Especificações e parâmetros de LEDs

Existem muitos LEDs de diferentes formas, tamanhos, potências. No entanto, cada LED é sempre dispositivo semicondutor, que se baseia na passagem de corrente pela junção p-n no sentido direto, causando emissão ótica (luz visível).

Basicamente, todos os LEDs são caracterizados por uma série de características técnicas específicas, elétricas e luminosas, das quais falaremos mais adiante. Você pode encontrar essas características na folha de dados (na documentação técnica) do LED.

As características elétricas são: corrente direta, queda de tensão direta, tensão reversa máxima, dissipação máxima de potência, característica corrente-tensão. Os parâmetros da luz são: fluxo luminoso, intensidade luminosa, ângulo de dispersão, cor (ou comprimento de onda), temperatura da cor, eficiência luminosa.

Corrente nominal direta (Se - corrente direta)

A corrente direta nominal é a corrente quando passa por este LED na direção direta, o fabricante garante os parâmetros de luz do passaporte desta fonte de luz.Em outras palavras, esta é a corrente operacional do LED, na qual o LED definitivamente não queimará e poderá funcionar normalmente ao longo de sua vida útil. Sob essas condições, a junção pn não será quebrada e não superaquecerá.

Além da corrente nominal, existe um parâmetro como a corrente direta de pico (Ifp - corrente direta de pico) - a corrente máxima que pode passar pela transição apenas por pulsos de 100 μs de duração com um ciclo de trabalho de não mais que DC = 0,1 (consulte a folha de dados para obter os dados exatos) … Em teoria, a corrente máxima é a corrente limitante que o cristal pode suportar apenas por um curto período de tempo.

Na prática, o valor da corrente nominal direta depende do tamanho do cristal, do tipo de semicondutor e varia de alguns microamperes a dezenas de miliamperes (ainda mais para montagens de LED do tipo COB).

Queda de Tensão Contínua (Vf - Tensão Direta)

Uma queda de tensão sustentada na junção pn causando a corrente nominal do LED. Uma tensão é aplicada ao LED de modo que o ânodo esteja em um potencial positivo em relação ao cátodo. Dependendo da composição química do semicondutor, do comprimento de onda da radiação óptica, as quedas de tensão direta na junção também diferem.

A propósito, pela queda de tensão direta, você pode determinar química de semicondutores… E aqui estão as faixas aproximadas de queda de tensão direta para diferentes comprimentos de onda (cores de luz LED):

• LEDs infravermelhos de arsenieto de gálio com comprimentos de onda acima de 760 nm têm uma queda de tensão característica de menos de 1,9 V.

• Vermelho (por exemplo, fosfeto de gálio — 610 nm a 760 nm) — 1,63 a 2,03 V.

• Laranja (fosfeto de gálio — de 590 a 610 nm) — de 2,03 a 2,1 V.

• Amarelo (fosfeto de gálio, 570 a 590 nm) — 2,1 a 2,18 V.

• Verde (fosfeto de gálio, 500 a 570 nm) — 1,9 a 4 V.

• Azul (seleneto de zinco, 450 a 500 nm) — 2,48 a 3,7 V.

• Violeta (nitreto de índio e gálio, 400 a 450 nm) — 2,76 a 4 V.

• Ultravioleta (nitreto de boro, 215 nm) — 3,1 a 4,4 V.

• Branco (azul ou roxo com fósforo) — cerca de 3,5 V.

Tensão Reversa Máxima (Vr - Tensão Reversa)

A tensão reversa máxima de um LED, como qualquer LED, é uma tensão que, quando aplicada a uma junção pn em polaridade reversa (quando o potencial do cátodo é maior que o potencial do ânodo), o cristal quebra e o LED falha. alguns LEDs têm uma tensão reversa máxima de cerca de 5 V. Para conjuntos COB, ainda mais, e para LEDs infravermelhos, pode ser de até 1-2 volts.

Dissipação de potência máxima (Pd - Dissipação de potência total)

Essa característica é medida a uma temperatura ambiente de 25 ° C. Essa é a potência (geralmente em mW) que a carcaça do LED ainda pode dissipar continuamente e não queimar. É calculado como o produto da queda de tensão pela corrente que flui através do cristal. Se esse valor for excedido (o produto da tensão e da corrente), muito em breve o cristal se quebrará, ocorrerá sua destruição térmica.

Característica de Tensão de Corrente (VAC - Gráfico)

A dependência não linear da corrente através da junção p-n na tensão aplicada à junção é chamada de característica corrente-tensão (abreviada como VAC) do LED.Essa dependência é representada graficamente na folha de dados e, a partir do gráfico disponível, você pode ver facilmente qual corrente e qual tensão passará pelo cristal de LED.

A natureza da característica I — V depende da composição química do cristal. A característica I — V acaba sendo muito útil no projeto de dispositivos eletrônicos com LEDs, pois graças a ela é possível, sem o comportamento de medições práticas, descobrir qual tensão deve ser aplicada ao LED para obter uma dada corrente. Mesmo com a ajuda da característica I — V, é possível escolher com mais precisão um limitador de corrente para o diodo.

Intensidade luminosa, fluxo luminoso

Os parâmetros de luz (ópticos) dos LEDs são medidos no estágio de sua produção, em condições normais e na corrente nominal através da junção. Supõe-se que a temperatura ambiente seja de 25 ° C, a corrente nominal é definida e a intensidade da luz (em Cd — candela) ou fluxo luminoso (em lm — lúmen) é medida.

O fluxo luminoso de um lúmen é entendido como o fluxo luminoso emitido por uma fonte isotrópica pontual com intensidade luminosa igual a uma candela em um ângulo sólido de um esterradiano.

Os LEDs de baixa corrente são caracterizados diretamente pela intensidade da luz, que é indicada em milicanais. Uma candela é uma unidade de intensidade luminosa, e uma candela é a intensidade luminosa em uma determinada direção de uma fonte que emite radiação monocromática com frequência de 540 × 1012 Hz, cuja intensidade luminosa nessa direção é 1/683 W/av.

Em outras palavras, a intensidade da luz quantifica a intensidade do fluxo de luz em uma determinada direção.Quanto menor o ângulo de dispersão, maior a intensidade de luz do LED no mesmo fluxo de luz. Por exemplo, LEDs ultrabrilhantes têm uma intensidade de luz de 10 candelas ou mais.

Ângulo de dispersão do LED (ângulo de visão)

Essa característica é frequentemente descrita na documentação do LED como "meio brilho teta duplo" e é medida em graus (graus-graus-graus). O nome é exatamente isso, porque o LED geralmente possui uma lente de foco e o brilho não é uniforme em todo o ângulo de dispersão.

Em geral, esse parâmetro pode estar na faixa de 15 a 140 °. Os LEDs SMD têm um ângulo mais amplo do que os de chumbo. Por exemplo, 120° para um LED em um pacote SMD 3528 é normal.

Comprimento de onda dominante

Medido em nanômetros. Ele caracteriza a cor da luz emitida pelo LED, que por sua vez depende do comprimento de onda e da composição química do cristal semicondutor.

A radiação infravermelha tem um comprimento de onda superior a 760 nm, vermelho — de 610 nm a 760 nm, amarelo — de 570 a 590 nm, violeta — de 400 a 450 nm, ultravioleta — inferior a 400 nm. A luz branca é emitida usando fósforos ultravioleta, violeta ou azul.

Temperatura da Cor (CCT - Temperatura da Cor)

Esta característica é especificada na documentação dos LEDs brancos e é medida em Kelvin (K). Branco frio (cerca de 6.000 K), branco quente (cerca de 3.000 K), branco (cerca de 4.500 K) — mostra com precisão a tonalidade da luz branca.

Dependendo da temperatura da cor, a reprodução das cores será diferente e o branco é percebido por uma pessoa com diferentes temperaturas de cores de maneiras diferentes. A luz quente é mais confortável, melhor para a casa, a luz fria é mais adequada para espaços públicos.

Eficiência de luz

Para LEDs usados ​​hoje para iluminação, essa característica está na região de 100 lm/W. Modelos poderosos de fontes de luz LED ultrapassaram as lâmpadas fluorescentes compactas (CFL), chegando a 150 lm/W ou mais. Em comparação com as lâmpadas incandescentes, os LEDs são mais de 5 vezes melhores em termos de eficiência luminosa.

Basicamente, a eficiência luminosa indica numericamente a eficiência de uma fonte de luz em termos de consumo de energia: quantos watts são necessários para produzir uma certa quantidade de luz – quantos lúmens são potências.

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