Порівняння світлового потоку різних ламп
Лампа розжарювання, Вт
Люмінісцентна лампа, Вт
Світлодіодна лампа, Вт
Світловий потік, лм
20
5-7
2-3
250
40
10-13
4-5
400
60
15-16
6-10
700
80
18-20
10-12
900
100
25-30
12-15
1200
Пульсація світлового потоку
Якісні LED-лампи з хорошим драйвером мають коефіцієнт пульсацій менше 1–5%, що є абсолютно непомітним для зору і не викликає жодного негативного фізіологічного ефекту. Це відрізняє їх від люмінесцентних ламп з електромагнітним баластом (ЕМБ) (пульсація 65–75%) та ламп ДРЛ (пульсація до 75%). Проте дешеві LED-лампи з примітивними драйверами без активного згладжування пульсацій можуть мати коефіцієнт пульсацій 20–40% і більше, що є неприпустимим для робочого освітлення. Згідно з санітарними нормами України (ДСанПіН 3.3.2-007-98), коефіцієнт пульсацій освітленості на робочих місцях не повинен перевищувати 5–20%.
Електричні характеристики
Вольт-амперна характеристика
Світлодіод є нелінійним елементом із яскраво вираженою несиметричною вольт-амперною характеристикою (ВАХ), типовою для будь-якого напівпровідникового діода. При зворотному зміщенні через діод протікає лише незначний струм витоку, і світло не генерується. При прямому зміщенні струм починає помітно зростати лише після досягнення так званої порогової напруги – напруги відкривання переходу.
Принципова особливість ВАХ LED полягає у її надзвичайній крутизні після порогу: незначне збільшення прямої напруги (на десяті частки вольта) призводить до багаторазового зростання струму. Це означає, що світлодіод є по суті струмокерованим приладом, а не напругокерованим. Саме тому послідовно з світлодіодом включають конвертор (драйвер). Для світлодіода він те саме, що баласт для лампи. Він стабілізує струм, що протікає через світлодіод.
Вах для світлодіодів різних кольорів
Напруга і її залежність від кольору
Пряма напруга на p-n переході LED визначається шириною забороненої зони матеріалу і, відповідно, безпосередньо пов'язана з кольором випромінювання. Чим коротша довжина хвилі (тобто вища енергія фотона), тим більша пряма напруга необхідна для роботи діода. Типові значення для різних кольорів наступні:
інфрачервоні LED – 1,2–1,8 В;
червоні (GaAsP) – 1,8–2,2 В;
жовті та зелені (GaP) – 2,0–2,4 В;
яскраво-зелені та сині (GaN, InGaN) – 2,8–3,8 В;
ультрафіолетові – 3,5–4,5 В.
Біла LED-лампа на основі синього кристала з люмінофором має пряму напругу, відповідну синьому кристалу – 3,0–3,6 В.
Пряма напруга також суттєво залежить від температури кристала: з підвищенням температури вона знижується приблизно на 2–4 мВ на кожен градус Цельсія. При нагріванні кристала напруга на ньому знижується, що при живленні від стабілізованої напруги призводить до зростання струму, подальшого нагрівання і ще більшого зростання струму – виникає ефект теплового розгону, здатний вивести LED з ладу за лічені секунди.
Димування
Регулювання яскравості (диммування) є однією з ключових переваг LED-ламп порівняно з люмінесцентними. Існує два принципових методи.
Перший – амплітудне диммування (АМ): зниження постійного струму через кристал. Є найбільш коректним методом, оскільки не викликає пульсацій, однак при значному зниженні струму може дещо змінюватися спектр випромінювання через нелінійність ВАХ.
Другий – широтно-імпульсна модуляція (ШІМ): кристал почергово вмикається і вимикається з частотою 200 Гц–20 кГц, а яскравість регулюється зміною відносної тривалості імпульсів. При частоті вище 1 кГц мерехтіння є абсолютно непомітним для ока і не викликає стомлюваності. Проте при низькій частоті ШІМ (200–400 Гц), що характерна для дешевих диммерів, пульсація стає відчутною і є неприпустимою для робочого освітлення.