Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов

Типы и виды современных светодиодов

Для того чтобы не растеряться среди многообразия видов и типов светодиодов, нужен единый стандарт, в соответствии с которым все светоизлучающие диоды можно разделить на группы по тем или иным параметрам. Но как оказалось, такого стандарта не существует, и каждый производитель светодиодов классифицирует продукцию по своему усмотрению. Причина такого подхода очевидна. Оптоэлектроника стремительно развивается, появляются все новые модели светодиодов, сделанные по более совершенным технологиям.

К сожалению, перечислить сначала основные, а затем второстепенные характеристики также не получится. Такое деление весьма субъективно. Поэтому придется приступить к детальному рассмотрению вопроса, чтобы читатель наглядно смог ознакомиться со всеми наиболее распространенными видами и типами светоизлучающих диодов.

Классификация по цветовой гамме

Нынешние технологии позволяют получить кристалл светодиода с любым цветом излучения в видимом диапазоне. Для этого используют химические соединения полупроводниковых материалов индия и галлия с разными элементами. С целью унификации, кроме цвета, на упаковке с изделием указывают ещё одну характеристику: длину волны излучения. Она помогает максимально точно идентифицировать оттенок. Например, к светодиоду с зелёным свечением можно отнести любой светоизлучающий кристалл с длиной волны от 500 до 570 нм. При этом экземпляр с λ=500-520 нм будет иметь цвет морской волны, а с λ более 550 нм — салатный оттенок. Промежуточные цвета получают методом близкого расположения трёх кристаллов: синего, красного и зеленого с последующим управлением мощностью их свечения. Это так называемые RGB-светодиоды. Существуют также двуцветные виды, используемые в основном в индикаторной подсветке.

Отдельным абзацем следует упомянуть о белых типах светодиодов. Они имеют широкий спектр излучения и формируются, как правило, на базе ультрафиолетового светодиода, покрытого люминофором.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Светодиоды белого свечения имеют свою градацию по оттенкам (теплый, нейтральный, холодный), что выражается в виде такого параметра как цветовая температура.

УФ и ИК типы излучающих диодов хотя и не работают в видимом спектре, но своей практической пользой также заслуживают место в перечне разновидностей светодиодов.

Различия по мощности

В зависимости от назначения мощность потребления может составлять от единиц мВт до десятков Вт. Первые, самые маленькие типы светодиодов – это бескорпусные кристаллы. Их используют для создания COB-матриц с применением последних технологий. Ко второму типу условно можно отнести изделия мощностью от 60 мВт до 1 Вт (ультраяркие в прозрачном корпусе, SMD 3528 и их производные). В третью группу войдут светодиоды с мощностью рассеивания более 1 Вт, требующие применения дополнительной системы охлаждения. Самыми мощными принято считать COB-матрицы. Один такой модуль размером 35х35 мм способен рассеивать до 180 Вт.

Сила света

Данная характеристика напрямую связана с такими параметрами как мощность, угол свечения и технологией производства. Чем меньше угол, тем больше яркость в точке измерения. Сверхъяркие светодиоды с углом рассеивания светового потока 110° имеют силу света около 1000 мкд, а с углом 15° – силу света 35000 мкд.

В американской корпорации Cree каждое поколение мощных белых светодиодов заносят в отдельную группу (S5, T6, U3…). Таким образом, производитель старается выделить каждый новый тип светодиода, имеющий повышенный световой поток при прежней мощности потребления.

Стоит отметить, что устаревшие диффузные светодиоды типа АЛ307 с силой света 0,4-6 мкд перестали быть востребованы и практически вытеснены сверхъяркими аналогами со светоотдачей в тысячи раз больше.

Классификация по напряжению

Падение напряжения однокристальных светодиодов определяется их мощностью и цветом излучения и имеет фиксированные рамки.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Например, в характеристике белого светоизлучающего диода может быть указано падение напряжения от 3,3 до 3,6 В.

Наращивание тока через кристалл с целью увеличения яркости не могло продолжаться бесконечно. В итоге компании наладили выпуск многокристальных светодиодов, которые рассчитаны на напряжение 9, 12, 18, 24, 48, 72 вольт. Ярким представителем этого семейства является COB-матрицы белого свечения.

Нельзя не вспомнить о филаментах, которые питаются постоянным напряжением около 70 В. Эти специфические стержни используются в лампах с имитацией нити накала.

Тип исполнения и назначение

Если вдаваться в детали, то этот раздел станет очень обширным. Ведь каждый производитель выпускает сотни видов светодиодов, отличающихся геометрическими размерами. И всё же существуют признаки, по которым можно их упорядочить. Перечислим основные типы светодиодов.

  1. Слаботочные. Сверхъяркие двухвыводные светодиоды в круглом прозрачном корпусе 3, 5 или 10 мм. Чаще всего данный тип светодиодов применяют в качестве индикаторов, рекламно-информационных модулях или светофорах. Вторая подразновидность слаботочных светодиодов – компоненты в SMD корпусе прямоугольной или квадратной формы размером до 3х3,5 мм. SMD варианты наиболее часто используются в построении бегущих строк и систем индикации.
  2. Мощные SMD. Собраны на одном кристалле без линзы, применяется данный тип в светодиодных лампах и лентах широкого потребления. Также есть варианты, собранные на нескольких кристаллах с общей линзой. Многокристальные виды светодиодов используются для промышленного и декоративного освещения.
  3. COB-модули. Изделия белого свечения могут достигать размера 38х38 мм в квадратном исполнении и 50х6 мм в форме линеек. Из-за повышенного светового потока востребованы в конструировании прожекторов и фонарей уличного освещения.
  4. Filament LED. Выполнен в виде стержня длиной около 30 мм с множеством кристаллов на поверхности. В настоящее время возможности филаментных светильников только раскрываются.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Пока Filament LED массово применяются только для создания нитевидных ламп на 220В.
  5. OLED. Этот тип тонкопленочных органических светодиодов применяется для построения органических дисплеев.
  6. Излучающие диоды в ИК и УФ-диапазоне. Выпускают как в корпусе с выводами, так и в SMD исполнении. Среди товаров широкого потребления их можно увидеть в пультах ДУ и лампах для сушки ногтей.

В заключение стоит отметить, что приведенная классификация светодиодов не является полной и может быть ещё дополнена подвидами и группами. То же самое касается постоянно расширяющейся сферы применения. Но общая концепция, которую выдвигают лидеры в производстве оптоэлектроники Nichia, Cree и Philips в данной статье описана максимально подробно.

Слаботочные — Kingbright — оптико-электронные светодиодные продукты от производителя включая все виды светодиодных ламп, SMT LED, SMD LED,Светодиодные индикаторы и оптоэлектронные компоненты

L-7104LGDGaP568 нмзеленый рассеянный0,7240 L-7104LIDGaAsP/GaP625 нмкрасный рассеянный0.7340 L-7104LSRDGaAlAs640 нмкрасный рассеянный82040 L-7104LYDGaAsP/GaP588 нмжелтый рассеянный0,71,540 L-7113LGDGaP568 нмзеленый рассеянный0,7230 L-7113LIDGaAsP/GaP625 нмкрасный рассеянный0,7530 L-7113LSRDGaAlAs640 нмкрасный рассеянный82030 L-7113LYDGaAsP/GaP588 нмжелтый рассеянный0,7230

Светодиоды: принципы работы, виды, характеристики, области применения | LIGHT-RU.

Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов RU

Светодиоды различных цветов

Сегодняшний мир невозможно себе вообразить без электрического освещения. Огромные мегаполисы и самые отдаленные уголки земного шара освещаются всевозможными электрическими источниками искусственного света. Однако, непрерывное развитие технологий приводит к тому, что мастодонт электрического освещения — «лампочка Ильича» — уверенно уступает лидирующие позиции современным высокотехнологичным и высокоэкономичным источникам электрического света, среди которых, безусловно, безоговорочно лидируют светодиоды.

Содержание статьи

Что такое светодиод и история его изобретения

Принцип действия светодиода

Светодиод — это полупроводниковый прибор, излучающий фотоны определенной частоты при пропускании через него электрического тока.

Часто термин «светодиод» заменяется англоязычной аббревиатурой LED от «led emitting diod» — светоизлучающий диод. Русскоязычный аналог данного словосочетания — СИД — используется значительно реже.

Эффект испускания фотонов достигается благодаря наличию в этих приборах электронно-дырочного перехода, рекомбинация электронов и дырок в котором сопровождается переходом электронов с одного энергетического уровня на другой, в результате чего избыток энергии высвобождается в виде свободного фотонного излучения.

Олег Лосев, советский ученый, изобретатель, один из праотцов светодиода

Впервые подобное явление было обнаружено в далеком 1907 году английским исследователем Генри Раундом. Позднее независимо от него советский ученый Олег Лосев в 1923 году также зафиксировал электролюминесценцию в точке контакта карбида кремния и стали под воздействием электрического тока и даже смог запатентовать своё изобретение под названием «Световое реле» в 1927 году. Но, как часто бывает, открытие не было должным образом оценено современниками и до победного шествия светодиодов оставались долгие десятилетия.

Технология создания инфракрасных светодиодов была освоена в США лишь в 1961 году, а первый реально применимый светодиод в видимом диапазоне спектра (красный) был создан в 1962 году Ником Холоньяком.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Позднейшие исследования привели к созданию в 1971 году синего светодиода, а в 1972 году был создан первый жёлтый светодиод и были разработаны способы десятикратного увеличения яркости красных светодиодов.

Тем не менее, несмотря на очевидный прогресс в развитии светодиодной техники, светодиоды оставались чрезмерно дорогими вплоть до конца 60-х годов ХХ века. Их широкое промышленное производство и применение начинается лишь в 70-х годах ХХ века, а производство дешевых синих светодиодов началось лишь после 1990 года, когда японским ученым, получившим позднее за это Нобелевскую премию, удалось критически усовершенствовать технологию их создания.

Виды светодиодов в зависимости от химического состава полупроводников

Поскольку светодиоды являются полупроводниковыми приборами, то и материалы, используемые для их создания, являются традиционными для полупроводниковой техники. Самый распространенный, безусловно, галлий в химических соединениях с другими элементами. Широко применяются также индий, алюминий, кремний.

Использование разнообразных соединений дает возможность получать светодиоды, испускающие свет в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового. А использование дополнительно нанесенных люминофоров и цветных пластиков еще больше расширяет цветовую палитру получаемого света.

Виды полупроводниковых материалов, используемых в светодиодах для получения излучения различного спектра
ЦветДлина волны, нмПадение напряжения, ВПолупроводниковые материалы
Инфракрасныйλ > 760ΔUАрсенид галлия (GaAs)
Алюминия галлия арсенид
(Aluminium gallium arsenide AlGaAs)
Красный6101,63Алюминия-галлия арсенид (AlGaAs)
(Aluminium gallium arsenide AlGaAs)
Галлия арсенид-фосфид (GaAsP)
Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP)
Галлия(III) фосфид (GaP)
Оранжевый5902,03Галлия фосфид-арсенид (GaAsP)
Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP)
Галлия(III) фосфид (GaP)
Жёлтый5702,10Галлия арсенид-фосфид (GaAsP)
Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP)
Галлия(III) фосфид (GaP)
Зеленый5001,9Индия-галлия нитрид (InGaN) / Галлия(III) нитрид (GaN)
Галлия(III) фосфид (GaP)
Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP)
Алюминия-галлия фосфид (AlGaP)
Синий4502,48Селенид цинка (ZnSe)
Индия-галлия нитрид (InGaN)
Карбид кремния (SiC) в качестве субстрата
Кремний (Si) в качестве субстрата — (в разработке)
Фиолетовый4002,76Индия-галлия нитрид (InGaN)
ПурпурныйСмесь нескольких спектров2,48Двойной: синий/красный диод,
синий с красным люминофором,
или белый с пурпурным пластиком
Ультрафиолетовыйλ3,1Алмаз (235 нм)
Нитрид бора (215 нм)
Нитрид алюминия (AlN) (210 нм)
Нитрид алюминия-галлия (AlGaN)
Нитрид алюминия-галлия-индия (AlGaInN) — (менее 210 нм)
БелыйШирокий спектрΔU ≈ 3,5Синий/фиолетовый диод с люминофором

Типоразмеры SMD светодиодов

SMD — Surface Mount Device — электронные детали или устройства, монтируемые на поверхность (как правильно, на поверхность платы).Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Именно такой тип монтажа стал самым распространенным в мире электроники и, соответственно, самыми распространенным являются и SMD светодиоды, т.е. светодиоды, предназначенные для поверхностного монтажа. Иногда их называют чип-светодиодами, но такое название скорее редкость.

Существует несколько самых распространенных размеров SMD светодиодов. Как правило, разные производители придерживаются общепринятых стандартов, хотя, например, световой поток светодиодов одного типоразмера у разных изготовителей может отличаться.

SMD 3528

Светодиод SMD 3528

Светодиоды для поверхностного монтажа типоразмера 3528 являются, пожалуй, одним из наиболее распространенных вариантов. Они имеют прямоугольную форму со сторонами 3,5 и 2,8 миллиметра. Толщина составляет 1,4 мм. Для облегчения монтажа на корпусе светодиода со стороны катода делается срез угла, позволяющий однозначно определить правильное расположение элемента. Светоизлучающая поверхность сформирована в виде круга и, как правило, покрыта люминофором, отличающимся в зависимости от целей использования светодиода. Существенной особенностью данных светодиодных элементов является сильная зависимость их яркости от температуры. Так, при нагревании светодиода до 80 °C его яркость может упасть на 25% и более.

SMD 5050

Светодиод SMD 5050

Светодиоды SMD 5050 обладают квадратным корпусом размером 5,0 на 5,0 мм, внутри которого расположены три кристалла по своим характеристикам идентичных тем, которые устанавливаются в SMD 3528. Фактически SMD 5050 можно считать более совершенной версией светодиодов 3528. Возможность установки трёх кристаллов в один корпус позволяет создавать более мощные и яркие светодиоды, а наличие возможности независимого управления каждым кристаллом позволяет создавать многоцветные RGB светодиоды, способные излучать практически весь видимый человеческим глазом световой спектр.

SMD 5630

Светодиод SMD 5630

Появление нового типа светодиодов с габаритами корпуса 5,6 на 3,0 мм засвидетельствовало не только внешние изменения привычных размеров SMD, но и ознаменовало внесение в их конструкцию заметных улучшений, влияющих на существенные показатели их работы.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Применение новых материалов и инженерных решений позволило увеличить мощность и светоотдачу светодиодов 5630 по сравнению с их более ранними собратьями.

Несмотря на наличие в SMD 5630 четырёх выводов используется всего два из них. Второй является отрицательным катодом, а четвертый положительным анодом. При этом ключ катода расположен возле первого вывода. Размещение чипов SMD 5630 на металлической подложке является хорошим тоном, так как способствует значительному улучшению отвода тепла из рабочей зоны и, соответственно, продлению срока службы высокотехнологичного устройства.

На следующем рисунке наглядно представлена разница между направлением светового потока и углами обзора у светодиодов 3528, 5050 и 5630. Невооруженным глазом заметен рост данных показателей с увеличением форм-фактора чип-светодиода.

Сравнительная характеристика направления и угла излучения светодиодов 3528, 5050 и 5630

SMD 5730

Светодиод SMD 5730

Братья-близнецы светодиодов 5630 — светодиоды SMD 5730 — появились на рынке практически одновременно со своими младшими соплеменниками и во многом являются их аналогами. Среди конструктивных отличий необходимо отметить, что светоизлучающие диоды 5,7 на 3,0 мм имею лишь два контакта, в отличие от светодиодов 5630. При этом они несколько выше (приблизительно на 0,5 мм). Также светодиоды 5730 подразделяются по потребляемой мощности на два класса: 0,5 Вт и 1 Вт, и часто обозначаются соответственно SMD 5730-05 и SMD 5730-1. Устройства обоих этих классов являются высокоэффективными светоизлучающими устройствами с низким тепловым сопротивлением кристалл/подложка около 4 °C, что значительно повышает энергоэффективность и долговечность оборудования на их базе.

Сравнительные характеристики чип-светодиодов SMD5730-05 и SMD5730-1
Параметр SMDМаксимально допустимое значениеЕдиница измерения
SMD5730-05SMD5730-1
Прямой ток180350mA
Импульсный прямой ток400800mA
Рассеиваемая мощность0.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов 51.1W
Температура перехода130130°C
Рабочая температура— 40 / + 65— 40 / + 65°C
Температура хранения— 55 / + 100— 55 / + 100°C
Температура пайки300°C в течении 2 сек.300°C в течении 2 сек.

Как видно из приведенных данных, светодиоды 5730-1, имея вдвое большую рассеиваемую мощность, функционируют и при больших токах. Таким образом, при выборе между светодиодами 5730-05 и 5730-1 необходимо учитывать как условия отвода тепла в готовом изделии, так и электротехнические параметры работы светоизлучающего диода.

Сравнительная характеристика светодиодов различных типоразмеров
Параметр3528505056305730 (0,5 Вт)5730 (1 Вт)
Световая отдача (Лм/Вт)5154040100
Мощность, Вт0,060,20,50,51,0
Температура, °C+65+65+80+80+80
Ток, А0,020,060,150,150,30
Напряжение, В3,33,33,33,43,4
Размеры, мм3,5 х 2,85,0 х 5,05,6 х 3,05,7 х 3,05,7 х 3,0

SMD 3014

Светодиод SMD 3014

Сравнительно недавно появившиеся светоизлучающие диоды форм-фактора 3,0 на 1,4 мм не только имеют существенно меньшие внешние размеры, чем более ранние SMD, но и обладают значительно более высокой энергетической эффективностью.

Данные светодиоды работают при максимальном токе 30 мА, что позволяет отнести их к слаботочным устройствам. Также при их монтаже необходимо учитывать, что контакты анода и катода не только выведены на боковые поверхности, но и уходят под нижнюю часть изделия.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Целью данного изменения было увеличение теплоотвода от меньшего по размеру, но более мощного потребителя.

SMD 2835

Светодиод SMD 2835

Светодиоды SMD 2835 вобрали в себя, пожалуй, самые лучшие черты других LED SMD. Несмотря на то, что размеры светодиодов 2835 совпадают с размерами светодиодов 3528 (3,5 х 2,8 мм), SMD2835 имеют иную конструкцию светоизлучающей поверхности, выполненной в форме прямоугольника, что снижает неэффективные потери энергии и повышает оптические показатели, в частности, угол обзора.

Конструктивные особенности светодиодов 2835 (использование контактов анода и катода в качестве теплоотводящей подложки) сближает эти устройства с SMD3014, в которых реализован такой же принцип. По электротехническим же характеристикам наиболее близкими к SMD2835 являются SMD5730-05

Энергетическая эффективность различных светодиодов

Развитие LED технологий направлено в первую очередь на увеличение их энергоэффективности. Средние показатели световой отдачи для различных типов чип-светодиодов составляют следующие значения:

  • SMD 3528 — 70 лм/Вт
  • SMD 5050 — 80 лм/Вт
  • SMD 5630 — 80 лм/Вт
  • SMD 5730-05 — 80 лм/Вт
  • SMD 5730-1 — 100 лм/Вт

Из приведенных данных видно, что со сменой поколений светодиодов кардинального роста световой отдачи не произошло. В тоже время, если сравнить светодиоды SMD3528 и светодиоды SMD5730-1, то можно обнаружить, что световой поток вырос почти в 22 раза, в то время как потребление энергии возросло всего в 15 раз.

Подключение светодиодов в электрическую цепь

Обозначение светодиода на электрической схеме

Штатное функционирование светоизлучающих диодов возможно только при подаче на анод положительного потенциала, а на катод — отрицательного, т.е. при прохождении через него тока только в прямом направлении.

Поскольку p-n переход имеет резко возрастающую вольт-амперную характеристику, светодиод должен подключаться к источнику тока.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов При подключении светодиода к источнику напряжения должна предусматриваться установка ограничивающих ток элементов (например, резисторов). Роль таких элементов может выполнять сама электрическая цепь. Модели светодиодов некоторых производителей поставляются с уже встроенными токолимитирующими элементами. В таких случаях в техническом описании к светодиодам указываются максимальные и минимальные допустимые значения подаваемого на светоизлучающий диод напряжения.

Вольт-амперная характеристика p-n перехода в светодиодах

Выход из строя светодиода может быть связан с подачей на его контакты напряжения, превышающего заявленные производителем пределы. В этом случае на светодиоде выделяется количество тепла, которое не может быть отведено теплоотводящими элементами, что приводит к перегреву SMD светодиода и его необратимому выходу из строя.

Токолимитирующая цепь для маломощных светодиодов (простейший вариант) может представлять собой элементарный резистор, включенный последовательно со светодиодом. В более сложных случаях, когда существует необходимость защиты мощных светодиодов, применяются схемы с широтно-импульсной модуляцией. Такой вариант позволяет решить сразу две задачи: во-первых, поддерживает среднее значение тока, идущего через светодиод на безопасном уровне и, во-вторых, позволяет диммировать светодиод, т.е. регулировать яркость его свечения.

Необходимо помнить, что при использовании источников питания с низким внутренним сопротивлением, не допускается подача на светодиод напряжения обратной полярности, т. к. у большинства светодиодов обратное пробивное напряжение составляет всего несколько вольт. В том случае, если светодиод используется в схеме, где есть вероятность появления обратного напряжения, светодиод следует защищать путём установки параллельно с ним обычного диода в обратной полярности.

Варианты защиты светодиодов от обратного напряжение (на примере подключения к сети переменного тока 220В)
Защита светодиодов от обратного напряжения диодом Встречно-параллельное подключение светодиода и диода Встречно-параллельное подключение двух светодиодов

Преимущества светодиодов по сравнению с другими источниками света

Являясь качественно новыми источниками электромагнитного излучения, светодиоды обладают рядом существенных преимуществ перед своими предшественниками, что способствует их широкому перманентному внедрению в различных областях народно-хозяйственного комплекса.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов

Среди преимуществ светодиодов необходимо выделить следующие их качества и характеристики:

  • Отсутствие в LED светодиодах чувствительных к механическим воздействиям конструктивных элементов (таких, например, как нить накаливания) определяет их повышенную вибро- и механическую стойкость к неблагоприятным воздействиям во время изготовления, транспортировки, монтажа и эксплуатации.
  • Крайне эффективное преобразование светодиодами электрической энергии в световую определяет крайне высокий коэффициент их световой отдачи. Натриевые газоразрядные и металлогалогенные лампы, бывшие многие десятилетия бесспорными лидерами на рынке по показателю световой отдачи, в настоящее время утратили свои лидирующие позиции из-за появления не менее эффективных светоизлучающих диодов. Так, если показатель световой отдачи у натриевых газоразрядных ламп составляет около 150 лм на Вт потребляемой мощности, то у самых современных светодиодов он достиг 146 лм/Вт и продолжает повышаться вместе с развитием технологий и применением новых конструкторских решений.
  • Срок эксплуатации светодиодов составляет от 30 тыс. до 100 тыс. часов, что значительно превышает показатели источников света, изготовленных по другим технологиями. Недостатком светоизлучающих диодов является то, что при длительной эксплуатации и/или неэффективном отводе тепла их кристаллы подвержены так называемой деградации, приводящей к плавному снижению яркости излучения.
  • Существенным плюсом светодиодов является независимость длительности их службы от количества итераций включения-выключения. Этим они выгодно отличаются от других светоизлучающих устройств (например, газоразрядных ламп и ламп накаливания), чувствительных к количеству циклов включения-выключения.
  • Излучению светодиодов имманентно присуща спектральная чистота, в то время как в других устройствах она достигается за счет использование различных светофильтров.

    Спектрографический анализ излучения красного светодиода

  • Экологическая безопасность LED обусловлена тем, что в их производстве не используются опасные элементы и соединения (ртуть, фосфор, галогениды металлов).Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Также в спектре их излучения отсутствует ультрафиолет, что приводит к отсутствию необходимости создания защиты от него.
  • Светодиоды безопасны в эксплуатации, т.к. обычно они питаются относительно низкими напряжениями и, благодаря высокой светоотдаче, редко нагреваются выше 50-60 °C
  • Немаловажным фактором, способствующим широкому применению светодиодов, является отсутствие инерционности их включения: максимальная яркость излучения достигается сразу после включения, в то время как у энергосберегающих люминесцентных ламп время включения колеблется от 1 секунды до 1 минуты, а выход на стопроцентную яркость происходит в течение 3-10 минут после начала работы (в зависимости от температуры окружающей среды и особенностей лампы).
  • Практически нулевая чувствительность светодиодов к низким и ультранизким температурам позволяет использовать их вне помещений в странах с суровым климатом. В тоже время, как уже отмечалось, светодиоды (как и любые другие полупроводниковые приборы) чувствительны к высоким температурам. В связи с этим при монтаже LED устройств всегда необходимо уделять особое внимание наличию достаточного уровня отвода тепла.
  • Широкое варьирование угла излучения у различных видов светодиодов (от 15° до 180°) позволяет решать различные конструкторские и технологические задачи при создании устройств с их использованием.
  • Наличие широкого спектра белых светодиодов (белый теплый, белый дневной, белый холодный) дает возможность использовать различные их типы для решения различных задач в зависимости от конкретной ситуации и необходимости получения того или иного эффекта от освещения.
  • Относительно низкая стоимость светодиодов (особенно индикаторных).
  • Высокие показатели коэффициента цветопередачи CRI.

Применение светодиодов

Благодаря широкому спектру преимуществ, светодиодные источники излучения нашли применения в разнообразных областях. Основными направлениями использования LED являются:

  • Исторически первой областью применения светодиодов было приборостроение.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Именно здесь светодиоды стали массово применяться в качестве устройств индикации. Индикаторами могут быть как одиночные LED (например, индикатор включения в сеть), так и собранные в различные табло (цифровые, цифро-буквенные).
  • В последние десятилетия стали широко использоваться так называемые светодиодные кластеры. По сути это массив светодиодов, находящихся под общим цифровым (как правило) управлением. Обывателю такие кластеры знакомы в виде бегущих строк, больших экранов, размещаемых на улицах городов.
  • Также светодиоды обеспечивают подсветку жидкокристаллических экранов мобильных устройств, телевизоров и мониторов персональных компьютеров и ноутбуков.
  • Мощные и сверхмощные светодиоды нашли своё применение в фонарях уличного освещения, а также в современных светофорах. Применение LED излучателей в светофорах крупных городов не только способствует оптимизации потребления электроэнергии, но и за счет высокой светоотдачи и цветопередачи способствует снижению аварийности на дорогах.
  • Повышению безопасности на дорогах способствует и внедрение принципиально новых элементов дорожной обстановки: дорожных знаков на основе светодиодов. Такие знаки прекрасно видны в любое время суток и практически в любую погоду.
  • В последние годы светодиоды получили широкое распространение в качестве основных источников промышленного и бытового освещения. Светильники на основе LED, а также светодиодные ленты уверенно вытесняют с рынка другие виды источников света. В первую очередь это происходит за счет лавинообразного снижения цен на светодиоды в последнее время, а также благодаря появлению множества локальных производителей достаточно качественной светодиодной продукции.
  • Использование LED технологий в растениеводстве позволяет создавать узкоспециализированные источники освещения (фитолампы) с особым спектром излучения, обеспечивающим максимальную эффективность процесса фотосинтеза в листьях сельскохозяйственных растений. Применение подобных приборов особенно перспективно на территориях с северным климатом.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов
  • Стремительное развитие информационных технологий также обуславливает значительный спрос на светодиодную продукцию. Использование LED в качестве легкодоступных источников модулированного электромагнитного излучения широко распространено при создании систем передачи информации по оптическим волокнам.
  • Заняли свою нишу светодиоды и в сфере дизайна в виде цветных светодиодных лент, гибких шнуров дюралайт, светодиодных гирлянд. С их помощью оформляются как интерьеры жилых помещений, так и архитектурные и арт-объекты, а также концертные и выставочные залы, бары, дискотеки, ночные клубы.
  • Дешевизна и чарующая привлекательность LED привела к их повсеместному использованию в игрушках, детских играх, различных USB-устройствах.
  • Менее известно, но от того не менее широко распространено использование светодиодов в оптронах, позволяющих создавать разнообразные детекторы наличия, дискретные спидометры, детекторы начала и конца, а также устройства передачи сигнала без передачи электрического напряжения.

    Устройство и обозначение оптрона (оптопары)

LIGHT-ru.RU — С НАМИ СВЕТЛЕЕ!

Светодиоды. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Светодиоды для человечества стали одним из наиболее распространенных источников света для промышленных и бытовых нужд. Этот полупроводниковый прибор имеет один электрический переход, он преобразует электроэнергию в энергию видимого светового излучения. Явление открыто Генри Джозефом Раундом в 1907 году. Первые эксперименты были поставлены советским физиком-экспериментатором О.В. Лосевым, которому в 1929 году удалось получить рабочий прототип современного светодиода.

Первые современные светодиоды (СД, СИД, LED) были созданы в начале шестидесятых годов. У них было слабое красное свечение, их применяли в качестве индикаторов включения в самых разных приборах. В 90-х появились синие, желтые, зеленые и белые светодиоды. Их стали выпускать в промышленных масштабах многие компании.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Сегодня LED-диоды применяются повсеместно: в светофорах, лампочках, автомобилях и т.д.

Устройство

Светодиод представляет полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, который создает оптическое излучение при прохождении через него тока в прямом направлении.

Стандартный индикаторный светодиод выполнен из следующих частей:

1 — Эпоксидная линза
2 — Проволочный контакт
3 — Отражатель
4 — Полупроводник (Определяет цвет свечения)
5 и 6 — Электроды
7 — Плоский срез

В основании светодиода закрепляются катод и анод. Все устройство сверху герметично закрыто линзой. На катоде установлен кристалл. На контактах имеются проводники, которые подсоединены к кристаллу p-n-переходом (проволока соединения для объединения двух проводников с различными типами проводимости). Для создания стабильной работы светодиода применяется теплоотвод, который необходим для осветительных приборов. В индикаторных приборах тепло не имеет решающего значения.

DIP-диоды имеют выводы, которые монтируются в отверстия печатной платы, они при помощи пайки подсоединяются на электрический контакт. Имеются модели с несколькими кристаллами различного цвета в одном корпусе.

SMD-светодиоды сегодня являются наиболее востребованными источниками света любых форматов.

  • Основа корпуса, куда крепится кристалл, является отличным проводником тепла. Благодаря этому в разы улучшился отвод тепла от кристалла.
  • В структуре белых светодиодов между линзой и полупроводником имеется слой люминофора, который нейтрализует ультрафиолет и задает необходимую цветовую температуру.
  • В SMD-компонентах, имеющих широкий угол излучения, линза отсутствует. При этом сам светодиод выделяется формой параллелепипеда.

Chip-On-Board (COB) представляют новейшее практическое достижение, которое должно занять в искусственном освещении лидерство в создании белых светодиодов.

Устройство светодиодов по технологии COB предполагает следующее:
  • На алюминиевую основу посредством диэлектрического клея крепят десятки кристаллов без подложки и корпуса.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов
  • Полученная матрица покрывается общим слоем люминофора. В итоге получается источник света, который имеет равномерное распределение светового потока без возможности появления теней.

Разновидностью Chip-On-Board является Chip-On-Glass (COG) технология, предусматривающая размещение на поверхности из стекла множества мелких кристаллов. К примеру, это филаментные лампы, где излучающим элементом является стеклянный стержень со светодиодами, которые покрыты люминофором.

Принцип действия

Несмотря на технологические особенности и разновидности, работа всех светодиодов основывается на общем принципе функционирования излучающего элемента:
  • Преобразование электроэнергии в световой поток осуществляется в кристалле, который выполнен из полупроводников с самым разным типом проводимости.
  • Материал с n­-проводимостью обеспечивают путем легирования его электронами, а материал с p-проводимостью при помощи дырок. В результате в сопредельных слоях появляются дополнительные носители заряда разной направленности.
  • При подаче прямого напряжения стартует движение электронов, а также дырок к p-n-переходу.
  • Заряженные частицы проходят барьер и начинают рекомбинировать, вследствие этого протекает электрический ток.
  • Процесс рекомбинации электрона и дырки в зоне p-n-перехода идет выделением энергии в качестве фотона.

В целом, указанное физическое явление свойственно всем полупроводниковым диодам. Однако длина волны фотона в большинстве случаев располагается за пределами видимого спектра излучения. Чтобы элементарная частица двигалась в диапазоне 400-700 нм, ученые проводили множество опытов и экспериментов с разными химическими элементами. В итоге появились новые соединения: фосфид галлия, арсенид галлия и более сложные формы. У каждой из них своя длина волны, то есть свой цвет излучения.
К тому же, кроме полезного света, который испускает светодиод, на p-n-переходе образуется некоторое количество теплоты, которое уменьшает эффективность полупроводникового прибора.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Именно поэтому в конструкции мощных светодиодов предусматривается эффективный отвод тепла.

Разновидности

На текущий момент LED-диоды могут быть следующих видов:
  • Осветительные, то есть с большой мощностью. Их уровень освещенности равен вольфрамовым и люминесцентным источникам света.
  • Индикаторные – с небольшой мощностью, их применяют для подсветки в приборах.
Индикаторные LED-диоды по типу соединения делятся на:
  • Двойные GaP (галлий, фосфор) – имеют зеленый и оранжевый свет в структуре видимого спектра.
  • Тройные AIGaAs (алюминий, мышьяк, галлий) – имеют желтый и оранжевый свет в структуре видимого спектра.
  • Тройные GaAsP (мышьяк, галлий, фосфор) – имеют красный и желто-зеленый свет в структуре видимого спектра.
По типу корпуса светодиодные элементы могут быть:
  • DIP — устаревшая модель низкой мощности, их применяют для подсветки световых табло и игрушек.
  • «пиранья» или Superflux – аналоги DIP, но с четырьмя контактами. Они применяются для подсветки в автомобилях, меньше нагреваются и лучше крепятся.
  • SMD – самый распространенный тип, применяются во множестве источников света.
  • COB – это усовершенствованные светодиоды SMD.

Применение

Область применений светодиодов условно можно разделить на две широкие категории:
  1. Освещение.
  2. С использованием прямого света.

Светодиод в освещении применяется для освещения объекта, пространства или поверхности, вместо того, чтобы быть непосредственно видимым. Это интерьерная подсветка, фонарики, освещение фасадов зданий, освещение в автомобилях, подсветка клавиш мобильных телефонов и дисплеев и так далее. Широкое применение LED-диоды находят в коммуникаторах и сотовых телефонах.

Прямой светодиодный свет применяется для передачи информации, к примеру, в полноцветных видео дисплеях, в которых LED-диоды формируют пиксели дисплея, а также в алфавитно-цифровых табло.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Прямой свет также применяется сигнальных устройствах. К примеру, это индикаторы поворота и стоп-сигналы автомобилей, светофоры и знаки.

Будущее светодиодов

Ученые создают светодиоды нового поколения, к примеру, на основе нано-кристаллических тонких пленок из перовскита. Они дешевые, эффективные и долговечные. Исследователи надеются, что такие LED-диоды будут применяться вместо обычных экранов ноутбуков и смартфонов, в том числе в бытовом и уличном освещении.

Создаются и волоконные LED-диоды, которые предназначены для создания носимых дисплеев. Ученые считают, что создаваемый метод производства волоконных светодиодов позволит наладить массовый выпуск и сделать интеграцию носимой электроники в одежду и текстиль совершенно недорогой.

Типичные характеристики

Светодиоды характеризуются следующими параметрами:
  • Цветовая характеристика.
  • Длина волны.
  • Сила тока.
  • Напряжение (тип применяемого напряжения).
  • Яркость (интенсивность светового потока).

Светодиодная яркость пропорциональна протекающему через него току, то есть чем напряжение будет выше, тем будет больше яркость. Единицей силы света служит люмен на стерадиан, она также измеряется в милликанделах. Бывают яркие (20-50 мкд.), а также сверх яркие (20000 мкд. и более) LED-диоды белого свечения.

Величина падения напряжения – характеристика допустимых значений прямого и обратного включений. Если подача напряжений выше этих значений, то наблюдается электрический пробой.

Сила тока определяет яркость свечения. Сила тока осветительных элементов обычно равняется 20 мА, для индикаторных светодиодов она составляет 20-40 мА.

Цвет излучения светодиода зависит от активных веществ, внесенных в полупроводниковый материал.

Длина волны света определяется разностью энергий при переходе электронов на этапе рекомбинации. Она определяется легирующими примесями и исходным полупроводниковым материалом.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов

Достоинства и недостатки

Среди достоинств светодиодов можно отметить:
  • Малое потребление электроэнергии.
  • Долгий срок службы, измеряемый 30-100 тысячами часов.
  • Высокая светоотдача. Светодиоды дают 10-250250 люменов светового потока на ватт мощности.
  • Нет ядовитых паров ртути.
  • Широкое применение.
Недостатки:
  • Низкие характеристики у некачественных светодиодов, созданных неизвестными производителями.
  • Сравнительно высокая цена качественных светодиодов.
  • Необходимость качественных источников питания.
Похожие темы:

Сверхяркие светодиоды. Типы и устройство. Работа и применение

Сверхяркие светодиоды – это специальные полупроводниковые приборы, которые выделяются высочайшей яркостью свечения. Подобные изделия появились в результате развития технологического процесса в светодиодной технике. Благодаря этому образовалась отдельная ниша, в которой стали использоваться светодиоды высокой яркости. Эти изделия имеют свои специфические характеристики, плюсы и минусы, которые выделяют их среди остальных элементов. К примеру, они отличаются высокой мощностью и светоотдачей.

Однако подобные светодиоды все еще остаются достаточно дорогими вследствие их конструктивных особенностей. Поэтому еще сравнительно недавно такие светодиоды использовались ограниченно. Однако сегодня они находят все большее применение в самых разных областях. Спрос на данные изделия растет с каждым днем. Планируется, что лет через 5-10 подобные светодиоды будут применяться повсеместно.

Виды

Сверхяркие светодиоды

 в большинстве случаев имеют следующую классификацию:

  • Epistar. Представляют диоды высокого качества, которые выделяются компактными габаритами. Их особенностью являются длительный период работы. Такие изделия широко применяются в различных областях.
  • Cree.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Подобные световые диоды действуют на базе карбида кремния, а также нитрида галлия. Эти изделия также выделяются продолжительным временем работы. К тому же диоды этого вида потребляют минимум электрической энергии, в частности это 12 вольт. В большинстве случаев их применяют для освещения пешеходных и подземных переходов, автомобильных дорог. К тому же производители используют их в осветительных приборах, к примеру, в фонарях. Необходимо отметить, что светодиоды cree выделяются высоким качеством, вследствие чего их стоимость несколько выше моделей других разновидностей.
  • Smd. Относятся к распространенной светодиодной продукции. Эти изделия часто встречаются в различных областях. В особенности они популярны для подсветки зданий и сооружений, в том числе интерьерного дизайна внутри помещений. К примеру, при помощи светодиодных лент smd создаются уникальные в дизайнерском плане интерьеры помещений. Однако подобные ленты чаще всего используются совместно со специальными драйверами, то есть блоками питания. Подобные приборы снижают действующее напряжение с 220 до 12 вольт.

На данный момент главными производителями указанных светодиодов являются американские, тайванские и китайские компании.

Отдельной группой выступают светодиоды XLamp, которые выделяются особой мощностью. Их конструктивное исполнение предполагает присутствие теплоотводящего радиатора, что вызвано большим током в 350мА и выше. Благодаря эффективному отводу тепла данный вид светодиода также может работать длительное время. Данная группа делится на три вида: MC, XP и XR. Отличие указанных видов изделий заключается в разных габаритах и формах. Светодиоды XLamp в большинстве случаев применяются для наружного и внутреннего освещения автомобилей.

Устройство

Сверхяркие светодиоды практически всегда имеют конструкцию, которая практически полностью повторяет устройство стандартного светодиода.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Типичные изделия монтируются на стандартное основание, тогда как продукция высокой яркости монтируется на теплоотводящую подложку. В остальном – это типичный диод с p-n переходом.

Так, благодаря техническим новациям компании CREE, устройство светодиодов группы XR имеет следующее строение:
  • В виде корпусного основания выступает подложка, выполненная из металла и керамики, которая выделяется высокой теплопроводностью. В результате обеспечивается минимальное тепловое сопротивление, в том числе электроизоляция корпуса кристалла от теплоотводящего элемента.
  • Кристаллы создаются из кристаллов карбида кремния.
  • Материал подложки выполнен из карбида кремния, а также нитрида алюминия. Благодаря этому решается проблема появления механических напряжений в кристалле вследствие смены температуры.
  • Металлический корпус также выступает в качестве рефлектора.
  • Плавающая линза выполнена из кварцевого стекла. Она установлена в корпусе не жестко и сохраняет свое положение благодаря адгезии к желеобразному герметику. В результате она как бы плавает. Использование такой конструкции дает возможность исключить появление механических напряжений. Также это дает возможность выполнить автофокусировку в широчайшем диапазоне температур;

Показатели указанных светодиодов находятся в прямой зависимости от вида кристаллов, которые установлены в них. Ранее кристаллы были небольшого размера, однако в последнее время промышленность использует новые кристаллы, которые выделяются достаточно большой площадью, в том числе высокой световой отдачей. Они способны действовать при больших токах, а значит светить очень ярко.

Принцип действия

Сверхяркие светодиоды вне зависимости от вида действуют по одинаковому принципу. Диоды выполнены в виде чипа, из полупроводникового материала. Для образования р-n перехода чип покрывается легированными примесями. Подобная конструкция свойственна моделям светодиодов типа cree и smd.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Принцип действия в данном случае базируется на перетекании электрического тока от р-анода к n-катоду. В результате напряжение передается в одном направлении.
Цвет и длина волны светового излучения зависит от ширины рабочей зоны р-n перехода. Довольно часто для изготовления подобного перехода применяется германий и кремний. Для создания высокой яркости применяется сапфир в виде подложки.

Применение

Сверхяркие светодиоды

 находят довольно широкое применение.

  • Они применяются для подсветки в жидкокристаллических дисплеях мобильников и коммутаторов.
  • Для производства светодиодной рекламы.
  • Для автомобильной светотехники, в частности для подсвечивания салона, а также индикации поворотов, элементов торпеды. Они часто монтируются в фарах, стоп-сигналах и габаритных огнях.
  • Они выступают в качестве светоизлучающих элементов в дорожных указателях и светофорах.
  • Довольно часто их используют для освещения помещений мастерских, различных производств, в том числе домов, квартир, подсобных помещений и так далее.
  • В качестве сигнальных излучающих элементов в авиации, судоходстве и на железной дороге.
  • Для подводного освещения.
  • Для ландшафтного освещения.
  • Сверхяркие светодиоды широко применяются в медицинской отрасли. В частности, их используют в эндоскопических приборах, дерматоскопах, лампах и ином оборудовании.
  • Подобные светодиоды часто используются для тюнинга машин. При помощи них можно заменить практически все стандартные лампочки. К примеру, в автомобильных магазинах продаются готовые комплекты, которые можно сразу включить в электрическую схему машины без каких-либо усовершенствований.
  • Для рекламной сферы и так далее.

Светодиоды высокой яркости создают значительный световой поток при небольшом потреблении электрической энергии. Благодаря указанным свойствам можно решать проблемы значительных затрат электрической энергии на освещение, которые на данный момент все еще являются существенными.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов К тому же при помощи подобных светодиодов можно создать требуемый уровень освещения помещений.

Плюсы и минусы

Сверхяркие светодиоды

 за последние несколько лет стали невероятно востребованными. Причин тому несколько:

  • Энергоэффективность. На данный момент это наиболее экономичные источники света, потребляющие минимум электрической энергии. При применении подобных изделий удается сэкономить порядка 80% электрической энергии.
  • Существенный срок службы.
  • Возможность функционирования в широких температурных режимах.
  • Минимальный нагрев.
  • Наличие ударопрочности, в том числе в ряде случаев и влагостойкости.

Как выбрать

  • Если Вы хотите приобрести сверхяркие светодиоды, то для начала следует определиться, где Вы их будете применять. Эти изделия могут иметь разное напряжение, что определяется назначением и моделью. В большинстве случаев оно составляет в пределах 1,5-4 В, но может быть и 12 В. В большинстве случаев это влияет на цвет излучения. К примеру, низкое напряжение, как правило, обеспечивает инфракрасный цвет, тогда как высокое обеспечивает создание белого цвета. Средняя мощность для весьма сильных диодов равняется 1 Вт, для типичных представителей – порядка 0,3 Вт.
  • В магазине можно приобрести светодиоды в разных цветовых решениях: белые, синие, красные, оранжевые и другие модели.
  • Не стоит прельщаться дешевыми изделиями. Вызвано это тем, что яркие светодиоды, произведенные с нарушением технологии или некачественных материалов, через определенное время понизят свою светоотдачу. К примеру, дешевые модели спустя 4 тысячи часов работы лишаются порядка 35% яркости. Тогда как качественные светодиоды даже через 50 тысяч часов работы сохраняют свою яркость практически на прежнем уровне. Колебания яркости могут быть не более 20%
Экономия в будущем

На данный момент широкое внедрение указанных светодиодов невозможно, так как они стоят довольно дорого.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Однако в будущем внедрение новых разработок и технологий позволит внедрить их повсеместно. К примеру, города и каждый житель смогут значительно экономить электроэнергию, расходы снизятся в 14-18 раз.

Похожие темы:

Питание светодиодов

Интенсивное развитие светодиодных технологий за последние пять лет привело к их внедрению во все сферы деятельности, которые нуждаются в подсветке. Надёжность и экономичность – вот главное преимущество, которое стало неоспоримым фактом. А если к этим показателям добавить длительный срок службы и безопасность эксплуатации, то становится понятным, почему привычные источники искусственного света постепенно сдают позиции. Действительно, люминесцентные лампы наносят непоправимый вред экологии, а лампы накаливания весьма прожорливы и недолговечны.

Светодиоды, в свою очередь, бывают самой разнообразной формы и исполнения, ежегодно увеличивая ассортимент. Постараемся выделить их основные типы:
— слаботочные светодиоды в пластиковом корпусе;
— мощные планарные светодиоды в пластиковом корпусе;
— светодиодные индикаторы;
— светодиодные ленты;
— светодиодные сборки.

Кроме этого все они могут отличаться цветовой гаммой и размерами. Каждая вышеперечисленная особенность подчеркивает не только визуальное отличие друг от друга, но и заставляет задуматься о технических характеристиках. Главной задачей для потребителя до сих пор остаётся правильность включения в электрическую сеть. Только правильная «запитка» того или иного типа излучающего диода позволит получить максимальную световую отдачу и многолетний срок службы.

Существует два основных параметра, которые объединяют все типы диодов. Это ток потребления и падение напряжения. Изменение этих параметров большую сторону позволяет изобретателям постоянно удивлять нас новыми сверхмощными экземплярами. Но начнём по порядку, с самых простых диодов в прозрачном корпусе. Чаще всего они встречаются диаметром от трёх до десяти миллиметров, что сильно не влияет на их вольтамперную характеристику.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов В данном случае гораздо большее влияние оказывает цветовое различие. То есть длина волны излучения напрямую зависит от полупроводникового материала, который, в свою очередь, задаёт падение напряжения на p-n переходе. Ниже приведена таблица, наглядно демонстрирующая обратную зависимость между длиной волны и напряжением на диоде.

Как правило, на упаковке с излучающими диодами производитель указывает величину номинального напряжения, при котором будет достигаться наибольший эффект. Задача потребителя – правильно подобрать токоограничивающий резистор для достижения номинального значения. При этом следует помнить, что диоды нельзя включать в нагрузку без соответствующего сопротивления. Исключение составляют слаботочные источники питания – батарейки-таблетки, которые часто применяют для тестирования в магазинах.

Как видно из рисунка самое простое включение предусматривает наличие источника постоянного тока напряжением +5В и двух элементов цепи: светодиода и резистора. При помощи закона Ома и элементарных математических вычислений можно без труда рассчитать значение сопротивления. Если IVD=20мА, UVD=3В, то получим
R=(5-3)/0.02=100 Ом.
При последовательно-параллельном включении нескольких светодиодов в каждую ветвь нужно включать элементы с одинаковым рабочим током. В противном случае невозможно правильно рассчитать компенсирующий резистор, что скажется на яркости свечения. Для быстрого и точного расчета более сложных электрических цепей применяют законы Кирхгофа. Сложнее ситуация обстоит с полноцветными диодами. Внутри корпуса размещены кристаллы красного, синего и зелёного цвета, которые соединены с выводами. Кроме этих трёх выводов имеется ещё один – общий (анод или катод). Подключение таких образцов требует точных данных о технических характеристиках, так как каждый цвет имеет разное падение напряжения. К примеру, модель MCDL-5013RGB (I=20мА):
Ured = 2.0В;
Ugreen = 3.5В;
Ublue = 3.5В.

В продаже можно встретить мигающие и RGB-диоды с двумя выводами, в корпусе которых уже вмонтирован управляющий чип.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов К ним подводят обычное 3-хвольтовое питание, а хорошо зарекомендовали они себя в новогодних гирляндах. Каждый производитель бытовой микропроцессорной техники и не только, старается оснащать новые модели светодиодными или жидкокристаллическими индикаторами. Бесспорно, жидкие кристаллы постепенно вытесняют LED-индикацию, но далеко не во всех областях промышленности.

Если по какой-то причине самостоятельно не хочется конструировать источник питания для светодиодов (заново изобретать велосипед), можно применить унифицированный блок, который свободно продаётся в специализированных магазинах.Простые самоделки в виде декоративных подсветок не требуют прецензионного питания, а значит, можно воспользоваться любым импульсным блоком питания (ИБП) на 5, 9 или 12В постоянного напряжения. Чтобы получить на выходе постоянное напряжение нестандартной величины можно самостоятельно доработать принципиальную схему, применив интегральную микросхему-стабилизатор.

Справа на рисунке представлено типовое включение интегрального стабилизатора LM317. Общий вывод выполняет роль регулировочного входа, задавая, таким образом, стабильно малый ток потребления. Подбирая значения резисторов R1 и R2 можно получить на выходе напряжение в пределах 1.25-25В. Наиболее точно застабилизировать Uвых можно путём замены обычного R2 на два последовательно соединённых резистора. Один из них – имеет фиксированное сопротивление, а второй подстроечный с малым отклонением от номинала. LM317 выпускается в разных корпусах, отличаясь максимальными токами нагрузки. Ниже представленная принципиальная схема представляет собой усиленный вариант предыдущей схемы.

Отличие заключается в установке силового транзистора на входе стабилизатора. Такое включение является классическим вариантом и позволяет нарастить ток в нагрузке до 5А. Однако у стабилизаторов напряжения есть несколько недостатков, ограничивающие их применение в питании излучающих диодов. Например, один из диодов вышел из строя «накоротко».Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Тогда всё напряжение равномерно распределится на оставшиеся элементы, что станет причиной роста тока нагрузки. Вывод один: диоды гаснут в результате цепной реакции. Поэтому, конструируя дорогостоящие светодиодные самоделки, обратите внимание на стабилизаторы тока. Схемотехнически стабилизатор тока не сильно отличается от стабилизатора напряжения, что заметно на рисунке. Главное отличие кроется в управляющем выводе, который заводят непосредственно к нагрузке. По приведенной формуле не сложно рассчитать выходной ток для конкретного светодиода. Количество светодиодов в нагрузке ограничено лишь напряжением питания микросхемы (37В), а величина тока может достигать 1А. Стабилизаторы тока широко применяются для тюнинга автомобиля, где бортовое напряжение может меняться в диапазоне от 11,5 до 14,2В. Скачки обратного напряжения(к которому очень чувствительны все типы LED диодов) исключаются путём установки в цепь обычного диода. Высоковольтные выбросы положительной полярности можно нейтрализовать добавлением супрессора на 24 вольта. Ниже показано готовое схемотехническое решение самого простого стабилизатора. Остаётся добавить пару советов о его эксплуатации.

Во-первых, на больших токах (от 350мА) необходимо позаботиться об теплоотводе. Во-вторых, Uст должно стремиться к 1.3В, чтобы снизить тепловые потери на LM317. Кстати, источники постоянного тока широко применяются в люстрах со светодиодной подсветкой. Имея в доме такой источник освещения, каждый радиолюбитель может своими глазами убедиться простотой и надёжностью такого схемотехнического решения.

Совершенствование источников питания излучающих диодов дало толчок развитию их нового типа – драйверов (LED drivers). Они очень схожи с токовыми стабилизаторами, но более функциональны и надёжны. В основе устройства заложена микросхема с параметрами, максимально подобранными под определённый тип диода. В качестве примера готового практического решения можно привести прожектора и фонари, в центре которых закреплён однокристальный мощный диод.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Но чаще всего их используют в качестве подсветки жидкокристаллических дисплеев. Ключевым показателем работы драйвера является его энергетическая эффективность. Стремление достичь наибольших значений в соотношении Лм/Вт доказывает практическую пользу новых разработок в управлении мощными светодиодными лампами. Уже сегодня передовым производителям удалось найти оптимальное решение без ущерба критически важных параметров. Ещё один щепетильный момент – это надёжность. Изначально драйвер считался наиболее слабым звеном в светодиодной системе. Но интенсивное развитие рынка освещения дало толчок поиску потенциальных возможностей по совершенствованию параметров всей системы в целом. В настоящее время драйверы выпускаются как в пластиковом корпусе, так и в виде печатной платы.

На рисунке наглядно показан вариант драйвера открытого типа. Главное их назначение подразумевает стабилизацию тока нагрузки, что необходимо для поддержания постоянной яркости свечения. Все драйверы – это импульсные преобразователи постоянного сигнала повышающего или понижающего типа с КПД более 90%. На практике прекрасно зарекомендовали себя повышающие преобразователи. Классический вариант такого устройства представлен на рисунке ниже. Главным элементом схемы является микросхема МР3204, к выходу которой рекомендуется подключать 3 светодиода.

Внутри микросхемы последовательно взаимодействуют генератор сигнала, ШИМ, модуль обратной связи, датчик тока и выходной усилитель на полевом транзисторе. Из рисунка следует, что при подаче высокого уровня сигнала на четвёртый вывод происходит накопление энергии в сердечнике дросселя L1. При размыкании полевого транзистора начинает заряжаться конденсатор С2 через диод D1. В следующий такт накопленная энергия поступает в нагрузку. Касательно практического применения рекомендуется использовать керамические конденсаторы и дроссель известных производителей. Значение резистора R1 подбирается под конкретный тип светодиодов и может варьироваться в широком диапазоне.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Существуют и другие варианты включения МР3204, расширяющие её возможности.

А что, если в качестве источника питания применить унифицированный компьютерный блок питания? Тем более что для этих целей прекрасно подойдёт устройство с любого ПЭВМ, даже десятилетней давности. Одновременно возникает второй вопрос: «Весь ли ассортимент светодиодной продукции можно включать на выход такого БП?» Теоретически, да. Но, как упоминалось выше, практически эффективнее использовать стабилизаторы тока или специализированные драйверы. БП компьютера стабилизирует напряжение, а значит, радиолюбителю придётся самостоятельно подбирать нужный резистор. Исключение составляют ленты, в которых через равные промежутки уже запаяны резисторы. Таким образом, компьютерный блок питания наилучшим образом подходит для подключения к светодиодным лентам. Самостоятельная переделка БП займёт не более одного часа. Вначале нужно избавиться от жгута с проводами и разъёмами, которые больше нам не пригодятся. Эта операция легко реализуется при помощи мощного паяльника. Оставить нужно лишь два провода (+12В и общий вывод) для непосредственного соединения с нагрузкой. В старых блоках их можно запаять на контакты резервного разъёма 220В, предназначенного для подключения монитора. В остальном – индивидуальная фантазия и удобство. Стоит обратить внимание на тип ленты и её длину (количество диодов). Например, 5 метров ленты с кристаллами типа smd5050 двойной плотности потребляет порядка восьми ампер. Промышленные источники с токами нагрузки около 10А стоят очень дорого. Именно этим фактом обосновано практическое применение бывших в употреблении блоков питания ПЭВМ.

Подытоживая вышесказанное, можно отметить, что вопросу выбора подходящего источника питания следует уделять не меньше внимания, чем качеству светодиодов. От того, насколько правильно будет подобрано питание для инновационного освещения, будет зависеть срок службы всего изделия.

Бескорпусные светодиоды. SMD светодиоды.

Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Что представляют собой светодиоды

Разнообразие SMD светодиодов расширяется с каждым днем. SMD светодиоды 3528, 2835, 5050, 3014, 5630 и 5730 – лишь основные типоразмеры, которые уже обрели всемирную популярность. Параллельно с ними под знаком «Made in China» штампуют планарные светодиоды самых разных размеров с непредсказуемыми параметрами.

Если проверенные временем характеристики светодиодов SMD 3528 и SMD 5050, в большинстве своем, соответствуют заявленным параметрам, то к светоизлучающим диодам нового форм-фактора много вопросов. Китайцы лихо научились подделывать всё-то, что востребовано на потребительском рынке, включая LED-продукцию. Учитывая, что светодиодные лампы и ленты именитых европейских компаний тоже собираются в Китае, какое качество в них заложено?

Чтобы внести ясность и увидеть отличия среди наиболее применяемых ныне светодиодных чипов для поверхностного монтажа, предлагаем сравнить их электрические, оптические и конструкционные параметры. Но сначала несколько фраз о сфере их применения.

Область применения

SMD LED используют везде, где нужно что-то осветить, подсветить или попросту украсить. Они стали базовым элементом в лампочках общего освещения, в индикаторных панелях и ЖК-телевизорах, в системах аварийного освещения. Самым популярным товаром, собранным на SMD светодиодах по-прежнему остаётся светодиодная лента, а также её модификации в виде линеек и модулей.

В новой вариации многоцветные ленты конструируют на группах, которые состоят из четырёх мощных светодиодов разного цвета «R+G+B+W». В сумме их светоотдача намного больше, чем у привычных светодиодов SMD 5050, а наличие независимого white LED расширяет световые оттенки.

Краткие технические характеристики

Теперь рассмотрим каждый наиболее популярный типоразмер в индивидуальном порядке. С помощью цифр мы постараемся дать объективную оценку каждому виду, раскрыть сильные и слабые стороны.

Компания-изготовитель имеет право изменять опто-электрические показатели SMD светодиодов, указывая об этом в паспортных данных.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Например, SMD 5730 от Samsung и Sanan будут немного отличаться световым потоком.

Планарные светоизлучающие диоды этого типа можно смело назвать первопроходцами, благодаря им технология поверхностного монтажа достигла нынешних высот и продолжает прогрессировать. LED SMD 3528 имеет прямоугольную форму с соотношением сторон 3,5 на 2,8 мм и высотой 1,4 мм. С каждой из противоположных сторон меньшей длины видно по два контакта. На корпусе со стороны катода виден срез (ключ). Рабочая поверхность имеет круглую форму, покрытую люминофором.

Падение напряжения при номинальном токе 20 мА зависит от цвета излучения. Для белых LED оно может быть в пределе 2,8-3,4В, а световой поток 7,0-7,5 лм. Яркость SMD 3528 сильно зависит от температуры и при 80°C она снижается на 25%.

Этот тип светодиода можно назвать усовершенствованной версией SMD 3528. Конструкция SMD 5050 позволила реализовать многоцветные светодиоды на базе синего, красного и зелёного кристаллов с возможностью раздельного управления каждым цветом. Внутри корпуса 5,0 на 5,0 мм расположено три кристалла с техническими параметрами идентичными SMD 3528.

Соответственно производитель не рекомендует превышать значение рабочего тока более чем 60 мА. При этом прямое напряжение составит 3,3В, а световой поток 18 лм. Суммарное энергопотребление одного SMD 5050 равняется 200 мВт в диапазоне рабочих температур -40/+65°C.

Со светодиодами осветительные приборы шагнули на новую ступень развития. В корпусе размером 5,6 на 3,0 мм ученые сделали не только новый форм-фактор, но ещё и полупроводниковый прибор с некоторыми конструктивными особенностями, изготовленный с применением новых материалов. В отличие от предшественников, SMD 5630 характеризуется большей мощностью и светоотдачей.

Световой поток может достигать 58 лм, измеренный при прямом токе 150 мА. Через фирменные SMD 5630 разрешается пропускать до 200 мА постоянного и до 400 мА импульсного тока с коэффициентом заполнения 25%.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Величина прямого напряжения зависит от оттенка белого света и может составлять от 3,0 до 3,6В.

Светодиод SMD 5630 имеет 4 вывода с ключом около первого контакта. Из них задействовано всего два вывода: 2 – катод (-) и 4- анод (+). Как и во многих современных LED SMD чипах снизу есть подложка, способствующая улучшению отвода тепла.

SMD 5730

Светоизлучающие диоды этой модификации появились почти одновременно с корпусом 5630 и являются их аналогами. В свою очередь они подразделяются на два вида: SMD 5730-05 и SMD 5730-1 с мощностью потребления 0,5 и 1,0 Вт соответственно. Оба вида относятся к разряду высокоэффективных светодиодов с тепловым сопротивлением всего 4°C/Вт. В отличие от SMD 5630 светодиоды 5,7 на 3,0 мм визуально выше (на 0,5 мм) и, вместо четырёх, имеют два контакта.

SMD 5730-05 выдерживает ток до 180 мА, рассеивая при этом 0,5 Вт активной мощности. Также он прекрасно работает в импульсном режиме с амплитудой импульса до 400 мА, длительность которого не более 10% от периода. Работая на номинальном постоянном токе, SMD 5730-05 обеспечивает яркость до 45 лм.

SMD 5730-1 можно эксплуатировать на постоянном токе до 350 мА и импульсном токе с коэффициентом заполнения не более 10% до 800 мА. Типовое падение напряжение в рабочем положении – 3,2В с мощностью до 1,1 Вт. Кристалл выдерживает температуру p-n-перехода в 130°C и нормально функционирует в пределах от -40 до +65°C. В сравнении с SMD 5050 он обладает меньшим тепловым сопротивлением и в 6 раз большим световым потоком, который в фирменном исполнении достигает 110 лм.

SMD 3014

SMD 3014 – относительно новый типоразмер, относящийся к классу слаботочных светодиодов. Максимальный прямой ток кристалла не должен превышать 30 мА. Зона прямого напряжения 3,0–3,6В. У белых светодиодов теплых оттенков светоотдача минимальна (8 лм), а у холодных – максимальна (13 лм). Размеры SMD 3014 составляют 3,0х1,4х0,75 мм. Выводы анода и катода не ограничиваются пайкой с торцов. Они уходят на нижнюю часть корпуса, что должно учитываться во время изготовления печатной платы.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Увеличенный размер контактных площадок улучшает отвод тепла и крепление светодиода. Вывод анода в 2 раза длиннее катода.

Разработчики SMD 2835 снабдили его самыми лучшими качествами, которые были у предшественников. Типоразмер 28 на 35 мм повторяет форму SMD 3528. Но у нового SMD 2835 гораздо больше эффективная площадь излучения, которая имеет прямоугольную форму покрытую люминофором. Высота элемента не более 0,8 мм. Несмотря на столь малые размеры, заявленный световой поток может достигать 50 лм.

По остальным электрическим характеристикам SMD 2835 очень схож с SMD 5730-05. В свою очередь, конструктив элемента идентичен светодиоду SMD 3014, когда выводы анода и катода выполняют функцию теплоотводящей подложки.

Особенности

По мере исследования китайских SMD LED нового формата этот раздел можно расширять бесконечно. Пока больше всего вопросов к мощности потребления. Приобретая, к примеру, несколько SMD 5730 для сборки светильника своими руками или линейку на SMD 3014 пользователь рассчитывает получить световой поток, приведенный в data sheet. Однако нередко простой замер тока нагрузки и несложные вычисления показывают, что реальная мощность одного светодиода ниже в 3–4 раза. Почему так?

Потому что размер 5,7 на 3,0 мм не означает, что внутри смонтирован соответствующий кристалл. Таким искусным способом китайцы вводят покупателей в заблуждение. Самое интересное то, что у покупателя практически нет выбора. Найти фирменный товар с правильно подобранными параметрами сложно.

При проектировании источника питания своими руками, нужно стремиться к тому, чтобы реальный ток в нагрузке составлял примерно 95% от указанного в технических характеристиках. Немного недогружая светодиод, можно добиться увеличения рабочего ресурса даже в случае с некачественными китайскими светодиодами.

У всех моделей светодиодов значения светового потока указаны для цветовой температуры 5000–5500°K. Более тёплые тона будут иметь светоотдачу меньше на 10%, а более холодные – больше на 10%.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Кроме этого стоит помнить о погрешности во время тестирования, которая может достигать 7%. Так что не удивляйтесь, если вместо заявленных 50 люмен чип выдаст не больше 43 лм.

Перед первым включением всегда проверяйте светодиод мультиметром, так как цоколёвка, в случае с подделкой, может не совпадать. Возле ключа может быть как анод, так и катод чипа.

В дешёвых монохроматических светодиодных лентах SMD 5050 можно увидеть, как все три чипа одного светодиода включены в параллель и запитаны от одного резистора. Такой подход упрощает разводку токоведущих дорожек гибкой печатной платы, уменьшает количество используемых резисторов, а значит, снижает затраты на производство. Конечно, срок службы такой ленты тоже снижается.

Китайские умельцы научились создавать SMD светодиоды любой произвольной формы, в чём можно легко убедиться. Достаточно снять защитный рассеиватель с нескольких лампочек разных фирм (цоколь Е14, Е27) и прочесть тип установленного светодиода на плате. Кажется, разнообразию нет предела. Технические характеристики подобных чипов предугадать невозможно.

Читайте так же

Светодиоды становятся все более востребованными решениями, причем в самых разных сферах.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Они могут задействоваться как декоративные изделия или же в целях освещения помещений, а также различных территорий за пределами зданий. Светодиоды поставляются на рынок в достаточно широком спектре модификаций. При этом разработчики соответствующих изделий периодически предлагают инновационные решения, которые в перспективе способны образовывать новые рыночные ниши. Каковы самые распространенные типы светодиодов сегодня? В каких целях они могут использоваться?

Что представляют собой светодиоды?

Прежде чем рассматривать распространенные типы светодиодов, изучим общие сведения о соответствующих устройствах. Светодиод представляет собой полупроводник, который способен преобразовывать электрический ток в свет. При этом полупроводниковый кристалл, который является его основным компонентом, состоит из нескольких слоев, характеризующихся 2 типами проводимости. А именно — дырочной и электронной.

Проводимость первого типа предполагает переход электрона с одного атома на другой, на котором есть свободное место. В свою очередь, на первый атом приходит другой электрон, на предыдущий — еще один и т. д. Данный механизм действует за счет ковалентных связей между атомами. При этом их перемещения не происходит. По сути дела, перемещается положительный заряд, который физики условно именуют дыркой. При этом при переходе электрона на дырки происходит выделение света.

По своей структуре светодиод в целом схож с выпрямительным диодом. То есть у него есть 2 вывода — анод и катод. Данная особенность предопределяет необходимость соблюдения полярности при подключении светодиода к источнику электрического тока.

Рассчитаны соответствующие изделия в общем случае на прямой ток в 20 миллиампер. В принципе, это значение можно и уменьшить, правда, в этом случае может измениться цвет и снизиться яркость светодиода. В свою очередь, увеличивать соответствующий параметр нежелательно. В случае если ток превышает оптимальное значение, то для того, чтобы уменьшить его до требуемого уровня, применяется ограничивающий резистор.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов

Существует довольно много нюансов, которые следует иметь в виду при инсталляции светодиодов. Это предопределяется их внутренней структурой, формой исполнения. В ряде случаев может потребоваться применять стабилизатор для светодиодов и иные электронные компоненты для обеспечения функционирования прибора, в который инсталлируется рассматриваемое изделие.

В зависимости от состава полупроводников в светодиоде он может быть красным, желтым, зеленым или же синим. Например, если в структуре соответствующего электронного компонента содержится нитрид галлия, то светодиод будет светиться синим. Собственно, одним из критериев, исходя из которых выделяются те или иные типы светодиодов, может быть их цвет.

Применение

Первые светодиоды, поставляемые на рынок, выпускались в корпусах из металла. Постепенно его стала заменять пластмасса. При этом по цвету она, как правило, выбирается с учетом цвета свечения светодиода. Однако довольно часто встречаются также прозрачные пластмассовые корпуса.

Рассматриваемые электронные устройства находят широкое применение в самых разных сферах. Это обусловлено тем, что практически все характеризуются:

Энергоэффективностью;

Долгим сроком службы;

Возможностью определять цвет свечения, а также регулировать его мощность;

Безопасностью;

Экологичностью.

Если говорить об энергоэффективности, светодиоды при одинаковой световой отдаче могут иметь существенно меньшую мощность, чем обычные лампы. Меньшая мощность светодиода при этом снижает общую нагрузку на энергосистему здания. Срок службы устройств может в несколько десятков раз превышать тот, что характеризует обычные лампы. При этом с точки зрения функций светодиоды могут совершенно не уступать им.

По мере образования массового спроса на подобные изделия, а также их удешевления, светодиоды все чаще применяются в тех же целях, что и обычные лампы. Каких-либо сложностей в инсталляции соответствующих решений в сравнении с традиционными осветительными приборами не возникает.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Важно только убедиться в том, подходит ли конкретный светодиод для установки в электросеть помещения. Для этого может потребоваться заблаговременно — перед закупкой светодиодов — выявить ее основные параметры.

Какие еще преимущества могут иметь рассматриваемые решения?

Так, можно отметить, что цветовая температура светодиода может быть практически любой — в том числе при сочетании указанных выше цветов. Кроме того, устройства можно дополнять различными светофильтрами, которые могут значительно расширить сферу применения светодиодов с точки зрения подбора требуемой цветовой температуры.

Возможность управления мощностью свечения — еще одно преимущество рассматриваемых устройств. Данная опция отлично сочетается с их высокой энергоэффективностью. Мощность светодиода может регулироваться в автоматическом режиме — исходя из фактических условий пользования осветительными приборами. И это практически не влияет на срок их службы.

Светодиоды экологичны, поскольку не выделяют вредных для человека видов излучения. Данная характеристика, опять же, расширяет возможности применения рассматриваемых устройств.

Классификация: индикаторные и осветительные решения

Эксперты выделяют 2 основные категории светодиодов — индикаторные, а также осветительные. Первые предназначены главным образом для создания декоративного светового эффекта и используются как элемент украшения здания, комнаты, транспортного средства. Или же как инструмент стилизации текста — например, на рекламном баннере.

В свою очередь, есть осветительные светодиоды. Они предназначены для повышения яркости освещения в помещении или на определенном участке территории — например, если рассматривать светодиоды для авто. Соответствующего типа решения являются альтернативой применению обычных ламп и во многих случаях более выгодной с точки зрения энергоэффективности и экологичности.

Типы исполнения

Но вернемся к классификации светодиодов. Можно определить самый широкий спектр оснований для их отнесения к тем или иным категориям.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Распространенный в среде экспертов подход предполагает выделение следующих основных типов светодиодов:

Волоконные;

Рассмотрим их подробнее.

В чем заключается специфика DIP-светодиодов?

Если подробнее изучать то, каким образом указанные типы светодиодов появлялись на рынке, то устройства класса DIP можно отнести к первым, которые стали продаваться массово. Данные решения представляют собой кристаллы, которые размещены в корпусах с оптическими компонентами, в частности линзой, которая создает световой пучок.

Светодиоды DIP относятся к категории индикаторных. У них есть еще одно наименование — DIL. Инсталлируются они на плату, на которой предварительно нужно проделывать отверстия. Можно отметить, что в рамках рассматриваемой категории могут выделяться различные типы светодиодов, которые отличаются диаметром колбы, цветом, материалом изготовления. При этом соответствующие параметры могут быть представлены в самом широком спектре. По форме рассматриваемые решения — цилиндрические. Среди соответствующих светодиодов есть как монохромные, так и многоцветные устройства.

Spider LED

Данного типа светодиоды в целом очень схожи с предыдущими устройствами. Но у них вдвое больше выводов — 4. В то время как у светодиодов DIP — 2. Тот факт, что представленный тип решений имеет больше выходов, оптимизирует теплоотвод и повышает надежность соответствующих компонентов. На практике они используются в разных сферах, в частности как светодиоды для авто.

Светодиоды типа SMD

Данные решения выпускаются с применением концепции поверхностного монтажа. То есть они представляют собой светодиоды, инсталлируемые на какую-либо поверхность, в то время как другие решения могут устанавливаться посредством сквозного монтажа.

Размеры светодиодов этого типа могут быть существенно меньше, чем у альтернативных им решений, равно как и тех конструкций, на которые они инсталлируются. Опять же, в данном случае правомерно вести речь о более оптимальном теплоотводе.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Использование светодиодов типа SMD во многих случаях позволяет расширить вариативность исполнения осветительных конструкций.

SMD-светодиоды относятся к категории осветительных. Характеризуются достаточно сложной структурой. Так, сам светодиод состоит из металлической подложки. На ней фиксируется кристалл, который припаивается непосредственно к контактам корпуса подложки. Над кристаллом размещается линза. При этом на одной подложке может быть инсталлировано 1-3 светодиода. К SMD относятся распространенные типы сверхярких светодиодов, таких как 3528. Данные решения имеют высокий уровень востребованности.

Светодиоды типа COB

Следующий популярный тип светодиода — COB. Он изготовлен с применением технологии, которая предполагает инсталляцию кристалла непосредственно на плату. Данное решение характеризуется большим количеством преимуществ:

Защищенность соединения от окисления;

Небольшие габариты конструкции;

Эффективность теплоотвода;

Снижение себестоимости инсталляции светодиодов — в сравнении, в частности, с устройствами типа SMD.

Если рассматривать указанные выше типы светодиодов, то можно отметить, что решения марки COB можно отнести к самым инновационным. Впервые подобная технология была реализована японскими инженерами в конце 2000-х годов. Сейчас данные виды светодиодов продолжают набирать популярность.

Как считают эксперты, рассматриваемые решения могут и вовсе стать наиболее востребованными на рынке, особенно если говорить о коммерческом сегменте, о сфере бытового освещения. Стоит отметить, что есть сферы, в рамках которых применение светодиодов COB может быть затруднено. В числе таковых — производство профессионального осветительного оборудования. Дело в том, что рассматриваемые светодиоды не слишком оптимальны с точки зрения приспособления к организации освещения с установленной кривой силы света. В таких случаях более подходящими могут оказаться устройства типа SMD.

Описываемые диоды относятся к осветительным.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Как отмечают эксперты, их можно отнести к лучшим, исходя из характеристик светового потока. Поставляются на рынок в разных цветах, например красном, зеленом, синем, а также белом. Световой поток у этих моделей имеет угол рассеивания в 40-120 градусов.

На одной подложке может быть установлено более 9 светодиодов типа COB. Покрываются они люминофором, вследствие чего приобретают высокую яркость. Можно отметить, что световой поток у данных решений выше, чем у устройств типа SMD. Таким образом, если рассматривать то, какой тип светодиодов лучше, то по указанному критерию преимущество может иметь решение класса COB.

Светодиоды типа COB также находят применение в автомобильной индустрии. Их можно использовать в качестве компонента передних, задних фар, поворотников. Главное — правильно инсталлировать приобретенные устройства. Для этого имеет смысл обратиться к опытным специалистам.

Волоконные светодиоды

К инновационным можно отнести волоконные светодиоды. Они появились на рынке недавно, в 2015 году. Разработаны были рассматриваемые решения инженерами из Южной Кореи.

Использовать данные типы светодиодов можно в производстве одежды. То есть, из них вполне реально сшить рубашку или футболку, которые могут светиться. Производство одежды на основе волоконных светодиодов предполагает также применение различных полимеров, а также соединений алюминия.

Светодиоды Filament

Еще один пример инновационных светодиодов — решения типа Filament. Главное их преимущество — высокая энергоэффективность. При одинаковой мощности, к примеру, с такими светодиодами, как COB, решения типа Filament могут обеспечивать более высокий уровень освещенности.

Рассматриваемый чаще всего используется при изготовлении В числе примечательных характеристик производства соответствующих светодиодов — осуществление монтажа непосредственно на подложку, выполненную из стекла. Данный подход дает возможность распространять свет, излучаемый светодиодом, на 360 градусов.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов

Как выбрать оптимальный вариант?

Как определить тип светодиода, оптимальный для той или иной конструкции? Существует большое количество критериев, на которые можно ориентироваться в данном вопросе. В принципе, вполне правомерно определить сферу применения светодиода исходя из его классификации по тем признакам, которые мы рассмотрели выше. Изучим специфику выбора соответствующих электронных компонентов с учетом особенностей девайсов:

Выбор светодиодов: особенности решений типа DIP

Как мы отметили выше, DIP-светодиоды относятся к самым ранним продуктам, появившимся на рынке. Таким образом, в них задействованы довольно старые, но до сих пор востребованные технологии. Главные их преимущества — простота установки, удобство формы, низкое энергопотребление, слабый нагрев, а также достаточно высокая степень защищенности от внешнего воздействия.

Чаще всего рассматриваемые светодиоды выпускаются в диаметре 3 и 5 мм. Если проводить сравнения светодиодов по типам, то можно прийти к выводу, что рассматриваемые решения наиболее оптимальны для применения:

В качестве элементов тюнинга автомобилей;

Как декоративные компоненты;

В составе маломощных — как вариант самодельных — фонарей.

Рассматриваемые светодиоды имеют относительно невысокую стоимость и доступность на рынке. Можно отметить, что в числе самых часто встречаемых модификаций — светодиоды на 12 вольт. Они могут присутствовать в различных онлайновых каталогах, а также специализированных магазинах в широком ассортименте. Собственно, любые светодиоды на 12 вольт характеризуются достаточно высокой востребованностью на рынке.

Выбор светодиодов: особенности решений типа SMD

Соответствующего типа решения по внешнему виду принципиально отличаются от других тем, что имеют плоскую форму. Монтаж данных электронных компонентов осуществляется без использования ножек. Ток на светодиоды типа SMD подается на клеммы, которые находятся с их обратной стороны.

Таким образом, инсталляция данных девайсов осуществляется без использования отверстий.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Размещение светодиодов можно осуществить очень компактно. Как результат — может уменьшиться и конструкция, на которой соответствующие устройства располагаются.

Основные способы применения рассматриваемых устройств — тот же автотюнинг, различные типы интерьерного освещения. В числе самых значимых преимуществ данных вариантов — высокая яркость, светоотдача. В сочетании с небольшими размерами эти решения обладают существенными преимуществами перед альтернативными моделями изделий.

В числе самых распространенных на современном рынке — тип светодиода 3528. Данные изделия широко применяются при выпуске светодиодных лент. Конструкция соответствующих изделий позволяет выпускать трехцветные светодиоды — с красным, синим, а также зеленым цветами свечения. На базе решений типа 3528 производятся многие другие электронные компоненты, например светодиод типа SMD 5050.

Рассматриваемые изделия также характеризуются ценовой доступностью. Представлены на рынке они обычно в широком ассортименте.

Выбор светодиодов: особенности решений типа COB

Прежде всего стоит отметить, что значительная часть светодиодов соответствующего типа — очень мощные конструкции. Их характерная особенность — быстрое рассеивание света, благодаря размещению кристаллов на поверхности, которая обеспечивает динамичное отведение тепла.

Рассматриваемые светодиоды — очень яркие. Это делает их востребованными как раз для использования в конструкции автомобильных фар. Стоит отметить, что данные изделия следует инсталлировать с учетом ряда значимых нюансов — таковые могут знать только опытные специалисты. Поэтому для установки соответствующих решений рекомендуется обращаться к компетентным сервисным службам.

Световой поток второго поколения многокристальных светодиодных сборок семейства Luxeon S составляет 8000 лм. Кроме того, Philips Lumileds возобновила поставки синих светодиодов в бескорпусном исполнении и корпуса под размеры кристаллов CSP (chip-scale package), которые обеспечивают максимальную гибкость при изготовлении сложных и плотно упакованных сборок.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов

Тонкопленочные перевернутые кристаллы

Lumileds прекратила поставки бескорпусных синих кристаллов светодиодов, перейдя на тонкопленочную архитектуру перевернутых кристаллов, которая исключает удаление сапфировой подложки перед корпусированием. С появлением перевернутых светодиодных компонентов Flip-Chip эта компания разработала такую архитектуру, в которой прозрачная подложка обеспечивает устойчивое положение бескорпусного кристалла, интегрируемого производителями непосредственно в изделия.

Основное преимущество архитектуры Flip-Chip состоит в отказе от использования проволоки для термокомпрессионной сварки. Эта проволока не только является возможной причиной отказа, но и ограничивает размещение светодиодного кристалла и плотность управляющего тока светодиода. Однако до появления новой конструкции бескорпусные кристаллы Flip-Chip были слишком непрочными для их продажи в таком виде.


Светодиодный кристалл Flip-Chip от Lumiled

Теперь же у производителей светильников имеется возможность не только устанавливать корпусированные светодиоды в светильники традиционным способом, но и самостоятельно подбирать люминофор и корпус для светодиодных кристаллов в соответствии с требованиями приложения.

Lumileds стала первым производителем, который разрабатывает и поставляет светодиоды в корпусах CSP, размеры которых, по сути, те же, что и у кристаллов. Площадь основания светодиода Flip-Chip от Lumileds почти совпадает с площадью кристалла. Единственное различие состоит в присутствии контактных площадок в основании кристалла, которые оптимизированы под стандартный процесс пайки оплавлением. Степень преобразования электрической энергии в оптическую у кристалла размером 1×1 мм составляет 56-61% в зависимости от длины волны. Lumileds традиционно не специфицирует световой поток или эффективность этих светодиодов, поскольку излучение на этих длинах волн находится в зоне пониженной чувствительности человеческих глаз.

Многокристальные сборки Luxeon S

Lumileds анонсировала семейство многокристальных компонентов Luxeon S второго поколения.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Плотность светового потока этих изделий достигает 50 лм/кв.мм, а их суммарный световой поток составляет 1000-1800 лм в зависимости от исполнения.

Семейство светодиодных компонентов Luxeon S второго поколения

Хотя изделия Luxeon S первого поколения были выполнены в виде стандартных сборок на одном источнике света в небольшом квадратном корпусе, новые изделия, по сути, относятся к типу COB (кристалл-на-подложке). Компания Lumileds не стала использовать в маркировке этих компонентов тип COB отчасти потому, что речь в данном случае идет о светодиодах с люминофором, преобразующим излучение в белый свет, а не о массиве синих светодиодов с люминофорным покрытием.

Рахул Бамми (Rahul Bammi), вице-президент Lumileds, уточнил, что схема размещения светодиодов на монтажной плате рассчитана таким образом, чтобы обеспечить требуемый угол излучения. Среди других приложений эти сборки предназначены для замены 75- и 100-Вт металлогалогенных ламп направленного света для розничных магазинов.

Плотность светового потока новых сборок в два раза превышает показатели предлагаемых на рынке решений. Световой поток компонентов Luxeon S достигает 8000 лм при вдвое меньших размерах оптической системы, что позволяет использовать эти светодиоды для замены устаревших керамических металлогалогенных ламп (КМГЛ) для направленного освещения и в архитектурных приложениях. При этом сборки Luxeon S обеспечивают сравнимую светоотдачу в 90 лм/Вт, но, в отличие от КМГЛ, мгновенно включаются, имеют большую цветовую насыщенность, а их срок службы в четыре раза превышает показатель КМГЛ, составляя 60 тыс. ч.

Компания утверждает, что благодаря используемым светодиодам и схеме их размещения сила света в центральной части пучка составляет 50 тыс. кд. Это решение также оптимизировано по цвету во всем угле излучения. Lumileds предлагает светодиоды с цветовыми температурами 2700 или 3000 К с коэффициентом цветопередачи равным 80 или 90, а также 3500-5000 К с CRI равным 80.

Конструктивные
особенности и габаритные размеры
бескорпусных диодов, диодных матриц и
транзисторов показаны на рис.11 и 12.

Примеры
записи диодных матриц и бескорпусных
транзисторов в конструкторской
документации:

Диодная матрица
КД908 3.362.015 ТУ.

Диодная матрица
КД917А 362.015 ТУ.

Транзистор
КТ319А XX3.365.144
ТУ.

Рис 11.
Габаритные
чертежи бескорпусных диодов и диодных
матрица
– КД901А-Г:б
— КД902А-И;в
– КД904А-Е;г
– КД907А-Г;д
– КД911А,е
— КД913А,ж
-КД918А-Г,з
— АЛ109А;и

АЛ3011А-Б.

в

а

Окончание рис.
11.

Рис 12.
Габаритные чертежи бескорпусных
транзисторов типов: а
— КТ119А, б —
КТ120А, в — КТ202А-Г, г — КТ-317А-В, д — КТ318А-Е,
е — КТ324-Е, ж — КТ331А-Г, з — КТ333А-Е, и —
КТ336А-Е, к — КТ354А-В, л — КТ360А-В, м — КТ369А-Г,
н — КТ364А-В.

    КОРПУСА
    ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
    И

МИКРОПРОЦЕССОРОВ

Корпуса
интегральных микросхем классифицируют
по форме и
расположению выводов и делят на 6 типов
в соответствии с ГОСТ 17467-88
. По форме и расположению выводов
указанные типы корпусов
подразделяются на подтипы. Подтипы
обозначаются двузначными
цифрами, например: для корпусов типа 1
подтипы обозначаются
цифрами 11, 12, 13, 14, 15 (первая цифра указывает
на тип корпуса). Каждому типу корпуса
присваивается шифр, состоящий
из обозначения типа корпуса (двузначное
число) и порядкового
номера типоразмера (двузначное число),
например: 1209,
4130, 5202.

При выборе
конструкции корпуса необходимо
учитывать, что она должна:

защитить
интегральные микросхемы от воздействия
окружаю­щей
среды и механических повреждений, а
также обеспечить чистоту
среды, окружающей элементы и компоненты
интегральных
микросхем;

обеспечить
удобство и надежность монтажа кристаллов
полу-проводниковых
интегральных микросхем и плат гибридных
интег­ральных
микросхем в
корпусе;

отвести тепло от
микросхемы, размещенной внутри корпуса;

обеспечить надежное
электрическое соединение элементов
схемы и в то же
время обеспечить электрическую изоляцию
между токопроводящими
элементами;

обеспечить надежное
крепление корпуса, быть простой и
дешевой в изготовлении и обладать
высокой надежностью.

Все
типы корпусов в зависимости от применяемых
для их изготовления
материалов подразделяют на следующие
виды: металлостеклянные,
металлокерамические, металлополимерные,пластмассовые и
керамические. Корпуса 1-го типа
изготавливают
в металлостеклянном, металлополимерном
и значительно реже
— в металлокерамическом исполнении.
Для изготовления корпусов
2-го типа чаще всего используются
пластмасса и керамика.
Корпуса 3-го типа изготавливают только
в металлостеклянном исполнении,
4-, 5-, и 6-го типов в металлостеклянном,
металлополимерном и металло-керамическом
исполнении.

Рис.
13.
Конструкция
корпуса типа I
подтипа 1.

Рис. 14.
Конструкция
корпуса типа 1 подтипа 2.

Рис. 15.
Конструкция
корпуса типа 1 подтипа 3.

Рис.
16. Конструкция
корпуса типа 1 подтипа 4.

Рис.
17.
Конструкция корпуса типа 1 подтипа 5,
варианты 1 и 2.

Рис.
18.
Конструкция
корпуса типа 1 подтипа 5, вариант 3.

Рис.
19. Конструкция
корпуса типа 2 подтипа I.

Рис.
20 Конструкция корпуса типа 2 подтипа
2.

Рис.
21. Конструкция корпуса типа 3 подтипа
1.

Рис.
22.
Конструкция корпуса типа 3 подтипа
2.

Рис.
23. Конструкция корпуса типа 4 подтипа
1.

Рис
24.Конструкция
корпуса типа 4 подтипа 2.

Рис.
25. Конструкция корпуса 4 подтипа 3.

Рис.
26. Конструкция корпуса типа 4 подтипа
4.

Рис.
27. Конструкция корпуса типа 4 подтипа
5.

Рис.
28. Конструкция корпуса типа 5 подтипа
1.

Рис.29.
Конструкция
корпуса типа 5 подтипа 2.

Рис. 30. Конструкция
корпуса типа 6 подтипа 1.

Pис.
31.
Конструкция
корпуса типа 6 подтипа 2.

Наибольшей
механической прочностью обладают
металло-стеклянные
и металлокерамические корпуса. Надежная
гермети­зация
микросхем обеспечивается металлостеклянными
корпуса­ми,
в которых крышка к основанию крепится
методом сварки, осуществляемой
в вакууме или в среде инертного газа
под давлением,
несколько превышающем атмосферное.

Высокой
герметичностью обладают и металлокерамические
корпуса. Крышка
в них крепится к основанию методом
пайки. Наименее
герметичны пластмассовые и металлополимерные
корпуса.

Для
герметизации гибридных интегральных
микросхем следует применять
в основном металлостеклянные,
металлокерамические и
пластмассовые корпуса 1-, 4-, и 5-го типов.

Чертежи
и типоразмеры корпусов приведены на
рисунках и в таблицах:

Тип
1: рис. 13-18; табл. 19-25;

Тип 2: рис. 19, 20;
табл. 26-28;

Тип 3: рис. 21, 22;
табл. 29-32;

Тип 4: рис. 23-27;
табл. 33-43;

Тип 5: рис. 28-29;
табл. 44-49;

Тип 6: рис. 30-31;
табл. 50-52.

Ключ
микросхемы расположен в заштрихованной
области корпуса.

Условное
обозначение корпуса в конструкторской
документации
должно состоять из слова «Корпус»;
типоразмера, включающе­го
в себя номер подтипа корпуса и двузначное
число, обозначающее порядковый номер
типоразмера; цифрового индекса,
определяющего
действительное количество выводов;
порядкового регистрационного
номера и обозначения стандарта. Пример
обозначения:
Корпус 2105.14-5 ГОСТ 17467-88.

Таблица 19

Размеры,
мм

Таблица
20

Размеры, мм

Содержание:


Светодиоды становятся все более популярными в современных системах освещения. Они активно используются при оформлении дизайна, декорировании, для и в других областях. Светодиодные источники излучают чистый свет, являются экономичными и безопасными. В настоящее время все чаще используются SMD светодиоды, известные как surface mounted device, что означает устройство с креплением на поверхность. Их мощность и световой поток постоянно повышаются так же как и у традиционных лампочек с длинными ножками и круглой пластиковой линзой.

Общее устройство и принцип работы SMD светодиодов

Главным преимуществом таких светодиодов является их максимально близкое расположение кристалла относительно теплоотвода. Этот фактор имеет важное значение при излучении мощного светового потока с выделением большого количества тепла.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Мощность одного SMD светодиода находится в диапазоне 0,01-0,2 Вт, а на отдельную керамическую подложку может быть установлено от 1 до 3 кристаллов.

Благодаря своей конструкции, контактные площадки подложки светодиодов непосредственно соединяются с монтажной платой. Широкий угол освещения и другие параметры позволяют со стандартным цоколем. Данные светодиоды широко применяются в различных дисплеях и табло за счет небольших размеров корпуса. Они легко монтируются на платы, объединяются в ленты и линейки, удобные для последующего разделения и монтажа. Широкий ассортимент типоразмеров корпусов существенно расширяет сферу использования SMD светодиодов.

Для выращивания кристаллов применяется стандартная технология, представляющая собой металлоорганическую эпитаксию. Толщина каждого выращенного слоя постоянно измеряется и строго контролируется. В отдельные слои добавляются специальные примеси — акцепторы или доноры, обеспечивающие получение р-п-перехода, когда электроны концентрируются в п-области, а дырки — в р-области.

На определенном этапе протравливаются пленки, создаются контакты к слоям переходов, контактные выводы покрываются металлической пленкой. Такая пленка выращивается на общей подложке, после чего она разрезается на множество чипов, площадью 0,06-1,0 мм. В дальнейшем эти чипы используются для изготовления светодиодов.

Готовые кристаллы устанавливаются в специальные корпуса. Затем к ним подводятся контакты, а в конце на кристалл монтируется оптическое покрытие для отражения излучения или, наоборот, для просветления поверхности. Например, при изготовлении белого светодиода выполняется равномерное нанесение люминофора. На следующем этапе от корпуса с кристаллом отводится тепло, а затем он покрывается пластиковым куполом для фокусирования света под нужным углом. Изготовление светодиодов таким способом предполагает использование новых технологий, составляющих около половины стоимости всего источника света.

Существует специальная технология размещения SMD светодиодов на единую подложку.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Сокращенно она называется СОВ, что означает chip-on-board или чип на плате. При использовании данной технологии на плате размещается сразу несколько кристаллов, у которых отсутствуют керамические подложки и корпуса. Установленные кристаллы в дальнейшем покрывает общий слой люминофора, что позволяет значительно улучшить характеристики и снизить общую стоимость всей матрицы.

Независимо от технологии изготовления, все SMD светодиоды монтируются на общей металлической подложке, нередко выполняющей охлаждающую функцию. Если же светодиодная сборка обладает повышенной мощностью, устраивается дополнительное охлаждение с использованием радиатора и вентилятора.

Таким образом, маломощные SMD светодиоды, установленные в большом количестве в светильник, позволяют получить качественный рассеянный свет не применяя для этого какие-либо специальные оптические системы. В этом случае устанавливается лишь защитное стекло, поглощающее только 8% светового потока.

Плюсы и минусы светодиодов SMD

Несмотря на более низкую мощность по сравнению с люминесцентными лампами, светодиоды данного типа относятся к одним из наиболее перспективных. За счет белого излучения обеспечивается высокая точность передачи цветов и оттенков. SMD светодиоды за счет отличной световой отдачи, достигающей 146 люменов на Вт, позволяют в системах освещения.

Конструкции этих светодиодных источников света отличаются повышенной устойчивостью к вибрациям и механическому воздействию. Поэтому они активно используются в промышленном и уличном освещении. Срок службы таких светодиодов составляет около 30 тыс. часов, при ежедневной работе не менее чем 8 часов. Все типы устройств, в том числе SMD 3528, SMD 5050 и другие способны выдерживать любое количество циклов включений и выключений.

Светильники SMD отличаются широким спектром цветовой гаммы, куда входит не только интенсивность излучения, но и оттенки. В связи с этим отпадает надобность в использовании светофильтров.Слаботочные светодиоды: Типы и виды современных светодиодов Многие светодиоды, например, SMD 5630 и SMD 5730 обладают низкой инерционностью, то есть они сразу начинают работать на полную мощность. Не нужно ждать нагрева и последующего свечения, как это бывает у обычных светильников.

Светодиоды SMD 3014, SMD 2835 и прочие аналогичные элементы отличаются разными углами излучения. Во время работы происходит генерация направленного светового потока, освещающего конкретную площадь, а не все окружающее пространство. Несомненным достоинством таких светильников является их абсолютная нечувствительность к холодам.

В качестве недостатков можно отметить непереносимость высоких температур, требующая проведения дополнительных мероприятий по вентиляции и отводу тепла. Следует отметить и высокую стоимость этих устройств, которая полностью окупается в процессе дальнейшей эксплуатации.

Характеристики SMD элементов

Светодиоды этого типа отличаются от других изделий собственными специфическими характеристиками. Прежде всего, вся их конструкция предназначена для поверхностного монтажа, в результате отпадает необходимость в пайке, креплениях и сборке. Большинство SMD светодиодов обладают низким тепловым сопротивлением, то есть они не нагреваются и могут располагаться на любых поверхностях — потолках, пластиковых панелях, возле натяжных полотен и т.д.

В зависимости от марки, размеры smd светодиодов могут быть самыми разными, в связи с чем они успешно используются в любых местах. В процессе работы мощность излучения этих элементов остается неизменной.

Многие светодиоды имеют силиконовое покрытие, способствующее герметизации и улучшенному отводу тепла. Для того чтобы правильно подобрать нужное изделие, применяется специальная маркировка smd светодиодов, в которой отображаются все основные параметры.

Более наглядно технические характеристики отображены в таблице:

Параметры

3528

5050

5630

5730

2835

Световой поток (Лм)

100

Мощность (Вт)

0,06

0,2

0,5

1,0

0,2

Температура (0 С)

Сила тока (А)

0,02

0,06

0,15

0,3

0,18

Напряжение (В)

3,3

3,3

3,3

3,4

3,3

Размеры (мм)

3,3х2,8

5,0 х 5,0

5,6х3,0

5,7х3,0

2,8х3,5

Шифр
типоразмера

D

макс

Е
макс

А
2
макс

Таблица
21

Размеры, мм

Шифр
типоразмера

D

макс

е
1 ном

Е
макс

А
2
макс

Таблица
22

Размеры,
мм

Шифр
типо-размера

n
D

n
E

D

макс

Е

макс

А
2 макс

Таблица
23

Размеры,
мм

Шифр
типо-размера

n
D

n
E

D

макс

Е

макс

А
2 макс

Таблица 24

Снижение и перегрузка по току для светодиодов — блог 1000Bulbs.com

Иногда светодиодные лампочки слабо светятся при выключенном питании, иногда они ярче, чем указано в списке, а иногда не так ярко, как нам кажется. Это текущая проблема, я имею в виду, что поток электроэнергии является причиной этих проблем. Электрический ток (скорость, с которой электричество течет в цепи) контролирует, сколько мощности потребляет светодиод и насколько ярким или активным этот светодиодный чип.Изменения этого электрического тока на выше или ниже оптимального управляющего тока могут привести к недостаточной или избыточной мощности светодиода. Эти изменения могут снизить эффективность и срок службы, но как и почему? Светодиоды с избыточным и недостаточным возбуждением управляются связанными с ними драйверами. Вот почему вы обычно рассматриваете это как проблему со светодиодными лампами низкого напряжения (12 или 24 В). Драйвер регулирует ток или напряжение, подаваемое на светодиоды. Использование неправильного драйвера может обеспечить либо слишком большой, либо слишком низкий ток, что приведет к одному из этих двух состояний движения. Недостаточное движение светодиода

Когда ток, протекающий через светодиод, слишком низкий, он переходит в состояние, известное как недодвижение , где доступная мощность ниже оптимального значения для лампы. Это может произойти, когда слишком много лампочек помещено в одну цепь, поэтому напряжение остается постоянным, в то время как величина тока уменьшается, чтобы поддерживать питание всех ламп в цепи. Светодиоды с недостаточным питанием тусклее, чем обычно, что означает меньшую тепловую мощность, что увеличивает срок службы за счет яркости.Это не лучший баланс, но иногда увеличение срока службы того стоит, если вам не нужно полное освещение.

Светодиоды, которые не загораются при снижении мощности или светятся при отключении питания, не потребляют недостаточную мощность. Многие трансформаторы имеют нижний предел для требуемой мощности нагрузки (минимальная мощность, необходимая для работы), и наличие одного светодиода в цепи будет слишком маленьким падением напряжения, чтобы соответствовать этой минимальной нагрузке, предотвращая водитель или трансформатор от включения.Мягкое свечение, которое вы можете увидеть при выключенном питании, обычно является неисправностью диммерного переключателя, а не недостаточной мощности. Диммеры не всегда полностью отключают напряжение; они просто уменьшают ток до тех пор, пока не перестанет течь энергия, достаточная для запуска лампочки. К сожалению, некоторые диммеры «пропускают» или «пропускают» ток в достаточно больших количествах, чтобы управлять светодиодом, давая ему слабое свечение.

Перегрузка

Перегрузка — полная противоположность заниженной скорости. Увеличивая ток выше оптимального уровня, вы увеличиваете мощность лампы.Это правда, что светодиод с перегрузкой будет ярче, но отдача от увеличенной мощности уменьшается по мере того, как вы идете дальше. Например, если ваша лампа рассчитана на 200 мА, а вы управляете светодиодом на 400 мА с помощью драйвера постоянного тока, вы не получите двойной световой поток. Это связано с тем, что по мере увеличения мощности микросхемы теряется больше энергии в виде тепла внутри схемы. По мере увеличения тепла сопротивление увеличивается, и требуется больший ток для выработки мощности, необходимой для увеличения люменов.По мере увеличения вашей силы тепло снова увеличивается. Это состояние экспоненциального увеличения известно как «неуправляемый» и может привести к чрезмерному нагреву, который приведет к сгоранию цепи. Да, можно безопасно перегрузить светодиодную схему, но поскольку больше энергии все еще теряется на тепло в цепи, эффективность лампы существенно снижается, а срок службы лампы сокращается. Производители устанавливают оптимальные требования к току и мощности для лампочек, которые обеспечивают наивысшую энергоэффективность для их светоотдачи.

Светодиоды с внешними драйверами бывают двух типов: постоянного напряжения и постоянного тока. Светодиодные лампы, для которых требуется внешний драйвер, будут определять, с каким типом драйвера (постоянного тока или постоянного напряжения) они работают, и какой уровень тока или напряжения требуется для их работы. Почему этот рейтинг важен, так это завышение или недооценка ваших светодиодов. Использование неправильного уровня тока означает, что вы не получите наилучшего баланса света, срока службы и эффективности вложенных средств. Есть дополнительные вопросы по току или электричеству? Спросите в комментариях ниже.Вы также можете ознакомиться с нашим руководством по драйверам светодиодов для получения дополнительной помощи. Как всегда, вы можете связаться с нами через Facebook, Twitter, Google Plus, LinkedIn, Pinterest или Instagram!

Лучшая цена слаботочных светодиодов — Отличные предложения на слаботочные светодиоды от мировых продавцов слаботочных светодиодов

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для слаботочных светодиодов. К настоящему времени вы уже знаете, что все, что вы ищете, вы обязательно найдете на AliExpress.У нас буквально есть тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы найдете новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку эти лучшие светодиоды с низким током должны в кратчайшие сроки стать одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что у вас есть светодиоды с низким током на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в том, что светодиоды низкого тока и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести светодиоды с низким током по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

светоизлучающих диодов (LED) — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное

Любимый

58

Введение

Светодиоды окружают нас: В наших телефонах, автомобилях и даже в наших домах.Каждый раз, когда загорается что-то электронное, есть большая вероятность, что за ним находится светодиод. Они бывают самых разных размеров, форм и цветов, но независимо от того, как они выглядят, у них есть одно общее: они — бекон электроники. Они широко используются для улучшения любого проекта и часто добавляются к невероятным вещам (ко всеобщему удовольствию).

Однако, в отличие от бекона, после приготовления они бесполезны. Это руководство поможет вам избежать случайных светодиодных барбекю! Но обо всем по порядку.Что именно — это , эта светодиодная штука, о которой все говорят?

светодиода (это «эл-и-ди») — это особый тип диодов, преобразующих электрическую энергию в свет. Фактически, LED означает «светоизлучающий диод». (Он делает то, что написано на жестяной коробке!) И это отражается в сходстве схемных символов диода и светодиода:

Короче говоря, светодиоды похожи на крошечные лампочки. Однако светодиоды требуют гораздо меньше энергии для включения по сравнению. Они также более энергоэффективны, поэтому не нагреваются, как обычные лампочки (если вы действительно не накачиваете их энергией).Это делает их идеальными для мобильных устройств и других приложений с низким энергопотреблением. Однако не считайте их из игры с большим потенциалом. Светодиоды высокой интенсивности нашли свое применение в акцентном освещении, прожекторах и даже автомобильных фарах!

У вас уже есть тяга? Желание поставить светодиоды на все? Хорошо, оставайтесь с нами, и мы покажем вам, как это сделать!

Рекомендуемая литература

Вот еще несколько тем, которые будут обсуждаться в этом руководстве. Если вы не знакомы с каким-либо из них, пожалуйста, ознакомьтесь с соответствующим руководством, прежде чем продолжить.

Что такое схема?

Каждый электрический проект начинается со схемы. Не знаю, что такое схема? Мы здесь, чтобы помочь.

Что такое электричество?

Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещающее наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это непростой вопрос, но этот урок прольет на него некоторый свет!

Диоды

Праймер диодный! Свойства диодов, типы диодов и их применение.

Электроэнергия

Обзор электроэнергии, скорости передачи энергии. Мы поговорим об определении мощности, ваттах, уравнениях и номинальной мощности. 1,21 гигаватта обучающего удовольствия!

Полярность

Введение в полярность электронных компонентов. Узнайте, что такое полярность, в каких частях она есть и как ее идентифицировать.

Рекомендуемый просмотр

Как ими пользоваться

Итак, вы пришли к разумному выводу, что светодиоды нужно ставить на все.Мы думали, ты придешь.

Давайте пройдемся по книге правил:

1) Полярность имеет значение

В электронике полярность указывает, является ли компонент схемы симметричным или нет. Светодиоды, будучи диодами, пропускают ток только в одном направлении. А когда нет тока, нет света. К счастью, это также означает, что вы не можете сломать светодиод, подключив его обратной стороной. Скорее, это просто не сработает.

Положительная сторона светодиода называется «анодом» и отмечена более длинным «проводом» или ножкой.Другая, отрицательная сторона светодиода называется «катодом» . Ток течет от анода к катоду и никогда не течет в обратном направлении. Перевернутый светодиод может препятствовать правильной работе всей схемы, блокируя прохождение тока. Так что не волнуйтесь, если добавление светодиода нарушит вашу цепь. Попробуйте перевернуть.

2) Моар равняется лунному свету

Яркость светодиода напрямую зависит от того, сколько тока он потребляет. Это означает две вещи. Во-первых, сверхяркие светодиоды разряжают батареи быстрее, потому что дополнительная яркость возникает из-за использования дополнительной энергии.Во-вторых, вы можете управлять яркостью светодиода, контролируя количество проходящего через него тока. Но установка настроения — не единственная причина сократить свое течение.

3) Есть такая вещь, как слишком много мощности

Если вы подключите светодиод непосредственно к источнику тока, он будет пытаться рассеять столько энергии, сколько ему позволено потреблять, и, как трагические герои прошлого, он уничтожит себя. Вот почему важно ограничить силу тока, протекающего через светодиод.

Для этого используем резисторы. Резисторы ограничивают поток электронов в цепи и защищают светодиод от попыток потреблять слишком большой ток. Не волнуйтесь, требуется лишь немного математики, чтобы определить наилучшее значение резистора для использования. Вы можете узнать все об этом в примерах применения нашего руководства по резисторам!

Резисторы

1 апреля 2013 г.

Учебник по резисторам. Что такое резистор, как они ведут себя параллельно / последовательно, расшифровка цветовых кодов резисторов и применения резисторов.

Не позволяйте всей этой математике пугать вас, на самом деле довольно сложно все испортить слишком сильно. В следующем разделе мы рассмотрим, как сделать схему на светодиодах без калькулятора.

Светодиоды без математики

Прежде чем мы поговорим о том, как читать таблицу, давайте подключим несколько светодиодов. В конце концов, это руководство по светодиодам, а не руководство по и .

Это также не учебник по математике, поэтому мы дадим вам несколько практических правил по настройке и работе светодиодов.Как вы, наверное, уже поняли из информации в последнем разделе, вам понадобится аккумулятор, резистор и светодиод. Мы используем батарею в качестве источника питания, потому что их легко найти и они не могут обеспечить опасное количество тока.

Базовый шаблон для схемы светодиода довольно прост: просто подключите батарею, резистор и светодиод последовательно. Так:

Резистор 330 Ом

Хорошее сопротивление резистора для большинства светодиодов составляет 330 Ом, (оранжевый — оранжевый — коричневый).Вы можете использовать информацию из последнего раздела, чтобы помочь вам определить точное значение, которое вам нужно, но это светодиоды без математики … Итак, начните с подключения резистора 330 Ом в приведенную выше схему и посмотрите, что произойдет.

Пробная версия и ошибка

Что интересно в резисторах, так это то, что они рассеивают дополнительную мощность в виде тепла, поэтому, если у вас есть резистор, который нагревается, вам, вероятно, потребуется меньшее сопротивление. Однако, если ваш резистор слишком мал, вы рискуете пережечь светодиод! Учитывая, что у вас есть несколько светодиодов и резисторов, с которыми можно поиграть, вот блок-схема, которая поможет вам разработать схему светодиодов методом проб и ошибок:

Броски с таблеткой

Еще один способ зажечь светодиод — просто подключить его к батарейке типа «таблетка»! Поскольку батарейка не может подавать достаточно тока, чтобы повредить светодиод, вы можете соединить их напрямую! Просто вставьте батарейку CR2032 между выводами светодиода.Длинная ножка светодиода должна касаться стороны батареи, отмеченной знаком «+». Теперь вы можете обернуть все это скотчем, добавить магнит и приклеить его к вещам! Ура для бросков!

Конечно, если вы не получаете хороших результатов с помощью метода проб и ошибок, вы всегда можете достать свой калькулятор и вычислить его. Не волнуйтесь, рассчитать лучшее значение резистора для вашей схемы несложно. Но прежде чем вы сможете определить оптимальное значение резистора, вам необходимо найти оптимальный ток для вашего светодиода.Для этого нам нужно сообщить в таблицу …

Узнать подробности

Не подключайте какие-либо странные светодиоды к своим цепям, это просто не здорово. Сначала узнайте их. А как лучше даташит читать.

В качестве примера мы рассмотрим техническое описание нашего базового красного 5-миллиметрового светодиода.

Светодиодный ток

Начиная сверху и спускаясь вниз, первое, что мы встречаем, — это очаровательный столик:

Ах да, но что все это значит?

Первая строка в таблице показывает, какой ток ваш светодиод может выдерживать непрерывно.В этом случае вы можете дать ему 20 мА или меньше, и он будет светить наиболее ярко при 20 мА. Вторая строка сообщает нам, каким должен быть максимальный пиковый ток для коротких импульсов. Этот светодиод может обрабатывать короткие удары до 30 мА, но вы не хотите поддерживать этот ток слишком долго. Эта таблица данных достаточно полезна, чтобы предложить стабильный диапазон тока (в третьей строке сверху) 16-18 мА. Это хорошее целевое число, которое поможет вам произвести расчеты резисторов, о которых мы говорили.

Следующие несколько строк менее важны для целей данного руководства.Обратное напряжение — это свойство диода, о котором в большинстве случаев не стоит беспокоиться. Рассеиваемая мощность — это количество энергии в милливаттах, которое светодиод может использовать до того, как получит повреждение. Это должно работать само по себе, пока вы держите светодиод в пределах предполагаемых номинальных значений напряжения и тока.

Напряжение светодиода

Давайте посмотрим, какие еще таблицы они здесь поставили … Ах!

Это полезный столик! Первая строка сообщает нам, каким будет падение прямого напряжения на светодиоде.Прямое напряжение — это термин, который часто используется при работе со светодиодами. Это число поможет вам решить, какое напряжение вашей цепи потребуется для подачи на светодиод. Если у вас есть более одного светодиода, подключенного к одному источнику питания, эти числа действительно важны, потому что прямое напряжение всех светодиодов, сложенных вместе, не может превышать напряжение питания. Мы поговорим об этом более подробно позже, в более глубоком разделе этого руководства.

Длина волны светодиода

Во второй строке этой таблицы указывается длина волны света.Длина волны — это, по сути, очень точный способ объяснить, какого цвета свет. Это число может немного отличаться, поэтому таблица дает нам минимум и максимум. В этом случае это от 620 до 625 нм, что находится как раз на нижнем красном конце спектра (от 620 до 750 нм). Опять же, мы рассмотрим длину волны более подробно в более глубоком разделе.

Яркость светодиода

Последняя строка (обозначенная «Luminous Intensity») — это показатель яркости светодиода. Единица mcd, или милликандела , является стандартной единицей измерения интенсивности источника света.Этот светодиод имеет максимальную интенсивность 200 мкд, что означает, что он достаточно яркий, чтобы привлечь ваше внимание, но не совсем яркий фонарик. На 200 мкд этот светодиод будет хорошим индикатором.

Угол обзора

Далее у нас есть веерообразный график, который представляет угол обзора светодиода. В светодиодах разных стилей используются линзы и отражатели, чтобы либо сконцентрировать большую часть света в одном месте, либо максимально широко его распределить. Некоторые светодиоды похожи на прожекторы, испускающие фотоны во всех направлениях; Другие настолько направлены, что вы не сможете сказать, что они идут, если не смотрите прямо на них.Чтобы прочитать график, представьте, что светодиод вертикально стоит под ним. «Спицы» на графике обозначают угол обзора. Круглые линии представляют интенсивность в процентах от максимальной интенсивности. У этого светодиода довольно узкий угол обзора. Вы можете видеть, что если смотреть прямо на светодиод, то он самый яркий, потому что при 0 градусах синие линии пересекаются с самым дальним кругом. Чтобы получить угол обзора 50%, то есть угол, при котором свет становится вдвое слабее, проследите по кругу 50% вокруг графика, пока он не пересечет синюю линию, затем проследите за ближайшей спицей, чтобы определить угол.Для этого светодиода угол обзора 50% составляет около 20 градусов.

Размеры

Наконец, механический чертеж. Это изображение содержит все размеры, которые вам потребуются для установки светодиода в корпусе! Обратите внимание, что, как и у большинства светодиодов, у этого есть небольшой фланец внизу. Это очень удобно, если вы хотите установить его на панели. Просто просверлите отверстие идеального размера для корпуса светодиода, и фланец не даст ему провалиться!

Теперь, когда вы знаете, как расшифровать таблицу, давайте посмотрим, какие необычные светодиоды вы можете встретить в дикой природе…

Типы светодиодов

Поздравляю, вы знаете основы! Может быть, вы даже заполучили несколько светодиодов и начали зажигать, это круто! Хотели бы вы активизировать свою игру в миг? Давайте поговорим о том, как сделать это за пределами вашего стандартного светодиода.

Крупный план сверхяркого светодиода 5 мм. Крупный план

Типы светодиодов

А вот и другие персонажи.

RGB светодиоды

Светодиоды

RGB (красный-зеленый-синий) на самом деле представляют собой три светодиода в одном! Но это не значит, что он может делать только три цвета.Поскольку красный, зеленый и синий являются дополнительными основными цветами, вы можете управлять интенсивностью каждого из них, чтобы создать каждый цвет радуги. Большинство светодиодов RGB имеют четыре контакта: по одному для каждого цвета и общий контакт. У некоторых общий штифт — это анод, а у других — катод.

Светодиод с общим прозрачным катодом RGB

Светодиоды с интегральными схемами

Велоспорт

Некоторые светодиоды умнее других. Возьмем, к примеру, светодиодный индикатор цикла. Внутри этих светодиодов на самом деле есть интегральная схема, которая позволяет светодиоду мигать без какого-либо внешнего контроллера.Вот крупный план ИС (большой черный квадратный чип на кончике наковальни), контролирующий цвета.

5-миллиметровый светодиод с медленным циклом крупным планом

Просто включите его и смотрите! Они отлично подходят для проектов, где вам нужно немного больше действий, но нет места для схем управления. Есть даже мигающие светодиоды RGB, которые сменяют тысячи цветов!

Адресные светодиоды

Светодиоды других типов можно регулировать индивидуально.Существуют различные наборы микросхем (WS2812, APA102, UCS1903 и многие другие), используемые для управления отдельным светодиодом, соединенным в цепочку. Ниже представлен крупный план WS2812. Большая квадратная микросхема справа регулирует цвета по отдельности.

Адресный WS2812 PTH крупным планом

Встроенный резистор

Что это за магия? Светодиод со встроенным резистором? Верно. Есть также светодиоды с небольшим токоограничивающим резистором. Если вы внимательно посмотрите на изображение ниже, на стойке есть небольшая черная квадратная микросхема, которая ограничивает ток на этих типах светодиодов.

Светодиод со встроенным резистором крупным планом

Итак, подключите светодиод со встроенным резистором к источнику питания и зажгите его! Мы протестировали эти типы светодиодов при напряжении 3,3, 5 и 9 В.

Суперяркий зеленый светодиод с питанием от встроенного резистора

Примечание: В техническом описании светодиодов со встроенным резистором указано, что рекомендуемое прямое напряжение составляет около 5 В. При тестировании на 5 В он потребляет около 18 мА.Стресс-тест с батареей 9В, тянет около 30мА. Вероятно, это верхний предел входного напряжения. Использование более высокого напряжения может сократить срок службы светодиода. При напряжении около 16 В светодиод перегорел.

Пакеты для поверхностного монтажа (SMD)

Светодиоды

SMD — это не столько конкретный вид светодиода, сколько тип корпуса. Поскольку электроника становится все меньше и меньше, производители придумали, как втиснуть больше компонентов в меньшее пространство. Детали SMD (устройство для поверхностного монтажа) представляют собой крошечные версии своих стандартных аналогов.Вот крупный план адресного светодиода WS2812B, упакованного в небольшой корпус 5050.

Адресный WS2812B Крупный план

Светодиоды

SMD бывают разных размеров, от довольно больших до меньших, чем рисовое зернышко! Поскольку они такие маленькие и у них есть прокладки вместо ножек, с ними не так просто работать, но если у вас мало места, они могут быть именно тем, что прописал врач.

WS2812B-5050 Упаковка APA102-2020 Пакет

Светодиоды SMD также упрощают и ускоряют сборку и установку машин для установки партии светодиодов на печатные платы и полосы.Вероятно, вы не стали бы вручную паять все эти компоненты вручную.

Крупный план адресуемой светодиодной матрицы 8×32 (WS2812-5050) Адресная светодиодная лента 5 м (APA102-5050) с питанием от ленты

Высокая мощность

мощных светодиода от таких производителей, как Luxeon и CREE, невероятно яркие. Они ярче суперярких! Как правило, светодиод считается высокомощным, если он может рассеивать мощность 1 Вт или более.Это необычные светодиоды, которые вы найдете в действительно хороших фонариках. Массивы из них могут быть построены даже для прожекторов и автомобильных фар. Поскольку через светодиоды пропускается очень много энергии, часто требуются радиаторы. Радиатор — это, по сути, кусок теплопроводящего металла с большой площадью поверхности, задача которого — отводить как можно больше отработанного тепла в окружающий воздух. Некоторое тепловыделение может быть встроено в конструкцию некоторой коммутационной платы, такой как показанная ниже.

Светодиод высокой мощности RGB Алюминиевая задняя часть для рассеивания тепла

Светодиоды высокой мощности могут выделять так много тепла, что без надлежащего охлаждения они сами себя повредят. Не позволяйте термину «отработанное тепло» вводить вас в заблуждение, эти устройства по-прежнему невероятно эффективны по сравнению с обычными лампами. Для управления можно использовать драйвер светодиода постоянного тока.

Специальные светодиоды

Есть даже светодиоды, которые излучают свет за пределами обычного видимого спектра. Например, вы, вероятно, используете инфракрасные светодиоды каждый день. Они используются в таких вещах, как пульты от телевизора, для отправки небольших фрагментов информации в виде невидимого света! Они могут выглядеть как стандартные светодиоды, поэтому их будет сложно отличить от обычных светодиодов.

ИК-светодиод

На противоположном конце спектра также можно встретить ультрафиолетовые светодиоды. Ультрафиолетовые светодиоды заставляют определенные материалы светиться, как черный свет! Они также используются для дезинфекции поверхностей, потому что многие бактерии чувствительны к УФ-излучению.Они также могут быть использованы для обнаружения подделок (счетов, кредитных карт, документов и т. Д.), Солнечных ожогов, список можно продолжить. При использовании этих светодиодов надевайте защитные очки.

УФ-светодиод для проверки банкноты США

Другие светодиоды

Имея в вашем распоряжении такие модные светодиоды, нет оправдания тому, что ничего не светится. Однако, если ваша жажда знаний о светодиодах не утолена, читайте дальше, и мы подробно рассмотрим светодиоды, цвет и интенсивность света!

Углубляясь в глубины

Итак, вы закончили серию LEDs 101 и хотите большего? О, не волнуйтесь, у нас есть еще.Начнем с науки, которая заставляет светодиоды светиться … эээ … мигать. Мы уже упоминали, что светодиоды — это особый вид диодов, но давайте углубимся в то, что именно это означает:

То, что мы называем светодиодом, на самом деле представляет собой светодиод и упаковку вместе, но сам светодиод на самом деле крошечный! Это микросхема из полупроводникового материала, легированного примесями, которая создает границу для носителей заряда. Когда ток течет в полупроводник, он перескакивает с одной стороны этой границы на другую, высвобождая при этом энергию.В большинстве диодов эта энергия уходит в виде тепла, но в светодиодах эта энергия рассеивается в виде света!

Длина волны света и, следовательно, цвет зависят от типа полупроводникового материала, из которого изготовлен диод. Это потому, что структура энергетических зон полупроводников различается в зависимости от материала, поэтому фотоны излучаются с разными частотами. Вот таблица распространенных светодиодных полупроводников по частоте:

Усеченная таблица полупроводниковых материалов по цвету. Полная таблица доступна в статье Википедии для «LED» .

В то время как длина волны света зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника, интенсивность зависит от количества энергии, проталкиваемой через диод.Мы немного говорили об интенсивности света в предыдущем разделе, но это нечто большее, чем просто цифра, показывающая, насколько ярко что-то выглядит.

Единица измерения силы света называется кандела, хотя, когда вы говорите об интенсивности отдельного светодиода, вы обычно находитесь в диапазоне милликандел. В этом устройстве интересно то, что на самом деле это не показатель количества световой энергии, а реальный показатель «яркости». Это достигается за счет того, что мощность, излучаемая в определенном направлении, взвешивается по функции яркости света.Человеческий глаз более чувствителен к некоторым длинам волн света, чем к другим, и функция светимости — это стандартизированная модель, которая учитывает эту чувствительность.

Яркость светодиодов может составлять от десятков до десятков тысяч милликандел. Световой поток на вашем телевизоре, вероятно, составляет около 100 мкд, тогда как у хорошего фонарика может быть 20 000 мкд. Глядя прямо во все, что ярче нескольких тысяч милликандел, может быть болезненно; не пытайся.

Падение прямого напряжения

О, я также обещал, что мы поговорим о концепции прямого падения напряжения.Помните, когда мы смотрели техническое описание и упоминали, что прямое напряжение всех ваших светодиодов, сложенных вместе, не может превышать напряжение вашей системы? Это связано с тем, что каждый компонент в вашей схеме должен делить напряжения, и количество напряжения, которое каждая часть использует вместе, всегда будет равняться доступному количеству. Это называется законом напряжения Кирхгофа. Таким образом, если у вас есть источник питания 5 В и каждый из ваших светодиодов имеет прямое падение напряжения 2,4 В, вы не можете питать более двух одновременно.

Законы Кирхгофа также пригодятся, когда вы хотите приблизительно определить напряжение на данной детали на основе прямого напряжения других деталей. Например, в примере, который я только что привел, есть источник питания 5 В и 2 светодиода с падением прямого напряжения 2,4 В каждый. Конечно, мы бы хотели добавить резистор, ограничивающий ток, не так ли? Как узнать напряжение на резисторе? Это просто:

5 (напряжение системы) = 2,4 (светодиод 1) + 2,4 (светодиод 2) + резистор

5 = 4.8 + резистор

Резистор = 5-4,8

Резистор = 0,2

Значит, на резисторе 0,2 В! Это упрощенный пример, и это не всегда так просто, но, надеюсь, он дает вам представление о том, почему так важно прямое падение напряжения. Используя число напряжения, которое вы получаете из законов Кирхгофа, вы также можете делать такие вещи, как определение тока через компонент, используя закон Ома. Короче говоря, вы хотите, чтобы напряжение вашей системы было равным ожидаемому прямому напряжению компонентов вашей комбинированной схемы.

Расчет резисторов ограничения тока

Если вам нужно рассчитать точное значение резистора, ограничивающего ток, последовательно со светодиодом, ознакомьтесь с одним из примеров применения в руководстве по резисторам для получения дополнительной информации.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Вы сделали это! Вы знаете, почти все … о светодиодах. Теперь идите и ставьте светодиоды на все, что хотите! А теперь … драматическая реконструкция светодиода без перенапряжения токоограничивающего резистора и его выгорания:

Ага… это не впечатляюще.

Если вы хотите узнать больше о некоторых темах, связанных со светодиодами, посетите эти другие руководства:

Свет

Свет — полезный инструмент для инженера-электрика. Понимание того, как свет соотносится с электроникой, является фундаментальным навыком для многих проектов.

ИК-связь

В этом руководстве объясняется, как работает обычная инфракрасная (ИК) связь, а также показано, как настроить простой ИК-передатчик и приемник с Arduino.

Как делают светодиоды

Мы совершим экскурсию по производителю светодиодов и узнаем, как изготавливаются 5-миллиметровые светодиоды PTH для SparkFun.

Руководство по подключению LumiDrive

Светодиодный драйвер LumiDrive — это набег SparkFun на все, что связано с Python на микроконтроллерах. С SparkFun LumiDrive вы сможете контролировать и настраивать целую цепочку APA102 прямо с самой платы.

Хотите узнать больше о светодиодах?

На нашей странице LED вы найдете все, что вам нужно знать, чтобы начать использовать эти компоненты в своем проекте.

Отведи меня туда!

Или ознакомьтесь с некоторыми из этих сообщений блога по теме:

Общие сведения о драйверах светодиодов от LEDSupply

Драйверы светодиодов

могут сбивать с толку светодиодную технологию.Существует так много разных типов и вариаций, что временами это может показаться немного подавляющим. Вот почему я хотел написать небольшой пост с объяснением разновидностей, чем они отличаются, и на что вы должны обратить внимание при выборе драйвера (ов) светодиодов для вашего освещения.

Что такое драйвер светодиода, спросите вы? Драйвер светодиода — это электрическое устройство, которое регулирует мощность светодиода или цепочки светодиодов. Это важная часть светодиодной цепи, и работа без нее приведет к отказу системы.

Использование одного из них очень важно для предотвращения повреждения светодиодов, поскольку прямое напряжение (V f ) мощного светодиода изменяется в зависимости от температуры. Прямое напряжение — это количество вольт, которое светоизлучающий диод требует для проведения электричества и зажигания. По мере увеличения температуры прямое напряжение светодиода уменьшается, в результате чего светодиод потребляет больше тока. Светодиод будет продолжать нагреваться и потреблять больше тока, пока светодиод не перегорит сам себя, это также известно как термический побег.Драйвер светодиода — это автономный источник питания, выходы которого соответствуют электрическим характеристикам светодиода (-ов). Это помогает избежать теплового разгона, поскольку драйвер светодиода постоянного тока компенсирует изменения прямого напряжения, обеспечивая при этом постоянный ток к светодиоду.

На что следует обратить внимание перед выбором драйвера светодиода

  • Какие типы светодиодов используются и сколько?
    • Узнайте прямое напряжение, рекомендуемый ток возбуждения и т. Д.
  • Нужен ли мне драйвер светодиода постоянного тока или драйвер светодиода постоянного напряжения?
    • Здесь мы сравниваем постоянный ток с постоянным напряжением.
  • Какой тип энергии будет использоваться? (DC, AC, батареи и т. Д.)
  • Какие ограничения по месту?
    • Работаете в ограниченном пространстве? Не слишком много напряжения для работы?
  • Каковы основные цели приложения?
    • Размер, стоимость, эффективность, производительность и т. Д.
  • Нужны какие-то специальные функции?
    • Диммирование, импульсное, микропроцессорное управление и т. Д.

Прежде всего, вы должны знать…

Существует два основных типа драйверов: те, которые используют входное питание постоянного тока низкого напряжения (обычно 5–36 В постоянного тока), и те, которые используют входное питание переменного тока высокого напряжения (обычно 90–277 В переменного тока). Драйверы светодиодов, которые используют высокое напряжение переменного тока, называются автономными драйверами или драйверами светодиодов переменного тока. В большинстве приложений рекомендуется использовать драйвер светодиода с низким напряжением постоянного тока.Даже если ваш вход представляет собой переменный ток высокого напряжения, использование дополнительного импульсного источника питания позволит использовать входной драйвер постоянного тока. Рекомендуются низковольтные драйверы постоянного тока, поскольку они чрезвычайно эффективны и надежны. Для небольших приложений доступно больше опций регулирования яркости и вывода по сравнению с высоковольтными драйверами переменного тока, поэтому у вас есть больше возможностей для работы в вашем приложении. Однако, если у вас есть большой проект общего освещения для жилого или коммерческого освещения, вы должны увидеть, какие драйверы переменного тока могут быть лучше для этого типа работы.

Вторая вещь, которую вы должны знать

Во-вторых, вам нужно знать ток возбуждения, который вы хотите подать на светодиод. Более высокие токи возбуждения приведут к большему количеству света от светодиода, а также потребуют большей мощности для освещения. Важно знать характеристики своего светодиода, чтобы знать рекомендуемые токи возбуждения и требования к радиатору, чтобы не сжечь светодиод слишком большим током или чрезмерным нагревом. Наконец, хорошо знать, что вы ищете от своего осветительного приложения.Например, если вы хотите регулировать яркость, вам нужно выбрать драйвер с возможностью регулировки яркости.

Немного о затемнении

Регулировка яркости светодиодов зависит от используемой мощности; поэтому я рассмотрю варианты диммирования как постоянного, так и переменного тока, чтобы мы могли лучше понять, как регулировать яркость всех приложений, будь то постоянный или переменный ток.

Диммирование постоянного тока

Низковольтные драйверы с питанием от постоянного тока могут легко регулироваться несколькими способами. Самым простым решением для этого является использование потенциометра.Это дает полный диапазон затемнения от 0 до 100%.

Потенциометр 20 кОм

Обычно это рекомендуется, когда у вас есть только один драйвер в вашей схеме, но если несколько драйверов диммируются от одного потенциометра, значение потенциометра можно найти из — KΩ / N — где K — значение вашего потенциометра, а N количество используемых вами драйверов. У нас есть подключенные BuckPucks, которые поставляются с потенциометром с поворотной ручкой 5K для регулирования яркости, но у нас также есть потенциометр 20K, который можно легко использовать с драйверами BuckBlock и FlexBlock.Просто подключите провод заземления затемнения к центральному штырю, а провод затемнения к одной или другой стороне (выбор стороны просто определяет, каким образом вы поворачиваете ручку, чтобы уменьшить яркость).

Второй вариант регулировки яркости — использование настенного светорегулятора 0–10 В, например, нашего низковольтного регулятора яркости A019. Это лучший способ диммирования, если у вас несколько устройств, поскольку диммер 0-10 В может работать с несколькими драйверами одновременно. Просто подключите диммерные провода прямо ко входу драйвера, и все готово.

Диммирование переменного тока

Для высоковольтных драйверов переменного тока существует несколько вариантов регулировки яркости в зависимости от вашего драйвера. Многие драйверы переменного тока работают с регулировкой яркости 0-10 В, как мы уже говорили выше. У нас также есть светодиодные драйверы Mean Well и Phihong, которые предлагают диммирование TRIAC, поэтому они работают со многими передними и задними диммерами. Это полезно, поскольку позволяет светодиодам работать с очень популярными системами затемнения в жилых помещениях, такими как Lutron и Leviton.

Сколько светодиодов можно запустить с драйвером?

Максимальное количество светодиодов, которые вы можете запустить от одного драйвера, определяется делением максимального выходного напряжения драйвера на прямое напряжение ваших светодиодов.При использовании драйверов LuxDrive максимальное выходное напряжение определяется путем вычитания 2 вольт из входного напряжения. Это необходимо, потому что драйверы нуждаются в накладных расходах 2 вольта для питания внутренней схемы. Например, при использовании драйвера Wired 1000mA BuckPuck с входом 24 В у вас будет максимальное выходное напряжение 22 В.

Что мне нужно для питания?

Это приводит нас к определению того, какое входное напряжение нам нужно для наших светодиодов. В конце концов, входное напряжение равно нашему максимальному выходному напряжению для нашего драйвера после того, как мы учтем служебное напряжение схемы драйвера.Убедитесь, что вы знаете минимальное и максимальное входное напряжение для драйверов светодиодов. В качестве примера мы возьмем Wired 1000mA BuckPuck, который может принимать входное напряжение от 7 до 32 В постоянного тока. Чтобы определить, каким должно быть ваше входное напряжение для приложения, вы можете использовать эту простую формулу.

V o + (V f x LED n ) = V дюйм

Где:

В o = Накладные расходы по напряжению для драйверов — 2, если вы используете драйвер DC LuxDrive или 4, если вы используете драйвер AC LuxDrive

В f = прямое напряжение светодиодов, которые вы хотите запитать

LED n = количество светодиодов, которые вы хотите запитать

В в = Входное напряжение на драйвер

Технические характеристики продукта со страницы продукта Cree XPG2

Например, если вам нужно запитать 6 светодиодов Cree XPG2 от источника постоянного тока и вы используете проводную BuckPuck, указанную выше, то V в должно быть не менее 20 В постоянного тока на основе следующего расчета.

2 + (3,0 х 6) = 20

Определяет минимальное необходимое входное напряжение. Нет никакого вреда в использовании более высокого напряжения вплоть до максимального номинального входного напряжения драйвера, поэтому, поскольку у нас нет источника питания на 20 В постоянного тока, вы, вероятно, будете использовать источники питания 24 В постоянного тока для работы этих светодиодов.

Теперь это помогает нам убедиться, что напряжение работает, но для того, чтобы найти правильный источник питания, нам также необходимо определить мощность всей цепи светодиода.Расчет мощности светодиода:

В f x Управляющий ток (в амперах)

Используя 6 светодиодов XPG2 сверху, мы можем определить наши ватты.

3,0 В x 1 А = 3 Вт на светодиод

Общая мощность цепи = 6 x 3 = 18 Вт

При расчете мощности блока питания, подходящей для вашего проекта, важно предусмотреть 20% «амортизатора» при расчете мощности. Добавление этой 20% -ной подушки предотвратит перегрузку источника питания.Перегрузка блока питания может привести к мерцанию светодиодов или преждевременному отказу блока питания. Просто рассчитайте подушку, умножив общую мощность на 1,2. Таким образом, для нашего примера выше нам потребуется не менее 21,6 Вт (18 x 1,2 = 21,6). Ближайший общий размер блока питания будет 25 Вт, поэтому в ваших интересах получить блок питания на 25 Вт и выходное напряжение 24 В.

Что делать, если у меня недостаточно напряжения?

Использование LED Boost Driver (FlexBlock)

Драйверы светодиодов FlexBlock — это повышающие драйверы, что означает, что они могут выдавать более высокое напряжение, чем то, что на них подается.Это позволяет подключать больше светодиодов последовательно с одним драйвером светодиода. Это чрезвычайно полезно в приложениях, где ваше входное напряжение ограничено, и вам нужно получить

FlexBlock

На

больше мощности для светодиодов. Как и в случае с драйвером BuckPuck, максимальное количество светодиодов, которое вы можете подключить с помощью одного последовательно подключенного драйвера, определяется делением максимального выходного напряжения драйвера на прямое напряжение ваших светодиодов. FlexBlock может быть подключен в двух различных конфигурациях и может варьироваться в зависимости от входного напряжения.В режиме Buck-Boost (стандартный) FlexBlock может обрабатывать светодиодные нагрузки, которые находятся выше, ниже или равны напряжению источника питания. Вы найдете максимальное выходное напряжение драйвера в этом режиме по следующей формуле:

48VDC — V в

Итак, при использовании источника питания 12 В постоянного тока и светодиодов XPG2 сверху, сколько мы могли бы работать с 700 мА FlexBlock? Максимальное выходное напряжение составляет 36 В постоянного тока (48–12), а прямое напряжение XPG2, работающего при 700 мА, составляет 2,9, поэтому, разделив 36 В постоянного тока на это, мы видим, что этот драйвер может питать 12 светодиодов.В режиме Boost-Only FlexBlock может выдавать до 48 В постоянного тока от всего лишь 10 В постоянного тока. Таким образом, если вы были в режиме Boost-Only, вы могли включить до 16 светодиодов (48 / 2,9). Здесь мы рассмотрим использование повышающего драйвера FlexBlock для более глубокого питания ваших светодиодов.

Проверка мощности для входных драйверов переменного тока большой мощности

Теперь с драйверами входа переменного тока они выделяют определенное количество ватт для работы, поэтому вам нужно определить мощность ваших светодиодов. Вы можете сделать это по следующей формуле:

[Vf x ток (в амперах)] x LEDn = мощность

Итак, если мы пытаемся запитать те же 6 светодиодов Cree XPG2 на 700 мА, ваша мощность будет…

[2.9 x 0,7] x 6 = 12,18

Это означает, что вам нужно найти драйвер переменного тока, который может работать до 13 Вт, как наш светодиодный драйвер Phihong 15 Вт.

ПРИМЕЧАНИЕ: При разработке приложения важно учитывать минимальное выходное напряжение автономных драйверов. Например, приведенный выше драйвер имеет минимальное выходное напряжение 15 вольт. Поскольку минимальное выходное напряжение больше, чем у нашего одиночного светодиода XPG2 (2,9 В), для работы с этим конкретным драйвером вам потребуется соединить не менее 6 из них последовательно.

Инструменты для понимания и поиска правильного драйвера светодиода

Итак, теперь у вас должно быть довольно хорошее представление о том, что такое драйвер светодиода и что вам нужно искать при выборе драйвера с источником питания, достаточным для вашего приложения. Я знаю, что вопросы по-прежнему будут, и для этого вы можете связаться с нами по телефону (802) 728-6031 или [email protected]

У нас также есть этот инструмент выбора драйверов, который помогает рассчитать, какой драйвер будет лучше всего, введя спецификации вашей схемы.

Если ваше приложение требует нестандартного размера и вывода, обратитесь в LEDdynamics. Их подразделение LUXdrive быстро разработает и изготовит нестандартные светодиодные драйверы прямо здесь, в Соединенных Штатах.

Спасибо за внимание, и я надеюсь, что этот пост поможет всем, кто интересуется, что такое светодиодные драйверы.

Драйвер светодиодов

IC BCR431U дает больше свободы при проектировании слаботочных светодиодных лент

Фото: Изображение любезно предоставлено Infineon Technologies AG.

Мюнхен, Германия — Infineon Technologies AG (FSE: IFX / OTCQX: IFNNY) выпускает BCR431U.ИС линейного драйвера светодиода с постоянным током обеспечивает низкое падение напряжения для регулирования тока светодиода. Это второе устройство, выпущенное в семействе BCR нового поколения с низким падением напряжения, ориентированное на конструкции с низким током до 37 мА. Типичные области применения нового BCR431U включают светодиодные ленты, канальные буквы, архитектурное светодиодное освещение, светодиодные дисплеи, а также аварийное освещение, освещение для магазинов и бытовых приборов.

Падение напряжения на интегральной микросхеме драйвера может упасть до 105 мВ при 15 мА.Это не имеет себе равных в отрасли и обеспечивает гораздо большую гибкость в применениях освещения. Это повышает общую эффективность и обеспечивает запас по напряжению, необходимый для компенсации допусков прямого напряжения светодиода и отклонений напряжения питания. BRCU431U позволяет добавлять дополнительные светодиоды к схемам освещения, например, семь светодиодов вместо шести, последовательно управляемых одной микросхемой. Или его можно использовать для увеличения общей длины конструкции светодиодной ленты, например, с 5 до 7 м. В целом, более длинные светодиодные ленты означают меньше точек питания и меньше усилий при установке.

Ток светодиода легко регулируется с помощью высокоомного резистора на специальном выводе с напряжением питания ИС в диапазоне от 6 В до 42 В. Для безопасной и надежной работы и увеличения общего срока службы светодиодной системы используется интеллектуальная система контроля перегрева. схема поддерживает постоянный ток даже при повышении температуры. В то же время он снижает ток светодиода только тогда, когда температура перехода становится очень высокой. BCR431U имеет возможность уменьшения яркости до 1 процента, что делает его привлекательным для большого разнообразия конструкций светодиодных лент.

Наличие

BCR431U теперь можно заказать в упаковке SOT-23-6. Кроме того, доступна демонстрационная плата. Более подробная информация доступна на сайте www.infineon.com/bcr431u.

Контактное лицо:

Infineon Technologies

Электронная почта:

Посетите контактную форму отраслевого руководства

Веб-сайт:

www.infineon.com

Светодиоды (светоизлучающие диоды) | Electronics Club

Светодиоды (светодиоды) | Клуб электроники

Тестирование | Цвет |
Размеры и формы | Резистор |
Светодиоды последовательно | Светодиодные данные |
Мигает | Подставки

Смотрите также: Лампы | Диоды

LED = светоизлучающий диод

светодиода излучают свет, когда через них проходит электрический ток.

Электрические характеристики светодиода сильно отличаются от поведения лампы, и он должен быть защищен от
пропускание чрезмерного тока, обычно это достигается подключением резистора последовательно со светодиодом.
Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее или источнику питания.

светодиода должны быть подключены правильно, на схеме может быть обозначено , или
+ для анода и k или для катода (да, это действительно k, а не c,
для катода).Катод — это короткий вывод, и на корпусе может быть небольшое сглаживание.
круглых светодиодов. Если вы видите внутри светодиода, катод — это электрод большего размера, но
это не официальный метод идентификации.

Пайка светодиодов

Светодиоды

могут быть повреждены нагреванием при пайке, но риск невелик, если вы не будете очень медленными.
При пайке большинства светодиодов особых мер предосторожности не требуется.

Rapid Electronics: светодиоды


Тестирование светодиода

Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее или источнику питания , потому что светодиод может
быть разрушенным чрезмерным током, проходящим через него.

Светодиоды

должны иметь последовательно включенный резистор для ограничения тока до безопасного значения, для
в целях тестирования 1к
резистор подходит для большинства светодиодов, если напряжение питания составляет 12 В или меньше.
Не забудьте правильно подключить светодиод.

Пожалуйста, смотрите ниже объяснение того, как разработать подходящий резистор.
значение для светодиода.


Цвета светодиодов

Цвет светодиода определяется его полупроводниковым материалом, а не окраской.
«упаковки» (пластиковый корпус).Светодиоды всех цветов доступны в неокрашенном виде.
упаковки, которые могут быть рассеянными (молочными) или прозрачными (часто называемыми «прозрачными от воды»).
Цветные упаковки также доступны в диффузных (стандартный тип) или прозрачных.

Синие и белые светодиоды могут быть дороже других цветов.

Двухцветные светодиоды

Двухцветный светодиод имеет два светодиода, подключенных «обратно параллельно» (один вперед, один назад).
объединены в один корпус с двумя выводами. Одновременно может гореть только один из светодиодов и
они менее полезны, чем трехцветные светодиоды и светодиоды RGB, описанные ниже.

Трехцветные светодиоды

Самый популярный тип трехцветного светодиода, в котором красный и зеленый светодиоды объединены в один.
пакет с тремя выводами. Их называют трехцветными, потому что смешанные красный и зеленый свет
кажется желтым, и он появляется, когда горят и красный, и зеленый светодиоды.

На схеме показана конструкция трехцветного светодиода. Обратите внимание на разные
длины трех выводов. Центральный вывод (k) является общим катодом для
оба светодиода, внешние выводы (a1 и a2) являются анодами для светодиодов, что позволяет
каждый должен быть освещен отдельно, или оба вместе, чтобы дать третий цвет.

Rapid Electronics: красный / зеленый светодиод

RGB светодиоды

светодиодов RGB содержат красный, зеленый и синий светодиоды в одном корпусе. Каждый внутренний светодиод можно переключить
включается и выключается по отдельности, позволяя производить диапазон цветов:

  • Красный + зеленый дает желтый
  • Красный + синий дает пурпурный
  • Зеленый + синий дает голубой
  • Красный + зеленый + синий дает белый

Можно получить более широкий диапазон цветов, изменяя яркость каждого внутреннего светодиода.

Rapid Electronics: RGB LED



Размеры, формы и углы обзора светодиодов

Светодиоды

доступны в самых разных размерах и формах.
«Стандартный» светодиод имеет круглое поперечное сечение диаметром 5 мм, и это, вероятно,
лучший тип для общего использования, но также популярны и круглые светодиоды диаметром 3 мм.

Светодиоды круглого сечения используются часто и их очень легко установить на
коробки, просверлив отверстие под диаметр светодиода, добавив пятно клея, поможет удержать
светодиод, если необходимо.Также доступны зажимы для светодиодов (изображенные на рисунке) для фиксации светодиодов в отверстиях.
Другие формы поперечного сечения включают квадрат, прямоугольник и треугольник.

Фотография © Rapid Electronics

Светодиоды различаются не только цветами, размерами и формами, но и углом обзора.
Это говорит вам, насколько распространяется луч света. Стандартные светодиоды имеют обзор
угол 60 °, но другие имеют узкий луч 30 ° или меньше.

Склад Rapid Electronics
особенно широкий выбор светодиодов и их веб-сайт является хорошим руководством к широкому ассортименту доступных
включая новейшие светодиоды высокой мощности.


Расчет номинала резистора светодиода

Светодиод должен иметь последовательно подключенный резистор для ограничения тока через светодиод,
иначе он перегорит практически мгновенно.

Номинальное сопротивление резистора R определяется по формуле:

.

R = номинал резистора в омах ().

В S = напряжение питания.

В L = напряжение светодиода (2 В или 4 В для синих и белых светодиодов).

I = ток светодиода в амперах (A)

Ток светодиода должен быть меньше максимально допустимого для вашего светодиода.Для светодиодов стандартного диаметра 5 мм максимальный ток обычно составляет 20 мА, поэтому значения 10 мА или 15 мА подходят для многих цепей.
Для расчета ток должен быть в амперах (А). Чтобы преобразовать мА в А, разделите ток в мА на 1000.

Если расчетное значение недоступно, выберите ближайшее стандартное значение резистора.
что на больше , так что ток будет немного меньше, чем вы выбрали.
На самом деле вы можете выбрать резистор большего номинала, чтобы уменьшить ток.
(например, для увеличения срока службы батареи), но это сделает светодиод менее ярким.

Например

Если напряжение питания V S = 9V, и у вас красный светодиод (V L = 2V),
требующий тока I = 20 мА = 0,020 А,

R = (9В — 2В) / 0,02А = 350,
так что выберите 390
(ближайшее стандартное значение, которое больше).

Напряжение светодиода

Напряжение светодиода V L определяется цветом светодиода.
Красные светодиоды имеют самое низкое напряжение, желтые и зеленые немного выше. Наибольшее напряжение имеют синий и белый светодиоды.

Для большинства целей точное значение не критично, и вы можете использовать 2 В для красных, желтых и зеленых светодиодов или 4 В для синих и белых светодиодов.

Расчет формулы светодиодного резистора по закону Ома

Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I, где:

В = напряжение на резисторе (в данном случае = В S — В L )

I = ток через резистор

Итак, R = (V S — V L ) / I

Для получения дополнительной информации о расчетах см. Страницу Закона Ома.



Последовательное подключение светодиодов

Если вы хотите, чтобы несколько светодиодов горели одновременно, их можно соединить последовательно.
Это продлевает срок службы батареи за счет освещения нескольких светодиодов таким же током, как и только один светодиод.

Все светодиоды, соединенные последовательно, пропускают одинаковый ток , поэтому лучше, если они все
того же типа. Источник питания должен иметь достаточное напряжение, чтобы обеспечить около 2 В для каждого светодиода.
(4 В для синего и белого) плюс еще минимум 2 В для резистора.Чтобы выработать ценность
для резистора вы должны сложить все напряжения светодиодов и использовать это для V L .

Пример расчетов:

Для последовательного красного, желтого и зеленого светодиода требуется напряжение питания не менее
3 × 2 В + 2 В = 8 В, поэтому батарея будет идеальной.

В L = 2 В + 2 В + 2 В = 6 В (три напряжения светодиодов суммируются).

Если напряжение питания V S составляет 9 В, а ток I должен быть 15 мА = 0,015 А,

Резистор R = (V S — V L ) / I = (9-6) / 0.015 = 3 / 0,015
= 200,

, поэтому выберите R = 220
(ближайшее стандартное значение, которое больше).

Избегайте параллельного подключения светодиодов!

Соединение нескольких светодиодов параллельно с одним общим резистором, как правило, является плохой идеей.

Если для светодиодов требуется немного другое напряжение, загорится только светодиод с самым низким напряжением, и он
может быть разрушен более сильным током, протекающим через него. Хотя идентичные светодиоды могут быть
успешно подключены параллельно с одним резистором, что редко дает какую-либо полезную пользу
потому что резисторы очень дешевые, а ток такой же, как при подключении светодиодов по отдельности.

Если светодиоды включены параллельно, у каждого из них должен быть свой резистор.


Чтение таблицы технических данных для светодиодов

Веб-сайты и каталоги поставщиков обычно содержат таблицы технических данных для таких компонентов, как светодиоды.
Эти таблицы содержат много полезной информации в компактной форме, но они могут
быть трудным для понимания, если вы не знакомы с используемыми сокращениями.
Вот важные свойства светодиодов:

  • Максимальный прямой ток, I F макс.
    «Вперед» означает, что светодиод правильно подключен.
  • Типичное прямое напряжение, В F тип.
    Это V L в расчете светодиодного резистора,
    около 2В или 4В для синих и белых светодиодов.
  • Сила света
    Яркость при заданном токе,
    например 32 мкд при 10 мА (мкд = милликандела).
  • Угол обзора
    60 ° для стандартных светодиодов, другие излучают более узкий луч около 30 °.
  • Длина волны
    Пиковая длина волны излучаемого света, она определяет цвет светодиода,
    е.грамм. красный 660 нм, синий 430 нм (нм = нанометр).

Следующие два свойства можно игнорировать для большинства цепей:

  • Максимальное прямое напряжение, В F макс.
    Этим можно пренебречь, если у вас есть подходящий резистор, включенный последовательно.
  • Максимальное обратное напряжение, В R max.
    Этим можно пренебречь, если светодиоды подключены правильно.

Мигающие светодиоды

Мигающие светодиоды выглядят как обычные светодиоды, но содержат ИС (интегральную схему)
а также сам светодиод.Микросхема мигает светодиодом с низкой частотой, например 3 Гц (3 вспышки в секунду).
Мигающие светодиоды предназначены для прямого подключения к определенному напряжению питания, например, 5 В или 12 В.
без последовательного резистора. Обратитесь к поставщику, чтобы узнать безопасный диапазон напряжения питания для
конкретный мигающий светодиод. Частота вспышек фиксированная, поэтому их использование ограничено, и вы можете предпочесть
построить свою собственную схему для мигания обычного светодиода, например
Проект мигающего светодиода, в котором используется
555 нестабильная схема.

Rapid Electronics: мигающие светодиоды


Светодиодные дисплеи

Светодиодные экраны

представляют собой пакеты из множества светодиодов, расположенных по схеме, наиболее знакомой схеме.
является 7-сегментным дисплеем для отображения чисел (цифры 0–9).Картинки ниже
проиллюстрировать некоторые из популярных дизайнов.

Гистограмма, 7-сегментные, звездообразные и матричные светодиодные дисплеи

Фотографии © Rapid Electronics

Rapid Electronics: светодиодные дисплеи

Разъемы выводов светодиодных дисплеев

Существует много типов светодиодных дисплеев, поэтому для получения дополнительной информации см. Каталог или веб-сайт поставщика.
штыревые соединения. На диаграмме справа показан пример из
Быстрая электроника.
Как и многие 7-сегментные дисплеи, этот пример доступен в двух версиях:
Общий анод (SA) со всеми анодами светодиодов, соединенными вместе, и общий катод (SC)
со всеми катодами, соединенными вместе.Буквы a-g относятся к 7 сегментам, A / C
является общим анодом или катодом, в зависимости от ситуации (на 2 штыря). Обратите внимание, что некоторые контакты
нет (NP), но их позиция все еще пронумерована.

См. Также: Драйверы дисплея.


Rapid Electronics
любезно разрешили мне использовать их изображения на этом веб-сайте, и я очень благодарен за их поддержку.
У них есть широкий ассортимент светодиодов, других компонентов и инструментов для электроники, и я рад
рекомендую их как поставщика.


Книг по комплектующим:


Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет
используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому.
На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на
рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден.
Рекламодателям не передается никакая личная информация.
Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов.
(включая этот), как объяснил Google.
Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста,
посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюс 2021 г.

Понимание мощности светодиодного освещения в ваттах и ​​эффективности светодиодного освещения в люменах / ватт и коэффициента мощности

Мощность светодиода

Мощность (P) любого электрического устройства, включая светодиодный светильник, измеряется в ваттах (Вт), что равно потребляемому току или электричеству (I), измеренному в амперах, умноженному на напряжение (В).

P = V x I

Следовательно, мощность светодиода пропорциональна напряжению и / или току, так что устройство может иметь низкое напряжение, но все же может потреблять очень высокий ток и иметь высокое энергопотребление. Например, традиционный дихроичный галогенный светильник мощностью 50 Вт потребляет всего 12 В переменного тока, но потребляет 4,167 А.

Светодиодные лампы

по своей природе имеют низкое напряжение, но также относительно малый ток, что делает их менее мощными и более эффективными, чем традиционные лампы накаливания и галогенные потолочные светильники.Обычно мы говорим о диапазоне от 100 до 750 мА в зависимости от прямого напряжения, необходимого для включения светодиода. В этом отношении то, что светодиодный светильник использует более высокий ток, не означает, что он будет ярче. Скорее это зависит от мощности, которая пропорциональна увеличению напряжения и / или тока. Есть некоторое преимущество в наличии светодиодов с более высоким напряжением там, где между светодиодом и источником питания большие расстояния, например, в светодиодном освещении. Однако для большинства приложений это не имеет особого значения.

Типичные диапазоны мощности для бытовых и коммерческих ламп общего назначения составляют от 3 Вт до 15 Вт. Обычно чем выше мощность, тем больше ток и, следовательно, больше светоотдача. Однако это не всегда так и подводит нас к концепции эффективности и коэффициента мощности.

Эффективность светодиодного освещения

Эффективность светодиодной лампы измеряется в люменах на ватт (лм / Вт), что относится к общему количеству света, производимого светодиодной лампой на 1 Вт энергии.

КПД = общий световой поток / общая мощность

Старые светодиодные чипы, используемые в светодиодных лампах старого поколения с 2008 по 2010 год, производят меньше света на ватт, чем светодиодные чипы 2011-2012 годов, используемые в более современных светодиодных лампах. Например, лампа мощностью 7 Вт 2012 года с микросхемой CREE XT-E может производить больше света или светового потока, чем лампа мощностью 12 Вт с более старой микросхемой CREE XP-E. Более современные светодиодные лампы также имеют улучшенную конструкцию радиатора, которая обеспечивает более высокую светоотдачу.

Важное сообщение заключается в том, что более высокая мощность не всегда означает больше света, а «больше — не всегда лучше». В конечном итоге для потребителя важно провести исследование или «попробовать, прежде чем покупать». Рассмотрите возможность обращения к нашему контрольному списку руководства по покупке светодиодов в разделе Срок службы светодиодов как способ отсеять потенциально неэффективные или ненадежные продукты.

Зависимость эффективности светодиода от эффективности лампы

Как обсуждалось в разделе «Уровни светового потока» статьи «Что такое светодиодное освещение», вы также должны быть осторожны, чтобы убедиться, что в информации продавца указывается КПД лампы, а не КПД светодиода.Из-за неизбежных потерь в лампе КПД лампы всегда будет меньше КПД светодиода в зависимости от конструкции. Это включает в себя тепловые эффекты, потери в драйвере и оптическую неэффективность, которые в совокупности снижают общую эффективность светодиодной лампы или светильника по сравнению с внутренним светодиодным корпусом или микросхемой. В совокупности эти потери могут снизить эффективность более чем на 30%. В таких случаях производитель может указать, что светодиодная лампа MR16 имеет 720 лм, но на самом деле для светодиодной лампы это только приблизительно 500 лм.

Светодиодное освещение и коэффициент мощности

Еще одна сложность — это коэффициент мощности (PF), значение которого меньше 1.0, которое измеряет эффективность драйвера светодиода или источника питания. По сути, электрическое устройство может быть рассчитано на мощность 100 Вт, но на самом деле потребляет более 100 Вт из-за фазовой задержки между мгновенным напряжением и мгновенным током. Помните, что питание от сети — это переменный или переменный ток, и он состоит из солнечно-периодических форм колебательного напряжения и колеблющегося тока.В идеале эти две формы волны являются синхронными (PF = 1), но из-за характера электроники или индуктивных нагрузок, таких как электродвигатели, возникает задержка между формой волны напряжения и формой волны тока, что приводит к потере электроэнергии или реактивной мощности, которая неспособен выполнять какую-либо работу. Следовательно, устройство может иметь номинальную реальную мощность 1000 Вт, но потреблять полную или активную мощность 1500 Вт из-за коэффициента мощности 0,67 и в конечном итоге тратить 500 Вт или 1/3 общей потребляемой мощности из-за того, что ток не совпадает по фазе.Отметим, что для электрического устройства, чтобы использовать ток, оно должно быть в фазе с напряжением, заданная мощность равна напряжению x ток или P = VI.

PF обычно представляет собой проблему только в коммерческих приложениях в индуктивных устройствах, которые используют очень большую мощность, так что задержки между током и напряжением в сумме приводят к значительным потерям мощности. Другие компоненты, которые вызывают задержки между током и напряжением, включают трансформаторы, регуляторы напряжения и балласты в люминесцентном освещении.В жилых помещениях такие потери относительно минимальны, и электроэнергетические компании в любом случае будут взимать плату только за реальную мощность. Тем не менее, потери все еще есть, поэтому те, кто заботится о энергии или экологи, могут захотеть проверить коэффициент мощности своих источников питания для светодиодного освещения, чтобы убедиться, что коэффициент мощности превышает 0,8 для обеспечения минимальных потерь энергии. Фактически, программа Energy Star Министерства энергетики США требует минимально допустимого коэффициента мощности 0,7 и 0,9 соответственно для домашних и коммерческих светодиодных фонарей.

Большинство устройств питания в наши дни будут иметь ту или иную форму пассивной или активной коррекции коэффициента мощности, приводящей к коэффициенту мощности> 0,9, что позволяет достичь минимальных потерь мощности. Единственным исключением являются драйверы сверхвысокой яркости, которые снижают яркость до 1%. Из-за высоких емкостных нагрузок, необходимых для стабилизации тока при очень низких уровнях затемнения, чтобы избежать мерцания, коэффициент мощности плохой, обычно около 0,65, что означает, что светодиодная лампа мощностью 10 Вт будет потреблять примерно 15,4 Вт (или ВА, полная мощность) при почти полной нагрузке.Однако на практике это не является большой проблемой, поскольку эти драйверы обычно используются в приложениях, где лампы будут уменьшаться до низкого уровня в течение большей части их срока службы, так что реальная мощность составляет 2 или 3 Вт, а кажущаяся мощность остается очень низкой на до 4,6 Вт.

Если диммирование будет только случайным, мы рекомендуем компенсировать минимальный эффект диммирования драйвером с коэффициентом мощности> 0,9. Хотя, как уже отмечалось, это в основном проблема коммерческого освещения, когда лампы включены от 8 до 24 часов в сутки.Если вы проживаете в домашнем хозяйстве, это может не волновать вас. Тем не менее, пожалуйста, обратите внимание на рейтинги PF на вкладке характеристик наших продуктов, чтобы получить представление об эффективности.

Если вы являетесь коммерческим клиентом, в бизнесе которого особенно доминируют высокоиндуктивные нагрузки, такие как электродвигатели, или большой набор емкостных нагрузок с плохим коэффициентом мощности, то вам следует подумать о коррекции коэффициента мощности (PFC) и посетить наш раздел о государственных скидках. и схемы субсидирования таких проектов.Если вы потребляете очень много энергии, то PFC может привести к очень большой экономии на электричестве и счетах за электроэнергию.

Артикул:

Энергоэффективность светодиодов. Программа строительных технологий. Информационный бюллетень по технологии твердотельного освещения. Министерство энергетики США. www.eere.energy.gov

Возобновляемые и эффективные электроэнергетические системы. 2004.