Индикаторные светодиоды характеристики


Светодиоды. Основные характеристики.

  • сила света (эффективность)
  • угол излучения,
  • мощность
  • рабочий ток
  • цвет (температура свечения)
  • деградация светодиода
  • Индикаторные светодиоды (ILT) (3; 4,8; 5, 8, 10 мм светодиоды с линзой)
  • СМД (SLT) светодиоды (3528, 5050)
  • Мощные (PLT) светодиоды
  • RGB светодиоды

 Эффективность (светоотдача).

    Отношение светового потока к потребляемой мощности (Лм/Вт). Это та величина, которая в первую очередь попадает во внимание специалистов, потому что именно по эффективности определяется применимость светодиодов для систем освещения. Для сравнения:

лампочка накаливания: 8-12 лм/Вт;  люминесцентные (энергосберегающие) лампы  : 30-40 Лм/Вт

современные светодиоды: 120-140 Лм/Вт

газоразрядные лампы (ДРЛ): 50-60 Лм/Вт

    Показатели очень хорошие, что позволяет успешно конкурировать с люминесцентными, натриевыми, галогеновыми лампами. Более того, светодиоды уже выигрывают по этому показателю у газоразрядных ламп, т.к. весь световой поток у них идет в одну полуплоскость, поэтому не требуются разного рода отражатели.

 

Цветовая температура

 

   Цветовая температура используемых светодиодов: 2500 Кельвинов- 9500 Кельвинов.

-2500-3000 Кельвинов: теплый белый свет. (warm white  или сокращенно WW) Он ближе к лампам накаливания.

-4000-5000 Кельвинов: нейтральный белый свет.( white neutral или сокращенно NW)

-6500-9500 Кельвинов: холодный белый свет. (cold white или сокращенно CW)

 

   По источникам независимых исследований, именно нейтральный белый свет является наиболее комфортным для офисной работы, и в нем предметы становятся наиболее четкими. Нашей компанией  используются светодиоды с нейтральным светом .Кроме того, в осветительных приборах мы используем цветные светодиоды (основные цвета : красный, синий, зеленый, желтый) и светодиоды RGB(полноцветный светодиод).

 

Мощность светодиодов.

 

- малой мощности:  до 0,5 Вт (20-60 мА)

- средней мощности:0,5-3Вт (100-700 мА)

- большой мощности: более 3-х ватт (1000м А и более)

 

Угол свечения

 

 как правило  120-140 градусов, в индикаторных 15-45 градусов.

 

Деградация (ресурс) светодиодов.

 

   Очень важный показатель. Многие производители декларируют около 100 тысяч часов и даже более. Какие факторы оказывают влияние на ресурс светодиодов? В первую очередь это токовая деградация. Если через диод пропустить силу тока большую, чем та, на которую он рассчитан, то наступает быстрая деградация. Как правило: в пределах первых 1000 часов. Этим пользуются недобросовестные производители.

 

   Следующий фактор – температурная деградация. Светодиод в процессе работы нагревается. И, если не отводить тепло, то диод быстро потускнеет. Для отвода тепла применяется много конструкторских решений. В наших светильниках применяется плата с алюминиевой подложкой. Подложка в свою очередь имеет механический контакт с корпусом светильника, что дополнительно отводит тепло. Главное: в точке пайки светодиода соблюдать температурный режим не более 65 градусов Цельсия. В наших светильниках это достигается. Соответственно, находясь в рабочем режиме, ресурс диодов в предлагаемых светильниках составляет декларируемые  40-50 тысяч часов.

 

Индикаторные светодиоды (ILT)

 

   Сегодня являются лидерами в повсеместном использовании. Появившись в 60-х годах, они быстро завоевали популярность, вытеснив лампы накаливания, используемых в качестве подсветки и индикации. А использование в данных светодиодах кристаллы с повышенной яркостью позволяют использовать их в мощных светоизлучающих устройствах (фонари, стоп-сигналы, индикаторные огни, светофоры, DIP-ленты  и т.д.). На сегодняшний день практически ни одна бытовая техника не обходится без индикаторного светодиода. Существуют следующие стандартные типоразмеры индикаторных светодиодов : 3; 5; 4,8; 8 и 10мм. Рабочий ток таких светодиодов как правило 20-40мА , световая отдача может доходить для белого света 3-5Лм со светодиода. Угол излучения у данных светодиодов либо узкий (15-45 градусов) , либо широкий (110-140 градусов).

 

SMD-поверхностный монтаж

 

    Технология изготовления электронных изделий на печатных платах, а также связанные с данной технологией методы конструирования печатных узлов.

    Технологию поверхностного монтажа печатных плат также называют ТМП (технология монтажа на поверхность), SMT (surface mount technology) и SMD-технология (от surface mounted device — прибор, монтируемый на поверхность), а компоненты для поверхностного монтажа также называют чип-компонентами. Данная технология является наиболее распространенным на сегодняшний день методом конструирования и сборки электронных узлов на печатных платах. Основным ее отличием от «традиционной» технологии сквозного монтажа в отверстия является то, что компоненты монтируются на поверхность печатной платы, однако преимущества технологии поверхностного монтажа печатных плат проявляются благодаря комплексу особенностей элементной базы, методов конструирования и технологических приемов изготовления печатных узлов.

 

Наиболее популярные SMD(SLT) светодиоды это светодиод 3528 и 5050.

 

Светодиод 3528

 Основные характеристики:

 -Рабочий ток 20-25мА

 -Мощность 0,07Вт

 -Световой поток 3-7Лм

 -напряжение питания 3-3,2В (для белого светодиода)

 -цвета: все оттенки белого, красный, зеленый, синий , желтый

 -норма упаковки – бабина 2000 штук.

 Использование : Светодиодные ленты, лампы, автолампы, панели, светильники.

 

Светодиоды 5050

 В светодиоды 5050 используются однотипные кристаллы как и в светодиоде 3528 , только в количестве 3-х штук. А использование 3-х кристаллов разных цветов (красного, зеленого и синего) позволяют получить маломощный RGB светодиод.

 Основные характеристики:

 -Рабочий ток 60-75мА

 -Мощность 0,21Вт

 -Световой поток 10-21Лм

 -напряжение питания 3-3,2В (для белого светодиода)

 -цвета: все оттенки белого, красный, зеленый, синий , желтый, RGB

 -норма упаковки – бабина 1000 штук.

 Использование : Светодиодные ленты, лампы, автолампы, модули,  панели, светильники.

 

Светодиоды PLT

 

Для производства светодиодного оборудования  используются светодиоды средней и большой мощности . Все они маркируются как светодиоды PLT. Сравнительная характеристики используемых светодиодов представлена в таблице:

 

Марка светодиодов Страна Производит. Потреб. Мощность, Вт Рабочий Ток,мА Световой поток, (эффективность) Лм/Вт Температура света, цвет
Epistar Тайвань 1Вт 300-330 120-130 2700-3000К 6500-7000К
SEOUL SEMICONDUCTOR Корея 0,5Вт 130-150 115-120 4000-4500
NICHIA Япония 1Вт 300-330 130-140 4000-4500
CREE США 8Вт 1400 95-100 5500-6000

 

RGB-светодиод

 

    Это просто три близко расположенных светодиода под одной линзой: красный - Red, зелёный - Green и синий - Blue, отсюда и название. Как известно, сочетанием этих трёх цветов можно получить любой другой цвет. Обычно у этих трёх светодиодов объединены плюсовые (с общим анодом) или минусовые (с общим катодом) выводы, соответственно, всего у RGB четыре вывода, хотя иногда бывает, что все шесть выводов делают раздельно. То есть, фактически, управление RGB - это управление тремя светодиодами. Яркость свечения светодиода зависит от протекающего через светодиод тока.

microsvet.ru

Характеристики светодиодов, принцип работы, маркировка, монтаж

Сравнительно недавно в нашу повседневную жизнь вошли светодиоды. И не просто вошли – ворвались. Причем нагло и уверенно. И популярность их растет с каждым днем, что неудивительно. Ведь на сегодняшний день нет более экономичного и компактного источника света. К тому же цветовая палитра получаемого освещения очень разнообразна, что позволяет воплотить в жизнь любую фантазию дизайнера или домашнего мастера. Различные помещения могут быть оформлены так, что захватывает дух. Но мало продумать эксклюзивное освещение. Нужно еще понимать, каким образом воплотить его в жизнь. А это невозможно, не зная характеристики светодиодов. Сегодня мы и будем разбираться в их маркировках, размерах и областях применения.

Разнообразие индикаторных светодиодов – форма может быть любой

Содержание статьи

Принцип работы и конструктивные особенности светодиодов

Первые подобные элементы не предназначались для освещения помещений. Их световой поток был настолько слаб, что использовали их только для индикации. Однако инженеры правильно оценили потенциал, вложив в это изобретение массу времени и сил. И результат не заставил себя долго ждать – светодиоды стали развиваться настолько стремительно, что удивили и самих создателей. И вот уже наряду с обычными индикаторами на прилавках можно найти и сверхъяркие светодиоды, характеристики которых превосходят предшественников в разы, даже таких, как галогеновые лампы. А ведь они считались самыми яркими источниками света. Так как же работает подобный кристалл?

Принцип его работы основан на движении отрицательных и положительных частиц, которые под воздействием напряжения перемещаются, создавая световое излучение. Но вряд ли уважаемому читателю захочется вникать во все научные термины, а значит, будем объяснять все понятным простому обывателю языком.

Приблизительный принцип работы светодиода схематически

Конструкция такого светового элемента имеет 3 основные части:

  • Катод. В индикаторных диодах со слабым свечением он прекрасно виден. Катод имеет форму флажка;
  • Анод. Это тонкий ровный провод;
  • Корпус, состоящий из прочной прозрачной или цветной эпоксидной смолы.

Этот небольшой ликбез необходим. Ведь если при сборке схемы на анод подать «минус» а на катод «плюс», то никакого свечения получить не удастся. Если говорить о внешнем виде индикаторных диодов, то анод, требующий подачи положительного заряда, всегда можно определить по более длинной ножке.

Можно увидеть, что у светодиода одна ножка длиннее

Какие виды светодиодов можно встретить на прилавках

Такие световые элементы могут отличаться по множеству признаков, но все же виды их классифицируют по конструктивным особенностям. Их можно отличить по маркировке, в которой указываются следующие обозначения:

  • DIP – это как раз индикаторный светодиод с небольшой силой светового потока. Корпус его состоит из эпоксидной смолы и имеет форму цилиндра с выпуклым или впалым верхом, играющим роль линзы. Внутри может быть 1, 2 или 3 кристалла разных цветов. В таком случае и ножек выводов будет больше – 2, 3 и 4 соответственно. Его прямым потомком стал диод «пиранья», который имел повышенную светоотдачу, однако он сильно нагревался и имел большой размер, а потому его производство прекратилось;
  • SMD – это уже современные элементы, о которых сегодня мы расскажем подробно. Они имеют малые размеры, но яркость их значительно выше, чем у предшественников. Они используются для осветительных приборов, таких как лампы и светодиодные ленты;
  • COB – одно из последних достижений в этой области. Представляет собой пластину, в которой находится множество кристаллов. Такие элементы имеют ровный и яркий свет и используются, помимо простых ламп, в прожекторах;
  • «Cree» — сверхъяркие компоненты, которые производит одноименная фирма, не передающая технологию и право изготовления никому. Фонари на таких элементах могут светить на расстояние даже в 2 км.
Светодиоды «Cree» — они очень маленькие

Теперь, поняв какие бывают светодиоды, можно перейти к разбору их положительных и отрицательных качеств.

Есть ли минусы у осветительных светодиодов?

О положительных сторонах таких элементов можно говорить очень долго. Мы постараемся слишком не нагружать уважаемого читателя большим объемом информации, описав все наиболее кратко.

Осветительные приборы на таких элементах очень экономичны – вся потребляемая электроэнергия преобразовывается в световую (нагрева практически нет), что и позволяет повысить их коэффициент полезного действия почти до 100% (для сравнения, КПД лампы накаливания всего 5-15%). Срок их службы обычно около 50000 часов, что может составить от 6 до 10 лет, что создает дополнительную экономию бюджета на приобретении осветительных приборов. Да и отсутствие нити накала вкупе с прочным корпусом создает дополнительную защиту от вибрации.

Многоцветные светодиодные ленты сейчас очень востребованы

Большим преимуществом является пожарная безопасность. Подобные LED-лампы работают при помощи драйверов, которые понижают напряжение, подаваемое на светодиоды. Так же драйвер регулирует и напряжение, не позволяя резкому скачку вывести из строя элементы или создать ситуацию, при которой они могут взорваться.

Что же касается недостатков, то они совсем незначительны. Конечно, раньше стоимость таких осветительных приборов была довольно высока. Но сейчас, если сравнивать цены на светодиодные лампы и стоимость КЛЛ, то они практически сравнялись. Многие считают недостатком то, что светодиодную ленту необходимо подключать через блок питания. Однако, как выяснилось, это скорее достоинство, обеспечивающее безопасность.

Удивительное оформление праздника при помощи светодиодов

Основные характеристики LED-элементов

Как и в любом оборудовании характеристики играют очень важную роль при выборе и приобретении. Сейчас мы рассмотрим основные параметры, на которые следует обратить внимание.

Ток потребления и его параметр у светодиода

Ток светодиодов зависит от их типоразмера, а иногда даже от цвета. Обычно этот параметр имеет значение 0,02 А. Если же в одном корпусе вмонтировано 4 кристалла, то и ток возрастает соответственно, и будет равен 0,08 А.

Полезная информация! Увеличение силы тока способствует быстрому старению элемента. Именно для того, чтобы стабилизировать этот показатель, в современных бытовых LED-лампах и встроен драйвер. При подключении светодиодных лент для этой цели используется блок питания или контроллер.

Лампа ближнего света автомобиля на светодиодах

При самостоятельном монтаже схемы к каждому светодиоду монтируется резистор, который ограничивает величину тока, тем самым защищая его от быстрого выхода из строя.

Номинальное напряжение световых диодов

Как такового понятия напряжения для таких элементов не существует. Лучше воспользоваться другим термином –падение напряжения на светодиоде. Это означает показатель, насколько меньше стало напряжение при прохождении через элемент. Есть усредненные значения этого показателя, которые зависят напрямую от цвета свечения. При синем, зеленом и белом цвете это 3 В, а вот для желтого и красного – 1,8-2,4 В.

При смешении разных цветов светодиодов рождается белый

Показатели значения сопротивления

В целом знать значение сопротивления светодиода не требуется – эта информация ничего не даст. Ведь если он подключен правильно, то оно незначительно, если же нет, то полное. Интересен факт, что сам по себе этот показатель у подобных элементов является динамическим. Это значит, что если добавить напряжения, то сопротивление начнет падать и наоборот.

Мощность светодиодных ламп, их световой потока и его угол свечения

Угол свечения LED-элементов может быть разным. Обычно он варьируется от 20 до 1200. Вообще их основной световой поток более интенсивен в центре, а ближе к краям рассеивается. За счет этого и достигается большая освещенность при меньшей мощности. Если сравнить потребляемую мощность LED и обычной лампы накаливания, то можно увидеть следующую картину.

Мощность лампы накаливания, ВтМощность светодиодов, Вт
10012-12,5
7510
607,5-8
405
253
Вот такими тусклыми были первые светодиоды

В целом получается, что LED-элементы в 8 раз ярче «лампочек Ильича» при той же потребляемой мощности, или же при одной и той же силе светового потока светодиоды потребляют энергии в 8 раз меньше ламп накаливания.

Цветовая температура подобных компонентов

Гамма цветовых температур подобных элементов достаточно обширна. Для того, чтобы уважаемому читателю было более понятен диапазон, предлагаем ознакомиться с данными в форме таблицы.

Цвет и его температурное обозначениеТемпература цвета, КПримерные области использования
БелыйТеплый2700-3500В квартирах, домах и офисах.Этот свет наиболее приближен к дневному и оттенку ламп накаливания
Нейтральный (дневной)3500-5300Рабочие места на производстве. Дает прекрасную освещенность, при этом не искажая цвета предметов
Холодныйсвыше 5300Уличное освещение. Такой цвет более ярок и интенсивен
Красный1800Декоративная и фито-подсветка
ЗеленыйВ качестве фито-подсветки, а так же подсветки предметов в интерьере
Желтый3300Так же потолочная в квартире и подсветка рабочей зоны кухни
Синий7500Декоративная подсветка натяжных и подвесных потолков, стен
Цветовая гамма светодиодов довольно обширна

Наиболее распространенные размеры кристаллов

Размеры чипа измеряются в величине, обозначаемой «mill». Если говорить о привычной нам величине измерения, то 1 mill = 0,0254 мм. Наиболее распространенные размеры, это 24х24, 24х40, 35х35 и 40х40 mill. Для примера кристалл, размером 40х40 mill равен 1,143 х 1,143 мм, а его потребляемая мощность – 1 Вт.

Но наиболее интересно сейчас узнать, что же собой представляют SMD-элементы и какими свойствами они обладают.

В этом светодиоде содержится 50 кристаллов

Характеристики SMDLED, их маркировки и области применения

Такие светодиоды в наше время используются повсеместно. Это не только бытовые и производственные помещения, но и автомобильная промышленность, различная цветомузыка и рекламные щиты. Если посмотреть на любой SMD-компонент, с первого взгляда непонятно, как одинтип отличить от другого. На самом деле это не сложно.

Глядя на маркировку такого светодиода можно сразу узнать его типоразмер, а зная их характеристики несложно высчитать и мощность, к примеру, световой полосы, на которой они установлены. Рассмотрим наиболее распространенные элементы, встречающиеся на российских прилавках.

Ассортимент SMD-светодиодов – это лишь их малая часть

Параметры 2835SMDLED

Для начала необходимо понять, как определить размер по маркировке светодиодов. Все очень просто, если указаны цифры 2835, значит, размер элемента составит 2,8х3.,5мм. Характеристики светодиода 2835 неплохи. Светоотдача такого светового диода составляет 20-24 Люмен, а площадь излучения можно отнести к увеличенной. Интересен и показатель деградации. При 3000 часах работы при температуре в 2400 К такой элемент теряет всего 5% силы светового потока.

Полезно знать! Технические характеристики SMD 2835 позволяют его использование практически во всех областях, где необходимо освещение.

Вот она, лента со светодиодами 2835

Характеристики светодиода 5050

Этот элемент имеет более крупные габариты. Однако это не означает, что его световой поток более сильный, нежели у предыдущего варианта. В его корпусе объединены 3 кристалла, аналогичных SMD 3528 (не стоит его путать с 2835 – они совершенно разные). К примеру, если светоотдача 2835 равна 20-24 Лм, то у 3528 этот показатель всего 6-8 Лм. Но, вернемся к SMD 5050. Его мощность составляет 0,2 Вт, а сила светового потока – 16-18 Лм.

А вот светодиод 5050 чаще используется для таких лампочек

Характеристики светодиодов SMD 5730

Это уже элемент, имеющий более хорошие показатели. Он намного ярче предыдущих, но и потребление его выше. По маркировке понятно, что его размеры – 5.7х3мм. Сила светового потока равна 50Лм при потребляемой мощности 0.6Вт. Сейчас появилось новое поколение таких светодиодов, мощность которых составляет 1Вт. Их маркировка уже выглядит как SMD5730-1.

Максимальная рабочая температура этих элементов 1200 К. При работе в такой температуре в течение 3000 часов деградация элемента составит лишь 1%.

Светодиод 5730 мощнее предыдущих элементов

Новое слово в линейке SMDLED – элементы «Cree»

Эти светодиоды совершенно отличны от моделей, которые нами сегодня рассматривались и превосходят их по многим параметрам. В их линейке несколько модельных рядов, среди которых можно отметить сверхъяркие светодиоды на 3 вольта XQ-E HighIntensity, имеющие достаточно малые размеры – 1,6х1,6 мм. Угол свечения составляет 100-1500, а сила светового потока – 330 Лм. При этом светодиод содержит лишь один кристалл.

Самым маленьким из «Cree» второго поколения, названные производителем «High-Brightness» — это светодиод XHP35, характеристики которого просто поражают. При размерах 3,45х3,45 мм и необходимом напряжении 11-12 В этот элемент вырабатывает силу светового потока свыше 1000 Лм.

О мощности светодиода «Cree» уже ходят легенды

Действительно, характеристики светодиодов «Cree» впечатляют. Компания устанавливает эти элементы на различное оборудование, включая и прожектора на парковках и осветительные приборы на стенах зданий и сооружений. Но интересно и то, что характеристики светодиодов для фонариков ненамного уступают тем, что устанавливаются на уличное освещение.

Как можно проверить световой диод мультиметром

Это сделать несложно. В любом мультиметре есть свой источникпитания, который и поможет при проверке. Необходимо выставить переключатель на лицевой панели в положение прозвонки. При этом, если прикоснуться одним щупом к другому должен раздаться звуковой сигнал.

Далее прикасаемся щупами к ножкам диода. Если он не засветился, нужно поменять полярность. Если же и в этом случае ничего не произошло, значит элемент неисправен.

Проверить светодиод мультиметром достаточно легко

Маркируются ли светодиоды по цвету?

Маркировка Российских светодиодов достаточно сложна. Для примера приведем лишь небольшую часть таблицы цветовой маркировки.

СветодиодМатериал корпусаЦвет свеченийМаркировка
АЛ102АМеталлостеклоКрасныйКрасная точка
АЛ102В-/-ЗеленыйЗеленая точка
АЛ102Г-/-Красный3 красные точки
АЛ102Д-/-Зеленый2 зеленые точки
ЗЛ102А-/-КрасныйЧерная точка
ЗЛ102Б-/-Красный2 черные точки
ЗЛ102В-/-ЗеленыйБелая точка
ЗЛ102Г-/-Красный3 Черные точки
ЗЛ102Д-/-Зеленый2 белые точки
АЛ112А-/-Красная полоска
АЛ112Б-/-Зеленая полоска
АЛ112В-/-Синяя полоска
АЛ112Г-/-Красная полоска
АЛ112Д-/-Зеленая полоска
АЛ112Е-/-Красная точка
АЛ112Ж-/-Зеленая точка

Зарубежные элементы маркируются по-разному, в зависимости от страны производителя и фирмы.

Часто маркировка на светодиодной ленте расшифровывается

Буквенная маркировка светодиодной ленты

Светодиодная лента сегодня является действительно мультифункциональной. Ведь она используется не только для подсветки потолков, но и как основное освещение, и как скрытая подсветка рабочей зоны. Да и в качестве ходовых огней она подходит прекрасно.

В маркировке светодиодной ленты присутствуют как буквенные, так и цифровые обозначения. Сейчас разберем на примере, как это расшифровать. Возьмем обычную маркировку –LED-CW-SMD-5050/60 IP68. Первые буквы обозначают источник света, вторые – цвет, в нашем случае белый. Далее идет тип светодиодов и их цифровая маркировка/количество на один метр. И последняя запись после пробела – это класс защиты. Наверняка, если уважаемый читатель заинтересовался световыми диодами, то он немного знаком с маркировками класса безопасности электроприборов. Здесь он идентичен.

При помощи светодиодов возможно любую комнату сделать удивительной

Для чего можно самостоятельно использовать световые диоды

На самом деле из светодиодов можно сделать множество полезных устройств. Здесь все зависит от навыков начинающего мастера радиоэлектроники и его фантазии. Рассмотрим простейшие варианты некоторых приборов, которые под силу сделать своими руками даже не имея никаких навыков.

Стабилизирующее устройство питания для светодиодов

Понятно, что без стабилизатора работать LED-элементы не могут, а значит, нужно его или купить, или смонтировать собственноручно. Самым простым вариантом будет использовать блок питания от сломанного компьютера. Если же это не подходит, то неплоха и гирлянда для елки китайского производства. Ее контроллер позволит вполне сносно обеспечить питанием 15-20 элементов небольшой мощности.

Такой стабилизатор для светодиодов можно заказать в интернете

Дневные ходовые огни автомобиля

Изготовить ДХО? Нет ничего проще. Используем влагозащищенную (IP66 или выше) ленту. Она проклеивается снизу фары или в удобных местах по переднему бамперу. Припаянные к ней провода заводятся в решетку радиатора. Далее следует подключение, согласно схеме автомобиля, к зажиганию. Места спайки лучше всего обработать силиконовым герметиком – это убережет от окисления.

Мигающая реклама на фасаде магазина

Известно, что мигающая реклама привлекает лучше статичной. Здесь все зависит от пожеланий мастера – как засверлить отверстия в щите и расположить светодиоды. А вот с их соединением придется потрудиться. Как рассчитать сопротивление светодиодов, мы рассмотрим чуть ниже, а вот с распайкой будем разбираться сейчас.

Пример самодельной рекламы из светодиодов

Если мы берем в качестве стабилизатора блок от китайской гирлянды, то первым делом нужно посмотреть, какова его мощность и выходное напряжение, а уже исходя из этого, рассчитываем, количество элементов и схему их спайки. Ее лучше зарисовать на бумаге, чтобы не запутаться.

Светомузыка для праздничного настроения

Для нее понадобится специальное устройство, которое и будет подавать импульсы, исходя из такта музыки. Если нет знаний в области радиоэлектроники, то самому его сделать не удастся, придется приобретать. А в остальном все аналогично предыдущему варианту.

Отвертка-индикатор на LED-элементах

Такое устройство потребует некоторых дополнительных деталей, но в итоге его можно будет сделать без особых усилий. Для тех, у кого ее нет, можем предложить схему, для сборки которой потребуется световой диод, емкостное сопротивление, ограничивающее ток и обычный диод VD1 1N4001, который защитит от обратной полуволны.

Схема индикаторной отвертки на светодиодах

Каким образом подключаются светодиоды: некоторые схемы

Основное правило при подключении, это наличие сопротивления. Его задача – не дать, при скачке напряжения, увеличенной силе тока спалить световой диод. Но его необходимо правильно высчитать. Сейчас попробуем понять, как это сделать.

Рассчитываем номинал сопротивления для светодиода

Для правильного расчета сопротивления для светодиода нам понадобится следующая формула:

R=(Uпит-Uпад)/I, где R – необходимое нам сопротивление; Uпит – входное напряжение; Uпад – номинальное напряжение светодиода и I – ток светодиода. Однако стоит помнить, что характеристики светодиода 3 Вт одного производителя могут не совпасть с параметрами идентичного, но изготовленного другой фирмой.

Прожектор на светодиодах с датчиком движения – удобно и экономично

Если же нет желания производить самостоятельно все вычисления, можно воспользоваться онлайн-калькулятором.

Полезно знать! Если производится подключение через блок питания от смартфона или телефона, наличия сопротивлений не требуется.

Подключение светодиода к сети 220 В: схемы и правила

Здесь необходим обычный диод перед источником света. Это значит, что можно, высчитав необходимое количество светодиодов и соединив их последовательно, включить в цепь перед первым из них диод VD1 1N4001. Этого будет вполне достаточно, чтобы избежать обратного пробоя. Однако о сопротивлениях перед каждым из светодиодов забывать нельзя.

Прекрасные ночники на светодиодах для дома

Статья по теме:

Светодиодные настольные лампы для рабочего стола. Как правильно подобрать прибор, какой интенсивности требуется освещение, где его установить, обзор оригинальных моделей  – об этом и многом другом в специальном материале.

Параллельное и последовательное подключение – в чем разница

Последовательное подключение применяется для компенсации высокого напряжения. Иными словами, если у нас 2 лампы на 127 В, а напряжение в сети 220, мы можем соединить их последовательно, и они будут прекрасно работать. Если же их соединить в параллель, то они просто взорвутся.

На схеме это выглядит так. При последовательном подключении светодиодов анод одного из них соединен с катодом другого. Такая цепь продолжается до тех пор, пока суммарное напряжение светодиодов не совпадет или не приблизится вплотную к напряжению сети.

При параллельном соединении все аноды соединяются между собой, как и катоды.

Статья по теме:

Схема подключения светодиодной ленты к сети 220в. В статье подробно рассмотрим плюсы и минусы светодиодов, области их применения. Как правильно выбрать ленты, их виды и средняя стоимость. А также секреты монтажа своими руками.

Как подключить светодиоды к 12 В

Здесь принципиальных различий с подключением светодиодов к сети в 220 В нет. Разница лишь в количестве элементов и расчетах их сопротивлений. Но 12 В все же безопаснее. А значит, если у начинающего мастера нет опыта в подобных делах, лучше потренироваться на подключении светодиодов на 12 В.

Светодиоды на 12 В, как и лента, питаются через такой блок-стабилизатор

Статья по теме:

Из данной публикации Вы узнаете про блок питания 12 В для светодиодной ленты: необходим ли он, для чего служит и как его выбрать, его положительные и отрицательные качества, как рассчитать подобное устройство, как сделать своими руками.

Подведем итоги

Рост популярности светодиодов,несомненно, приведет к тому, что через какое-то время человечество и вовсе откажется от использования люминесцентных и ламп накаливания. Ведь это действительно самый экономичный и безопасный вид освещения. Будем надеяться, что инженеры не остановятся на достигнутом и, возможно, скоро мы увидим новый светодиод, который превзойдет даже продукцию «Cree».

Надеемся, что уважаемый читатель нашел в нашей статье то, что искал. Если у Вас возникли вопросы, наша команда с радостью на них ответит в обсуждениях ниже. А напоследок короткое видео, которое сможет Вас заинтересовать.

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

housechief.ru

Статьи

Подробно поговорим об особой группе светодиодных источников света, которые способны украсить любой праздник, сделать ярче самую крутую вечеринку или же привлечь внимание именно к вашей продукции, витрине или вывеске. Речь пойдет о трех типах источников света с цифровым управлением:

  • Пиксельные светодиодные ленты «Бегущий огонь»
  • Управляемый «Гибкий неон»
  • Светодиодные флеш-модули.

Все они устроены на базе RGB светодиодов, каждый из которых состоит из кристаллов красного (Red), зелёного (Green) и синего (Blue) свечения. Особенностью же этого класса светодиодного оборудования является наличие микросхем управления, которые монтируются на саму ленту или внутрь светодиодных модулей. Эти микросхемы делают возможным управление каждым отдельным светодиодом или группой из нескольких светодиодов. Один управляемый элемент называется «пиксель», а само освещение «пиксельным».

В зависимости от необходимого напряжения питания, варьируется и количество светодиодов в пикселе. Так в 5-вольтовых лентах и модулях управление происходит каждым светодиодом в отдельности, т.е. один пиксель состоит из одного светодиода. В таком случае микросхема может быть расположена в корпус самого светодиода. Если напряжение питания источников освещения составляет 12 В, то обычно один пиксель содержит 3 RGB светодиода, а для 24 В – 6 светодиодов. Встречаются также ленты с питанием 12 В и управлением каждым светодиодом отдельно.

Общее управление выполняется контроллером, созданным специально для цифрового управления пиксельным освещением. Их можно подразделить на три группы:
  1. Контроллеры, световые эффекты которых были запрограммированы при их изготовлении. Число и набор программ в них постоянны и не изменяемы. Пользователь может лишь выбирать интересующую программу и настраивать скорость эффекта. Но, несмотря на это, подобные контроллеры всё равно могут продемонстрировать всю красоту динамической светодиодной подсветки, ведь некоторые из них, в зависимости от модели, могут содержать в своей памяти до 300 различных программ.
  2. Контроллеры, программы которых были созданы пользователем на своем компьютере с помощью специальных программ и впоследствии записаны на SD-карту, которая устанавливается в контроллер.
  3. Контроллеры, работающие онлайн. Управление ими происходит в режиме реального времени с персонального компьютера. Программы также составляются при помощи специализированного ПО, а подключение происходит через USB порт или при помощи сетевой карты компьютера через локальную сеть.

Важно обеспечить соответствие цвета в программе, воспроизводимому цвету, поэтому при настройке большинства контроллеров есть возможность указать необходимую последовательность каналов на светодиодной ленте, например, RGB, RBG, BGR и др. Для правильного воспроизведения эффектов также задается количество и расположение пикселей.

Микросхема, вмонтированная в светодиодную ленту или флеш-модуль, представляет собой особый микроконтроллер, принимающий цифровой сигнал, сформированный управляющим контроллером, и преобразующий его в визуальное изменение свечения, яркости или цвета светодиода. Такие микроконтроллеры часто называют «чип» или «драйвер». Последнее понятие мы и будем использовать дальше в статье.

Не все контроллеры и драйверы совместимы между собой, но большинство контроллеров могут работать с несколькими моделями драйверов. О том, с какими типами драйверов совместим тот или иной контроллер, указывается в подробных технических характеристиках или в его программном обеспечении, если оно используется. Вид драйвера также указывается в параметрах светодиодных лента, флеш-модулей и  «гибкого неона». Всё это нужно, чтобы правильно выбрать и настроить совместную работу контроллера и управляемых устройств. С течением времени списки совместимости контроллеров и драйверов расширяются, т.к. технический прогресс не стоит на месте.

Сами драйверы по принципу работы также подразделяются на два кардинально разных типа:
  1. SPI-драйверы – в их работе применяется цифровой интерфейс SPI, от английского «Serial Peripheral Interface» — последовательный периферийный интерфейс. Эта группа более обширная, такие драйверы используются чаще.
  2. DMX-драйверы – соответственно используют цифровой протокол управления DMX, от английского Digital Multiplex – цифровое мультиплексирование.

Каждый из типов драйверов имеет свои достоинства, о них мы и поговорим более подробно далее.

Цифровой интерфейс SPI

Основная особенность применения этого протокола заключается в последовательной передачи информации от пикселя к пикселю по всей длине подключенной цепочки. При этом нет необходимости присваивать адрес каждому пикселю, поскольку его адрес определяется расположением пикселя в цепи. Контроллер формирует определённую цифровую последовательность управления и отправляет её на первый пиксель. Его драйвер, принимает первые данные, а остальную цифровую последовательность передаёт далее, на следующий пиксель. Второй драйвер действует по тому же принципу: первую часть полученной информации «забирает» себе, а остальное передаёт далее.

Передача информации, в зависимости от типа драйвера, может осуществляться по двум сигнальным проводам (DATA и CLK) или с использованием только одного сигнала (DATA). Первый вариант требует более сложного монтажа, но обеспечивает более устойчивую работу на высоких скоростях обмена, что гарантирует меньшую задержку распространения информации и, соответственно, более высокую частоту обновления информации, что важно, например, при создании мультимедийных экранов. В нашей таблице указаны основные параметры SPI-драйверов, используемых Arlight (список микросхем пополняется с появлением новых устройств). 
Тип драйвера ТМ1804 ТМ1812 WS2801 WS2811 WS2812 LPD6803 UCS1903 TLS3001
Использование в оборудовании Arlight Ленты/ модули Ленты Модули Ленты/ модули Ленты/ модули Модули Модули Модули
Напряжение питания лент и модулей Arlight 12/24В 12В 5/12В 5/12/24В 5/12/24В 5/12В
Количество RGB светодиодов в пикселе для лент Arlight 1 или 3 шт. 1, 2 или 3 шт - 3 шт. 1 шт. - - -
Сигналы управления DATA DATA DATA, CLK DATA DATA DATA, CLK DATA DATA
Исполнение микросхемы В отдельном корпусе В отдельном корпусе В отдельном корпусе В отдельном корпусе Встроена в светодиод В отдельном корпусе В отдельном корпусе В отдельном корпусе
Количество обслуживаемых драйвером пикселей 1 (3 канала) 4 (12 каналов) 1 (3 канала) 1 (3 канала) 1 (3 канала) 1 (3 канала) 1 (3 канала) 1 (3 канала)
Количество цветов 16 млн 16 млн 16 млн 16 млн 16 млн 32768 16 млн 4096

С помощью приведённых структурных схем Вы сможете самостоятельно подключить SPI-ленты к пиксельному контроллеру.

 Рис. 1. Структурная схема подключения SPI-ленты к пиксельному контроллеру с передачей сигнала по двум сигнальным проводам (DATA и CLK) 

 Рис. 2. Структурная схема подключения SPI-ленты к пиксельному контроллеру с передачей сигнала по одному сигнальному проводу (DATA) 

Цифровой протокол DMX

В отличие от протокола SPI, особенностью цифрового протокола DMX является параллельная подключение всех драйверов к шине управления. Это отлично видно на структурной схеме. (Рис. 3) Преимущество этой системы состоит в том, что, если из строя выйдет один драйвер, это не нарушит работу всей последующей цепочки. С другой стороны, необходимо учитывать, что для правильной работы системы, каждый драйвер должен иметь свой индивидуальный и вполне определенный адрес, чтобы информация от контроллера попала по назначению. В случае, если в такой системе драйверы поменять местами, световой эффект будет нарушен.

 Рис. 3. Структурная схема подключения DMX светодиодной ленты к пиксельному контроллеру (сигнал ADR используется только при записи адресов DMX каналов) 

Компания Arlight в своём оборудовании используют современные DMX драйверы типа WS2821. Обратим ваше внимание на то, что они применяют протокол DMX, но не используют полноценный симметричный интерфейс, используемый в стандартных устройствах DMX. Для передачи информации используется сигнал DATA+ и не используется DATA-.

Первоначально DMX адреса светодиодных лент, «гибкого неона» и флеш-модулей прописываются при их производстве. Каждая катушка ленты или «гибкого неона» или цепочка модулей номеруется по порядку, начиная с первого. Подключая последовательно более одной катушки ленты или группы модулей необходимо производить запись адресов самостоятельно, при помощи редактора адресов. Сначала соединяются все отрезки ленты или модули, а затем прописываются адреса. Запись происходит с автоматическим распределением адресов, последовательно, начиная от ближайшего к контроллеру пикселя. Таким образом, гарантируется уникальность адресов и правильное отображение эффектов.

Для того, чтобы производить перезапись DMX адресов необходимы специальные редакторы, например RA-DMX-ID-WS2821. Некоторые модели пиксельных контроллеров имеют встроенные редакторы адресов, например, DMX K-1000D или DMX K-8000D. В процессе записи адресов используется провод с маркировкой ADR (ADI, ADIN), который впоследствии, для воспроизведения программ уже не применяется. Если в выбранном контроллере нет встроенного редактора или выхода для подключения провода ADI, то он должен быть соединён с общим проводом GND, что предотвратит влияние на него внешних помех и наводок.

В итоге хотелось бы вкратце осветить положительные стороны обоих протоколов SPI и DMX.

Преимущества оборудования использующего интерфейс SPI:
  1. Не нужно записывать адреса, а значит, и покупать редактор адресов.
  2. Можно спокойно менять местами пиксели (отрезки ленты или модули), это не повлечёт за собой изменения в рисунке эффекта.
  3. При необходимости возможно соединение более 1024 пикселей. Для этого нужен контроллер, поддерживающий такое количество пикселей, и максимально аккуратный и продуманный монтаж цепей управления.
Преимущества использования протокола DMX:
  1. Возможность совместной работы с оборудованием, использующим стандартный протокол управления DMX512, таким как различные DMX пульты или, например, с устройствами системы MADRIX.
  2. В случае выхода из строя одного из пикселей, работа последующих пикселей цепи продолжается, как и раньше, картинка не нарушается.
При совместной работе со стандартным оборудованием DMX512, на одну DMX шину может быть подключено до 170 пикселей (по 3 адреса на каждый пиксель, суммарно 510 адресов). При использовании специализированных пиксельные DMХ контроллеров для светодиодных лент и флеш-модулей на один порт контроллера обычно может быть подключено до 1024 пикселей. На нижеприведённой иллюстрации изображена схема подключения нескольких светодиодных лент «Бегущий огонь». 

 

В конце нашей статьи обозначим основные рекомендации, которые помогут максимально правильно спроектировать и установить управляемые светодиодные системы. Эти рекомендации подходят ко всем пиксельным светодиодным лентам, управляемому «гибкому неону» и флеш-модулям, независимо от протокола, которым они управляются.
  1. Важно соблюдать направление передачи данных. Оно обозначено стрелками на самой ленте или флеш-модулях и указывает направление от контроллера. Кроме того, на оборудование зачастую нанесена и специальная маркировка: контакты «DI» или «DIN» (вход) подсоединяются к выходу контроллера, «DO» или «DOUT» (выход) – к следующим пикселям.
  2. Запрещено подключать светодиодную ленту к источнику питания с выходным напряжением выше, чем её номинальное напряжение питания. Подобные действия лишь испортят ленту.
  3. К такому же результату приведёт и подача напряжения питания на вход данных или несоблюдение полярности при подключении блока питания.
  4. Запрещено последовательно подавать питание от ленты к ленте. Катушки светодиодной ленты, и «гибкого неона» всегда имеют максимально допустимую длину. При последовательном подключении нескольких катушек, провода DATA и GND присоединяются от выхода одной светодиодной ленты ко входу другой, но питание подаётся отдельно на каждую из них. Возможен и вариант, когда один мощный источник питания используется сразу для нескольких лент. В таком случае, от блока питания ведётся отдельный кабель к каждой светодиодной ленте. Такой способ может стать причиной падения напряжения на проводах, что приводит к искажению цвета свечения и неполадкам в управлении пикселями. Сечения проводов для управляемых светодиодных лент рассчитываются также, как и для обычных, основываясь на мощности ленты и длине провода. Наш калькулятор поможет Вам всё легко рассчитать. Но наиболее рациональным методом подключения может стать использование отдельных блоков питания невысокой мощности для каждой светодиодной ленты, размещённых непосредственно рядом. Это позволит избежать проблем, связанных с падением напряжения на проводах питания.
  5. Подключая светодиодные ленты высокой плотности с напряжением питания 5 В, питайте их с обоих концов. Иначе из-за падения напряжения на дорожках ленты и высоких значений потребляемого тока, её цвет в начале и конце может значительно отличаться. Кроме того, из-за нехватки напряжения на конце ленты, могут возникнуть проблемы с её управлением. Подобные недостатки особенно ярко заметны при включении постоянного белого цвета на всех светодиодах, т.к. тогда потребляемый лентой ток максимален. Определённые модели контроллеров могут частично решить эту проблему, автоматически снижая яркость свечения белого цвета при питании в 5 В.
  6. Нет необходимости питать контроллеры и светодиодные ленты с помощью блоков питания с одинаковым напряжением, ведь напряжение на управляющих линиях DATA и CLK не зависит от модели контроллера и его напряжения питания. Оно может принимать только 2 значения – 0 и 5 В (уровни TTL). Таким образом, возможно одновременное использование пятивольтовой светодиодной ленты и двенадцативольтового контроллера. Важно, чтобы блок питания и подключаемое к нему оборудование соответствовали друг другу. В случае, если напряжение питания контроллера и светодиодной ленты совпадает, можно использовать один общий блок питания.
  7. Передача сигналов управления от контроллера к управляемым источникам освещения должна осуществляться с помощью экранированного кабеля или кабеля для компьютерных сетей UTP (витая пара). Он должен быть не длиннее 10 м. Если нужно управлять системой с большего расстояния (до 200 м), можно использовать конверторы сигнала TTL в RS485 со стороны контроллера RS485 в TTL со стороны ленты. Для передачи и приема сигнала по кабелю можно использовать конвертер Th3010-485.
  8. Если система содержит более 1024 пикселей, нужно применять контроллеры с несколькими выходными портами, распределяя равномерно пиксели между портами.

Применяя на практике это руководство, Вы можете дать волю фантазии и создавать огромное множество эффектов от простых световых дорожек «Бегущий огонь» до огромных мультимедийных экранов с разнообразными изображениями.

Повышать эффективность освещения можно двумя способами: понижать потребление источников света, это замена на светодиодные светильники или ставить датчики движения, звука или освещенности.

Не многие знают, что второй способ иногда может давать противоположный эффект.

Любители интелектуального освещения в слабо используемых помещениях часто начинают жаловаться на то, что после установки датчиков счета, счета за электроэнергию только возрастают и начинают усиленно искать причину в потреблении других электроприборов.

Причина заключается в следующем: датчик в режиме ожидания потребляет некую электроэнергию, а иногда это потребление может буть достаточно существенным. Если в этом помощении кто-то       заходит на пару минут в день и туда установлен датчик, то невольно обрекаете себя круглосуточно платить за режим ожидания, в то время как простая табличка «Уходя гасите свет» съэкономит куда больше средств.

Теперь подробнее о потреблении… В зависимости от качества исполнения датчика его потребление может варьироваться от нескольких единиц до нескольких десятков ватт. Да, потребление датчиков действительно соизмеримо с потреблением лампы.

Как пример, один светодиодный светильник с заявленным потреблением 20 Вт и с датчиком движения. В режиме ожидания он потреблял 10 Вт, а во включенном состоянии 25 Вт. Экономический эффект от его использования остался достаточно спорный.

Использование подобных датчиков выгодно только со светильниками, обладающими высоким потреблением, чтобы потрбление в режиме ожидания было не существенным.

Использование светодиодных светильников малых мощностей, например светодиодных светильников для жкх, со встроенными датчиками не выгодно совсем. Исключение составляют случаи когда один датчик устанавливается для включения сразу нескольких светильников.

 

  • сила света (эффективность)
  • угол излучения,
  • мощность
  • рабочий ток
  • цвет (температура свечения)
  • деградация светодиода
  • Индикаторные светодиоды (ILT) (3; 4,8; 5, 8, 10 мм светодиоды с линзой)
  • СМД (SLT) светодиоды (3528, 5050)
  • Мощные (PLT) светодиоды
  • RGB светодиоды

 Эффективность (светоотдача).

 Отношение светового потока к потребляемой мощности (Лм/Вт). Это та величина, которая в первую очередь попадает во внимание специалистов, потому что именно по эффективности определяется применимость светодиодов для систем освещения. Для сравнения:

лампочка накаливания: 8-12 лм/Вт;  люминесцентные (энергосберегающие) лампы  : 30-40 Лм/Вт

современные светодиоды: 120-140 Лм/Вт

газоразрядные лампы (ДРЛ): 50-60 Лм/Вт

 Показатели очень хорошие, что позволяет успешно конкурировать с люминесцентными, натриевыми, галогеновыми лампами. Более того, светодиоды уже выигрывают по этому показателю у газоразрядных ламп, т.к. весь световой поток у них идет в одну полуплоскость, поэтому не требуются разного рода отражатели.

 Цветовая температура

 Цветовая температура используемых светодиодов: 2500 Кельвинов- 9500 Кельвинов.

-2500-3000 Кельвинов: теплый белый свет. (warm white  или сокращенно WW) Он ближе к лампам накаливания.

-4000-5000 Кельвинов: нейтральный белый свет. (white neutral или сокращенно NW)

-6500-9500 Кельвинов: холодный белый свет. (cold white или сокращенно CW)

 По источникам независимых исследований, именно нейтральный белый свет является наиболее комфортным для офисной работы, и в нем предметы становятся наиболее четкими. Нашей компанией используются светодиоды с нейтральным светом. Кроме того, в осветительных приборах мы используем цветные светодиоды (основные цвета: красный, синий, зеленый, желтый) и светодиоды RGB (полноцветный светодиод).

 Мощность светодиодов.

 — малой мощности:  до 0,5 Вт (20-60 мА)

— средней мощности:0,5-3Вт (100-700 мА)

— большой мощности: более 3-х ватт (1000м А и более)

 Угол свечения

 как правило  120-140 градусов, в индикаторных 15-45 градусов.

 Деградация (ресурс) светодиодов.

 Очень важный показатель. Многие производители декларируют около 100 тысяч часов и даже более. Какие факторы оказывают влияние на ресурс светодиодов? В первую очередь это токовая деградация. Если через диод пропустить силу тока большую, чем та, на которую он рассчитан, то наступает быстрая деградация. Как правило: в пределах первых 1000 часов. Этим пользуются недобросовестные производители.

 Следующий фактор – температурная деградация. Светодиод в процессе работы нагревается. И, если не отводить тепло, то диод быстро потускнеет. Для отвода тепла применяется много конструкторских решений. В наших светильниках применяется плата с алюминиевой подложкой. Подложка в свою очередь имеет механический контакт с корпусом светильника, что дополнительно отводит тепло. Главное: в точке пайки светодиода соблюдать температурный режим не более 65 градусов Цельсия. В наших светильниках это достигается. Соответственно, находясь в рабочем режиме, ресурс диодов в предлагаемых светильниках составляет декларируемые  40-50 тысяч часов.

 Индикаторные светодиоды (ILT)

 Сегодня являются лидерами в повсеместном использовании. Появившись в 60-х годах, они быстро завоевали популярность, вытеснив лампы накаливания, используемых в качестве подсветки и индикации. А использование в данных светодиодах кристаллы с повышенной яркостью позволяют использовать их в мощных светоизлучающих устройствах (фонари, стоп-сигналы, индикаторные огни, светофоры, DIP-ленты  и т.д.). На сегодняшний день практически ни одна бытовая техника не обходится без индикаторного светодиода. Существуют следующие стандартные типоразмеры индикаторных светодиодов: 3; 5; 4,8; 8 и 10мм. Рабочий ток таких светодиодов как правило 20-40мА, световая отдача может доходить для белого света 3-5Лм со светодиода. Угол излучения у данных светодиодов либо узкий (15-45 градусов), либо широкий (110-140 градусов).

 SMD-поверхностный монтаж

 Технология изготовления электронных изделий на печатных платах, а также связанные с данной технологией методы конструирования печатных узлов.

Технологию поверхностного монтажа печатных плат также называют ТМП (технология монтажа на поверхность), SMT (surface mount technology) и SMD-технология (от surface mounted device — прибор, монтируемый на поверхность), а компоненты для поверхностного монтажа также называют чип-компонентами. Данная технология является наиболее распространенным на сегодняшний день методом конструирования и сборки электронных узлов на печатных платах. Основным ее отличием от «традиционной» технологии сквозного монтажа в отверстия является то, что компоненты монтируются на поверхность печатной платы, однако преимущества технологии поверхностного монтажа печатных плат проявляются благодаря комплексу особенностей элементной базы, методов конструирования и технологических приемов изготовления печатных узлов.

 Наиболее популярные SMD (SLT) светодиоды это светодиод 3528 и 5050.

 Светодиод 3528

 Основные характеристики:

 -Рабочий ток 20-25мА

 -Мощность 0,07Вт

 -Световой поток 3-7Лм

 -напряжение питания 3-3,2В (для белого светодиода)

 -цвета: все оттенки белого, красный, зеленый, синий, желтый

 -норма упаковки – бабина 2000 штук.

 Использование: Светодиодные ленты, лампы, автолампы, панели, светильники.

 Светодиоды 5050

 В светодиоды 5050 используются однотипные кристаллы как и в светодиоде 3528, только в количестве 3-х штук. А использование 3-х кристаллов разных цветов (красного, зеленого и синего) позволяют получить маломощный RGB светодиод.

 Основные характеристики:

 -Рабочий ток 60-75мА

 -Мощность 0,21Вт

 -Световой поток 10-21Лм

 -напряжение питания 3-3,2В (для белого светодиода)

 -цвета: все оттенки белого, красный, зеленый, синий, желтый, RGB

 -норма упаковки – бабина 1000 штук.

 Использование: Светодиодные ленты, лампы, автолампы, модули,  панели, светильники.

 Светодиоды PLT

 Для производства светодиодного оборудования  используются светодиоды средней и большой мощности. Все они маркируются как светодиоды PLT. Сравнительная характеристики используемых светодиодов представлена в таблице:

 

Маркасветодиодов СтранаПроизводит. Потреб. Мощность,Вт РабочийТок,мА Световой поток, (эффективность)Лм/Вт Температурасвета, цвет
Epistar Тайвань 1Вт 300-330 120-130 2700-3000К6500-7000К
SEOUL SEMICONDUCTOR Корея 0,5Вт 130-150 115-120 4000-4500
NICHIA Япония 1Вт 300-330 130-140 4000-4500
CREE США 8Вт 1400 95-100 5500-6000

 RGB-светодиод

 Это просто три близко расположенных светодиода под одной линзой: красный — Red, зелёный — Green и синий — Blue, отсюда и название. Как известно, сочетанием этих трёх цветов можно получить любой другой цвет. Обычно у этих трёх светодиодов объединены плюсовые (с общим анодом) или минусовые (с общим катодом) выводы, соответственно, всего у RGB четыре вывода, хотя иногда бывает, что все шесть выводов делают раздельно. То есть, фактически, управление RGB — это управление тремя светодиодами. Яркость свечения светодиода зависит от протекающего через светодиод тока.

 

ledpnz.ru

Виды светодиодов и их характеристики. Достоинства и недостатки.

Здравствуйте, дорогие друзья! Сегодня рассмотрим основные виды светодиодов, узнаем что они из себя представляют, каковы их особенности и сфера применения.

И так…

Светодиодное освещение является на сегодняшний день наиболее эффективным, и в этом контексте вовсе не удивительно, что год за годом светодиоды претерпевают определенную эволюцию. Их мощность становится все больше, корпуса оптимизируются под те или иные цели, не говоря уже о цвете излучаемого света.

Цвет может быть практически любым, достаточно производителю подобрать соответствующий состав полупроводника и легирующих примесей, чтобы ширина запрещенной зоны для рекомбинирования электронов и дырок дала бы необходимый цвет.

   Современные источники освещения, виды светодиодов

Между тем, все современные светодиоды можно в некоторой степени классифицировать по видам, то есть по наиболее отчетливым отличительным признакам, чем мы и займемся. Рассмотрим несколько видов наиболее распространенных светодиодов, начиная с индикаторных, заканчивая осветительными. Кстати, сразу можно отметить, что эволюцию свою светодиод начал по большому счету с индикаторного предка.

Индикаторные светодиоды для выводного монтажа

Индикаторные светодиоды выводного монтажа с круглой или прямоугольной линзой по сей день можно встретить где угодно, начиная с зарядных устройств мобильных гаджетов, заканчивая индикаторами сложного медицинского оборудования. Даже в качестве осветительных светодиодов иногда применяют индикаторные, но такие решения встречаются в последнее время все реже и реже.

Индикаторные светодиоды с выпуклыми круглыми линзами диаметром 3, 5, 8 и 10 мм — характерные представители данного вида. Именно с них, кстати, стартовало такое направление в полупроводниковой технологии, как осветительные светодиоды (для фонариков, например). Однако ток индикаторного светодиода не позволит получить достаточно света, и в промышленных масштабах применять такие светодиоды для освещения просто не целесообразно, особенно сегодня.

  Виды светодиодов для выводного монтажа

Для индикаторов они подходят, даже светодиодные табло и бегущие строки собирали одно время только из таких светодиодов за неимением альтернативы. Маленькие индикаторные светодиоды слабо греются и хоть как-то светятся — что еще нужно от индикатора.. Напряжение от 2,5 до 5 вольт при токе от 10 до 25 миллиампер — не более.

Цвета: белый, красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый, ультрафиолетовый. Индикаторные светодиоды бывают и многоцветными (RGB), когда под одной линзой скрыто три перехода, а снизу имеется четыре вывода, то есть индикатор получится более функциональным, а светодиодное табло — цветным.

Телесный угол рассеивания — до 140 градусов для прямоугольной линзы, и до 130 градусов — для линзы круглой. Яркость свечения индикаторного светодиода — от 100 до 1000 мКд (милликанделл) в среднем.

Яркие светодиоды выводного монтажа

За индикаторными светодиодами появились яркие светодиоды с круглыми линзами до 10 мм диаметром, которые стали уже широко применять в карманных фонариках. При потреблении до 30 мА при 2 — 4 вольтах питания, сила их света достигает 5000 мКд.

Обычно производятся две разновидности, различающиеся цветовой температурой: cool white (холодный белый) и warm white (теплый белый).

Светодиоды индикаторные и осветительные SMD (Surface Mounted Device)

Основная область применения SMD – светодиодные ленты и лампы, переносные фонари, фары автотранспорта. При этом они дают довольно направленное излучение (порядка 100⁰-130⁰), поэтому при освещении больших территорий приходится использовать большое количество этих LED для равномерной засветки площади.

  Виды светодиодов осветительных SMD (Surface Mounted Device)

Эта разновидность индикаторных светодиодов, предназначенная специально для поверхностного монтажа на печатную плату. Такие светодиоды выпускаются в стандартных корпусах типа SMD, размером от 0603 до 7060, причем наиболее распространены размеры от 1608 до 3528. Видимый телесный угол — от 20 до 140 градусов, а средняя яркость 300 — 400 мКд.

Их мощностные характеристики сходны с индикаторными светодиодами выводного монтажа. Тем не менее, светодиоды поверхностного монтажа можно монтировать на плату в больших количествах на малой площади, и таким путем получить светодиодную лампу или световую панель любого размера.

   Светодиодная лампа

Светодиодные ленты — также набор SMD-светодиодов на подложке.

 

Светодиоды Super Flux Piranha (Пиранья)

Особая группа светодиодов, широко применяемых в рекламной промышленности и в автотюнинге — сверхъяркие светодиоды Piranha прямоугольной формы. Светодиоды отличаются особой формой основания, и улучшенными рассеивающими свойствами. Они удобно и жестко крепятся четырьмя выводами на печатную плату или на другое плоское основание.

   Виды светодиодов

Цвета: белый, красный, зеленый и синий. Размеры — от 3 до 7,7 мм. Благодаря подложке большей площади и высокой теплопроводности, ток через светодиод может доходить до 50 мА при напряжении до 4,5 вольт. Угол рассеяния достигает 120 и более градусов.

Осветительные светодиоды COB (Chip On Board)

Светодиодное освещение — самая широкая на сегодня область применения светодиодов. Излучение может быть теплым и холодным, белым, желтым или любого другого оттенка, близким по цвету к лампам дневного света, к лампам накаливания, или даже к солнечному свету, в зависимости от требуемой цветовой температуры, и главным образом, на стадии производства, — от состава полупроводника и люминофора.

Наиболее распространенный способ изготовления осветительных светодиодов — нанесение люминофора на синий светодиод. В результате свет излучаемый светодиодом получается желтым, зеленым, красным и т. д. Свет приближен по свойству к люминесцентному.

   Осветительные светодиоды COB (Chip On Board)

Светодиоды COB – это множество полупроводниковых кристаллов, установленных на одной подложке, и залитые люминофором. Как и в случае с монтажом нескольких SMD светодиодов на плате, здесь получается похожий результат — большая яркость благодаря суммарному световому потоку от нескольких маленьких источников света. Но источники (кристаллы) расположены на подложке плотнее, поэтому и световой поток получается больше, чем при монтаже SMD на плате.

COB-светодиоды конечно пригодны и в качестве индикаторов. Светотехническое оборудование, в свою очередь, стало с COB-светодиодами значительно дешевле, не только в силу автоматизации процесса изготовления, но и благодаря более экономичному нанесению материалов.

   Светодиодный модуль с радиатором

Важно, однако, всегда помнить, что такому светодиоду требуется обеспечить обязательный отвод тепла, а мощным и очень мощным (от 3 до 100 Ватт) требуется радиатор, иначе произойдет быстрое тепловое разрушение кристаллов.

Отремонтировать такую COB матрицу невозможно, и если испортится часть кристаллов, то придется менять всю подложку целиком на новую. Поэтому лучше сразу создать ей приемлемые условия в плане охлаждения.

Параметры питания, как правило — от 3 до 35 вольт, в зависимости от конкретной модели, и ток — от 100 мА до 2,5 А и даже более.

Светодиоды filament (в форме нити накала)

Этот тип светодиодов также используется пока только для освещения. Широкое распространение получили в качестве декоративной подсветки помещений. Спектр свечения, в отличие от SMD и COB, гораздо приятнее человеческому глазу и напоминает свет лампы накаливания. При этом сохраняются все присущие LED достоинства: низкое энергопотребление и долгий срок службы.

   Светодиоды Filament

В этом ролике демонстрируется сравнение декоративной лампы накаливания мощностью 40 Вт и лампы Filament на 4 Вт:

 

Здесь видно, что при мощности в 10 раз меньше, световой поток, отдаваемый лампой Filament, в 3-4 раза больше.

В то же время КПД Filament даже выше, чем у тех же SMD, — при одинаковой мощности первые позволяют получить большую освещенность. Это достигается за счет технологии COG (Chip On Glass, чип на стекле), при которой светоизлучающие кристаллы устанавливаются на стеклянную подложку, а затем покрываются люминофором.

 

   Устройство филаментной светодиодной лампы

Сама подложка имеет цилиндрическую форму, что позволяет получить угол рассеяния светового потока 360⁰. То есть такие LED очень хороши при создании ненаправленного излучения.

Лазерные диоды

И напоследок еще об одном типе, который нельзя отнести ни к индикаторным, ни к осветительным LED, – лазерный диод. Собственно, светодиодом его можно считать с натяжкой, поскольку по технологии производства он не имеет ничего общего с обычными LED.

 

   Лазерные диоды

Лазерные диоды представляют собой особым образом обработанные полупроводниковые кристаллы, которые при подаче напряжения генерируют очень узкий пучок света. При этом образцы нового поколения позволяют получить угол расхождения луча в пределах 5-10⁰. Встречаются как модели, работающие в видимом диапазоне, так и вне его (УФ и ИК).

   Лазерные диоды

Широкое применение эти диоды нашли в лазерных указках, целеуказателях, DVD-приводах, оптических компьютерных мышах, линиях оптоволоконной связи.

Заключение

Вообще все представленные на рынке светодиоды невозможно четко и более точно классифицировать. Сейчас идет процесс эволюции полупроводниковых источников света, и одни являются разновидностью других. Светодиодные ленты по сути — SMD светодиоды на подложке, а светодиодные индикаторы — набор индикаторных светодиодов. Поэтому наш краткий обзор наиболее выразительных позиций закончен.

 

Смотрите также по этой теме: 

   Светодиод. История возникновения и развития. Свечение Лосева.

   Подключение светодиодной ленты. Устройство и схема.

   Oled — освещение на основе органических светодиодов.

   Уличные светодиодные светильники, их разновидности и отличия.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

powercoup.by

Характеристики светодиодов

Рынок предлагает большое количество самых разных светодиодов по самой разной стоимости. Разобраться в этом многообразии и выбрать именно то, что нужно поможет понимание характеристик светодиодов.

Первое, на что нужно обратить внимание, это производитель светодиода. Вернее, важно не столько конкретное название производителя, сколько сама возможность его идентифицировать. Смысл в том, что если у светодиода есть конкретный производитель, то к остальным заявленным его характеристикам появляется какое-то доверие, которое тем больше, чем известней и именитей этот производитель есть. В противном случае, практически всегда заявленные характеристики окажутся завышенными, а сама покупка превращается в своего рода лотерею. Особая внимательность требуется, когда нужна серия светодиодов, которые будут работать вместе. Чем менее известен производитель таких светодиодов, тем более вероятность того, что светодиоды даже вроде бы из одной партии будут иметь разные оттенки, яркость и надежность свечения.

Пример плохой светодиодной ленты - светодиоды имеют разную температуру свечения

Следующая важная характеристика светодиодов это цвет для цветных или цветовая температура для белых светодиодов. На данный момент производятся светодиоды от ультрафиолетовых до инфракрасных. Каждый конкретный цветной светодиод излучает свет в узком спектральном диапазоне – 5-10 нм.

Соответствие излучаемой длины волны к цвету светодиода

Конкретная длина волны может быть важна при выборе светодиодов для растений или аквариума. Встречаются также трехцветные RGB-светодиоды, которые представляют собой фактически три светодиода – красный, синий, зеленый – размещенные на одной подложке. Обычно они имеют общий анод или катод. Также должна указываться длина волны каждого цвета. Бывают двухцветные (например, красный и зеленый) светодиоды. Это, как правило, индикаторные светодиоды совсем небольшой мощности.

RGB-светодиод

Белые светодиоды излучают свет широкого спектра и различаются оттенками – цветовой температурой – от теплой белой до холодной. Цветовая температура измеряется в кельвинах и должна указываться в характеристиках конкретного светодиода.

Цветовая температура - диаграмма

Ведущие производители, например, CREE, приводят в технической документации спектральные характеристики своих белых светодиодов. В каких-то случаях это может быть очень важно. Более подробно об источниках света производства этой компании читайте в статье "Светодиоды CREE".

Спектр белого светодиода на примере CREE MT-G2

Визуально – чем теплее белый свет, тем он желтее. Чем холоднее – тем синее.

Визуальные различия свечения разной температуры

Следующие связанные параметры светодиода – это его максимальный рабочий ток, падение напряжения и их произведение – максимальная потребляемая мощность светодиода. Потребляемая мощность во многом определяет область применения светодиода – десятые доли ватта (рабочий ток до 50мА) для индикаторных светодиодов и до десятков ватт для мощных осветительных светодиодов. Индикаторные светодиоды не требуют дополнительного охлаждения, могут иметь разные размеры и варианты исполнения для выводного или поверхностного монтажа.

Индикаторные светодиоды разных размеров

Достаточно распространены осветительные светодиоды для поверхностного монтажа малой и средней мощности. Такие светодиоды имеют размеры до 5х6 мм и рассчитаны на рабочий ток до 50мА. Монтируя линейки из нескольких таких светодиодов можно получить достаточно мощные источники света. Также часто такие светодиоды продаются в виде готовых осветительных лент.

SMD-светодиоды собранные на ленте

Мощные светодиоды в процессе работы на максимальных токах выделяют большое количество тепла и это, безусловно, необходимо учитывать при проектировании готового устройства. Обычно такие светодиоды припаиваются к алюминиевой подложке, которая, в свою очередь, крепится к радиатору.

Мощный светодиод на алюминиевой подложке - "звездочке"

Хороший теплоотвод очень важен, поскольку при перегреве снижается эффективность работы светодиода, значительно ускоряется деградация кристалла и, соответственно, уменьшается срок его службы. Опять же, если теплоотвода будет совсем недостаточно, то светодиод в итоге банально сгорит.

Мощность светодиода также определяет способ его питания. Для маломощных индикаторных светодиодов можно обойтись ограничивающими ток резисторами. Мощные светодиоды требуют более внимательного подхода и здесь уже не обойтись без подходящих по мощности драйверов.

Совсем не рекомендуется превышать максимальный рабочий ток светодиода – может произойти пробой и светодиод необратимо разрушится. Вообще, если рассчитывать на долговременную эксплуатацию, то реальный рабочий ток не должен превышать 70-75% от максимально допустимого. Безусловно, при достаточно эффективной системе теплоотвода.

Следующая важная характеристика светодиодов – это величина светового потока, излучаемого светодиодом. Световой поток измеряется в люменах на ватт мощности и определяется энергоэффективностью светодиода (подробнее – в статье «Энергоэффективность светодиодов»). Световой поток и освещенность связаны с физиологическими человеческими особенностями. Человеческий глаз наиболее чувствителен к желто-зеленому свету с длиной волны 555нм. Поэтому понятия энергоэффективности и величины светового потока фактически могут быть отнесены только к белым светодиодам. Более того, в силу различия излучаемого спектра, белые светодиоды с холодной цветовой температурой будут более эффективны, чем светодиоды с теплым белым светом. Сегодня лидером по энергоэффективности является компания CREE. Серийно производимые ими светодиоды на сегодня имеют эффективность до 200 люменов на ватт мощности. И эта цифра постоянно растет.

Для практического применения светодиодов также важен такой их параметр как угол распространения света. Плоский кристалл светодиода излучает свет узким пучком, что не всегда удобно. Для расширения светового пучка используются те или иные оптические системы. Обычно это небольшие рефлекторы и линзы, устанавливаемые на светодиод.

Оптические системы на индикаторных и мощных светодиодах

Тем не менее, мощность излучения существенно падает по мере увеличения угла. Это хорошо иллюстрирует следующий график.

Зависимость интенсивности свечения светодиода от угла рассеивания света

Часто в характеристиках светодиода указывается только одно число – угол рассеивания. Например, 130 градусов. Это означает, что наблюдатель, расположенный под углом в 65 градусов к центральной оси светового пучка, получит всего 10-20% светового потока.

Срок службы современных светодиодов составляет десятки тысяч часов, что, скорее всего, будет гораздо больше, чем период работы готового изделия в целом. По этой характеристике светодиоды разных производителей отличаются мало, разве что совсем уж непредсказуемый китайский производитель NoName преподнесет неприятный сюрприз.

Также при нормальных условиях эксплуатации световой поток светодиода совсем незначительно ухудшается с течением времени – единицы процентов на несколько тысяч часов. Заметно ухудшить этот параметр может системный перегрев светодиода в работе или превышение его максимального рабочего тока.

Светодиоды становятся все более доступны для самых разных областей применения. Многообразие их вариаций способно запутать самого искушенного потребителя. Знание и понимание самых разных характеристик светодиодов было и остается ключевым для того, чтобы то или иное принятое решение о покупке было единственно правильным.

www.flashled.com.ua

Что такое светодиоды. Как делают светодиоды.

21 января 2016

Что такое светодиоды. Как делают светодиоды. Типы светодиодов, характеристики, достоинства и недостатки

Что такое светодиоды

Светодиоды – обозначение на схеме

Светодиоды – это приборы, излучающие свет, изготовленные с применением полупроводниковых материалов. Благодаря механизму полупроводимости и сопутствующей ему рекомбинации в месте контакта двух полупроводников с разными типами проводимости светодиоды превращают электрический ток, по ним протекающий, в свет, без дополнительных преобразований.

Термин «рекомбинация» по отношению к физике полупроводников означает исчезновение пары свободных носителей противоположного заряда с выделением энергии.

Светодиоды обозначаются короткой аббревиатурой буквами кириллицы – СД (светодиод), или СИД (светоизлучающий диод), или же латинскими буквами LED (Light Emitting Diode – с английского «светоизлучающий диод»).

Как делают светодиоды

Светодиоды – это кристаллы, выращенные или нарощённые из химических элементов на основе полупроводников и помещенные в специальный для каждого вида светодиодов корпус. Технологии изготовления светодиодов разнятся в зависимости от вида светодиода. Изготавливают светодиоды с добавлением различных химических элементов – полупроводников, неполупроводниковых металлов и их соединений и легирующих, то есть придающих составу определенные характеристики, примесей.

Процесс изготовления светодиодов выглядит, примерно, следующим образом:

Пластины, служащие в качестве подложки будущих кристаллов светодиодов, помещают в специальную герметичную камеру. Такие пластины изготовлены из удобных для наращивания светодиодов материалов, например, из искусственного сапфира, у которого подходящая для этого кристаллическая решетка. После того, как пластину помещают в герметичную камеру, эту камеру заполняют смесью газообразных химических веществ на основе полупроводников и легирующих добавок. Внутренность такой камеры начинают нагревать. В процессе этого нагрева химические элементы, находящиеся до этого в газообразном состоянии, осаждаются на пластинах.

Процесс длится несколько часов и за это время на подложке наращивается несколько десятков слоев общей толщиной лишь несколько микрон. Отличие в толщине пластины до и после наращивания не различимо на глаз.

Затем с помощью трафарета на пластину напыляются золотые контакты, после чего ее разрезают на мельчайшие части. Каждая такая часть – это отдельный кристалл светодиода со своими контактами. Размеры ее очень малы, и разглядеть ее в деталях можно лишь под микроскопом.

На следующем этапе готовые кристаллы вставляют в корпус и по необходимости покрывают слоем люминофора. Какой именно корпус и какое именно количество кристаллов в него вставят зависит от того, где и как данный светодиод будет использоваться в дальнейшем.

Все светодиоды отличаются друг от друга как отпечатки пальцев – нет двух идентичных по своим характеристикам светодиодов. Поэтому на следующем этапе происходит сортировка светодиодов по двум-трем сотням параметров, для того чтобы отобрать наиболее близкие друг другу по мощности, форме, цветовой температуре и другим характеристикам светодиоды.

Затем светодиоды проверяют на работоспособность на испытательных стендах, а лишь затем из них изготавливают светодиодные лампы, ленты или используют в других сферах применения.

Виды светодиодов

Существует много видов светодиодов. Прежде всего светодиоды разделяются по применению. В основном по применению светодиоды подразделяются на два вида – индикаторные светодиоды и осветительные светодиоды. Еще светодиоды подразделяются по способу монтажа на монтажную плату. Индикаторные и осветительные светодиоды монтируются разными способами.

Индикаторные светодиоды

Индикаторные светодиоды (Нажмите для увеличения)

Индикаторные светодиоды обычно относятся к DIP типу светодиодов (Dual In-line Package) или называется по-другому – DIL (Dual In-Line – англ. двойное размещение в линию). Также этот способ монтажа именуется PHT (Plating Through Holes – англ. через отверстие платы).

К индикаторным можно отнести и светодиоды типа – Super Flux (обычно переводят как сверхяркие),называемые также – пиранья. Это светодиоды различных цветов в квадратном прозрачном корпусе с четырьмя выводами. Используются такие светодиоды в автомобилях, световой рекламе, декоративной подсветке.

Светодиоды “Super Flux” – Пиранья (Нажмите для увеличения)

Индикаторные светодиоды, как понятно из их названия, используются для индикации работы различных приборов и аппаратов. К примеру, огонек на панели телевизора – это работа индикаторного светодиода.

Индикаторные светодиоды, излучающие невидимый глазу инфракрасный свет, применяются в пультах дистанционного управления. Также индикаторные светодиоды применяются в автомобилях. светофорах, для подсветки LED мониторов и экранов. Отдельно выделяются OLED (Organic Light Emitting Diode), так называемые органические светодиоды, на основе действия которых осуществляется не просто подсветка жидкокристаллических экранов, а полностью работа OLED мониторов и телевизоров.

Осветительные светодиоды

Для освещения применяют светодиоды, излучающие белый свет. Обычно они подразделяются на излучающие холодный белый, просто белый и теплый белый цвета. Для получения излучения белого света применяется RGB технология . Пожалуй, это наиболее дешевый и распространенный метод, но при его использовании ухудшается индекс цветопередачи светильников, то есть при таком освещении изменяются для зрительного восприятия цвета освещаемых предметов.

Другой метод получения белого света заключается в том, что светодиод, излучающий невидимый глазу ультрафиолет, покрывается тремя видами люминофора, излучающими при их возбуждении голубой, зеленый и красный цвета. При смешении этих цветов опять-таки получается излучение белого света.

В третьем варианте на голубой светодиод наносят два вида люминофора, излучающих желтый и зеленый или красный и зеленый цвета, в результате чего и получают белый свет.Во втором и в третьем вариантах получается этакая модификация люминесцентной лампы.

SMD светодиоды (Нажмите для увеличения)

По способу монтажа осветительные светодиоды бывают SMD типа (Surface Mounted Device – англ. прибор. монтируемый на поверхность).

SMD светодиод состоит из подложки. которая может играть роль теплоотвода, если изготавливается из соответствующих материалов, например, алюминия или меди. На подложке располагается кристалл светодиода, припаянный своими контактами к контактам корпуса, в котором заключена подложка.

Сверху кристалл закрыт линзой или люминофором, в зависимости от применения диода. И уже на контакты корпуса подается напряжение, когда SMD светодиод вмонтирован в прожектор, в потолочный светильник, на светодиодную лампу или светодиодную ленту. На подложке могут располагаться один, два или три светодиода и соответственное количество выводов контактов опять-таки в зависимости от того, как светодиод будет применяться.

COB светодиоды (Нажмите для увеличения)

Кроме SMD типа существуют светодиоды COB типа (Chip On Board – англ. чип на плате). На одной плате-подложке, служащей теплоотводом, припаивается большое количество кристаллов, и все они покрываются сплошным слоем люминофора соответствующего состава. Получается один большой светодиод с соответствующей яркостью. Такая технология позволяет упростить и удешевить изготовление светодиодных ламп, а также получить больший световой поток с меньшей площади по сравнению с SMD светодиодами.

Светодиоды COB удобно использовать для освещения, для чего они практически и так используются. SMD же светодиоды могут применяться не только для освещения, но и как индикаторные или декоративные. Лампа на SMD светодиодах более ремонтно пригодна – можно заменить один перегоревший светодиод, а в лампе на COB светодиодах придется заменить всю плату-подложку. К тому же лампы на COB светодиодах дают простор для действий недобросовестных производителей – покупатель не может визуально определить количество кристаллов и соотнести их с заявленными характеристиками лампы.

Характеристики светодиодов

Основные характеристики светодиодов – это рабочий ток, напряжение, мощность, световой поток, сила света (эффективность), цветовая температура, габариты и угол рассеивания.

Рабочий ток светодиодов

Светодиоды работают только от определенной силы тока. Эта характеристика наиболее важна для работоспособности светодиода. Если светодиод рассчитан на рабочий ток в 0,02А, то даже небольшое превышение этой величины приведет к быстрой деградации светодиода и выходу его из строя. Чуть более высокое превышение силы тока ведет к мгновенному перегоранию светодиода. Рабочий ток светодиодов различен – более мощные светодиоды работают на более высоком токе. В светодиодных лампах и светильниках установлены драйвера, дающие именно ту величину тока, которая нужна для светодиодов, установленных в этих приборах. Если же требуется подключить светодиод отдельно, то необходимо знать характеристики этого светодиода, чтобы ограничить ток соответствующим драйвером, токоограничивающим резистором или конденсатором.

Напряжение светодиодов

Рабочее напряжение светодиодов зависит от полупроводников и других химических элементов, использованных при изготовлении этих светодиодов. Так как применение разных типов материалов для изготовления существующих видов светодиодов ведет к излучению света различных цветов, то рабочее напряжение можно определить по цвету светодиода. Или, говоря другими словами, светодиоды разных цветов имеют разное рабочее напряжение.

Для питания светодиодных лент и светильников обычно используются драйвера, дающие на выходе 12 вольт постоянного тока. Если запитывать от такого источника питания цепочку из последовательно соединенных светодиодов с рабочим напряжением 3 вольта, исключив в этом примере падение напряжения на токоограничивающем резисторе, то такая последовательная цепь может состоять только из четырех светодиодов. Пятый светодиод, если включить его в эту цепь, работать не будет. Каждый из светодиодов, грубо говоря, забирает из 12 вольт питания по 3 вольта.

Эту характеристику светодиода называют напряжением падения. В данном случае у каждого из светодиодов напряжение падения составляет 3 вольта. Другими словами, падение напряжения – это напряжение, возникающее на выводах светодиода при протекании через него прямого рабочего тока. Эту характеристику иногда и называют рабочим напряжением светодиода. Хотя, строго говоря, таких характеристик, как напряжения питания или рабочее напряжение, у светодиода, как и у любого диода, нет. А есть лишь такие понятия, как падение напряжения и рабочий ток.

Мощность светодиодов

Мощность светодиода зависит от его рабочего тока и падения напряжения на нем. Падение напряжения разных светодиодов колеблется в диапазоне, примерно, 1,5 – 4 вольта. Рабочий ток индикаторных и маломощных светодиодов обычно составляет 15 – 20 мА. Ток мощных осветительных светодиодов может быть 150, 350, 750 мА и доходить до 1А.

При этом необходимо помнить, что применение для светодиодов такого большого тока ведет к их чрезмерному нагреву, быстрой деградации и выходу из строя. Во избежание этого при питании светодиодов большим током, для повышения их яркости, должна использоваться хорошая система охлаждения. Для этого применяются достаточно массивные радиаторы из алюминия или даже меди, а в некоторых случаях принудительный обдув воздухом с помощью вентилятора-кулера.

Хорошее охлаждение светодиодов при их работе на большом токе снижает риск потери их работоспособности, но не исключает его совсем.

Чтобы определить мощность светодиода необходимо умножить напряжении на силу тока. Если взять максимальные для светодиодов 4 вольта и 1 ампер, мы получим самый мощный светодиод мощностью 4 Ватта. Причем это будет осветительный светодиод, работающий от тока с нехарактерной, искусственно завышенной для светодиодов силой.

Поэтому нужно понимать, что, если разговор идет о 10 ваттном или даже 100 ваттном светодиоде, то имеется в виду лампа или светильник, состоящие из нескольких штук или десятков штук светодиодов. Или же речь идет о светодиодной сборке, например, COB типа. Иными словами, 100 кристаллов-светодиодов, каждый мощностью 1 Ватт, припаиваются на единую плату и заливаются слоем люминофора. Так и получается светодиод мощностью 100 Ватт.

Световые характеристики светодиодов – световой поток, освещенность, световая отдача и угол рассеивания

Осветительные светодиоды испускают более мощный световой поток при том же или меньшем потреблении электрической энергии, что и другие источники освещения. Соответственно освещенность лампами и светильниками на светодиодах какого-либо пространства более велика, чем освещенность лампами накаливания, люминесцентными и другими такой же или большей мощности. Естественно и световая отдача осветительных светодиодов лучше, то есть они дают большее количество люмен (единиц светового потока) на каждый ватт своей мощности.

С этими характеристиками светодиодных ламп и светильников могут поспорить лишь натриевые газоразрядные лампы низкого и высокого давления и, в какой-то мере, люминесцентные лампы. Но надо понимать, что все эти отличные качества светодиодов имеют широкий разброс в зависимости от типов светодиодов и качества их изготовления.

Такая же характеристика светодиодов как угол рассеивания света отличает их от других источников излучения меньшей величиной этого угла. Угол рассеивания различных ламп без отражателя – 360°, то есть они освещают окружающее пространство во все стороны более или менее равномерно. Угол рассеивания одного осветительного светодиода может составлять 15-120°. Для расширения угла рассеивания применяется рассеивающая линза. Если же требуется узкий угол рассеивания светодиода, к примеру, для точечного – акцентного освещения, то применяется линза собирательная – сужающая луч света.

Пучок света, испускаемый светодиодом, неравномерен по яркости в пределах угла рассеивания. Он наиболее ярок в центре и снижает яркость по мере приближения к краям этого угла.

Для достижения угла рассеивания в 360° делаются светодиодные сборки из множества светодиодов, светящих в разные стороны, к примеру, такие как светодиодные лампы типа «кукуруза».

Цвета светодиодов. Цветовая температура светодиодов

Цвета светодиодов могут быть самыми разнообразными – от основных цветов до их оттенков. Если мы говорим об индикаторных DIP светодиодах, то цветовая температура не зависит от цвета корпуса светодиода. Цвет корпуса светодиода лишь показывает каким цветом будет светить данный светодиод. Цвет свечения, то есть цветовая температура, зависит от материалов, из которых изготовлен светодиод. Применение различных полупроводников, легирующих добавок и других химических элементов, а также разнообразные технологии производства позволяют получить светодиоды с различной цветовой температурой. Есть множество видов светодиодов в прозрачном корпусе, цвет свечения которых можно определить, лишь включив светодиод.

Существуют также двухцветные светодиоды, с двумя контактами, как и у одноцветного светодиода – анодом и катодом. Смена цветов в них происходит при смене полярности питания. Трехцветные с двумя анодами и общим катодом объединяют в себя два кристалла разных цветов. В зависимости от того, на какие контакты подается питание, светодиод горит одним или другим цветом. А при включении обоих цветов от их смешения получается третий цвет. Наиболее распространено объединение красного и зеленого светодиодов, при смешении дающих желтый цвет.

Светодиоды RGB типа (Red – красный, Green – зеленый, Blue – синий), как явствует из их названия, состоит из трех кристаллов, по отдельности дающих красный. зеленый и синий цвета. При смешении этих цветов через линзу получают белый свет, применяемый для освещения. Такие светодиоды могут быть устроены так, чтобы при управлении через контроллер они могли давать каждый цвет по отдельности или, при смешении цветов, давать все другие оттенки спектра. Например, четырех-пиновый индикаторный светодиод с тремя катодами для каждого кристалла отдельно и одним общим плюсовым выводом – анодом работает по такому принципу.

Достоинства и недостатки светодиодов как источников освещения

Достоинства осветительных светодиодов
  1. Малое потребление электрической энергии. Получение примерно тех же световых характеристик, что и у других источников освещения достигается с меньшим расходом электроэнергии.
  2. Заявленный производителями долгий срок службы в диапазоне, примерно, от 30 000 до 100 000 часов. Это от 3,5 до 11,5 лет при постоянной работе или от 10 лет до 34 лет при работе 8 часов в сутки.
  3. Высокая светоотдача. Светодиоды, в зависимости от типа, дают от 10 до 250 люменов светового потока на каждый ватт своей мощности.
  4. Отсутствие ядовитых паров ртути.
Недостатки осветительных светодиодов
  1. Очень высокая цена у качественных светодиодов от известных производителей.Низкие фактические характеристики у некачественных светодиодов от неизвестных производителей и при этом недостаточно низкая цена по сравнению с лампой накаливания.
  2. Гарантия известных производителей на качественные светодиоды от 3 до 5 лет в отличии от заявленного срока службы – до 11 лет при постоянной работе. Срок же окупаемости качественной светодиодной лампы – 5 лет.
  3. Эффект высокочастотного мерцания при использовании дешевых светодиодных сборок за счет экономии на системе электропитания.
  4. Для питания светодиодов необходимо применять драйвера или другие источники питания. А для стабильной и долгой службы светодиодов необходимо применять качественные, а значит дорогие источники питания. Гарантийный срок службы этих источников питания может быть и ниже, чем срок службы светодиодов, что значительно удорожает их обслуживание.
  5. Применение диммеров -регуляторов для изменения освещенности возможно не для всех видов светодиодных ламп. Устройство этих регуляторов более сложно, чем устройство регуляторов для ламп накаливания, а значит они более дорогие. Иногда значительно более дорогие.
  6. Существуют светодиоды, излучающие белый свет с разной цветовой температурой, примерно, от 3 500 – до 7 000 К. Маркетинговые названия – теплый белый свет, белый свет, холодный белый свет – не всегда точно соответствуют фактическим характеристикам. Поэтому многим людям реальный свет светодиодной лампы может быть неприятен и действует на них раздражающе.
  7. Малый угол рассеивания. Светодиоды дают направленный свет и для получения привычной освещенности может понадобиться большее количество светильников.
  8. Не существует двух одинаковых светодиодов, с одинаковыми характеристиками. Если несколько десятков или даже сотен однотипных ламп накаливания или ламп других видов, при включении будут светить совершенно одинаково, то со светодиодами все совсем не так. Все световые характеристики одинаковых светодиодов чуть-чуть различаются, соответственно различаются и собранные из них светодиодные лампы. При включении в сеть каждая лампа будет излучать свет отличный по своим параметрам от остальных однотипных светодиодных ламп. Световой поток, освещенность, цветовая температура и другие характеристики будут немного различны даже в одной партии ламп одного производителя. Если же при замене перегоревших ламп будут использованы лампы из другой партии и тем более другого производства, то различия в их свечении будут еще более бросаться в глаза. Получается что добиться равномерного и одинакового освещения с помощью светодиодов очень проблематично.
  9. По поводу нашумевшего отказа от ламп накаливания в пользу светодиодов. Если повсеместно запретить лампы накаливания и применять для освещения только светодиоды для экономии электроэнергии, то электрокомпании просто повысят цену на электроэнергию, чтобы не терять прибыли. А мы будем потреблять меньше, и платить больше и при этом дополнительно покупать дорогие светодиодные лампы.

Светодиоды – чрезвычайно полезные и интересные источники света. Их применение в большинстве случаев оправданно, а в некоторых случаях просто необходимо. Но заменить все остальные осветительные устройства они не в состоянии и должны применяться в наших домах наряду с ними.

Вернуться к списку новостей

led54.ru

Индикаторные лампы: основные характеристики

Индикаторные лампы преимущественно относятся к газоразрядным элементам с катодом холодного типа. Во время рабочего процесса возникает самостоятельный тлеющий разряд, который сопровождается свечением. Его цвет зависит от состава наполнителя. Для индикаторных аналогов чаще всего это оранжево-красный колер. В качестве электродов может выступать никель, алюминий, молибден либо железо.

Подключение индикаторной лампы

Для подключения светового элемента подбирают трансформатор по длине лампы с учетом состава газового наполнителя. Вторичное напряжение высчитывается по специальным таблицам.

Дальнейшие манипуляции:

  • Преобразователи напряжения электронного типа подходят в основном для закрытых помещений, если иное не предусмотрено в технической сопроводительной документации.
  • Неоновые индикаторные лампы при монтаже на улице требуют обязательного заземления.
  • Далее следует подобрать высоковольтный провод нужного сечения с минимальным запасом по длине. Чтобы защитить проводку от металлических элементов, используют трубки из ПВХ.
  • Лампу помещают в поликарбонатные фиксаторы по схеме, указанной на трансформаторе. Точки соединения изолируются при помощи изоленты и полимерных трубочек.
  • Все токопроводящие детали необходимо заземлить.
  • Так как в конструкции неоновых световых элементов используется стекло, следует дополнительно устанавливать защиту из поликарбоната или оргстекла.
  • При монтаже соблюдайте правила безопасности: не бросайте и не трясите лампу. Это может привести к разгерметизации, в результате чего элемент не будет работать.
  • Если добавить пары ртути или люминофора, свечение будет менять цвет.

Особенности

Индикаторные лампы с неоном подразделяются на три основных типа:

  1. Люминесцентный электроприбор – это элемент дневного освещения, который монтируется в специальные светильники. К недостаткам такой модели относится частое перегорание.
  2. Сигнальные модификации рассчитаны на световую индикацию электрических импульсов. В конструкцию входит пара электродов в виде цилиндров, дисков или стержней, которые имеют различную конфигурацию и помещаются в стеклянную колбу. В баллоне содержится специальная смесь, которая дает красное или оранжевое свечение.
  3. Декоративные индикаторные лампы ориентированы на монтаж в обычный патрон стандарта Е14 или Е27, работают от сети 220 Вольт. Элементы включают в себя балластный резистор, который позволяет включать их напрямую в сеть освещения.

Стоит отметить, что зеленые флуоресцентные аналоги применяют в качестве сигнального источника света. Внутренняя часть стеклянного резервуара покрывается специальным покрытием, которое превращает красный колер в зеленый цвет. Маленькие неоновые лампочки могут выполнять функцию подсветки в паре со светодиодным элементом.

Основные характеристики

При выборе индикаторных ламп учитывают следующие основные параметры:

  • Внешний диаметр.
  • Длину линейную.
  • Показатель цветности.
  • Индекс передачи цвета.
  • Поток света в диапазонах 50-80 А.
  • Потребляемую мощность при аналогичной силе тока.
  • Длину электрическую.

Рассмотрим конкретнее характеристики на примере модификации МН-7:

  • Предельное напряжение возникновения разряда – 87 В.
  • Аналогичный показатель для поддержания разряда (максимум/минимум) – 67/48 В.
  • Расчетная яркость – 50 кд/кв.м.
  • Рабочий ток (максимальный/минимальный) – 2,0/0,5 мА.
  • Сопротивление балластное – 60 кОм.
  • Индикаторная наработка – 500 часов минимум.
  • Колба в диаметре – 40 мм.
  • Вес – 9 г.
  • Цоколь – B15d/18.

Светодиодные индикаторные лампы

Данные световые элементы делятся на несколько категорий. Обзор начнем с модификации DIP. Эти светодиоды представляют собой кристалл с выпуклой линзой или без нее, который находится в выводном корпусе. Основа может быть цилиндрической или прямоугольной конфигурации. Лампы выпускаются в широчайшем цветовом диапазоне, в том числе до ИК и УФ-версий. На рынке представлены одноцветные и многоцветные версии, которые сочетают в себе несколько разных кристаллов. К недостаткам этой группы относят малый рассеивающий угол (не более 60 градусов).

Модель Super Flux Piranha ("Пиранья")

Конструкция этих светодиодов включает в себя элементы повышенной яркости, размещенные в прямоугольном корпусе, оснащенном 4 выводами. Подобное решение дает возможность надежно закрепить лампочку на плате. Выпускаются «Пираньи» в красном, синем, белом и зеленом колере, размер линзы – 3 и 5 мм. Показатель рассеивания колеблется от 40 до 120 градусов. Основная сфера применения этих элементов – подсветка приборных автомобильных панелей, рекламных вывесок, ходовых огней.

Straw Hat («Соломенная шляпка»)

Индикаторная лампа накаливания со светодиодами этого типа обладает значительным углом рассеивания. Ее конфигурация напоминает внешне стандартные LED-аналоги с парой выводов, однако имеет меньшую высоту и увеличенный размер линзы. Рабочий кристалл размещен ближе к передней стенке линзы, которая отличается по своим характеристикам, в зависимости от предназначения. Информация об этом имеется в сопроводительных документах. Угол рассеивания достигает 100-140 градусов.

В продаже можно найти белые, красные, зеленые, желтые и синие модели. Светодиоды способны создавать ненаправленное свечение, что позволяет использовать их в декоративных целях и других случаях, где требуется равномерная подсветка с низким потреблением энергии.

SMD

Эта группа светодиодов включает в себя максимально яркие цветные и белые световые элементы мощностью примерно 0,1 Вт. Они помещаются в стандартные корпуса для поверхностного монтажа. Предусмотрены модели с наличием выпуклой линзы и без нее. Учитывая простоту установки этих лампочек, на их основе выпускаются светодиодные ленты. Одним из самых популярных в этой сфере стал элемент типа Cree SMD 3528.

Аналоги

Альтернативными рассмотренным выше системам источниками света являются индикаторные лампы накаливания. В этом классе популярна модификация СКЛ. Элементы используются в качестве замены стандартных ламп накаливания в автоматических системах. Это позволяет увеличить срок службы детали за счет оптимизации регулировки ее работы и низкого электропотребления.

Ниже приведены основные параметры индикаторной лампы на 220 В типа СКЛ:

  • Потребляемый ток – от 2,5 до 20 мА.
  • Номинальное напряжение – 220 В.
  • Показатель защиты – IP54.
  • Рабочая температура – от –40 до +60 градусов по Цельсию.
  • Частота на переменном токе – 50 Гц.
  • Свечение – зеленый, желтый, белый, красный, синий цвет.
  • Установочное отверстие панели – 30 мм в диаметре.
  • Сила излучения – 20 мКд.

Как проверить исправность ламп

Контрольное тестирование сигнальных неоновых элементов проводится посредством их визуального осмотра и проверки непосредственно под напряжением. Второй способ контроля работы рассматриваемой индикаторной лампы – испытание в радиотрансляционной сети при помощи низкочастотного трансформатора. Если поблизости не предусмотрены подачи радиотрансляций или переменного тока, проверить лампочку можно через подключение к батарейке и силовому трансформатору либо его междуламповому аналогу.

Люминесцентный световой элемент активируется при помощи электромагнитного или электронного пускорегулирующего устройства. Чтобы проверить светодиод или неоновый вариант, необходимо взять аналогичное исправное приспособление и подключить его последовательно согласно схеме к контрольному образцу. Если он горит, значит проблема в основном блоке. В современных конструкциях используется преимущественно электронно-пускорегулирующая аппаратура.

fb.ru


Смотрите также