Какие бывают светодиоды: Виды и типы светодиодов – обзор основных характеристик

Полезный совет! Чтобы правильно подобрать резистор, можно воспользоваться калькулятором расчета резистора для светодиода, размещенным в сети интернет.

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.

Шкала световых температур

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 компание 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).

Малой мощности: до 0,5 Вт (20-60 мА).

Маломощные индикаторные светодиоды

Маломощные smd (slt) светодиоды

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

Светодиоды SEOULSEMICONDUCTOR, Корея, 0,5 Вт (150 мА)

Светодиоды Epistar , Тайвань, 1 Вт , 300 мА

Светодиоды NICHIA, Япония, 1 Вт, 300 мА

Большой мощности: более 3-х Вт (1000 мА и более).

Рис.9 Сверхмощный светодиод 20W

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

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.

Ну последнее, на что стоит обратить внимание – угол рассеивания. Большинство диодов выпускается с углом рассеивания в 120 градусов. Но это не конечная цифра. Разброс углов начинается от 15 и заканчивается 360 градусами ( к примеру филаментные ).

Здесь Вам стоит определиться опять же, что хотите получить. Узконаправленный свет или рассеянный по всей комнате. Для комнаты подойдет и 120 градусов, но лучше применить линзы, чтобы увеличить угол.

Для узконаправленного луча с лихвой хватит диодов с рассеивание в 40 градусов.

Есть еще несколько характеристик светодиодов. Но они более интересны для промышленного производства. А нам, простым обывателям, с лихвой хватает этих.

Я могу понять, что для кого-то эту информацию тяжело понять, но это только первое время. Если Вы один раз разберетесь, то в дальнейшем никаких трудностей правильно выбрать светодиод под свои нужды не составит труда. Во всяком случае я уже не «болею» муками подбора.

Этот параметр указывает на предполагаемую продолжительность работы LED кристалла. Индикационные светодиоды имеют продолжительность работы до 100 000 часов. Для сверхярких источников этот показатель составляет максимум 60 000 часов. Производители из Поднебесной зачастую завышают и этот показатель.

Для продления срока эксплуатации необходимо соблюдать температурный режим работы лед светильника. Другими словами, чем эффективней охлаждение, тем дольше живет источник.

Для наглядного ознакомления рекомендуется посмотреть видео. Автор видео всего за несколько минут лаконично описывает основные параметры и характеристики, которые действительно важны при выборе светодиодов.

При выборе светодиодов желательно отдавать предпочтение маркам, зарекомендовавших себя брендов. Стоимость данных источников света значительно выше традиционных, следовательно, срок окупаемости тоже увеличен.

Позарившись на дешевое изделие с плохими характеристиками, можно просто выбросить деньги на ветер и, напротив, светодиодные изделия от проверенных производителей обычно отрабатывают заявленный срок.

Источники: http://ledno.ru/svetodiody/vidy-led.html; https://colorleds.ru/stati/upravlenie-osveshcheniem-v-kvartire-s-telefona.html; https://arduinomaster.ru/datchiki-arduino/printsip-raboty-i-vidy-svetodiodov/

Светодиоды: описание и фото

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.

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.

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 (смотрите – Применение светодиодов в электронных схемах).

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

Светодиоды индикаторные и осветительные 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 милликанделл.

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. Светодиодные ленты — также набор SMD-светодиодов на подложке.

Светодиоды «Пиранья»

Особая группа светодиодов, широко применяемых в рекламной промышленности и в автотюнинге — сверхъяркие светодиоды «Пиранья» 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.

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.

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.

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 обладает еще лучшими световыми свойствами, чем COB. На стеклянную подложку монтируется множество кристаллов, затем они заливаются флуоресцентным составом. Технология называется Chip On Glass – чип на стекле.

Видимый телесный угол получается 360 градусов, и световая отдача именно поэтому превосходит матрицы с плоскими подложками. Одна 6 ваттная лампа на базе filament-светодиодов по количеству излучаемого света соответствует 60 ваттной лампе накаливания.

Вообще все представленные на рынке светодиоды невозможно четко и более точно классифицировать, ведь 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.

Искусственный интеллект нашего сайта решил, что эти статьи вам будут особенно полезны:

Светодиоды – как работает, полярность, расчет резистора

Светодиоды – одни из самых популярных электронных компонентов, использующиеся практически в любой схеме. Словосочетание “помигать светодиодами” часто используется для обозначений первой задачи при проверке жизнеспособности схемы. В этой статье мы узнаем, как работают светодиода, сделаем краткий обзор их видов, а также разберемся с такими практическими вопросами как определение полярности и расчет резистора.

Устройство светодиода

Светодиоды — полупроводниковые приборы с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра. Иными словами, его кристалл изначально излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона) — в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где нужный цвет можно получить лишь применением внешнего светофильтра. Диапазон излучения светодиода во многом зависит от химического состава использованных полупроводников.

Светодиод состоит из нескольких частей:

• анод, по которому подается положительная полуволна на кристалл;
• катод, по которому подается отрицательная полуволна на кристалл;
• отражатель;
• кристалл полупроводника;
• рассеиватель.

Эти элементы есть в любом светодиоде, вне зависимости от его модели.

Светодиод является низковольтным прибором. Для индикаторных видов напряжение питания должно составлять 2-4 В при токе до 50 мА. Диоды для освещения потребляют такое же напряжение, но их ток выше – достигает 1 Ампер. В модуле суммарное напряжение диодов оказывается равным 12 или 24 В.

Подключать светодиод нужно с соблюдением полярности, иначе он выйдет из строя.

Цвета светодиодов

Светодиоды бывают разных цветов. Получить нужный оттенок можно несколькими способами.

Первый – покрытие линзы люминофором. Таким способом можно получить практически любой цвет, но чаще всего эта технология используется для создания белых светодиодов.

RGB технология. Оттенок получается за счет применения в одном кристалле трех светодиодов красного, зеленого и синего цветов. Меняется интенсивность каждого из них, и получается нужное свечение.

Применение примесей и различных полупроводников. Подбираются материалы с нужной шириной запрещенной зоны, и из них делается кристалл светодиода.

Принцип работы светодиодов

Любой светодиод имеет p-n-переход. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в электронно-дырочном переходе. P-n переход создается при соединении двух полупроводников разного типа электропроводности. Материал n-типа легируется электронами, p-типа – дырками.

При подаче напряжения электроны и дырки в p-n-переходе начинают перемещаться и занимать места. Когда носители заряда подходят к электронно-дырочному переходу, электроны помещаются в материал p-типа. В результате перехода электронов с одного энергетического уровня на другой выделяются фотоны.

Не всякий p-n переход может излучать свет. Для пропускания света нужно соблюсти два условия:

• ширина запрещенной зоны должна быть близка к энергии кванта света;

• полупроводниковый кристалл должен иметь минимум дефектов.

Реализовать подобное в структуре с одним p-n-переходом не получится. По этой причине создаются многослойные структуры из нескольких полупроводников, которые называются гетероструктурами.

Для создания светодиодов используются прямозонные проводники с разрешенным прямым оптическим переходом зона-зона. Наиболее распространенные материалы группы А3В5 (арсенид галлия, фосфид индия), А2В4 (теллурид кадмия, селенид цинка).

Цвет светоизлучающего диода зависит от ширины запрещенной зоны, в которой происходит рекомбинация электронов и дырок. Чем больше ширина запрещенной зоны и выше энергия квантов, тем ближе к синему излучаемый свет. Путем изменения состава можно добиться свечения в широком оптическом диапазоне – от ультрафиолета до среднего инфракрасного излучения.

Светодиоды инфракрасного, красного и желтого цветов изготавливаются на основе фосфида галлия, зеленый, синий и фиолетовый – на основе нитридов галлия.

Виды светодиодов, классификация

По предназначению выделяют индикаторные и осветительные светодиоды. Первые используются для стилизации, декоративной подсветки – например, украшение зданий, рекламные баннеры, гирлянды. Осветительные приборы используются для создания яркого освещения в помещении.

По типу исполнения выделяют:

Dip светодиоды. Они представляют собой кристаллы, заключенные в цилиндрическую линзу. Относятся к индикаторным светодиодам. Существуют монохромные и многоцветные устройства. Используются редко из-за своих недостатков: большой размер, малый угол свечения (до 120 градусов), падение яркости излучения при долгом функционировании на 70%, слабый поток света. Dip светодиоды

• Smd – светодиоды для поверхностного монтажа. Могут относиться как к индикаторным, так и к осветительным светодиодам. Smd
• Cob (Chip-On-Board) – кристалл установлен непосредственно на плате. К преимуществам такого решения относятся защита от окисления, малые габариты, эффективный отвод тепла и равномерное освещение по всей площади. Светодиоды такой марки являются самыми инновационными. Используются для освещения. На одной подложке может быть установлено более 9 светодиодов. Сверху светодиодная матрица покрывается люминофором. Активно используются в автомобильной индустрии для создания фар и поворотников, при разработке телевизоров и экранов компьютеров. Cob
• Волоконные – разработка 2015 года. Могут использоваться в производстве одежды. Волоконные
• Filament также является инновационным продуктом. Отличаются высокой энергоэффективностью. Используются для создания осветительных ламп. Важное преимущество – возможность осуществления монтажа напрямую на подложку из стекла. Благодаря такому нанесению есть возможность распространения света на 360 градусов. Конструкция состоит из сапфирового стекла с диаметром до 1,5 мм и специально выращенных кристаллов, которые соединены последовательно. Число кристаллов обычно ограничивается 28 штуками. Светодиоды помещаются в колбу, которая покрыта люминофором. Иногда филаментные светодиоды могут относить к классу COB изделий. Filament
• Oled. Органические тонкопленочные светодиоды. Используются для построения органических дисплеев. Состоят из анода, подложки из фольги или стекла, катода, полимерной прослойки, токопроводящего слоя из органических материалов. К преимуществам относятся малые габариты, равномерное освещение по всей площади, широкий угол свечения, низкая стоимость, длительный срок службы, низкое потребление электроэнергии. Oled

• В отдельную группу выделяются светодиоды, излучающие в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Они могут быть с выводами, так и в виде smd исполнения. Используются в пультах дистанционного управления, бактерицидных и кварцевых лампах, стерилизаторах для аквариумов.

Светодиоды могут быть:

• мигающими – используются для привлечения внимания;
• многоцветными мигающими;
• трехцветными – в одном корпусе есть несколько несвязанных между собой кристаллов, которые работают как по отдельности, так и все вместе;
• RGB;
• монохромными.

Светодиоды классифицируются по цветовой гамме. Для максимально точной идентификации цвета в документации прибора указывается его длина волны излучения.

Белые светодиоды классифицируются по цветовой температуре. Они бывают теплых оттенков (2700 К), нейтральных (4200 К) и холодных (6000 К).

По мощности выделяют светодиоды, потребляющие единицы мВт до десятков Вт. Напрямую от мощности зависит сила света.

Полярность светодиодов

При неправильном включении светодиод может сломаться. Поэтому важно уметь определять полярность источника света. Полярность – это способность пропускать электрический ток в одном направлении.

Полярность моно определить несколькими способами:

• Визуально. Это самый простой способ. Для нахождения плюса и минуса у цилиндрического диода со стеклянной колбой нужно посмотреть внутрь. Площадь катода будет больше, чем площадь анода. Если посмотреть внутрь не получится, полярность определяется по контактам – длинная ножка соответствует положительному электроду. Светодиоды типа SMD имеют метки, указывающие на полярность. Они называются скосом или ключом, который направлен на отрицательный электрод. На маленькие smd наносятся пиктограммы в виде треугольника, буквы Т или П. Угол или выступ указывают на направление тока – значит, этот вывод является минусом. Также некоторые светодиоды могут иметь метку, которая указывает на полярность. Это может быть точка, кольцевая полоска.
• При помощи подключения питания. Путем подачи малого напряжения можно проверить полярность светодиода. Для этого нужен источник тока (батарейка, аккумулятор), к контактом которого прикладывается светодиод, и токоограничивающий резистор, через который происходит подключение. Напряжение нужно повышать, и светодиод должен загореться при правильном включении.

• При помощи тестеров. Мультиметр позволяет проверить полярность тремя способами. Первый – в положении проверка сопротивления. Когда красный щуп касается анода, а черный катода, на дисплее должно загореться число , отличное от 1. В ином случае на экране будет светиться цифра 1. Второй способ – в положении прозвонка. Когда красный щуп коснется анода, светодиод загорится. В ином случае он не отреагирует. Третий способ – путем установки светодиода в гнездо для транзистора. Если в отверстие С (коллектор) будет помещен катод – светодиод загорится.
• По технической документации. Каждый светодиод имеет свою маркировку, по которой можно найти информацию о компоненте. Там же будет указана полярность электродов.

Выбор способа определения полярности зависит от ситуации и наличия у пользователя нужного инструмента.

Расчет сопротивления для светодиода

Диод имеет малое внутреннее сопротивление. При подключении его напрямую к блоку питания, элемент перегорит. Чтобы этого не случилось, светодиод подключается к цепи через токоограничивающий резистор. Расчет производится по закону Ома: R=(U-Uled)/I, где R – сопротивление токоограничивающего резистора, U – питание источника; Uled – паспортное значение напряжения для светодиода, I – сила тока. По полученному значению и подбирается мощность резистора.

Важно правильно рассчитать напряжение. Оно зависит от схемы подключения элементов.

Можно не производить расчет сопротивления, если использовать в цепи мощный переменный или подстроечный резистор. Токоограничивающие резисторы существуют разного класса точности. Есть изделия на 10%, 5% и 1 % – это значит, что погрешность варьируется в указанном диапазоне.

Выбирая токоограничивающий резистор, нужно обратить внимание и на его мощность. почти всегда, если при малом рассеивании тепла устройство будет перегреваться и выйдет из строя. Это приведет к разрыву электрической цепи.

Когда нужно использовать токоограничивающий резистор:

• когда вопрос эффективности схемы не является основным – например, индикация;

• лабораторные исследования.

В остальных случаях лучше подключать светодиоды через стабилизатор – драйвер, что особенно это актуально в светодиодных лампах.

Онлайн – сервисы и калькуляторы для расчета резистора:

Какие бывают виды светодиодов

В настоящее время светодиоды обрели широкую популярность. При этом четко разделить их по мощности, яркости свечения, области применения, форм-фактору и другим параметрам не представляется возможным, поскольку у каждого производителя своя классификация. Тем не менее, различные виды светодиодов можно объединить в классы по некоторым характерным признакам.

Индикаторные и осветительные LED

Чтобы яснее представлять, какие бывают светодиоды, их можно разделить на две большие группы: индикаторные и осветительные.

Индикаторные используются в основном в целях цветовой индикации, а также при подсветке дисплеев, приборных панелей и других приборов. То есть это светодиоды сравнительно небольшой мощности (до 0.2 Вт) с умеренной яркостью.

Осветительные LED используются при освещении помещений в составе светодиодных ламп и лент, в автомобильных фарах и везде, где требуется получить высокую интенсивность свечения. Мощность таких светодиодов может достигать десятков ватт.

Индикаторные LED

Индикаторные светодиоды, в свою очередь, можно разбить на несколько групп.

DIP светодиоды

Светодиоды этого типа представляют собой светоизлучающий кристалл в выводном корпусе, часто с выпуклой линзой. Типы корпусов: цилиндрические, диаметром 3, 4, 5, 8, 10… мм, и прямоугольные.

Выпускаются в очень широком диапазоне цветов – вплоть до ИК и УФ диапазонов. Могут быть как одноцветными, так и многоцветными (когда в одном корпусе сосредоточено несколько кристаллов разных цветов), — например, RGB.

Одним из недостатков этих LED можно отметить невысокий угол рассеяния светового потока: обычно не более 60⁰.

Super Flux “Piranha”

Конструктивно светодиоды Пиранья представляют собой сверхъяркие светодиоды в прямоугольном корпусе с четырьмя выводами. Такая конструкция позволяет надежно закрепить светодиод на плате.

Доступные разновидности: красный, зеленый, синий и три белых (различаются температурой свечения). Выпускаются в корпусах с линзой (3 и 5 мм) и без нее. Угол рассеяния варьируется в пределах от 40⁰ до 120⁰.

Область применения Piranha – подсветка автомобильных приборов, дневных ходовых огней, рекламных вывесок и т.д.

Straw Hat

Наряду с Piranha, большим углом рассеяния светового потока обладают светодиоды типа Straw Hat («соломенная шляпа»). Внешне они напоминают обычные цилиндрические двухвыводныне LED, но с меньшей высотой и увеличенным радиусом линзы, за что и получили свое название.

Излучающий кристалл в этих светодиодах расположен ближе к передней стенке линзы (не забудьте почитать про назначение линзы для светодиода), благодаря чему достигается угол рассеяния порядка 100-140⁰.

Выпускаются красные, синие, зеленые, желтые и белые LED. Благодаря способности создавать ненаправленное излучение, могут использоваться в декоративных целях, в качестве замены ламп аварийной тревоги и других местах, где требуется равномерная подсветка с низким энергопотреблением.

SMD светодиоды

Кроме выводных LED, выпускаются светодиоды типа SMD. Сюда следует отнести сверхъяркие цветные и белые светодиоды мощностью около 0.1 Вт в корпусе для поверхностного монтажа. Размеры корпусов обычно стандартные для любых элементов типа SMD: 0603, 0805, 1210 и т.д., где маркировка обозначает длину и ширину в сотых долях дюйма или в миллиметрах. При этом существуют как разновидности с выпуклой линзой, так и без нее.

Благодаря простоте монтажа, на основе этих LED выпускаются светодиодные ленты. Например, широкую известность в этой области приобрел светодиод Cree SMD 3528.

Осветительные LED

Эти светодиоды применяются при освещении помещений и улиц в составе фонарей, автомобильных фар, светодиодных лент и т.д. В связи с этим обладают большой мощностью, высокой интенсивностью излучения, и выпускаются только в белом цвете в корпусах для поверхностного монтажа.

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

Поскольку кристаллов, излучающих белый свет, в природе не существует, при производстве осветительных светодиодов прибегают к различным технологиям смешения трех базовых цветов (RGB). От способа их сложения зависит цветовая температура получаемого белого света.

Одним из способов получения белого свечения является покрытие излучающего кристалла тремя слоями люминофора, причем каждый слой отвечает за свой базовый цвет. Другой метод состоит в нанесении двух слоев люминофора на кристалл голубого цвета.

Осветительные SMD LED

Большинство осветительных светодиодов также выпускаются в корпусах SMD. В отличие от индикаторных, характеризуются большей мощностью и производятся только в белом цвете.

Стоит отметить, что некоторые осветительные LED небольшой мощности, например упомянутые выше SMD 3528, могут использоваться в качестве индикаторных, поэтому здесь разделение на типы довольно условное.

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.

Конструктивно осветительные SMD представляют собой покрытый люминофором излучающий кристалл на теплоотводящей подложке, обычно медной или алюминиевой. Встречаются как разновидности с линзой, так и без нее.

COB светодиоды

Большое распространение получили светодиоды типа COB (Chip On Board, чип на плате). По сути, это интеграция большого количества (обычно несколько десятков) кристаллов SMD в одном корпусе, которые потом покрываются люминофором.

На картинке вверху показаны для сравнения Cree SMD 5050 (слева) и COB – матрица из 36 чипов (справа).

COB используются только для освещения. Их световой поток на порядок больше, чем у одиночных SMD. Однако следует учесть, что эти светодиоды не подойдут для создания узконаправленного излучения ввиду большого угла рассеяния светового потока. При этом создать абсолютно ненаправленное излучение тоже не получится – угол рассеяния светодиодов менее 180⁰.

Замечено, что некоторым людям неприятен спектр свечения светодиодов типа SMD или COB. Кроме того, недостаточное количество светодиодов при засветке больших площадей приводит к тому, что освещенность носит дискретный характер, то есть сильно освещенные участки чередуются со слабо освещенными. Это нужно учитывать при выборе осветительных LED.

Filament LED

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.

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.

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 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).

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

Заключение

Четко классифицировать все многообразие светодиодов достаточно сложно, поскольку редко те или иные LED производятся для каких-то конкретных целей. Тем не менее, основные направления их применения, — индикация и освещение, — пока остаются прежними, и приведенная здесь классификация подойдет для создания общего представления о видах светодиодов.

Что такое светодиод (LED), типы, как работает, история, схема и характеристики

В статье узнаете что такое светодиод (LED), типы, как работает, история, схема и характеристики, преимущества и недостатки.

Светодиоды повсюду вокруг нас: в наших телефонах, наших автомобилях и даже в наших домах. Каждый раз, когда горит что-то электронное, есть большая вероятность, что за ним стоит светодиод. Они бывают самых разных размеров, форм и цветов, но независимо от того, как они выглядят, у них есть одна общая черта это самая популярная вещь в электроники. Огромный выбор светодиодов на ваш вкус и цвет вы можете приобрести на Алиэкспресс, нажав на кнопку ниже:

Светодиоды («LED») — это особый тип диодов, которые преобразуют электрическую энергию в свет. На самом деле, светодиод означает «светоизлучающий диод». И можно увидеть сходство на схеме диода и светодиода:

Короче говоря, светодиоды похожи на крошечные лампочки. Тем не менее, для сравнения светодиоды требуют гораздо меньше энергии. Они также более энергоэффективны, поэтому они не имеют тенденцию нагреваться, как обычные лампочки. Это делает их идеальным устройством для мобильных телефонов и других электронных приборов с низким энергопотреблением. Светодиоды высокой интенсивности нашли свое применение в акцентном освещении, прожекторах и даже автомобильных фарах!

Кто изобрел светодиод

Общая светодиодная технология существует уже более сорока лет. Первый светоизлучающий диод видимого спектра был изобретен в 1962 году Ником Холоняком-младшим, который в то время работал консультантом в General Electric.

Однако некоторые факторы не позволили технологии перейти к практическому использованию освещения. Стоимость была главной проблемой, первые светодиоды стоили более 200 долларов за диод. Другим ограничивающим фактором был цвет, до 70-х годов единственным цветом, который мог создавать светодиод, был красный. Еще одним фактором был световой поток, который в течение ряда лет ограничивал практическое использование светодиодов для визуальных сигналов, таких как световые индикаторы и знаки.

Использование светодиодов в лампочках является довольно недавним и продолжающимся развитием. Первые массовые установки светодиодного освещения произошли всего за последние несколько лет, и технология постоянно совершенствуется.

Характеристики светодиода (LED)

Перед подключением светодиода нужно знать несколько характеристик светодиода (на самом деле, они очень важны). Если вы обращаетесь к какой-либо спецификации, предоставленной производителем, вы можете найти множество технических характеристик, соответствующих электрическим характеристикам, номинальным характеристикам, физическим размерам и так далее.

Я не буду утомлять вас всеми характеристиками, а только важными. Это полярность, прямое напряжение и прямой ток.

Советуем вам видео ниже «Как узнать параметры любого светодиода»

Полярность LED

Полярность является показателем симметричности электронного компонента. Светоизлучающий диод, подобный диоду PN-перехода, не является симметричным, то есть он позволяет току течь только в одном направлении.

В светодиоде положительный вывод называется анодом, а отрицательный вывод — катодом. Для правильной работы светодиода анод светодиода должен иметь более высокий потенциал, чем катод, так как ток в светодиоде течет от анода к катоду.

Что произойдет, если мы подключим светодиод в обратном направлении? Ну, ничего не происходит, так как светодиод не будет проводить ток. Вы можете легко идентифицировать анодную клемму светодиода, поскольку они обычно имеют более длинные выводы.

Прямой ток светодиодов

Светодиоды являются очень чувствительными устройствами, и величина тока, протекающего через светодиод, очень важна. Кроме того, яркость светодиода зависит от величины тока, потребляемого светодиодом.

Каждый светодиод имеет максимальный прямой ток, который может безопасно проходить через него, не перегорая. Да, допустимый ток, превышающий номинальный ток, фактически подожжет светодиод.

Например, наиболее часто используемые 5-миллиметровые светодиоды имеют номинальный ток от 20 мА до 30 мА, а 8-миллиметровые светодиоды имеют номинальный ток 150 мА (точные значения приведены в техническом описании).

Как нам регулировать ток, протекающий через светодиод? Для контроля тока, протекающего через светодиод, мы используем резисторы с ограничением тока.

Прямое напряжение LED

Светоизлучающие диоды также рассчитаны на максимальное напряжение, то есть количество напряжения, которое необходимо для светодиода. Например, все 5-миллиметровые светодиоды имеют номинальный ток 20 мА, но прямое напряжение меняется от одного светодиода к другому.

Максимальное напряжение на красных светодиодах составляет 2,2 В, максимальное напряжение на синих светодиодах — 3,4 В, а на максимальном напряжении белых светодиодов — 3,6 В.

Как работает светодиод

Светодиод является двухпроводным полупроводниковым источником света. Это p-n переходной диод, который излучает свет при активации. Когда к выводам приложено подходящее напряжение, электроны могут рекомбинировать с электронными отверстиями внутри устройства, выделяя энергию в виде фотонов. Этот эффект называется электролюминесценцией, а цвет света (соответствующий энергии фотона) определяется энергетической шириной запрещенной зоны полупроводника.

Материал, используемый в светодиодах, в основном алюминий-галлий-арсенид (AlGaAs). В своем первоначальном состоянии атомы этого материала прочно связаны. Без свободных электронов проводимость электричества здесь становится невозможной.

При добавлении примеси, которая известна как легирование, вводятся дополнительные атомы, что эффективно нарушает баланс материала.

Эти примеси в виде дополнительных атомов способны либо обеспечивать свободные электроны (N-тип) в системе, либо высасывать некоторые из уже существующих электронов из атомов (P-тип), создавая «дыры» на атомных орбитах. В обоих случаях материал становится более проводящим. Таким образом, под воздействием электрического тока в материале N-типа электроны могут перемещаться от анода (положительный) к катоду (отрицательный) и наоборот в материале P-типа. Из-за свойства полупроводника ток никогда не будет идти в противоположных направлениях в соответствующих случаях.

Из приведенного выше объяснения ясно, что интенсивность света, излучаемого источником (в данном случае светодиодом), будет зависеть от уровня энергии испускаемых фотонов, который, в свою очередь, будет зависеть от энергии, выделяемой электронами, прыгающими между атомными орбитами из полупроводникового материала.

Мы знаем, что для того, чтобы заставить электрон выстрелить с более низкой орбиты на более высокую, его энергетический уровень необходимо поднять. И наоборот, если электроны вынуждены падать с более высоких на более низкие орбитали, логически энергия должна высвобождаться в процессе.

В светодиодах вышеуказанные явления хорошо используются. В ответ на P-тип легирования электроны в светодиодах движутся, падая с верхних орбиталей на нижние, высвобождая энергию в виде фотонов, то есть света. Чем дальше эти орбитали отстоят друг от друга, тем больше интенсивность излучаемого света.

Различные длины волн, вовлеченные в процесс, определяют различные цвета, производимые светодиодами. Следовательно, свет, излучаемый устройством, зависит от типа используемого полупроводникового материала.
Инфракрасный свет создается с использованием арсенида галлия (GaAs) в качестве полупроводника. Красный или желтый свет получают с использованием галлия-арсенида-фосфора (GaAsP) в качестве полупроводника. Красный или зеленый свет получается при использовании галлия-фосфора (GaP) в качестве полупроводника.

Простая светодиодная схема

На следующем рисунке показана схема простой светодиодной цепи, состоящей из 5-миллиметрового белого светодиода с источником питания 5 В.

Поскольку это белый светодиод, номинальные значения тока и напряжения следующие: типичный прямой ток составляет 20 мА, а типовое прямое напряжение составляет 2 В.

Поэтому для регулирования тока и напряжения мы использовали резистор 180 Ом.

Типы светодиодов

• Сквозные светодиоды: они доступны в различных формах и размерах, и наиболее распространенными являются светодиоды 3 мм, 5 мм и 8 мм. Эти светодиоды доступны в различных цветах, таких как красный, синий, желтый, зеленый, белый и т. Д.
• Светодиоды SMD (светодиоды для поверхностного монтажа): Светодиоды для поверхностного монтажа представляют собой специальную упаковку, которую можно легко установить на печатную плату. Светодиоды SMD обычно различаются в зависимости от их физических размеров. Например, наиболее распространенными светодиодами SMD являются 3528 и 5050.

• Двухцветные светодиоды. Следующим типом светодиодов являются двухцветные светодиоды, как следует из названия, могут излучать два цвета. Двухцветные светодиоды имеют три контакта, обычно два анода и общий катод. В зависимости от конфигурации проводов, цвет будет активирован.

• Светодиод RGB (красный — синий — зеленый): светодиоды RGB являются самыми любимыми и популярными среди любителей и дизайнеров. Даже компьютерные сборки очень популярны для реализации светодиодов RGB в корпусах компьютеров, материнских платах, оперативной памяти и так далее.

• Светодиоды высокой мощности: Светодиод с номинальной мощностью, превышающей или равной 1 Вт, называется светодиодом высокой мощности. Это потому, что нормальные светодиоды имеют рассеиваемую мощность в несколько милливатт. Мощные светодиоды очень яркие и часто используются в фонариках, автомобильных фарах, прожекторах и так далее.

Преимущества светодиодов

1. Для управления светодиодом достаточно очень низкого напряжения и тока. В диапазоне voltage- от 1 до 2 вольт. Ток — от 5 до 20 миллиампер.
2. Общая выходная мощность будет менее 150 милливатт.
3. Время отклика очень меньше — всего около 10 наносекунд.
4. Устройство не требует нагрева и разогрева.
5. Миниатюрный по размеру и, следовательно, легкий.
6. Имеют прочную конструкцию и поэтому могут противостоять ударам и вибрациям.
7. Срок службы светодиода составляет более 20 лет.

Недостатки светодиодов:

• Небольшое превышение напряжения или тока может повредить устройство.
• Известно, что устройство имеет более широкую полосу пропускания по сравнению с лазером.
• Температура зависит от выходной мощности излучения и длины волны.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Технические характеристики светодиодов. Сравнительные таблицы.

Условно все светодиоды можно разделить на две большие группы:

осветительные

Осветительные это те, которые могут обеспечить световой поток не меньше, чем у традиционных источников света. Некоторые модели даже их превосходят.

К индикаторным относится dip светодиоды. Рассмотрим сперва их.

Сокращение DIP расшифровывается как Direct In-line Package. Именно их в первую очередь начали массово выпускать в недалеком прошлом.

Трудно представить, но первые неказистые экземпляры для рядовых пользователей стоили от 200$ за штуку.

На сегодняшний день они уже не так распространены, но все же применяются:

в устройствах индикации

в панелях электронных приборов

световых табло

или елочных украшениях

По форме корпуса они могут быть круглыми, овальными или прямоугольными. Самые популярные типоразмеры с выпуклыми линзами – 3,5,8,10мм.

Напряжение питания 2,5-5В, при токе до 25мА.

Бывают разноцветными и многоцветными (RGB). Это когда в одном корпусе спрятано 3 перехода, а внизу есть 4 вывода.

В электрических схемах все светодиоды обозначаются как обычный диод с двумя стрелочками.

Несмотря на малые размеры и свою “древность”, отдельные модели из-за специфической формы корпуса, могут выдать в 1,5-2 раза больше яркости, чем некоторые SMD.

К тому же потребление энергии у DIP меньше чем SMD, да и стоят они дешевле. Однако SMD технология не стоит на месте и с каждым годом их параметры стремительно сближаются.

Данный вид на сегодня является самым популярным. SMD расшифровывается с английского = Surface-Mount-Device.

В своей конструкции они имеют полупроводниковый чип или кристалл, установленный на подложку. Снизу расположены контакты для подключения.

Каждый такой светодиод закрывается в корпусе, который напрямую можно припаивать к любой поверхности. Поэтому то их и называют ”изделиями поверхностного монтажа”.

Несмотря на одинаковое название “СМД”, в продаже можно встретить модели обладающие абсолютно разными:

типоразмерами

напряжением питания

О популярности данного типа могут говорить следующие цифры. Общее количество производимых светодиодов SMD, только в одном корпусе 2835, за год составляет несколько миллиардов штук.

Почему они так популярны? Конечно из-за своих достоинств:

малая стоимость

высокая надежность

продолжительный срок службы

ну а самое главное – высокая светоотдача

Таблицы всех технических характеристик наиболее популярных марок светодиодов марки SMD 2835, 3528, 5050, 5730:

COB – Chip On Board. У этого вида большое количество маленьких кристаллов размещено на единой подложке и все это собрано в одном корпусе.

Схема соединения этих кристаллов – последовательно параллельная. Сверху они заливаются люминофором.

По-другому их называют светодиодными матрицами. Их достоинства:

легкость монтажа

хороший световой поток

разнообразная форма сборки светодиодов

Все эти преимущества очень кстати подошли для изготовления ярких и компактных прожекторов. Также КОБы активно применяют там, где нужна акцентированная и декоративная подсветка.

Однако из-за близости расположения кристаллов друг к другу, происходит сильный нагрев корпуса, даже если вы и обеспечите нормальное охлаждение. Поэтому если вам нужна качественная фокусировка, придется использовать силиконовую оптику.

На абы какую поверхность COM матрицы ставить нельзя. Ее необходимо предварительно подготовить.

В противном случае, от перепадов температур, подложка деформируется, что еще больше повысит температуру светодиода и приведет к его повреждению.

Кстати, это основная причина выхода из строя светодиодных прожекторов.

Приблизительно на один светодиодный ватт в режиме 100Лм/Вт нужно 20см2 площади радиатора.

По норме от 6 до 10Вт может пассивно принять воздух, в то время как теплопроводность алюминия 200-300 Вт/(м*К).

Есть у COB светодиодов и другие недостатки:

светоотдача и срок службы меньше чем у SMD видов

Поэтому на сегодня, для решения именно энергоэффективных задач в освещении, КОБ модели не совсем подходят. Это будет экономически не целесообразным.

Таблицы технических характеристик COB светодиодов:

Филаментные модели представляют из себя стеклянную полоску с наклеенными поверх нее светодиодами. С двух концов полоски металлизируются.

Через них подается питание. Если здесь применить различные кристаллы, то можно добиться достаточно высокого CRI.

Люминофор наносится сверху. При этом вся конструкция помещена в стеклянную колбу, как в обычной лампочке.

Однако для всей этой конструкции, как и в любом ярком светодиоде требуется охлаждение.

Для этого здесь применяют газ – гелий. Именно благодаря ему, происходит отвод тепла на внешние стенки колбы филаментной лампочки.

По простому можно сказать, что филаментная лампочка – это КОБ светодиод, который поместили в газовую среду. Достоинства филаментных моделей:

можно легко изготавливать привычные нам всем модели лампочек классического вида (груша, свеча, шарик). При этом начинка у них будет модернизированная.

одинаковое светораспределение как и у ламп накаливания

Именно поэтому их применяют как альтернативная замена обычным лампочкам в светильниках и люстрах.

Однако свечение такой лампы все же сопровождается высоким нагревом. Вследствие чего, наблюдается постепенная деградация диодов, и как итог – их непродолжительный срок службы.

Таблица сравнения филаментных моделей и других видов ламп и источников света:

Если исходить из занимаемой площади, то эти светодиоды занимают первое место по величине светового потока.

Данный светодиод состоит из одного единственного кристалла, имеющего большую площадь (относительно моделей SMD).

Однако по большому счету, это тот же самый SMD вид. Он напаивается к подложке из алюминия, напоминающую по форме звезду.

Если у вас очень мощный источник света, а не множество кристаллов, то и фокусировка его упрощается. Поэтому из таких типов светодиодов PCB Star и начали массово делать яркие мощные прожекторы и не менее яркие ручные фонарики.

Таблицы всех технических характеристик светодиодов “звезда”:

Из всех представленных видов на сегодняшний день, SMD модели являются самыми универсальными. Из них делают множество световой продукции:

GTRacing › Блог › Основные характеристики светодиодов

Приветствую Вас, друзья мои!
Немного теории собранной с разных сайтов, пригодится для начинающих led-тюнеров =)
Итак, основные характеристики светодиодов:

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.

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.

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:

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.

Всех Вам благ, и ровных дорог!Всем пис peace =)

Как работают светодиоды и их виды, полярность и расчет резистора

Светодиоды – одни из самых популярных электронных компонентов, использующиеся практически в любой схеме. Словосочетание “помигать светодиодами” часто используется для обозначений первой задачи при проверке жизнеспособности схемы. В этой статье мы узнаем, как работают светодиода, сделаем краткий обзор их видов, а также разберемся с такими практическими вопросами как определение полярности и расчет резистора.

Устройство светодиода

Светодиоды — полупроводниковые приборы с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра. Иными словами, его кристалл изначально излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона) — в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где нужный цвет можно получить лишь применением внешнего светофильтра. Диапазон излучения светодиода во многом зависит от химического состава использованных полупроводников.

Светодиод состоит из нескольких частей: 

• анод, по которому подается положительная полуволна на кристалл; 
• катод, по которому подается отрицательная полуволна на кристалл; 
• отражатель; 
• кристалл полупроводника; 
• рассеиватель.  

Эти элементы есть в любом светодиоде, вне зависимости от его модели.  

Светодиод является низковольтным прибором. Для индикаторных видов напряжение питания должно составлять 2-4 В при токе до 50 мА. Диоды для освещения потребляют такое же напряжение, но их ток выше – достигает 1 Ампер. В модуле суммарное напряжение диодов оказывается равным 12 или 24 В.  

Подключать светодиод нужно с соблюдением полярности, иначе он выйдет из строя.  

Цвета светодиодов

Светодиоды бывают разных цветов. Получить нужный оттенок можно несколькими способами.  

Первый – покрытие линзы люминофором. Таким способом можно получить практически любой цвет, но чаще всего эта технология используется для создания белых светодиодов.  

RGB технология. Оттенок получается за счет применения в одном кристалле трех светодиодов красного, зеленого и синего цветов. Меняется интенсивность каждого из них, и получается нужное свечение.  

Применение примесей и различных полупроводников. Подбираются материалы с нужной шириной запрещенной зоны, и из них делается кристалл светодиода.   

Принцип работы светодиодов

Любой светодиод имеет p-n-переход. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в электронно-дырочном переходе. P-n переход создается при соединении двух полупроводников разного типа электропроводности. Материал n-типа легируется электронами, p-типа – дырками.  

При подаче напряжения электроны и дырки в p-n-переходе начинают перемещаться и занимать места. Когда носители заряда подходят к электронно-дырочному переходу, электроны помещаются в материал p-типа. В результате перехода электронов с одного энергетического уровня на другой выделяются фотоны. 

Не всякий p-n переход может излучать свет. Для пропускания света нужно соблюсти два условия: 

• ширина запрещенной зоны должна быть близка к энергии кванта света; 

• полупроводниковый кристалл должен иметь минимум дефектов.  

Реализовать подобное в структуре с одним p-n-переходом не получится. По этой причине создаются многослойные структуры из нескольких полупроводников, которые называются гетероструктурами.  

Для создания светодиодов используются прямозонные проводники с разрешенным прямым оптическим переходом зона-зона. Наиболее распространенные материалы группы А3В5 (арсенид галлия, фосфид индия), А2В4 (теллурид кадмия, селенид цинка).  

Цвет светоизлучающего диода зависит от ширины запрещенной зоны, в которой происходит рекомбинация электронов и дырок. Чем больше ширина запрещенной зоны и выше энергия квантов, тем ближе к синему излучаемый свет. Путем изменения состава можно добиться свечения в широком оптическом диапазоне – от ультрафиолета до среднего инфракрасного излучения.  

Светодиоды инфракрасного, красного и желтого цветов изготавливаются на основе фосфида галлия, зеленый, синий и фиолетовый – на основе нитридов галлия.  

Виды светодиодов, классификация

По предназначению выделяют индикаторные и осветительные светодиоды. Первые используются для стилизации, декоративной подсветки – например, украшение зданий, рекламные баннеры, гирлянды.  Осветительные приборы используются для создания яркого освещения в помещении.  

По типу исполнения выделяют: 

• Dip светодиоды. Они представляют собой кристаллы, заключенные в цилиндрическую линзу. Относятся к индикаторным светодиодам. Существуют монохромные и многоцветные устройства. Используются редко из-за своих недостатков: большой размер, малый угол свечения (до 120 градусов), падение яркости излучения при долгом функционировании на 70%, слабый поток света. Dip светодиоды

   

• Spider led. Такие светодиоды похожи на предыдущие, но имеют 4 выхода. В таких диодах оптимизирован теплоотвод, повышается надежность компонентов. Активно используются в автомобильной технике.  

• Smd – светодиоды для поверхностного монтажа. Могут относиться как к индикаторным, так и к осветительным светодиодам. Smd

   

• Cob (Chip-On-Board) – кристалл установлен непосредственно на плате. К преимуществам такого решения относятся защита от окисления, малые габариты, эффективный отвод тепла и равномерное освещение по всей площади. Светодиоды такой марки являются самыми инновационными. Используются для освещения. На одной подложке может быть установлено более 9 светодиодов. Сверху светодиодная матрица покрывается люминофором. Активно используются в автомобильной индустрии для создания фар и поворотников, при разработке телевизоров и экранов компьютеров.   Cob
• Волоконные – разработка 2015 года. Могут использоваться в производстве одежды.  Волоконные
• Filament также является инновационным продуктом. Отличаются высокой энергоэффективностью. Используются для создания осветительных ламп. Важное преимущество – возможность осуществления монтажа напрямую на подложку из стекла. Благодаря такому нанесению есть возможность распространения света на 360 градусов. Конструкция состоит из сапфирового стекла с диаметром до 1,5 мм и специально выращенных кристаллов, которые соединены последовательно. Число кристаллов обычно ограничивается 28 штуками. Светодиоды помещаются в колбу, которая покрыта люминофором. Иногда филаментные светодиоды могут относить к классу COB изделий. Filament

   

• Oled. Органические тонкопленочные светодиоды. Используются для построения органических дисплеев. Состоят из анода, подложки из фольги или стекла, катода, полимерной прослойки, токопроводящего слоя из органических материалов. К преимуществам относятся малые габариты, равномерное освещение по всей площади, широкий угол свечения, низкая стоимость, длительный срок службы, низкое потребление электроэнергии.  Oled

• В отдельную группу выделяются светодиоды, излучающие в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Они могут быть с выводами, так и в виде smd исполнения. Используются в пультах дистанционного управления, бактерицидных и кварцевых лампах, стерилизаторах для аквариумов.  

Светодиоды могут быть:

• мигающими – используются для привлечения внимания;
• многоцветными мигающими;
• трехцветными – в одном корпусе есть несколько несвязанных между собой кристаллов, которые работают как по отдельности, так и все вместе;
• RGB;
• монохромными.

Светодиоды классифицируются по цветовой гамме. Для максимально точной идентификации цвета в документации прибора указывается его длина волны излучения.  

Белые светодиоды классифицируются по цветовой температуре. Они бывают теплых оттенков (2700 К), нейтральных (4200 К) и холодных (6000 К). 

По мощности выделяют светодиоды, потребляющие единицы мВт до десятков Вт. Напрямую от мощности зависит сила света.  

Полярность светодиодов

При неправильном включении светодиод может сломаться. Поэтому важно уметь определять полярность источника света.  Полярность – это способность пропускать электрический ток в одном направлении.  

Полярность моно определить несколькими способами: 

• Визуально. Это самый простой способ. Для нахождения плюса и минуса у цилиндрического диода со стеклянной колбой нужно посмотреть внутрь. Площадь катода будет больше, чем площадь анода. Если посмотреть внутрь не получится, полярность определяется по контактам – длинная ножка соответствует положительному электроду. Светодиоды типа  SMD имеют метки, указывающие на полярность. Они называются скосом или ключом, который направлен на отрицательный электрод. На маленькие smd наносятся пиктограммы в виде треугольника, буквы Т или П. Угол или выступ указывают на направление тока – значит, этот вывод является минусом. Также некоторые светодиоды могут иметь метку, которая указывает на полярность. Это может быть точка, кольцевая полоска.  
• При помощи подключения питания. Путем подачи малого напряжения можно проверить полярность светодиода. Для этого нужен источник тока (батарейка, аккумулятор), к контактом которого прикладывается светодиод, и токоограничивающий резистор, через который происходит подключение. Напряжение нужно повышать, и светодиод должен загореться при правильном включении.  

• При помощи тестеров. Мультиметр позволяет проверить полярность тремя способами. Первый – в положении проверка сопротивления. Когда красный щуп касается анода, а черный катода, на дисплее должно загореться число , отличное от 1. В ином случае на экране будет светиться цифра 1. Второй способ – в положении прозвонка. Когда красный щуп коснется анода, светодиод загорится. В ином случае он не отреагирует. Третий способ – путем установки светодиода в гнездо для транзистора. Если в отверстие С (коллектор) будет помещен катод – светодиод загорится.  
• По технической документации. Каждый светодиод имеет свою маркировку, по которой можно найти информацию о компоненте. Там же будет указана полярность электродов.  

Выбор способа определения полярности зависит от ситуации и наличия у пользователя нужного инструмента.  

Расчет сопротивления для светодиода

Диод имеет малое внутреннее сопротивление. При подключении его напрямую к блоку питания, элемент перегорит. Чтобы этого не случилось, светодиод подключается к цепи через токоограничивающий резистор. Расчет производится по закону Ома: R=(U-Uled)/I, где R – сопротивление токоограничивающего резистора, U – питание источника; Uled – паспортное значение напряжения для светодиода, I – сила тока. По полученному значению и подбирается мощность резистора.  

Важно правильно рассчитать напряжение. Оно зависит от схемы подключения элементов.  

Можно не производить расчет сопротивления, если использовать в цепи мощный переменный или подстроечный резистор. Токоограничивающие резисторы существуют разного класса точности. Есть изделия на 10%, 5% и 1 % – это значит, что погрешность варьируется в указанном диапазоне.  

Выбирая токоограничивающий резистор, нужно обратить внимание и на его мощность. почти всегда, если при малом рассеивании тепла устройство будет перегреваться и выйдет из строя. Это приведет к разрыву электрической цепи.  

Когда нужно использовать токоограничивающий резистор: 

• когда вопрос эффективности схемы не является основным – например, индикация; 

• лабораторные исследования. 

В остальных случаях лучше подключать светодиоды через стабилизатор – драйвер, что особенно это актуально в светодиодных лампах. 

Онлайн – сервисы и калькуляторы для расчета резистора:

Характеристики светодиодов SMD 3528 5050 5630 5730 3014 2835

SMD – surface mounted device – устройство, монтируемое на поверхность. В исполнении SMD сейчас выпускается очень много различных электронных компонентов. Это не только светодиоды. В основном вся электроника использует платы с поверхностным монтажом. Электронные компоненты монтируются на поверхность платы. Их выводы не проходят через сквозные отверстия, а припаиваются к площадкам. При промышленном производстве могут применяться тугоплавкие припои. Иногда используется припои без свинца.

Cодержание

Маркировка светодиодов.

Такие SMD светодиоды маркируются четырьмя цифрами. Первая пара – длина, вторая – ширина. В каждой паре первое число целое число в мм, второе число – десятые доли миллиметра. Светодиод 5050 – имеет размеры 5 на 5 мм. 3528 – размеры 3.5 мм на 2.8 мм. Дополнительной информации маркировка не несет. Подробные характеристики описаны в сопроводительной документации на партию приборов. Ознакомление с сопроводительной документацией очень важно, так как производитель в один и тот же корпус может поместить кристалл разной мощности. В итоге вместо одноваттного источника света есть шанс получить осветитель на порядок слабее.

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.

Технические характеристики SMD светодиодов.

В большинстве случаев есть связь между типоразмером и характеристиками. Однако, если речь о «китайских поделках» ситуация может отличаться коренным образом.

Основными характеристиками являются:

• мощность;
• номинальная сила тока;
• типоразмер;
• поток;
• угол распространения света;
• цвет свечения;
• рабочая температура;
• количество кристаллов в едином корпусе.

SMD 3528 технические характеристики.

Корпус диода монтируется на контактные площадки платы. Может эксплуатироваться в широком диапазоне температур. В корпусе может быть расположен либо один, либо три кристалла. Имеются и кристаллы, излучающие разные цвета (RGB). Производится компаниями: Samsung, LG, Philips. Китайские варианты имеют худшее качество, яркость значительно ниже. У оригиналов основание – медное. Так как медь лучше отводит тепло, то во время работы оригинальный smd led 3528 греются меньше. Документация на оригинальные светоизлучающие полупроводники соответствует стандарту LM80. Это означает, что будет указано не общее количество часов работы, а количество часов до снижения светового потока до восьмидесятипроцентного уровня. Ну и соответственно аналоги и оригинал не могут стоить одинаково. Аналог будет дешевле. Катод (минус, отрицательный вывод) расположен со стороны среза на корпусе.

SMD 5050 технические характеристики.

Именно этот вариант стал давать необходимый и достаточный световой поток при малых размерах. Они способны выдавать до 80 Лм на 1 Вт потребленной электроэнергии. Фирменные варианты отличаются низким уровнем деградации. За 3000 часов эффективность падает не более чем на 4%. Внимание! Подделки очень сложно выявить, необходимо подключить. Не оригиналы имеют яркость в три раза меньше. Визуально подделку практически невозможно распознать. Основные параметры приведены в таблице ниже.

SMD 5630 технические характеристики.

На их основе собираются светодиодные лампы мощностью до 90 Вт. Производятся многими компаниями. Дешевые китайские подделки имеют характеристики хуже в 3-4 раза и весьма чувствительны к перегреву. В отношении smd led 5630 и 5730 есть простое правило. Мощность лампы равна количеству диодов помноженному на 0.15. Так что не стоит верить продавцам.

SMD 5730 технические характеристики.

Этот светодиод имеет габариты чуть большие, на 0.1 мм. Формально это сверхяркие led средней мощности. В этот корпус упаковываются кристаллы различной мощности. Визуально между ними практически нет отличий. Оригиналы выпускаются только известными брендами и в недорогих лампах не могут встречаться. Двухкристальные модификации мощностью 1 Вт имеют маркировку 5730-1. Модели с улучшенным кристаллом дают до 158 Лм\Вт.

SMD 2835 технические характеристики.

Согласно маркировке, диод имеет линейные габариты 2.8 мм на 3.5 мм. Изготавливается на керамической подложке. Кристалл диода заливается компаундом для защиты от внешних воздействий. Контакты для монтажа находятся с обратной стороны. Они также выполняют роль теплоотвода.

Таблица. Технические характеристики.

Основные выводы

Быстродействие и отличные технические характеристики светодиодных ламп сделали их самым популярным источником освещения. Правильно подобранные параметры прибора позволяют организовать эффективное освещение с наименьшими затратами электроэнергии. Выбирая лампочку, обязательно следует обратить внимание на ее мощность и светоотдачу. А чтобы прибор освещения идеально вписался в обстановку и исправно выполнял свои функции, нужно учесть цветовую температуру выбранных диодов.

Предыдущая

СветодиодыКак подключить светодиод к 12 Вольтам

Следующая

СветодиодыЧто лучше ксенон или светодиодные лампы для авто

Требования к подключению.

Все осветительные полупроводниковые приборы, в том числе smd требуют качественного электропитания. Сила тока не должна превышать номинальное значение. Наиболее целесообразным является применение светодиодного драйвера. Иногда его называют блоком питания. Это не совсем точные термины. Наиболее верно – источник тока. В отличие от стабилизированного источника напряжения, источник тока поддерживает постоянным именно ток, выходное напряжение может отличаться. Превышение номинала питания для диода ведет к преждевременной деградации и скорому выходу из строя – перегоранию.

Кроме того, многие LED нуждаются в радиаторе для отвода тепла. Несоблюдение температурного режима также приводит к уменьшению ресурса.

Для обеспечения надежного питания требуется обеспечить качественное соединение. Прежде чем осуществлять пайку smd led на плату, желательно проверить полупроводник, так как не исключен заводской дефект.

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.

Проверка и пайка светодиодов SMD.

Самое простое – это проверка светодиода при подключении к источнику тока. Так можно оценить не только работоспособность, но и качество. Ошибочная полярность не причинит вреда – он просто не загорится. При правильной полярности свечение должно быть без вспышек. Если наблюдаются периодические вспышке, то это говорит, о том, что было превышено номинальное значение силы тока, либо был перегрев. К эксплуатации этот полупроводник уже не пригоден.

Проверка светодиода подачей питания

Проверить светоизлучающий диод можно и при помощи мультиметра. В одном направлении сопротивление должно быть намного больше, чем в обратном. Если в двух направлениях тестер показывает низкое сопротивление – это означает пробой, если сопротивление – бесконечность, то – обрыв. Стоит отметить что сейчас на рынке есть современные модели SMD у которых сопротивление в обоих направлениях составляет сотни кОм. Это связано с тем, что в составе таких SMD-светодиодов присутствуют различные транзисторы и полупроводниковые резисторы.

Ручная пайка светодиодов требуется в основном в процессе ремонта. Качественная пайка светодиодов – половина успеха сборки схемы. Следует учитывать, что перегрев может не очень хорошо сказаться на кристалле светодиода, поэтому очень важно выдержать температуру. При температуре 200 C° SMD-диод начинает деформироваться, а при 230 С° вовсе расплавиться.

Замена состоит из нескольких этапов:

• демонтаж неисправного smd led;
• подготовка площадки;
• установка диода;
• пайка выводов;
• промывка и иногда нанесение защитного слоя.

Некоторые светодиоды могут иметь теплоотвод – подложку, которая тоже паяется к плате. Это затрудняет демонтаж элемента. Неисправный светодиод наиболее удобно демонтировать при помощи паяльного фена. При этом желательно использовать насадку с небольшим диаметром. Поток воздуха должен быть небольшим и направлен под светодиод, чтобы не сдуть соседние элементы и не деформировать сам светоэлемент. Температуру фена желательно выставить 300 С°. Излишки припоя (если они будут) можно удалить при помощи оплетки.

Для пайки потребуется флюс и припой. Некоторые в качестве флюса используют таблетку аспирина. Этого категорически делать нельзя. Аспирин – это кислота, а кислота разрушает пайку. В качестве припоя можно использовать паяльную пасту. Она представляет собой мелкие шарики припоя и флюса. Для удобства плату желательно зафиксировать.

Пайку можно производить как паяльником, так и при помощи термофена (компонент паяльной станции). Паяльная паста наносится только на контактные площадки, всю плату не надо обмазывать. LED в правильной полярности устанавливается на место пайки при помощи пинцета. Поток воздуха направляется к месту пайки. Обычно хватает нескольких секунд, чтобы светодиод был надежно припаян к плате. При этом паста начинает плавится. Флюс испаряется достаточно быстро. В итоге получается качественное соединение выводов диода и контактной площадки. Для защиты от перегрева корпус smd-компонентов прикрывают металлической фольгой. Использование ИК паяльной станции аналогично.

Использования термофена для пайки

Если термофена нет, то можно воспользоваться паяльником. Однако, это не лучший способ. Большие мощности не нужны. 15-20 Вт – вполне достаточно. Очень важно, чтобы жало паяльника не было толстым и было хорошо пролужено. Если применяется обычный припой, то пайка должна производиться быстро. В качестве флюса удобно применять спиртовой раствор канифоли. Прикладывать жало паяльника следует только к контактам. Излишки припоя можно удалить паяльником, излишки флюса смываются спиртом. Лучше использовать изопропанол.

Пайка светодиода паяльником

Есть несколько рекомендаций:

• Используйте качественные припой и флюс.
• Не перегревайте корпус smd-светодиода. Время нагрева или контакта с паяльником не должно превышать минимально необходимое.
• Температуру ограничивайте не более 2600 С

Индикаторные и осветительные LED

Чтобы яснее представлять, какие бывают светодиоды, их можно разделить на две большие группы: индикаторные и осветительные.

Индикаторные используются в основном в целях цветовой индикации, а также при подсветке дисплеев, приборных панелей и других приборов. То есть это светодиоды сравнительно небольшой мощности (до 0.2 Вт) с умеренной яркостью.

Осветительные LED используются при освещении помещений в составе светодиодных ламп и лент, в автомобильных фарах и везде, где требуется получить высокую интенсивность свечения. Мощность таких светодиодов может достигать десятков ватт.

Распространенный вид светодиодов – COB

Другими, наиболее распространенными и модными видами являются диоды COB типа (Chip On Board – англ. чип на плате). В этом случае на одну плату ( подложку ) монтируется от 9 и более кристаллов. Их заливают люминофором. В таком виде мы получаем светодиод с большой яркостью. Данная технология упростила и существенно удешевила изготовление светотехнических LED устройств. Световой поток COB диодов на порядок больше, чем у СМД.

Основное назначение – освещение. В то время, как COB диоды можно использовать и в качестве индикаторов.

В плане ремонтопригодности COB наименее предпочтительны, т.к. в случае перегорания придется поменять всю матрицу.

И кстати, мною давно замечено, что в COB чипах достаточно сложно (простому обывателю) определить количество, размер кристаллов. А соответственно и сопоставить полученные измерения ( подсчеты ) с заявленными характеристиками источников света.

Ну и последняя новинка 2020 года в твердотельном освещении – filament светодиоды.

Типы светодиодов: по цветовой температуре

Традиционные неорганические светодиоды доступны в различных цветах. Первые типы светодиодов, которые были изготовлены, были красными, но с тех пор были введены многие другие цвета. Теперь они доступны в следующих цветах: Из доступных цветов синие и белые светодиодные типы дороже, чем светодиоды других цветов в результате более высоких издержек производства.

В дополнение к светодиодам, излучающим видимый свет, другие изготовляются для испускания инфракрасного излучения. (Читайте статью про инфракрасные светодиоды). Эти часто используются для таких приложений, как телевизионные пульты дистанционного управления, где видимый свет отсутствует. Цвет светоизлучающего диода определяется полупроводниковым материалом, используемым в диоде. Хотя пластиковое тело диода может быть окрашено, это не то, что придает диоду его цвет.

Новый вид светодиодов – filament

Данный тип диодов сформировался не так давно. Но сразу полюбились покупателями. И это не мудрено, т.к. при одинаковой мощности ( в сравнении с COB или SMD ) мы можем получить большую освещенность.

Пока основное применение filament светодиодов — LED лампы. Филаментные светодиоды монтируются на стеклянную или сапфировую подложку. Технология – Chip-On-Glass. В результате чего, свет распространяется на 360 градусов. Достаточно интересная и «далеко идущая» технология.

Что такое светодиод? | LEDs Magazine

Поскольку свет генерируется внутри твердого полупроводникового материала, светодиоды описываются как твердотельные устройства. Термин твердотельное освещение, которое также включает в себя органические светодиоды (OLED), отличает эту технологию освещения от других источников, в которых используются нагретые нити накала (лампы накаливания и вольфрамовые галогенные лампы) или газовый разряд (люминесцентные лампы).

Разные цвета
Внутри полупроводникового материала светодиода электроны и дырки находятся внутри энергетических зон. Разделение полос (то есть запрещенная зона) определяет энергию фотонов (световых частиц), излучаемых светодиодом.

Энергия фотона определяет длину волны излучаемого света и, следовательно, его цвет. Различные полупроводниковые материалы с разной шириной запрещенной зоны производят свет разного цвета. Точную длину волны (цвет) можно настроить, изменив состав светоизлучающей или активной области.

Светодиоды состоят из сложных полупроводниковых материалов, которые состоят из элементов группы III и группы V периодической таблицы (они известны как материалы III-V). Примерами материалов III-V, обычно используемых для изготовления светодиодов, являются арсенид галлия (GaAs) и фосфид галлия (GaP).

До середины 90-х годов светодиоды имели ограниченный диапазон цветов, и, в частности, не существовало коммерческих синих и белых светодиодов. Разработка светодиодов на основе системы материалов из нитрида галлия (GaN) дополнила цветовую палитру и открыла множество новых применений.

Основные материалы светодиодов
Основными полупроводниковыми материалами, используемыми для производства светодиодов, являются:

• Нитрид индия и галлия (InGaN): синие, зеленые и ультрафиолетовые светодиоды высокой яркости
• Алюминий, галлий, индия фосфид (AlGaInP): желтых, оранжевых и красных светодиодов высокой яркости
• Арсенид алюминия-галлия (AlGaAs): красных и инфракрасных светодиодов
• фосфид галлия (GaP): желтых и зеленых светодиодов

светоизлучающий диод ＜ Что такое светодиоды и Как они работают? ＞ | Основы электроники

Что такое светодиоды?

– это тип полупроводника, который называется «светоизлучающий диод».Белые светодиоды, которые получили практическую реализацию благодаря использованию синих светодиодов высокой яркости, разработанных в 1993 году на основе нитрида галлия, привлекают повышенное внимание как 4-й тип источника света.

Как светодиоды излучают свет?

(светоизлучающие диоды) представляют собой полупроводниковые источники света, которые объединяют полупроводник P-типа (большая концентрация дырок) с полупроводником N-типа (большая концентрация электронов). Приложение достаточного прямого напряжения заставит электроны и дырки рекомбинировать в P-N переходе, высвобождая энергию в виде света.

По сравнению с обычными источниками света, которые сначала преобразуют электрическую энергию в тепло, а затем в свет, светодиоды (светоизлучающие диоды) преобразуют электрическую энергию непосредственно в свет, обеспечивая эффективное производство света с небольшими потерями электроэнергии.

Типы светодиодов

Доступны светодиоды двух типов: ламповые (с выводами) и микросхемы (для поверхностного монтажа). Пользователи могут выбрать идеальный тип на основе установленных требований.

Длина волны и цвет

Цвет светодиода (длина волны излучения) будет меняться в зависимости от используемых материалов.Это позволяет настроить цвет в соответствии с определенными спецификациями длины волны, необходимыми для приложений, которые используют традиционные лампы в качестве источников света (для которых существуют стандарты), таких как светофоры и автомобильные лампы.

Для обозначения цвета используются две спецификации длины волны: λP (пиковая длина волны) и λD (доминирующая длина волны), при этом λD соответствует цвету, фактически наблюдаемому человеческим глазом.

Как создается белый свет?

Есть несколько методов получения белого света с помощью светодиодов.Ниже приведены 2 типичных метода эмиссии.

Синий светодиод ＋ Желтый люминофор

Комбинация синего светодиода с желтым люминофором, который является дополнительным цветом, дает белый свет. Этот метод проще других решений и обеспечивает высокую эффективность, что делает его наиболее популярным выбором на рынке.

Красный светодиод ＋ Зеленый светодиод ＋ Синий светодиод

Сочетание трех основных цветов приведет к белому свету. Обычно этот метод используется не для освещения, а для полноцветных светодиодных устройств.

Светоизлучающий диод
LED К странице продукта

ROHM включает в себя светоизлучающие диоды с боковым излучением, с задним креплением и тип лампы в дополнение к стандартным типам SMD.

Все, что вам нужно знать о светодиодном освещении

– простое изобретение с огромным потенциалом изменить индустрию освещения к лучшему. Не много о них знаю? Вот три важные вещи, которые вам нужно знать, чтобы стать лучше:

1.Что означает светодиод?

Светодиод

Диод – это электрическое устройство или компонент с двумя электродами (анодом и катодом), через которые протекает электричество – обычно только в одном направлении (внутрь через анод и наружу через катод). Диоды обычно изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний или селен – веществ, которые проводят электричество в одних обстоятельствах и не проводят в других (например, при определенных напряжениях, уровнях тока или интенсивности света).

2. Что такое светодиодное освещение?

Светоизлучающий диод – это полупроводниковое устройство, которое излучает видимый свет, когда через него проходит электрический ток. По сути, это противоположность фотоэлектрическому элементу (устройству, преобразующему видимый свет в электрический ток).

Знаете ли вы? Существует аналогичное устройство, называемое IRED (инфракрасный излучающий диод). Вместо видимого света устройства IRED излучают инфракрасную энергию, когда через них проходит электрический ток.

3. Как работают светодиодные фонари?

На самом деле это действительно просто и очень дешево в производстве, поэтому было так много ажиотажа, когда впервые были изобретены светодиодные лампы!

Технические характеристики: Светодиоды состоят из двух типов полупроводниковых материалов (p-типа и n-типа). Материалы как p-типа, так и n-типа, также называемые экстрагирующими материалами, были легированы (погружены в вещество, называемое «легирующим агентом»), чтобы слегка изменить их электрические свойства по сравнению с их чистой, неизмененной или «внутренней» формой. (Я печатаю).

Материалы p-типа и n-типа создаются путем введения исходного материала в атомы другого элемента. Эти новые атомы заменяют некоторые из ранее существовавших атомов и тем самым изменяют физическую и химическую структуру. Материалы p-типа создаются с использованием элементов (таких как бор), которые имеют меньше валентных электронов, чем собственный материал (часто кремний). Материалы n-типа создаются с использованием элементов (таких как фосфор), которые имеют больше валентных электронов, чем собственный материал (часто кремний).Конечный результат – создание p-n-перехода с интересными и полезными свойствами для электронных приложений. Каковы именно эти свойства, в основном зависит от внешнего напряжения, приложенного к цепи (если есть), и направления тока (то есть, какая сторона, p-тип или n-тип, подключена к положительному выводу, а какая – к отрицательный вывод).

Когда светоизлучающий диод (LED) имеет источник напряжения, подключенный к положительной стороне анода и отрицательной стороне катода, будет течь ток (и будет излучаться свет, состояние, известное как прямое смещение).Если положительный и отрицательный концы источника напряжения были подключены обратно пропорционально (положительный к катоду и отрицательный к аноду), ток не протекал бы (состояние, известное как обратное смещение). Прямое смещение позволяет току течь через светодиод и при этом излучает свет. Обратное смещение предотвращает протекание тока через светодиод (по крайней мере, до определенной точки, когда он не может сдерживать ток – известной как пиковое обратное напряжение – точки, достижение которой приведет к необратимому повреждению устройства).

Хотя все это может показаться невероятно техническим, важным выводом для потребителей является то, что светодиоды изменили ландшафт освещения к лучшему, а практическое применение этой технологии практически безгранично. Чтобы узнать, почему светодиоды могут быть полезны для вашего бизнеса, читайте здесь.

Что такое светодиоды? | Вондрополис

Вы когда-нибудь представляли, какой была жизнь до появления лампочек? В жизни было много трудностей.Люди использовали свечи, факелы и фонари для освещения своих домов. Чтобы поиграть в семейную настольную игру после обеда, потребуется газовая лампа. Вам даже нужно зажечь свечу, чтобы прочитать сказку на ночь! Не секрет, что лампочка изменила мир.

Томас Эдисон изобрел лампочку в 1879 году. С тех пор люди внесли много улучшений в освещение. Оглянись. Сколько типов огней вы видите? На вашем настольном светильнике дома, вероятно, есть обычная лампочка. Это то, что ученые называют лампой накаливания.Люминесцентные лампы могут осветить вашу школу. В некоторых случаях светильники содержат светодиоды.

LED – светодиоды. Американец Ник Холоняк-младший сделал первый светодиод в 1962 году. Сегодня эти лампы можно найти во всем. Вы когда-нибудь видели цифровые часы? Как насчет пульта дистанционного управления? Оба этих устройства используют светодиоды для включения света и передачи сигналов. Светодиоды могут освещать наручные часы и светофоры. В вашем телевизоре также могут быть светодиоды!

Но что такое светодиоды? В основном, как крошечные лампочки, которые являются частью простой электрической цепи.Они во многом отличаются от обычных лампочек. Они не сильно нагреваются, что делает их более безопасными для домов с маленькими детьми. Они также направляют свет в одном направлении, что делает их полезными для рабочего освещения. Эти особенности делают светодиоды очень популярными для многих продуктов.

работают, перемещая электроны по полупроводнику. Это движение электронов вызывает испускание света. Форма светодиодной лампы направляет свет наружу.

Вы когда-нибудь включали выключатель света только для того, чтобы обнаружить, что лампочка перегорела? Обычные лампочки часто перегорают через несколько сотен часов использования.Светодиодные лампы могут прослужить 25 000 часов. Это больше трех лет, если они работают круглосуточно!

обычно стоят дороже, чем обычные лампочки. Однако они используют силу. Люди, которые используют светодиоды дома, обнаруживают, что это снижает их счета за электроэнергию. Поскольку они служат намного дольше обычных лампочек, светодиоды в конечном итоге становятся дешевле.

В 2012 году в США было установлено 49 миллионов светодиодов. Вместе они сэкономили около 675 миллионов долларов на энергозатратах. Если бы все США перешли на светодиоды, это сэкономило бы 250 миллиардов долларов в течение следующих двух десятилетий! Это также снизит выбросы углерода на 1 800 миллионов метрических тонн.

Какие еще применения люди могут найти для светодиодов? Придет ли еще лучшая лампочка? Только время покажет! Какие еще альтернативы обычным лампочкам вы можете придумать?

Стандарты: CCRA.L.3, CCRA.L.6, CCRA.R.1, CCRA.R.2, CCRA.R.10, CCRA.L.1, CCRA.L.2, CCRA.SL.1, CCRA.W.2, CCRA.W.9

Светоизлучающий диод: основы, типы и характеристики

Светодиод или светоизлучающий диод – это полупроводниковое устройство, излучающее свет за счет эффекта электролюминесценции. Светодиод в основном представляет собой PN-диод, который излучает свет при прямом смещении.

Светодиоды есть почти везде. Вы можете найти светодиоды в автомобилях, велосипедах, уличных фонарях, домашнем освещении, офисном освещении, мобильных телефонах, телевизорах и многом другом.

Причина столь широкого внедрения светодиодов в их преимуществах перед традиционными лампами накаливания и современными компактными люминесцентными лампами (КЛЛ). Ниже приведены некоторые преимущества светодиодов перед источниками света накаливания и КЛЛ:

• Низкое энергопотребление
• Малый размер
• Быстрое переключение
• Физически прочный
• Длительный

Благодаря этим преимуществам светодиоды стали довольно популярными среди большого количества людей.Инженеры-электронщики, любители электроники и энтузиасты электроники часто работают со светодиодами для различных проектов.

Следовательно, статья о светоизлучающих диодах, которая посвящена различным темам, таким как основы светодиодов, типы светодиодов и характеристики светодиода, принесет пользу всем. Итак, давайте начнем с основ светодиодов.

Основы светодиодов (светоизлучающих диодов)

Как упоминалось во введении, светодиод – это полупроводниковый источник света. Он состоит из диода с PN-переходом, и когда на светодиод подается напряжение, электроны и дырки рекомбинируют в PN-переходе и выделяют энергию в виде света (фотонов).

Свет, излучаемый светодиодом, обычно монохроматический, то есть одноцветный, и цвет зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника.

могут быть изготовлены для излучения всех длин волн видимого спектра, то есть от красного (620–750 нм) до сине-фиолетового (380–490 нм).

Электрический символ светодиода аналогичен символу PN-переходного диода. На следующем изображении показан красный светодиод вместе с символами PN-диода и светодиода.

Характеристики светодиода (светоизлучающего диода)

Перед тем, как подключить светодиод и начать его использовать, есть несколько характеристик светодиода, которые стоит знать (на самом деле, они очень важны). Если вы обратитесь к любому из технических паспортов, предоставленных производителем, вы можете найти спецификации партии, соответствующие электрическим характеристикам, абсолютным максимальным номинальным характеристикам, физическим размерам и т. Д.

Не буду утомлять вас всеми характеристиками, а только тремя важными.Это полярность, прямое напряжение и прямой ток.

Полярность светодиода

Полярность – это показатель симметричности электронного компонента. Светоизлучающий диод, аналогичный диоду с PN-переходом, не является симметричным, то есть позволяет току течь только в одном направлении.

В светодиодах положительный вывод называется анодом, а отрицательный вывод называется катодом. Для правильной работы светодиода анод светодиода должен иметь более высокий потенциал, чем катод, поскольку ток в светодиодах течет от анода к катоду.

Что произойдет, если мы подключим светодиод в обратном направлении? Что ж, ничего не происходит, так как светодиод не проводит. Вы можете легко идентифицировать анодный вывод светодиода, поскольку они обычно имеют более длинные выводы.

Прямой ток светодиода

– очень чувствительные устройства, и величина тока, протекающего через светодиод, очень важна. Кроме того, яркость светодиода зависит от силы тока, потребляемого светодиодом.

Каждый светодиод рассчитан на максимальный прямой ток, который может безопасно проходить через него, не перегорая светодиод.Да. Если допустить ток, превышающий номинальный, светодиод фактически сгорит.

Например, наиболее часто используемые светодиоды 5 мм имеют номинальный ток от 20 мА до 30 мА, а светодиоды 8 мм имеют номинальный ток 150 мА (точные значения см. В таблице данных).

Как регулировать ток, протекающий через светодиод? Чтобы контролировать ток, протекающий через светодиод, мы используем резисторы, ограничивающие ток.

Дополнительная информация о светодиодах и токоограничивающих резисторах SIMPLE LED CIRCUITS.

прямое напряжение светодиода

также рассчитаны на прямое напряжение, то есть количество напряжения, необходимое для того, чтобы светодиод проводил электричество. Например, все 5-миллиметровые светодиоды имеют номинальный ток 20 мА, но прямое напряжение меняется от одного светодиода к другому.

Красные светодиоды имеют максимальное номинальное напряжение 2,2 В, синие светодиоды – максимальное номинальное напряжение 3,4 В, а белые светодиоды – максимальное номинальное напряжение 3,6 В.

Простая светодиодная схема

На следующем изображении показана схема простой светодиодной схемы, состоящей из 5-миллиметрового белого светодиода с источником питания 5 В.

Поскольку это белый светодиод, номинальные значения тока и напряжения следующие: типичный прямой ток составляет 20 мА, а типичное прямое напряжение – 2 В.

Итак, чтобы регулировать ток и напряжение, мы использовали резистор 180 Ом, рассчитанный на Вт рассеиваемой мощности.

Типы светодиодов

Светодиоды для сквозных отверстий

Они доступны в различных формах и размерах, наиболее распространенными из которых являются светодиоды 3 мм, 5 мм и 8 мм. Эти светодиоды доступны в разных цветах, таких как красный, синий, желтый, зеленый, белый и т. Д.

Светодиоды SMD (светоизлучающие диоды для поверхностного монтажа)

для поверхностного монтажа или SMD – это специальные корпуса, которые можно легко установить на печатной плате. Светодиоды SMD обычно различаются по физическим размерам. Например, самые распространенные светодиоды SMD – это 3528 и 5050.

Двухцветные светодиоды

Следующим типом светодиодов являются двухцветные светодиоды, как следует из названия, могут излучать два цвета. Двухцветные светодиоды имеют три вывода, обычно два анода и общий катод.Цвет будет активирован в зависимости от конфигурации проводов.

RGB светодиод (красный – синий – зеленый светодиод)

RGB – самые любимые и самые популярные светодиоды среди любителей и дизайнеров. Даже компьютерные сборки очень популярны для использования светодиодов RGB в корпусах компьютеров, материнских платах, оперативной памяти и т. Д.

RGB содержит 3 светодиода на одном кристалле, и с помощью технологии, называемой ШИМ (широтно-импульсная модуляция), мы можем управлять выходной мощностью светодиода RGB для получения широкого диапазона цветов.

Светодиоды высокой мощности

Светодиод с номинальной мощностью более или равной 1 Вт называется светодиодом высокой мощности. Это связано с тем, что обычные светодиоды имеют рассеиваемую мощность в несколько милливатт.

Мощные светодиоды очень яркие и часто используются в фонариках, автомобильных фарах, прожекторах и т. Д.

Поскольку рассеиваемая мощность мощных светодиодов высока, требуется надлежащее охлаждение и использование радиаторов. Кроме того, потребляемая мощность для этих светодиодов обычно очень высока.

В этой статье мы рассмотрели основы светодиодов и несколько важных характеристик светодиодов. В следующем уроке мы увидим, как работает светодиод и как устроен светодиод.

Что такое светодиоды

Светодиоды – это светодиоды . Светодиоды – это полупроводниковые электронные устройства, излучающие видимый свет. Первоначально они использовались как простые световые индикаторы. Сегодня они широко используются для внутреннего и наружного коммерческого и промышленного освещения.

Изображение предоставлено https://commons.wikimedia.org/wiki/File:2007-07-24_Light_emiting_diode_(LED).jpg

Ниже находится электронный символ светодиода:

восходит к началу 1900-х годов, когда британский физик обнаружил, что кристаллы карбида кремния могут излучать свет при воздействии на них электрического тока. В 1962 году ученый GE Ник Холоняк разработал первый светодиод видимого света.Этот светодиод давал красный свет. Позже Джордж Крэфорд разработал желтый световой светодиод. Тогда скромный светодиод стоил около 200 долларов за каждый диод. В течение нескольких лет масштабы развития и производства увеличились, а стоимость упала до 5 центов.

Как работает светодиод?

P-N переход является основой функционирования светодиода. Светодиод имеет анод и катод, разделенные кристаллом полупроводникового материала. В результате добавления примесей к полупроводниковому материалу в светодиодном кристалле образуются электронные переходы P-N.Вся сборка находится внутри пластиковой крышки, которая также может служить линзой для направления света, излучаемого светодиодом.

Напряжение подается на электроды. Ток течет от анода (сторона P) к катоду (сторона N). Когда электрон встречает дырку в P-N-переходе, он попадает в более низкое энергетическое состояние.

Разница в энергии двух состояний называется «запрещенной зоной», которая является характеристикой материала, составляющего P-N переход.

Избыточная энергия электрона испускается в виде фотона. Чем больше ширина запрещенной зоны, тем больше разница в энергии и меньше длина волны излучаемого света.

На рисунке выше показан спектр электромагнитного излучения. Из видимого света у красного самая длинная длина волны 700 нм (наименее энергичная), а у фиолетового самая короткая длина волны 400 нм (самая энергичная).

LED излучает свет в узком диапазоне длин волн.люминофоры часто используются для улучшения спектра белого света, производимого светодиодами. В настоящее время возможно объединение нескольких светодиодов на плате, производящей свет с произвольной длиной волны полного спектра.

Светодиодные устройства

Для повышения эффективности освещения светодиодов важно следующее:

Достижения в области материаловедения для создания материалов с улучшенными запрещенными зонами

Улучшенные технологии изготовления для снижения стоимости и повышения эффективности

Улучшение рассеивания тепла

Отвод света из материала, из которого изготовлен диод.Новые материалы позволяют извлекать больше света. Это улучшает характеристики светодиода на ватт.

Усовершенствования в люминофорной технологии для повышения эффективности преобразования света одной длины волны в более широкую полосу длин волн.

Один светодиод очень мал и излучает определенное количество света в зависимости от его конструкции. Есть светодиоды малой, средней и большой мощности. Чтобы получить желаемое количество света, необходимо объединить несколько светодиодов.

На рисунке ниже показаны 9 светодиодных менор, лежащих на кончике пальца, что указывает на относительный размер светодиода:

Этот небольшой размер позволяет комбинировать светодиоды в любой комбинации и придает универсальность осветительным устройствам с питанием от светодиодов.В соответствии с конструкцией печатной платы каждый светодиод выйдет из строя или группа светодиодов выйдет из строя вместе. Это означает, что вероятность отказа всех светодиодов одновременно очень мала.

Теперь, когда вы знаете, что такое светодиод, пора понять, из чего сделаны светодиодные лампы. Светодиоды необходимо комбинировать для увеличения светоотдачи каждой лампы до подходящих значений. Вы можете попробовать сделать это самостоятельно, припаяв несколько светодиодов на печатной плате с металлическим сердечником, но лучше выбирать лампочки в корпусе.Упакованные лампы лучше, потому что светодиоды имеют одинаковое напряжение и требования, а интеграция частей лампы лучше. Кроме того, сложно имитировать эстетическую привлекательность производимой светодиодной лампы.

Изображение ниже представляет собой графическое изображение секции светодиодной лампы:

Светодиодный продукт содержит следующие компоненты

Светодиодный кластер: Излучает необходимое количество света.

Драйверы: Изменяет переменный ток в доме на постоянный и поддерживает ток, необходимый для питания светодиода.Драйвер светодиода преобразует входное напряжение переменного тока в 12 В или 24 В. Возможны и другие напряжения, даже для светодиодов, управляемых переменным током. Драйвер – это мозг светодиодной лампы.

Два основных компонента драйвера светодиода:

Драйвер интегральная схема

Схема драйвера Схема драйвера также называется электрическим механизмом управления

Вместо использования микросхем и схем управления требуемое падение напряжения может быть достигнуто с помощью резистора. Но резисторы могут привести к недопустимым перепадам напряжения и более высоким токам, чем рассчитаны на светодиоды.

Радиатор : Необходимо отводить тепло, выделяемое электронными деталями и светодиодом. Плохо спроектированные радиаторы или с избыточными управляющими токами могут привести к перегреву. Это может привести к повышению температуры перехода, что, в свою очередь, поставит под угрозу как срок службы, так и свет, излучаемый светодиодами.

Для хорошего терморегулирования важны три вещи

Материал подложки : Часто светодиоды крепятся на печатной плате с металлическим сердечником.Металлический сердечник не только служит подложкой для механического монтажа светодиодов, но и распределяет тепло по большей площади. Это помогает передать его на радиатор.

Интерфейсные материалы : Обычно в качестве интерфейсного материала используется пленка или смазка. Они помогают отводить тепло, отделяя пассивный радиатор от компонентов, находящихся под напряжением.

Радиаторы : Радиаторы бывают двух типов. В активных радиаторах для циркуляции воздуха часто используются вентиляторы. В пассивных радиаторах используются металлические ребра для отвода тепла.Другие конструктивные особенности могут улучшить воздушный поток вокруг металлических пластин и обеспечить лучший отвод тепла. Активные радиаторы рассеивают больше тепла, но, учитывая достижения в конструкции пассивных радиаторов, в большинстве приложений они не нужны. Только когда несколько светодиодов используются в ограниченном пространстве, может потребоваться активный сток для контроля температуры.

Оптика : Светодиодный свет является направленным светом. Стандартный угол светораспределения светодиода составляет 180 градусов. Свет излучается в верхнее полупространство.Для некоторых светодиодов угол распределения регулируется, доступна оптика узкого, широкого луча до крыла летучей мыши. Угол обзора можно изменять с помощью линз. Линзы могут быть встроены в структуру светодиода (первая оптика) или может использоваться дополнительная линза для дальнейшего управления углом обзора. Либо может быть одна вторичная линза для нескольких светодиодов в лампе, либо каждому светодиоду может быть предоставлена ​​отдельная вторичная линза для более жесткого контроля светоотдачи.

Линзы из поликарбоната лучше, поскольку они имеют очень небольшие потери света и просты в изготовлении.Качество поверхности и точность формы жизненно важны для обеспечения равномерного распространения света и ограничения потерь светового потока.

Преимущества светодиодной техники

Светоотдача: В 2002 году светоотдача светодиодов составляла около 20 люмен на ватт. Сегодня светодиодные коммерческие осветительные приборы могут производить более 130 люмен на ватт. Новые конструкции светодиодов могут производить до 200+ люмен на ватт. Это количество больше, чем свет, создаваемый лампами накаливания и люминесцентными лампами.

Низкое энергопотребление означает, что обычный светодиодный светильник на сайте www.ledlightingsupply.com окупается в течение 1-2 лет.

Срок службы: Светодиодные лампы служат от 30 000 до 100 000 часов. Срок службы большинства имеющихся в продаже светодиодных фонарей составляет от 50 000 до 100 000 часов. Это означает, что после установки светодиод прослужит от 10 до 30 лет, в зависимости от количества часов работы в день. Длительный срок службы светодиодов снижает расходы на обслуживание по сравнению с традиционными источниками света, такими как HID и флуоресцентное освещение, и делает их идеальными для труднодоступных мест.

Эксплуатационные характеристики: Светодиоды работают и не чувствительны к низким температурам. Кроме того, на них не влияет включение вне цикла. Это делает их более безопасными и эффективными в холодных условиях. Они также лучше подходят для приложений, требующих частого включения и выключения света. Светильники не подвержены вибрации, что делает их лучшим выбором для таких мест, как мосты.

Ударопрочность: Компоненты светодиода, находящиеся под напряжением, отделены от внешней поверхности качественной изоляцией.Электроды встроены в матрицу лампы, а электроника драйвера заключена в ее оболочку. Слой интерфейсного материала между светодиодом и радиатором предотвращает утечку тока на радиатор.

Устойчивость к вибрации: Посмотрев на светодиод в начале сообщения, вы увидите, что электроды заключены в прозрачный акрил. Нет подвешенных нитей, потому что светодиоды устойчивы к вибрациям. Многие заядлые фанаты езды по бездорожью используют светодиодные фонари в своих внедорожниках только из-за этой функции.

Что такое светоизлучающий диод (LED)? – Определение, работа, конструкция и преимущества

Определение: Светодиод представляет собой диод с PN-переходом, который излучает свет, когда через него проходит электрический ток в прямом направлении. В светодиоде происходит рекомбинация носителей заряда. Электрон с N-стороны и дырка со стороны P объединяются и дают энергию в виде тепла и света. Светодиод изготовлен из бесцветного полупроводникового материала, и свет излучается через переход диода.

Светодиоды широко используются в сегментных и матричных дисплеях с числовыми и буквенно-цифровыми символами. Несколько светодиодов используются для создания одного линейного сегмента, в то время как для создания десятичной точки используется одиночный светодиод.

Конструкция светодиода

Рекомбинация носителей заряда происходит в материале P-типа, и, следовательно, P-материал является поверхностью светодиода. Для максимального излучения света анод осаждается на краю материала P-типа. Катод изготовлен из золотой пленки и обычно размещается внизу N-области.Этот золотой слой катода помогает отражать свет на поверхность.

Фосфид арсенида галлия используется для производства светодиодов, которые излучают красный или желтый свет. Светодиоды также доступны в зеленом, желто-янтарном и красном цветах.

Простой транзистор можно использовать для включения / выключения светодиода, как показано на рисунке выше. Базовый ток I _B проводит транзистор, а транзистор – сильно. Сопротивление R _C ограничивает ток светодиода.

Работа светодиода

Работа светодиода зависит от квантовой теории. Квантовая теория утверждает, что когда энергия электронов уменьшается с более высокого уровня на более низкий уровень, он излучает энергию в виде фотонов. Энергия фотонов равна промежутку между верхним и нижним уровнями.

Светодиод подключен в прямом смещении, что позволяет току течь в прямом направлении. Течение тока происходит из-за движения электронов в противоположном направлении.Рекомбинация показывает, что электроны перемещаются из зоны проводимости в валентную зону и излучают электромагнитную энергию в виде фотонов. Энергия фотонов равна щели между валентной зоной и зоной проводимости.

Преимущества светодиодов в электронных дисплеях

Ниже приведены основные преимущества светодиодов в электронных дисплеях.

1. Светодиоды меньше по размеру, и их можно сложить вместе, чтобы сформировать числовой и буквенно-цифровой дисплей в матрице высокой плотности.
2. Интенсивность светового потока светодиода зависит от протекающего через него тока. Интенсивность их света можно плавно регулировать.
3. Доступны светодиоды, которые излучают свет разных цветов, таких как красный, желтый, зеленый и янтарный.
4. Время включения и выключения или время переключения светодиода менее 1 наносекунды. Из-за этого светодиоды используются для динамической работы.
5. Светодиоды очень экономичны и обладают высокой степенью надежности, поскольку производятся по той же технологии, что и транзисторы.