i watt.

Il dispositivo e il principio di funzionamento del LED

Perché il LED dovrebbe essere collegato tramite un resistore

Prospettive di sviluppo della tecnologia a LED bianchi