KWALIFIKACJA ELM5 - STYCZEŃ 2019

PYTANIE NR 18.
W tabeli podano parametry katalogowe wybranych diod LED. Uszereguj rosnąco względem napięcia przewodzenia diody LED czterech różnych barw.
Ilustracja przedstawia tabelę z parametrami katalogowymi wybranych diod LED, co jest typowe dla egzaminu zawodowego
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Napięcie przewodzenia LED zależy od energii fotonu (przerwy energetycznej): im "chłodniejsza" barwa (dłuższa fala), tym zwykle mniejsze Vf.
Dlatego typowo LED czerwona ma najniższe Vf, następnie żółta i zielona, a najwyższe Vf ma LED niebieska.

Pełne wyjaśnienie:

W diodzie LED napięcie przewodzenia (Vf) jest silnie związane z materiałem półprzewodnika i jego przerwą energetyczną. Ta przerwa determinuje energię emitowanego światła, czyli pośrednio barwę (długość fali). Ogólna zależność jest taka: im większa energia fotonu (krótsza fala, "bardziej niebieskie" światło), tym większe wymagane napięcie w kierunku przewodzenia.

Z tego powodu w praktyce elektronika spotyka się z typowym trendem:

  • czerwona LED ma najniższe Vf,
  • żółta LED ma Vf wyższe niż czerwona,
  • zielona LED ma Vf zwykle jeszcze wyższe,
  • niebieska LED ma najwyższe Vf spośród wymienionych.

Odpowiedź "Czerwona, żółta, zielona, niebieska." jest więc poprawnym uporządkowaniem rosnącym względem Vf.

Dlaczego pozostałe sekwencje są błędne?

  • "Czerwona, zielona, żółta, niebieska." przestawia żółtą i zieloną. W typowych danych katalogowych LED żółta ma Vf niższe niż zielona, więc taka kolejność nie jest rosnąca.
  • "Niebieska, czerwona, zielona, żółta." oraz "Niebieska, czerwona, żółta, zielona." zaczynają od niebieskiej, czyli od barwy o zwykle najwyższym Vf, co łamie wymóg szeregu rosnącego już na starcie.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w zadaniu jest tabela katalogowa, zawsze porównuj Vf przy tym samym prądzie przewodzenia (np. dla IF=20 mA) i zwróć uwagę, czy podano wartości typowe czy maksymalne. Vf zmienia się także z temperaturą, ale w zadaniach testowych zwykle liczy się porównanie wartości z tabeli w tych samych warunkach.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Napięcie przewodzenia (Vf) to spadek napięcia na diodzie LED, gdy płynie przez nią prąd w kierunku przewodzenia. Zależy od materiału półprzewodnika, barwy LED, prądu IF i temperatury. W notach katalogowych Vf podaje się zwykle dla określonego IF (np. 20 mA).
Barwa LED wynika z przerwy energetycznej materiału. Niebieskie światło ma większą energię (krótszą falę) niż czerwone, więc do uzyskania emisji potrzebna jest większa energia w złączu, co typowo przekłada się na wyższe napięcie przewodzenia Vf.
Najpierw sprawdź w tabeli Vf dla tego samego prądu IF. Jeśli masz bazować na wiedzy ogólnej, przyjmij typowy trend: czerwona ma najniższe Vf, potem zwykle żółta, następnie zielona, a najwyższe Vf ma niebieska. Zawsze kieruj się danymi z zadania, jeśli są podane.
Najczęściej Vf jest podawane dla określonego prądu przewodzenia IF (np. 10 mA lub 20 mA) i w typowej temperaturze otoczenia/struktury. Często spotkasz wartości: typową (typ.) i maksymalną (max.). Do porównań w tabeli trzeba używać tej samej kategorii wartości i tego samego IF.
Tak. Gdy prąd IF rośnie, Vf zwykle rośnie (nieliniowo), bo charakterystyka I-V diody jest wykładnicza. Dlatego nie wolno porównywać Vf z różnych prądów, jeśli zadanie nie podaje wspólnego IF. Na egzaminie wybieraj Vf odczytane z tabeli dla jednego, wskazanego IF.
Tak, Vf zmienia się z temperaturą struktury diody. W praktyce wraz ze wzrostem temperatury Vf często maleje, co ma znaczenie w układach zasilania LED i w ocenie strat mocy. W zadaniach testowych zwykle zakłada się warunki z tabeli katalogowej, a nie pracę w skrajnych temperaturach.
Typowe błędy to: mylenie kolejności rosnącej z malejącą, porównywanie Vf dla różnych prądów IF, mieszanie wartości "typ." z "max." oraz nieuwzględnienie, że różne serie LED mogą mieć inne Vf mimo tej samej barwy. Na egzaminie czytaj nagłówki kolumn i warunki pomiaru.
W przybliżeniu stosuje się zależność: R = (Uzasilania − Vf) / IF. Potem dobiera się najbliższą wartość z szeregu oraz sprawdza moc: P ≈ IF²·R. To praktyczne zastosowanie znajomości Vf: bez poprawnego Vf łatwo dobrać zły prąd i uszkodzić LED albo uzyskać zbyt słabe świecenie.
Najczęściej tak, ale nie jest to reguła absolutna dla wszystkich technologii i producentów. Różne materiały i konstrukcje mogą zmieniać Vf. Dlatego w zadaniach z tabelą należy opierać się na danych katalogowych z tej tabeli (dla wspólnego IF), a nie wyłącznie na pamięciowych "typowych" wartościach.
W tabelach parametrów zwykle są osobne kolumny opisane jako "Typ."/"Typical" oraz "Max."/"Maximum". Czasem wartości są podane jako zakres. W pytaniach porównawczych najbezpieczniej porównywać wartości z tej samej kolumny i dla tego samego IF, bo inaczej wynik może być niejednoznaczny.
info

Statystycznie 63% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Źródła:

  • Wikipedia (EN): "Light-emitting diode" – sekcja dot. forward voltage i zależności od barwy (różne Vf dla red/green/blue): https://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode (dostęp: 2026-03-05)
  • OSRAM Opto Semiconductors: "LED Fundamentals" / materiał wprowadzający (zależność barwy, przerwy energetycznej i parametrów elektrycznych): https://www.osram.com/ecat/ (należy przejść do materiałów edukacyjnych "LED fundamentals") (dostęp: 2026-03-05)
  • Vishay: Application Notes / podstawy doboru i parametrów diod LED (Vf, IF, wpływ temperatury) – strona zasobów technicznych: https://www.vishay.com/optocouplers/ (dostęp: 2026-03-05)

Materiały:

  • Noty katalogowe (datasheet) diod LED różnych barw z parametrem Vf/IF
  • Materiały wprowadzające do fizyki złącza p-n i przerwy energetycznej
  • Karty aplikacyjne producentów o zasilaniu LED i wpływie temperatury na Vf

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego