Діод LED – характеристика найважливіших параметрів

Що таке діод LED?

Світлодіод, також називається електролюмінесцентним діодом, скорочено LED (англ. light-emitting diode) — це тип напівпровідника, що випромінює світлове випромінювання під впливом струму, який через нього проходить. Найчастіше зустрічаються діоди, що випромінюють різні кольори видимого світла, але це може бути також інфрачервоне або ультрафіолетове світло. LED-діоди бувають у багатьох формах – від класичних циліндричних монтажних елементів до мікроскопічних компонентів для поверхневого монтажу, а також великих складів типу chip-on-board (COB). Які ж характеристики відрізняють їх від інших типів напівпровідників? Відповідь на це запитання ви знайдете у цій статті.

Яке застосування мають світлодіоди?

Технологія LED супроводжує нас у повсякденному житті – як індикатори в різних електронних пристроях, а також підсвічування дисплеїв і моніторів LCD. Вона також є стандартом у більшості сучасних освітлювальних продуктів. Існує висока ймовірність, що у найближчому майбутньому, із розвитком технологій, LED-діоди повністю замінять традиційне освітлення. Тому варто ознайомитися з властивостями цього універсального джерела світла.

Які найважливіші параметри світлодіода?

Нижче наведено перелік найважливіших параметрів, що характеризують LED-діоди:

Тип корпусу та спосіб монтажу

LED-діоди бувають у різних формах та видах – можна розрізняти численні форми та розміри, типи виводів та монтажу, форму і колір лінзи, а також розташування випромінювача в корпусі. Також зустрічаються діоди з багатьма окремими випромінювачами в одному корпусі. Внаслідок цього спектр застосувань дуже широкий – LED-діоди можна знайти як у вуличних ліхтарях, так і в компактних портативних пристроях. Спосіб монтажу діода є так само важливим аспектом при виборі. Наприклад, компоненти SMD (поверхневого монтажу) дозволяють автоматичний монтаж і займають менше місця, але не підходять для встановлення безпосередньо в корпус чи фронтальну панель пристрою.

Максимальний прямий струм

Цей показник відрізняється залежно від типу та призначення діода – зазвичай він зазначений виробником. Наприклад, для 5мм червоного дифузного LED-діода,що використовується зокрема у сигнальних пристроях, номінальний струм становить 50мА. Перевищення цього значення може призвести до постійного пошкодження або знищення діода, водночас менший струм дозволяє збільшити його термін служби. Струм через діод залежить від напруги – він більший, чим вища напруга. І чим більший струм проходить через діод, тим інтенсивніше його світіння (інтенсивність випромінювання).

Пряме напруження

Значення цього параметру тісно пов’язане з кольором випромінюваного світла, що, у свою чергу, відповідає енергії фотонів. Для певного кольору діода діапазон прямих напруг зазвичай сталий, а допустимі межі – приблизно від 1.2В до 5В. Наприклад, напруга прямого включення червоного діода становить від 1.6В до 2.4В, а синього – від 2.8В до 3.6В.

Колір світла (довжина хвилі)

LED-діоди зазвичай випромінюють один певний колір світла – у дуже вузькому діапазоні довжин хвиль. Він залежить насамперед від типу застосованого напівпровідникового матеріалу, точніше – від розміру забороненої зони відповідного напівпровідника. Чим ширша ця зона, тим коротша довжина хвилі випромінювання. Білі діоди, що використовуються у світлотехнічних виробах, застосовують люмінофор для розширення спектра emitted світла. Також існують різні типи багатокольорових світлодіодів, специфічних для різних застосувань. Прикладом такого діода є запропонований нами 5мм RGB LED-діод, дифузний.

Світловий потік (яскравість)

Це фізична величина з області візуальної фотометрії, що визначає загальну потужність світла, випромінюваного джерелом світла. Одиницею вимірювання є люмен (лм). Під час вимірювання світлового потоку враховується чутливість людського ока до різних кольорів – визначається так званою функцією яскравості. Наприклад, зелений діод має значно вищу яскравість, ніж синій діод тієї ж потужності, бо людське око сприймає зелене світло краще, ніж інші кольори.

Світлова ефективність (або світлова віддача)

Це значення визначає світловий потік, який джерело світла здатне виробити з одиниці споживаної потужності. Вимірюється у люменах на ват (лм/Вт). Для світлодіодів цей показник зазвичай знаходиться у межах 70-120 лм/Вт, в той час як високопродуктивні випромінювачі можуть мати ефективність понад 200 лм/Вт. Для порівняння, традиційна лампа розжарювання потужністю 60Вт має світлову ефективність близько 12 лм/Вт, а галогенна лампа такої ж потужності – близько 20 лм/Вт. Ця суттєва різниця в ефективності особливо важлива в освітлювальних застосуваннях, дозволяючи значно економити енергію.

Індекс передачі кольору (скорочено CRI або Ra)

Цей параметр застосовується головним чином у випадку білих LED-діодів, які використовуються у світлотехніці. Він характеризує, наскільки достовірно відтворюються кольори предметів, освітлених даним джерелом світла. Значення виражається числом у діапазоні від 0 до 100 – чим вище значення, тим природніше відтворюються кольори. Типово освітлення LED не дорівнює класичним лампам розжарювання у відтворенні кольорів. Значення CRI білих LED-діодів зазвичай коливається в межах 80-90, у той час як лампи розжарювання і галогенні лампи досягають CRI близько 100. Проте існують високоякісні світлодіоди з CRI вище 95.