داستان پیدایش و تکامل LED ها بخش چهارم ( پایانی )

 

ادامه از بخش سوم

 

راندمان نور ساطع شده (بهره نوری) از led ها بر مبنای لومن بروات بیان می شود. یک رقابت بین سازندگان led وجود دارد که هرکدام می خواهند بالاترین بهره نوری را ارایه دهند، اما هنگامی نتایج مقایسه ای اهمیت پیدا می کند که توان های مصرفی نیز اعمال شود.
ساختن یک led 20 ملی آمپر با راندمان بالا آسانتر از درست کردن یک LED  هفتصد میلی آمپر با همان ویژگی می باشد. این موضوع یادآور این نکته است که چرا استفاده از آرایه های led های با توان پایین به استفاده از led های تکی توان بالا ترجیح دارد.

مدار معادل led

یک led را می توان به صورت یک بار ولتاژ ثابت در نظر گرفت. افت ولتاژ به سد انرژی داخلی جهت تبدیل فوتون به الکترون برمی گردد. سد انرژی داخلی به رنگ بستگی دارد. بنابر این افت ولتاژ به رنگ نور ارتباط دارد. همچنین افت ولتاز به مقاومت معادل سری led نیز وابسته است.

آیا تمام led های با نور قرمز رنگ افت ولتاز یکسانی دارند؟ خیر، زیرا تغییرات حاصل از تولید(تلورانس) به این معنی است که هیچکدام نه طیف نوری یکسانی دارند و نه مقاومت معادل سری (esr) یکسانی، بنابر این افت ولتاز نیز متغییر خواهد بود. طول موج حداکثر 10 درصد مثبت و منفی به صورت معمول تغییرات دارد.

اگر بین دو ledاختلاف دما وجود داشته باشد، این امر منجر به ایجاد تفاوت در افت ولتاژ این دو led خواهد شد. هنگامی که دمای نقطه اتصال افزایش می یابد، کار الکترون ها برای عبوراز سد انرژی آسانتر می شود. در حقیقت، افت ولتاژ به صورت تقریبی به اندازه 2 میلی ولت به ازای هر درجه سانتیگراد افزایش دما، کاهش می یابد. این امر موجب ایجاد مشکل در صورتی که دو led به صورت موازی به هم متصل شده اند، می شود.

Led گرمتر ولتاژ هدایت پایین تری خواهد داشت. این موضوع به این معنی است که جریان بیشتری از جریان به اشتراک گذاشته شده مصرف خواهد کرد که در این صورت گرمتر خواهد شد و افت ولتاژ بیشتر می شود و جریان نیز بیشتر می شود و این چرخه ادامه می یابد.

به عبارت دیگر باید گرما را فراری داد. در آرایه های led که اتصال سری – موازی دارند، کوپلینگ گرمایی خوب بین led ها نیاز است و با قرار دادن چیپ های led بر روی بسترهای سرامیکی این امر حاصل می شود.

Led ها به صورت حقیقی به بار ولتاژ ثابت نمی باشند. به دلیل اینکه نیمه هادی ها رساناهای خوبی نیستند، مقداری مقاومت سری در این بار ولتاژ ثابت وجود دارد. به این معنی که افت ولتاژ با جریان افزایش پیدا خواهد کرد.

مقاومت سری معادل (ESR) یک led 20 میلی آمپر توان پایین در حدود 20 اهم است اما این مقدا ESR برای led یک وات 350 میلی آمپر حدود یک اهم می باشد.

تولید کنندگان به طور مداوم بر روی کاهش ESR کار می کنند. ESR تقریبا رابطه معکوسی با جریان نامی led دارد. ESR در تولید نیز مقداری تغییرات دارد.

ESR را می توان با اندازه گیری افت ولتاژ مستقیم با افزایش جریان اندازه گیری و محاسبه کرد. برای مثال اگر افت ولتاژ مستقیم از مقدار 5/3 به 55/3 افزایش یابد (یک افزایش 50 میلی ولتی ) در حالی که جریان از 10 میلی آمپر به 20 میلی آمپر افزایش یابد (10 میلی آمپر افزایش) ، ESR معادل برابر خواهد بود با :

50mv/10mA =5 ohm

به صورت تئوری دیود زینر را به عنوان وسیله ایده آل در نظر می گیرند. اما دیود زینرنیز به صورت مستقل ESR دارد که می تواند از مقدار ESR هر LED نیز بیشتر باشد.برای تست اولیه یک LED ، یک دیود زینر6/3 تا 9/3 ولت (توان نامی 5 وات ) می تواند بجای LED سفید رنگ مورد استفاده قرار گیرد.

اگر درایور عملکرد مورد انتظار را ندارد دیود زینر ممکن است خراب شود، اما این خیلی کم هزینه تر از خراب شدن یک Power led است. به محض اینکه دیود زینر نور منتشر نکند، مهندسی که عمل تست را انجام می دهد، خیره نخواهد شد. در حالی که باید مراقب باشد دیود زینر خیلی داغ نشود.

نمودار جریان ولتاژ رنگ

* تقابل افت ولتاژ با رنگ و جریان *

شکل نشان می دهد افت ولتاژ مستقیم بستگی به رنگ نور و جریان LED دارد. در نقطه ای که هدایت برقرار است افت ولتاژ مستقیم، Vf، در حدود 2 ولت برای LED زرد و حدود 3 ولت برای LED آبی می باشد.
افت ولتاژ دقیق بستگی به سازنده دارد زیرا مواد تقویت کننده مختلف و طول موج های مختلف دارند. افت ولتاژ در یک جریان خاص بستگی به Vf اولیه و ESR خواهد داشت.

 

پایان

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *