 |
Система параметров светоизлучающего диода.
|
|
|
|
Светодиоды, или светоизлучающие диоды (СИД, в английском варианте LED — light emitting diode)— полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Работа основана на физическом явлении возникновения светового излучения при прохождении электрического тока через p-n-переход. Цвет свечения (длина волны максимума спектра излучения) определяется типом используемых полупроводниковых материалов, образующих p-n-переход.
Достоинства:
1. Светодиоды не имеют никаких стеклянных колб и нитей накаливания, что обеспечивает высокую механическую прочность и надежность(ударная и вибрационная устойчивость)
2. Отсутствие разогрева и высоких напряжений гарантирует высокий уровень электро- и пожаробезопасности
3. Безынерционность делает светодиоды незаменимыми, когда требуется высокое быстродействие
4. Миниатюрность
5. Долгий срок службы (долговечность)
6. Высокий КПД,
7. Относительно низкие напряжения питания и потребляемые токи, низкое энергопотребление
8. Большое количество различных цветов свечения, направленность излучения
9. Регулируемая интенсивность
Недостатки:
1. Относительно высокая стоимость. Отношение деньги/люмен для обычной лампы накаливания по сравнению со светодиодами составляет примерно 100 раз
2. Малый световой поток от одного элемента
3. Деградация параметров светодиодов со временем
4. Повышенные требования к питающему источнику
У светодиодов есть несколько основных параметров:
1. Тип корпуса
2. Типовой (рабочий) ток
3. Падение (рабочее) напряжения
4. Цвет свечения (длина волны, нм)
5. Угол рассеивания
В основном, под типом корпуса понимают диаметр и цвет колбы (линзы). Как известно, светодиод - полупроводниковый прибор, который необходимо запитать током. Так ток, которым следует запитать тот или иной светодиод называется типовым. При этом на светодиоде падает определенное напряжение. Цвет излучения определяется как используемыми полупроводниковыми материалами, так и легирующими примесями. Важнейшими элементами, используемыми в светодиодах, являются: Алюминий (Al), Галлий (Ga), Индий (In), Фосфор (P), вызывающие свечение в диапазоне от красного до жёлтого цвета. Индий (In), Галлий (Ga), Азот (N) используют для получения голубого и зелёного свечений. Кроме того, если к кристаллу, вызывающему голубое (синее) свечение, добавить люминофор, то получим белый цвет светодиода. Угол излучения также определяется производственными характеристиками материалов, а также колбой (линзой) светодиода.
|
|
|
Так как светодиод является полупроводниковым прибором, то при включении в цепь необходимо соблюдать полярность. Светодиод имеет два вывода, один из которых катод ("минус"), а другой - анод ("плюс"). Светодиод будет "гореть" только при прямом включении, как показано на рисунке
При обратном включении светодиод "гореть" не будет. Более того, возможен выход из строя светодиода при малых допустимых значениях обратного напряжения.
Зависимости тока от напряжения при прямом (синяя кривая) и обратном (красная кривая) включениях показаны на следующем рисунке. Не трудно определить, что каждому значению напряжения соответствует своя величина тока, протекающего через диод. Чем выше напряжение, тем выше значение тока (и тем выше яркость). Для каждого светодиода существуют допустимые значения напряжения питания Umax и Umaxобр (соответственно для прямого и обратного включений). При подаче напряжений свыше этих значений наступает электрический пробой, в результате которого светодиод выходит из строя. Существует и минимальное значение напряжения питания Umin, при котором наблюдается свечение светодиода. Диапазон питающих напряжений между Umin и Umax называется "рабочей" зоной, так как именно здесь обеспечивается работа светодиода.
|
|
|
Ар - длина волны излучения - характеризует цвет излучаемый диодом. Измеряется в нанометрах (0.000000001 метра).
ПАРАМЕТРЫ:
Pd - максимально допустимая рассеиваемая мощность на диоде - мощность, которую светодиод способен отдавать в окружающее пространство при превышении этого значения происходит перегрев и выход из строя. Измеряется в Ваттах или милливаттах (0.001 Ватт).
If - Максимально допустимый постоянный прямой ток через диод. Измеряется в миллиамперах.
IFmax - Максимально допустимый импульсный прямой ток через диод. Измеряется в миллиамперах.
Iv (при заданном If) - Яркость на оси симметрии светодиода при заданном токе через него. Измеряется в милиКанделлах. За основную светотехническую единицу света принята единица силы света I– кандела (кд, cd).
Сила света точечного источника света, излучаемого в единицу телесного («объемного») угла, называют световым потоком Ф. За единицу светового потока принят люмен (лм, lm). Таким образом связь люменов с канделами зависит от угла W, в который излучается свет:
Ф = I • W
Полный телесный угол, когда свет излучается во все стороны = 4p = 12,57 (Телесный угол - это конус образованный центром сферы - источником - и поверхностью сферы площадью R2) Для такого источника Ф = I · 12,57, если угол 90°, Ф=I · 1,57 и т.п.
Параметры приведены в случайном порядке.
Сила света - интенсивность светового потока в данном направлении, измеряется в канделах (Кд), в характеристиках светодиодов указывают осевую (максимальную) силу света. при равном световом потоке сила света будет выше у светодиода с меньшим двойным половинным углом обзора.
Двойной половинный угол обзора - удвоенный угол, на котором сила света снижается до половины осевой, излучаемый за предел данного угла световой поток составляет менее 10% от общего.
Световой поток - поток фотонов, излучаемых кристаллом светодиода, собственно свет, который мы видим, измеряется в люменах (лм).
Светоотдача - отношение светового потока к потребляемой мощности, является чем-то вроде КПД для светодиода. Теоретический максимум (100%), зависящий от длины волны, для белых светодиодов находится где-то в районе 360 лм/Вт.
|
|
|
Мощность светодиода - сколько светодиод потребляет, при этом надо учитывать, что потребляет не тольно светодиод, но и схема питания светодиода.
Цвет светодиода - характеристика цветных светодиодов, собственно цвет свечения, как правило, указывается производителем, характеризуется доминирующей длиной волны то есть преобладающей в узком диапазоне испускаемых светодиодом электромагнитных волн.
Цветовая температура - характеристика белых светодиодов, приближенно показывающая такое субъективное восприятие как "теплее" или "холоднее", измеряется в градусах Кельвина (К). Теплее свет становится при понижении цветовой температуры, а холоднее при повышении. Нормальной считается цветовая температура солнца, т.е. 5500К (градусов Кельвина) она же считается наиболее комфортной для глаз. Например, холодная люминесцентная лампа это 10000…15000К, лампа накаливания в районе 3000К. Белые светодиоды могут иметь цветовую температуру в пределах 2500…15000К. При этом разные типы источников с одинаковой цветовой температурой субъективно будут светить немного по-разному.
Срок службы светодиодов - то, сколько светодиоды эффективно прослужат, более подробно на эту тему написано на соседней странице.
Цена - характеристика не адекватная.
|
|
|
