Комфортные условия работы светодиода. (часть 1. Основы.)

Всем хорош источник света на светодиодах, но для того чтоб он проработал долго и без отказов, нужно соблюдать некоторые условия. А именно нужно жестко следить за тем, чтоб светодиод при своей эксплуатации был в комфортных для него условиях, то есть, нельзя превышать ни одного из его допустимых параметров, а также нельзя, чтоб более одного из параметров были в опасной близости от своих максимальных значений.

Первое, на что нужно обращать внимание конструктору — это соблюдение температурного режима. Да, у большинства светодиодов максимальная рабочая температура составляет порядка 120°C, однако не стоит забывать о том, что светодиод – это такой же полупроводниковый прибор, как и любой транзистор, диод, или микросхема. И то, что справедливо для них, то и справедливо для светодиода. Чем ниже температура светодиода, тем дольше и лучше он будет служить. Почему так? Ответ на этот вопрос кроется в строении любого полупроводника.  Полупроводник состоит из непосредственно кристалла полупроводника (кремний, германий и пр.) и микроскопических зон с примесями, которые создают зоны с другой проводимостью: электронной или дырочной (зависит от материала полупроводника). Так вот, под действием диффузии (взаимное проникновение контактирующих веществ за счет теплового движения молекул), со временем, эти структуры деградируют. Таким образом полупроводники обречены «состариться», а температура – это главный фактор ускоряющий этот процесс. Поэтому, даже если температура не превышает  допустимый уровень, ограниченный температурой теплового пробоя p-n перехода, это ускоряет деградацию полупроводника.

Вторым очень важным фактором является источник питания мощного светодиода. От качества питающего напряжения и тока, вернее от их стабильности, срок службы светодиода зависит не в меньшей степени. Обо всем по порядку: Каким напряжением питать светодиод? На сколько вольт он рассчитан? Это не корректный вопрос. Дело в том, что светодиод – это такой же диод, который в одном направлении закрыт и не пропускает ток, а в другом направлении пропускает, при этом сила тока ограничивается внутренним сопротивлением источника питания, и малым сопротивлением диода. Схема включения светодиода предполагает наличие некоего сопротивления, подключенного последовательно со светодиодом, ограничивающего максимальный ток через светодиод в прямом направлении.

 

Это сделано из-за того, что у светодиода довольно крутая ВАХ (вольт-амперная характеристика): незначительное изменение напряжения, может сильно изменить ток через светодиод.

Вольт-амперная характеристика

К сожалению, производство светодиодов не совершенно, и из-за этого одинаковые модели могут иметь хоть и близкие, но не идентичные параметры, соответственно и напряжение падения на p-n переходе, у каждого будет разное, хоть и будет отличаться лишь на десятки милливольт. Но даже этого будет достаточно для существенного отличия в яркости свечения и в токе через светодиоды, особенно на малых мощностях. Как этого избежать? Применять токоограничивающие, или по-другому, уравнивающие сопротивления, для выравнивания тока через каждый светодиод. Выходит в питании светодиода бОльшую роль играет не напряжение, приложенное к светодиоду, а сила тока, которая проходит через него.

Если вести речь о мощных сверхярких светодиодах, то падение напряжения на них составляет 3,2…3,8 В., а ток может достигать 3…4 А. (зависит от мощности и конкретной модели светодиода), тут применение токоограничивающих сопротивлений оказывается малопригодным, и для питания таких сверхярких светодиодов, применяются специализированные микросхемы-стабилизаторы тока. Такие микросхемы называются драйверами для питания светодиодов.  Их номенклатура обширна и различна. Существуют универсальне драйверы, рассчитанные на определенный ток, или регулируемые, а есть специальные под конкретную модель светодиода.

Во второй части статьи будет рассмотрена схема одного из вариантов подобного драйвера.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *