Характеристики светодиодов

Характеристики

Самой важной из всех характеристик является рабочий ток. Ультраяркие мощные светодиоды работают на постоянном токе, и превышение его значения приводит к выходу из строя led

Средний рабочий ток сверхъяркого равняется 15 – 20мА, ток мощного ультраяркого светодиода может достигать и 1А.

Рабочим напряжением (далее U) называют величину падения напряжения на светодиоде. Светоизлучающие диоды выпускаются с рабочим U равным 1,5 – 4 В. Диоды разных цветов имеют различное U(самое низкое имеют диоды инфракрасного цвета – 1,5-1,9В, а самое высокое – белый диод – 3-3,7В). Одним драйвером с постоянным выходным U = 12В возможно подключение, например, четырех светоизлучающих диодов с рабочим U = 3В или двенадцати светодиодов с рабочим U = 1В.

Средний показатель мощности для ультраярких светодиодных источников составляет 0,2-0,3Вт, а для мощных сверхярких источников — 1 Вт.

Для получения необходимой интерьерной подсветки важными показателями будут: цвет свечения, угол рассеивания, световой поток.

Сверхяркие мощные светодиоды представлены в следующей цветовой гамме: янтарный, оранжевый,  синий, зеленый, красный и белый. В свою очередь белый цвет может выдавать холодный белый свет (5000 – 7000K), белый (3500-5000К), теплый белый (2700-3500К).

Угол рассеивания варьируется от 15º до 120º в зависимости от типа. Самый маленький угол рассеивания имеет серия в стандартном корпусе круглого сечения, а самый большой – серия PLCC. Использование сверхярких светодиодов с разными углами рассеивания дает возможность расставлять необходимые акценты в интерьере.

Световой поток играет важную роль для получения заданного уровня освещенности помещения.

Расшифровка кода маркировки светодиодной ленты

Для того, чтобы понять, как маркируется лента, нужно обратить внимание на таблицу:

Позиция в коде	Назначение	Обозначения	Расшифровка обозначения
1	Источник света	LED	Светодиод
2	Цвет свечения	R	Красный
G	Зеленый
B	Синий
RGB	Любой
CW	Белый
3	Способ монтажа	SMD	Surface Mounted Device (Устройство, монтируемое на поверхность)
4	Размер чипа	3028	3,0 х 2,8 мм
3528	3,5 х 2,8 мм
2835	2,8 х 3,5 мм
5050	5,0 х 5,0 мм
5	Количество светодиодов на метр длины	30
60
120
6	Степень защиты:	IP	International Protection
7	От проникновения твердых предметов	0-6	Согласно ГОСТ 14254-96 (стандарт МЭК 529-89) «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP)»
8	От проникновения жидкости	0-6

Для примера возьмем конкретную маркировку LED CW SMD5050/60 IP68. Из нее можно понять, что перед нами светодиодная лента белого цвета для поверхностного монтажа. Элементы, установленные на ней, имеют размер 5х5мм, в количестве 60 шт/м. Степень защиты позволяет ей длительное время работать под водой.

Ассортимент ламп для дома на световых диодах довольно широк

Показатели качества

О показателях качества светодиодного изделия можно судить, исходя из следующих критериев:- производитель (предпочтительнее продукция известных компаний, которые публикуют открытые данные о надежности их приборов);- использование специально разработанного конструктива и формы для максимально быстрого отвода тепла, регулирующих температурный режим при работе чипа;- оптические (светотехнические) спецификации LED-лампы, которые можно получить от независимой лаборатории либо изготовителя;- высококачественные гарантийные обязательства;- итоги результатов долгосрочных испытаний функционирования приборов.

Что можно сделать из светодиодов своими руками?

Это вопрос очень интересный. И если отвечать на него развернуто, то на это уйдет очень много времени. Наиболее частое применение световых диодов – это подсветка подвесных и натяжных потолков, рабочей зоны на кухне или даже клавиатуры компьютера.

Мнение эксперта
Игорь Мармазов
Инженер-проектировщик ЭС, ЭМ, ЭО (электроснабжение, электрооборудование, внутреннее освещение) ООО «АСП Северо-Запад»

“Для работы таких элементов необходим стабилизатор питания или контроллер. Его можно взять даже со старой китайской гирлянды. Многие «умельцы» пишут, что достаточно обычного понижающего трансформатора, но это не так. В этом случае диоды будут моргать.”

Стабилизатор для диодных ламп – подобный можно спаять самостоятельно

Стабилизатор тока – какую функцию он выполняет

Стабилизатор для светодиодов – это источник питания, который понижает напряжение и выравнивает ток. Другими словами, создает условия для нормальной работы элементов. При этом он защищает от повышения или падения напряжения на светодиодах. Существуют стабилизаторы, которые могут не только регулировать напряжение, обеспечивая плавное затухание световых элементов, но и управлять режимами цвета или мерцания. Они называются контроллерами. Подобные устройства можно увидеть на гирляндах. Так же они продаются в магазинах электротехники для коммутации с RGB-лентами. Такие контроллеры оснащаются пультами дистанционного управления.

Схема такого устройства не сложна, и при желании простейший стабилизатор можно изготовить и своими руками. Для этого понадобятся лишь небольшие знания в радиоэлектронике и умение держать в руках паяльник.

Схема подключения дневных ходовых огней на автомобиле

Дневные ходовые огни на автомобиль

Применение световых диодов в автомобильной промышленности довольно распространено. К примеру, ДХО изготавливаются исключительно с их помощью. Но если авто не оснащено ходовыми огнями, то их приобретение может ударить по карману. Многие автолюбители обходятся дешевой светодиодной лентой, но это не очень удачная мысль. Особенно, если сила ее светового потока невелика. Неплохим выходом может стать приобретение самоклеящейся ленты на диодах «Cree».

Вполне можно сделать ДХО и при помощи уже вышедших из строя, поместив внутрь старых корпусов новые, мощные диоды.

Важно! Дневные ходовые огни созданы именно для того, чтобы авто было заметно днем, а не ночью. Нет смысла проверять, как они будут светить, в темное время суток

ДХО должны быть заметны при свете солнца.
Такую рекламу легко можно сделать самостоятельно

Мигающие светодиоды – для чего это нужно?

Неплохим вариантом использования подобных элементов станет рекламное табло. Но если оно будет статично светиться, то это не привлечет должного внимания. Основной задачей является сборка и спайка щита – для этого нужны некоторые навыки, приобрести которые несложно. После сборки можно вмонтировать контроллер от той же гирлянды

В результате получается мигающая реклама, которая явно привлечет внимание

Цветомузыка на световых диодах – сложно ли ее сделать

Это работа уже не для новичков. Для того, чтобы собрать полноценную цветомузыку своими руками нужен не только точный расчет элементов, но и знания радиоэлектроники. Но все же простейший ее вариант вполне по силам каждому.

Простейшая цветомузыка – осталось подключить датчик звука

В магазинах радиоэлектроники всегда можно найти датчик звука, да и во многих современных выключателях он есть (свет по хлопку). Если у Вас есть светодиодная лента и стабилизатор, то пустив с блока питания «+» на полосу через подобную хлопушку можно добиться желаемого результата.

Индикатор напряжения: что делать, если он перегорел

Современные индикаторные отвертки состоят как раз из светового диода и сопротивлений с изолятором. Чаще всего это эбонитовая вставка. При перегорании элемента внутри его вполне можно заменить на новый. А цвет уже будет выбирать сам умелец.

Этот диод можно с легкостью заменить при желании

Еще один из вариантов – это изготовление прозвонки цепи. Для этого понадобится 2 пальчиковых батарейки, провода и световой диод. Соединив элементы питания последовательно, одну их ножек элемента припаиваем к плюсу батареи. Провода будут идти от другой ножки и от минуса батареи. В итоге при замыкании диод засветится (если полярность не перепутать).

Конструкция

Суперяркие LED приборы принципиально не отличаются от устройства обычных светодиодов. Единственными дополнениями для них стал теплоотвод, на который монтируется элемент, тогда как обычные устройства крепятся на простое основание. В остальном это такие же светоизлучающие диоды.

Устройство мощных сверхярких ламп типа XR представляет собой металлический корпус, который одновременно выполняет функции рефлектора. Кристаллы изготовлены из карбида кремния, из него же в связке с нитридом алюминия делается подложка. Такое сочетание позволяет решить проблему теплового расширения материалов. Линза изготовлена из кварцевого стекла.

Возможности сверхярких устройств напрямую зависят от типа и размера излучающих кристаллов, использованных в данной модели светильника. Первые образцы делались на базе сравнительно небольших образцов, однако, в настоящее время появились технологии выращивания более крупных кристаллов.

Характеристики светодиодов

Светодиоды описываются множеством характеристик и параметров. Важнейшие из них:

• сила света и энергетическая эффективность – Лм и Лм/Вт;
• угол расхождения светового потока по уровням 0,5 или 0,7, градусы – у обычных от 120 до 140 град., у индикаторных моделей – от 15 до 45 град.;
• мощность, потребляемая при работе, Вт – малая – до 0,5, средняя – 0,5-3, большая – более 3;
• рабочий ток через диод, мА или А;
• цвет или оттенок белого света, цветовая температура, градусы Кельвина, К – от 2000-2500 К – теплый белый и до 6500-9500 К – белый холодный.

Размеры светодиодов

Размеры светодиода определяются габаритами его корпуса. Для корпусов SMD – длина, ширина, толщина. Первые две величины заложены в обозначении, например, SMD2835, где две пары цифр – это 2,8 мм – ширина и 3,5 мм – длина. Толщину корпуса нужно брать из описания или паспорта на диод.

Для цилиндрических DIP-диодов важные характеристики – диаметр корпуса и его высота с линзой. При этом нужно учесть длину проволочных выводов и рекомендации производителя по их изгибу перед монтажом.

Длина волны светодиода

Такая характеристика светодиодов, как длина волны используется очень редко. Чаще называют цвет свечения.

Оттенок цвета	Длина волны, нм
Инфракрасный (невидимый)	760-880
красный	620-760
оранжевый	585-620
желтый	575-585
желто-зеленый	555-575
зеленый	510-555
голубой	480-510
синий	450-480
фиолетовый	390-450
Ультрафиолетовый (невидимый)	10-390

Длина волны свечения диода измеряется в нанометрах – нм. В паспортных данных изделия она указывается не всегда.

Таблица напряжения светодиодов

Чтобы светодиод обеспечивал при работе все характеристики, заданные его конструкцией и технологией изготовления, ему нужно обеспечить расчетное электропитание. Например, подать на его анод и катод напряжение, которое будет немного больше прямого напряжения p-n перехода. Избыток напряжения следует «погасить» на последовательно включенном резисторе. Резистор называется токоограничивающим. Он служит для того, чтобы не допустить превышения тока через p-n переход.

Таблица. Прямое напряжение p-n перехода светодиода цветного свечения.

Цвет свечения	Напряжение рабочее, прямое, В
белый	3,5
красный	1,63–2,03
оранжевый	2,03–2,1
желтый	2,1–2,18
зеленый	1,9–4,0
синий	2,48–3,7
фиолетовый	2,76–4
инфракрасный	до 1,9
ультрафиолетовый	3,1–4,4

Мощные светодиоды, их характеристики

Мощные светодиоды на основе COB-матриц. У крупных моделей в углах корпуса имеются отверстия для крепления. Модели небольших размеров крепятся пайкой на печатную плату.

В дополнение к обычным характеристикам светодиодов у мощных моделей добавляются несколько дополнительных характеристик:

• номинальная мощность, Вт;
• размер чипа, мм;
• номинальный рабочий ток кристалла или матрицы;
• срок службы, связанный со стандартами L 70, L80 и др.

Маломощные светодиоды

По величине потребляемой мощности – это светодиоды от 0,05 до 0,5 Вт, рабочий ток – 20-60 мА (средней мощности – 0,5-3 Вт, ток 0,1-0,7 А, большой – более 3 Вт, ток 1 А и более).

Конструктивно к маломощным светодиодам относятся несколько групп LED-излучателей света:

• светодиоды в корпусах SMD обычные и сверхъяркие;
• диоды типа DIP в цилиндрических корпусах – для монтажа в отверстия печатных плат;
• в корпусах типа «пиранья» – для монтажа в отверстия.

Маломощные светодиоды в разных корпусах.

На картинке светодиоды сверху вниз:

1. В цилиндрических корпусах типа DIP – с гибкими проволочными выводами для пайки в отверстия платы.
2. В корпусах типа «пиранья», они же Superflux, пайка в отверстия.
3. В корпусах с планарными выводами для монтажа на контактные площадки одно- и двухсторонних печатных плат или в «колодцы» многослойных плат.

Резюме

Хотя светодиоды будут по-прежнему широко использоваться в качестве небольших индикаторных ламп, количество приложений, которые они могут найти, увеличивается по мере улучшения технологии. Теперь доступны новые очень яркие диоды яркости. Они даже используются как форма освещения, приложение, которое они ранее не могли выполнить из-за их низкой светоотдачи. Вводятся новые цвета. В настоящее время доступны белые и синие светодиоды, которые ранее были очень сложными в изготовлении. Ввиду продолжающейся разработки технологий и удобства использования эти устройства будут оставаться в каталогах электроники на многие годы вперед.

Что такое диод

Полупроводниковый диод или просто диод представляет из себя радиоэлемент, который пропускает электрический ток только в одном направлении и блокирует его прохождение в другом направлении. По аналогии с гидравликой диод можно сравнить с обратным клапаном: устройством, которое пропускает жидкость только в одном направлении.

обратный клапан

Диод — это радиоэлемент с двумя выводами. Некоторые  диоды выглядят почти также как и резисторы:

А некоторые выглядят чуточку по-другому:

Есть также и SMD исполнение диодов:

Выводы диода называются — анод и катод. Некоторые по ошибке называют их «плюс» и «минус». Это неверно. Так говорить нельзя.

На схемах диод обозначается так

Он может пропускать электрический ток только от анода к катоду.

Мир светодиодов: краткий обзор предложений современных производителей

Первые удачные эксперименты были проведены более ста лет назад. Но только в конце 70-х прошлого века удалось создать образцы, пригодные для коммерческого применения.

Разные комбинации полупроводниковых материалов создают волны определенной длины

Для зеленого цвета применяют AlGaInP (Алюминий-Галий-Фосфид индия). Красный получается с использованием AlGaAs (Алюминий-Арсенид галлия). Долгое время не могли найти комбинацию для синего. Только в 90-х годах был найден подходящий состав, за который авторы получили Нобелевскую премию. Сочетание перечисленных цветов позволило создать белый свет. С этого времени был дан старт массовому внедрению технологий данной категории в разные сферы человеческой деятельности.

Индикаторные светодиоды

Конструкция прибора DIP типа

Для концентрации светового потока функции отражателей выполняет опорная пластина и стенки. Такие приборы выпускают с выпуклыми линзами и прямоугольными торцами диаметром от 3 до 10 мм. Их подключают к источникам питания 2,5-5 В с ограничением по току до 20-25 мА. Угол рассеивания не превышает 140°. Яркость – до 1,1 люмен.

Индикаторные светодиоды ранее применяли для создания фонарей, светофоров, информационных стендов и рекламных табло. В наши дни появились новые модификации полупроводниковых приборов с большей силой света.

Оригинальная подсветка сценических костюмов

На практике пригодятся следующие преимущества индикаторных светодиодов:

• низкая стоимость;
• хорошая защищенность от влаги и других неблагоприятных внешних воздействий;
• безопасные токи и напряжение питания;
• небольшое потребление энергии.

Последний пункт надо дополнить низким выделением тепла. Такие устройства способны функционировать долгосрочно в широком температурном диапазоне без специальных охлаждающих радиаторов.

Осветительные светодиоды

Полупроводниковые приборы SMD, как наиболее распространенные изделия, подробно рассмотрены ниже. Их создают в стандартных размерах на специальной подложке, которая хорошо приспособлена для последующего монтажа на печатную плату.

Излучающее поле лампы, созданное из SMD светодиодов

Для улучшения защищенности полупроводники закрепляют на подложке внутри литого пластикового корпуса. Верхняя полусферическая часть образует линзу, что помогает сузить световой поток.

«Пиранья». Грозное название этой категории подчеркивает высокую эффективность приборов

Следующая группа изделий создана специально для освещения. На подложке размещают синие светодиоды. Сверху – слой люминофора. В данном случае применяют большее количество кристаллов на единицу поверхности по сравнению с технологией SMD. Это позволяет получить сильный световой поток.

Мощную матрицу категории COB (Chip On Board) надо охлаждать. Такие лампы устанавливают в автомобильные фары ближнего и дальнего светаТехнология Chip On Glass («Чип-на-стекле»)

На фото изображены основные стадии производственного процесса:

1. Создается подложка из стекла нужной формы.
2. На ней закрепляют последовательно полупроводниковые кристаллы.
3. Сверху устанавливают слой люминофора.
4. Далее – финишное защитное покрытие.

В цоколе лампочки размещают блок питания, который создает постоянное напряжение с нужной силой тока.

Плюсы и минусы осветительных светодиодов

Выяснив, какие бывают светодиоды, надо перечислить их преимущества по сравнению с альтернативными изделиями:

• Лучшие полупроводниковые приборы способны обеспечить более 200 люменов на 1 Вт энергии. Это потребление на 80-85 % меньше по сравнению с типовыми лампами накаливания.
• Качественные светодиодные светильники устойчивы к вибрациям, перепадам напряжения в сети. Долговечность лучших изделий приближается к 100 тыс. часов, что эквивалентно белее чем 11 годам непрерывной эксплуатации.
• Отсутствие ртутных и других вредных соединений вместе с прочной рассеивающей колбой повышает уровень безопасности.

Не забывайте, что в экономический расчет надо включать все сопутствующие расходы. Светодиодные источники, сделанные известными производителями, стоят дорого. Только через несколько лет получится окупить первоначальные инвестиции. Также надо отметить:

• Мерцание при недостаточно качественной сборке блока питания.
• Небольшой угол рассеивания.
• Различные технические характеристики в одной товарной партии.
• Узкий диапазон цветовой температуры, несоответствие параметра паспортным данным.

Направленность потока света

В большинстве случаев световой поток направлен поперек плоскости полотна. Но может возникнуть ситуация, когда надо осветить поверхность, а расположить ленту строго над ней проблематично. Либо надо избежать ситуации, когда свет будет бить человеку в глаза. Тогда применяют ленту бокового свечения — у нее светодиоды основной поток направляют вдоль плоскости полотна, то есть, вдоль поверхности, на которую наклеена лента.

Прибор бокового (торцевого) свечения.

Такая LED-лента в наиболее распространенной маркировке обозначается:

• RS – в открытом исполнении;
• RSW – в герметичном исполнении.

Наклеив такой светильник на стену, можно подсветить ступеньки, не ослепляя людей.

Типоразмеры цоколей: сферы применения + фото

Маркировка расскажет лишь о принадлежности лампы к одному из видов, но полную информацию можно получить лишь ознакомившись с разными вариантами цоколей. Практически в каждой конструкции есть еще несколько размеров, определяющих применение.

Резьбовые (E)

Модели с резьбовыми цоколями еще называют лампами Эдисона в честь изобретателя. Это самый распространенный вариант цоколей, используются повсеместно, широк и ассортимент ламп: от обычных приборов накаливания до современных светодиодных.

Резьбовые элементы.

Размеры резьбовых лампочек разделяют на 4 категории:

• E10 – самый маленький вариант, используется в компактных осветительных приборах, бытовой технике;
• E14 – популярный бытовой вариант освещения в светильниках подвесных, настенных, настольных;
• E27 – самый популярный вариант, также применяется для освещения средней мощности;
• E40 – устанавливается в мощных лампах, в частности, в уличных фонарях.

Штыковые (G)

В данных устройствах контактными соединением уже выступает не резьба, а штырьки. Простая конструкция обеспечивает надежное проведение электричества, цоколь используется в галогенных, люминесцентных, светодиодных источниках света.

Штырьковое соединение.

Распространенные штырьковые типоразмеры:

• G4 – им оснащаются миниатюрные галогенные и светодиодные лампы, которые применяются в освещении мебели, магазинных витрин;
• G5.3 – устанавливается в галогенных и светодиодных лампах для спотов;
• GU10 – отличаются от G наличием поворотных соединений для увеличения прочности;
• G13 – один из самых популярных штырьковых цоколей, используется в трубчатых лампах освещения;
• G23 – устанавливается в светильниках подвесных и настольных.

Настольные (2G11)

Эта разновидность используется в люминесцентных настольных лампах, внешне похожа на G23. Колба имеет вытянутую П-образную форму, конструкция дополнительно оснащается пусковым стартером и конденсатором. 2G11 используется не только в осветительных приборах, но и в дезинфицирующих, с ним производят бактерицидные ультрафиолетовые лампы.

УФ светильник с 2G11.

С глубоким контактом (R)

Основное отличие от других цоколей в утопленном контакте. Самый распространенный типоразмер – R7s, им оснащаются светодиодные и галогенные лампы прожекторов, производственных светильников. Дополнительно в маркировке может быть указано число, которое обозначает длину лампы. Еще одна сфера применения приборов с цоколем типа R – автомобильная.

Схема контактов R7s.

Штифтовые (B)

Установлены в двухспиральных автомобильных источниках света. Особенность в том, что лампа правильно фиксируется только в одном положении благодаря выступающему элементу. Это необходимо для строго заданной технической характеристики направления света. Чтобы зафиксировать такую лампочку в разъеме, нужно ее вставить с нажатием и поворотом.

Конструкция с штифтом фиксации.

Софитные (S)

Использовались в основном в сценическом оборудовании, благодаря которому и получили свое название. Сегодня с софитными цоколями делают лампы для декоративной подсветки (мебель, зеркала) и функциональной в авто (салон, номерные знаки).

Софитные осветительные элементы.

Фокусирующие (P)

В конструкции такого цоколя есть сборная линза, она предназначена для направления фокусировки света. Благодаря этому, лампа вставляется в определенном положении и фиксируется. Фокусирующие источники света распространены в фонариках, кинопроекторах.

Цоколь автомобильной лампы P20d

Телефонные (T)

Миниатюрные лампы, устанавливаются в щитах автоматики, для подсветки панелей, в пультах дистанционного управления. Цифрой по стандарту обозначается диаметр, но в телефонных цоколях он измеряется в дюймах, так, у T5 диаметр составит 5/8 дюйма, что равно 1,59 см, а у T10 – 3,17 см.

Миниатюрные лампочки T5

Проволочные или бесцокольные (W)

Наличие цоколя как такового в конструкции не предусмотрено, его функции выполняют контакты, исходящие из основания лампы. Цифрами в маркировке обозначается толщина основания с одним токовым вводом. Они применяются в праздничных световых гирляндах, автомобильных поворотниках.

Устройства с символом W

Краткая характеристика ленты SMD 5730

Светодиоды, относящиеся к довольно высокоэффективным. Многие даже считают 5730 одной из лучших марок в линейке SMD-светодиодов. Основные плюсы их в хорошей проводимости тепла и очень невысоком сопротивлении. Служат они довольно продолжительное время. Весьма неплохо переносят вибрацию, сырость и резкое изменение температур. Реализуются в основном лентой в катушке. Обладают комфортной светопередачей и высокой энергоэффективностью, в результате чего завоевали доверие предпринимателей, использующих 5730 в основном в торговых и офисных помещениях, в качестве надежных и мощных светодиодов. Также у них есть несколько преимуществ перед более ранними моделями:

1. значительный срок службы, стабильные показатели и качественное исполнение;
2. уменьшение освещаемости – не более одного процента после 3 000 часов;
3. материал, из которого они изготовлены, способен выдержать температуру до 260 градусов.

Одноцветная лента с LED SMD 5730