Светодиод характеристика: Характеристики светодиодов: обзор основных параметров LED

Характеристики светодиодов: обзор основных параметров LED

Экономически оправданной альтернативы LED-источникам пока не изобрели, что прогнозирует повальный переход на этот тип освещения уже в ближайшие годы. Но для корректного использования этих источников необходимо разбираться в их основных характеристиках.

При классификации светодиодных источников света используются параметры, разработанные исключительно для данных типов осветительных приборов. Данная статья как раз и предназначена для ознакомления с особенностями, которые отличают характеристики светодиодов от традиционных источников света.

Содержание

1. Сила и напряжение, потребляемого светодиодом тока
2. Интенсивность светового потока, угол рассеивания
3. Размер кристалла
4. CRI (индекс цветопередачи)
5. Цветовые характеристики
6. Цветовая температура
7. Максимальная рабочая температура
8. Срок эксплуатации
9. Вывод

Сила и напряжение, потребляемого светодиодом тока

Почти все светоизлучающие диоды рассчитаны на стандартную силу тока 20 мА. При вычислении сопротивления светодиода по закону Ома используется именно эта величина.

Светодиод, как собственно и любой диод, способен пропускать ток только в одну сторону, для стабильной работы он должен быть постоянным. Источником питания для LED источников света является дроссель, который выдает необходимые характеристики потребляемого тока. Светодиодный кристалл рассчитан на напряжение, колеблющееся от 0,5 до 6 вольт.

На одной подложке может быть размещено несколько LED кристаллов. Сумма показателей напряжения всех кристаллов составит требуемый показатель для такого источника света.

Следует заметить, что в электрофизических значениях светодиодов существует допустимый разброс вольт амперной характеристики (ВАХ), это обусловлено технологией производства. Невозможно вырастить кристаллы с жестко ограниченными показателями. Подгон показателей производится методом калибровки.

Монтаж следует проводить в соответствии с обозначенной полярностью. При неправильном включении светодиод закроется, и работать не будет. Если напряжение превысит предел в 5 вольт, произойдет пробой, что приведет к порче изделия.

Для правильного подключения катод на DIP светодиодах обозначается более короткой ногой, на SMD это будет спил на подложке возле соответствующего контакта.

Интенсивность светового потока, угол рассеивания

Данная характеристика очень важна в освещении, особенно в помещениях. Интенсивность светового потока измеряется в Люменах (Лм). Для сравнения, обычная лампа накаливания в 100 Вт выдает показатель 1000 Лм. Для простого расчета напряжения лед-источника, который заменит лампу накаливания, необходимо вольтаж классики разделить на 8. Примером, лампе в 100 Вт будет соответствовать светодиод мощностью 12 – 12.5 Вт.

Важно осознавать, что рассматриваемый источник имеет одностороннее направление освещения, в то время как обычная лампа накаливания рассеивает свет во все стороны. Светодиоды имеют точечную направленность. Для увеличения угла рассеивания в конструкции применяются специальные линзы. Угол рассеивания колеблется в пределах 20 — 120˚.

Соотношение параметров эффективности разных источников света, приведенных для сравнения:

1. Лампа накаливания – 10 Лм/Вт.
2. Люминесцентная лампа – до 40 Лм/Вт.
3. Светодиод – до 140 Лм/Вт.

Размер кристалла

В общих характеристиках светоизлучающих диодов можно встретить значение размера кристалла. Эта величина измеряется в Милах (mil), 1 mil соответствует 0,0254 мм. Стандартные размеры квадрата кристалла 24×24, 24×40, 35×35 и 40×40 mil. Считается, чем больше его площадь, тем больше потребляемая мощность, при этом снижается нагрев при работе и увеличивается предел перегрузки. Для сравнения размеры 40×40mil соответствуют 1,143 × 1,143 мм и потребляют около 1 Вт.

Естественно, большое значение имеет материал для изготовления и условия, при которых кристалл выращивался. Также значение имеет качество калибровки. Это к тому, что себе дешевле приобретать светодиоды известных брендов, показатели многих китайских лед источников света завышены.

Недобросовестные продавцы зачастую заявляют повышенную мощность. Обратив внимание на размеры кристалла, можно предостеречь себя от приобретения подделки.

CRI (индекс цветопередачи)

Для более ясного понимания этой характеристики, целесообразно ознакомиться с принципами восприятия цветов человеческим глазом. Белый свет включает в себя весь спектр. Попадая на окружающие нас предметы, отражается только та часть спектра, которая соответствует цвету предмета. Естественно, источник с искаженным спектром будет искажать человеческое цветовосприятие.

Для определения степени достоверности передачи цветов при освещении искусственным источником был разработан индекс цветопередачи (CRI). Степени значений индекса цветопередачи расположены в границах 0 – 100. Показатель 100 соответствует солнечному свету и является сравнительным эталоном.

Полноценный индекс CRI, при котором искажение будет минимальным, не должен быть ниже значения 90.

Цветовые характеристики

Свет имеет волновую природу, длина излучаемой волны определяет цвет и измеряется в нанометрах (нм). Человеческий глаз способен воспринимать диапазон от 380 до 760 нм, что соответствует видимому спектру.

Таблица цветовых характеристик

Примечательно, что человеческий глаз имеет наибольшую чувствительность при показателе 555 нм, следовательно, источник с таким параметром будет иметь наибольшую степень освещенности.

Цветовая температура

Данная характеристика выведена по аналогии цветовосприятия разогреваемого металла. Численные пределы размещены в рамках от 800 до 7500 и измеряются в Кельвинах (К). Наиболее низким показателем обладает красный свет – около 800 К, соответственно, наиболее высокий – у холодного синего.

Для освещения применяется белый свет. Цветные светодиоды в основном используются в декоративных и индикационных целях. Белый цвет по критериям цветовой температуры разделяется на три подкатегории:

1. Теплый – 2700 – 3500 К.
2. Нейтральный – 3500 – 5300 К (наиболее сбалансированный для восприятия).
3. Холодный – 5300 – 7500 К.

Максимальная рабочая температура

Рабочая температура — одна из важнейших характеристик светодиода. При работе выделяется большое количество тепла, переизбыток которого может привести для начала к падению интенсивности светоизлучения, а в дальнейшем и к полной порче светодиода. Некоторые сверхяркие кристаллы способны разогреваться до температуры 150˚ С.

Производители ввели понятие «максимальная рабочая температура» для определения пределов температурного режима, в котором работа лед источника будет оптимальной. Значение допустимой температуры обозначаются в общих паспортных данных.

Для борьбы с избыточной температурой применяются алюминиевые и медные термоотводящие радиаторы. Маломощные SMD светодиоды монтируются на плату (подложку), которая также выступает и в роли охладителя. Для улучшенной теплоотдачи место соединения светодиода и радиатора смазывается термопастой.

Срок эксплуатации

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.

Вывод

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. Более того, при приобретении брендовых осветительных приборов на основе LED, как правило, предоставляется гарантия.

Характеристики и параметры LED светодиодов I LEDOKS светодиодное освещение

        Светодиод (LED)- полупроводниковый элемент, при подаче напряжения постоянного тока на электроды светодиода создается свечение.  В современном мире светодиоды используются практически во всех осветительных приборах в качестве основного источника освещения либо в качестве подсветки.

        Светодиодное свечение впервые упомянуто в 1907году.  Генри Раунд английский ученый обратил внимания, что при прохождении электричества через соединения разных металлов вызывают разное свечение. В дальнейшем такое явление получило название  электролюминесценция.

        Через некоторое время в 1923 году ученый Олег Лосев обнаружил свечения на месте контакта барбета кремния и стальной проволоки. Олег Лосев установил и объяснил закономерность. Электролюминесценция наблюдается на границе соприкосновения разнородных материалов.

        В 1961 году американские ученые Байрад Д.Р. и Питтман Г. Изобрели технологию выпуска светодиодов из арсенида калия. В 1962 году начался промышленный выпуск. Красный светодиод был открыт в 1962году. В 1971 году изобрели синий цвет свечения. В 1972 году появился желтый светодиод.

        Ученые физики совершенствовали технологии источника Led освещения, в результате проделанной работы появились SMD-диоды и многокристальные COB-диоды.

        DIP- цилиндрические элементы, слабо мощные световые показатели. Имеет пару кристаллов зафиксированных на катоде. От кристалла отходит проволока, служит соединением полупроводника с анодом. Поверх led-элемент закрыт водонепроницаемой линзой. Корпус имеет форму цилиндра выпускают из эпоксидной смолы. Сборка осуществляется с помощью пайки. Пиранья-устойчив на своем месте, практически не греется, четырех контактный DIP.

        SMD 3528 – один из первых светодиодов, вышедший в середине 2000-х годов, сперва предназначался для подсветки ЖК- матриц. По примеру SMD 3528 были скопированные методы из подсветки ЖК- матриц в иллюминации.

        Светодиода SMD 3528 содержит только один кристалл, стабильное свечение белого светодиода находится в пределах от 2.8 до 3.5В. На корпусе находится 2 вывода. Недостаток заключается в том, что он греется из особенности строения светодиода. Достоинством типоразмера 3528 приемлемая цена, это связано с тем что производственные линии давно окупили свои затраты. Светодиод на сегодняшний день немного устарел по сравнению с другими SMD, светоотдача составляет порядка 70 лм/Вт. SMD 3528 на сегодняшний день широко используют для производства светодиодной ленты. Для мощных осветительных приборах такой тип светодиода не подойдет.

        SMD5050 – Габариты 5×5 мм, установлено 3 кристалла. На корпусе установлено шесть выводов, у каждого светодиода своя пара выводов. Производят белые или монохромные светодиоды, RGB. Белые и монохромные подключаются последовательно, стабильное свечение светодиодов возможно при напряжении от 8.4В до 11.5В. Данные светодиоды при напряжении 12В имеют рез каждый светодиод, по сравнению SMD 3528 кратность реза каждые 3 светодиода. Теплоотдача происходит за счет обтекаемой формы корпуса и на плату которая выступает в роли радиатора, отводящее тепло.

        SMD2835 – Параметры светодиода 2,8х3,5х0,8 мм. Сплошь и рядом эксплуатируются для изготовления светодиодных лент и ретрофитов, светильников. Возник такой светодиод в 2011 году.  Корпус имеет контактные площадки большего размера, тем самым позволяет эффективно отводить тепло на алюминиевый радиатор платы. Пределы мощности составляют от 0.2 вт до 1вт.  SMD 2835 имеет один кристалл, также для мощных светодиодных лент производят с тремя кристаллами, соединены последовательно, при этом напряжение должно быть 9-10 В.

        SMD5630 – Параметры 5,6х3,0х0,77 мм. Светодиод средней мощности, имеют два одинаковых кристалла, мощность варьируется от 0.3вт до 1Вт выдает 158Люмен. Оснащен четырьмя выводами. Люминофор наносится почти на всю внешнюю поверхность, тем самым достигается мягкий ровный свет. Присутствие специальной дополнительной площадки для теплоотвода.

        Применяется один чип, а контактных площадок четыре.  SMD 5630 широко используются в лампах-ретрофитах и типа «кукуруза», где светодиоды устанавливаются на поверхности корпуса лампы.

        SMD5730 – является практически полным аналогом предыдущей модели. Встречаются модификации 5730-05 и 5730-1. Светоотдача 100-130 Люмен /Вт.

        SMD3014 – Создается с 2013 года, разработан для смены люминесцентных ламп Т5 на светодиодные ретрофиты.  Обладает светоотдачей 100-140 лм/Вт. В дальнейшем производство SMD3014 было признано экономически нецелесообразным.  Светодиод включает один или два кристалла, соединены последовательно. Рабочее напряжение 3 или 6 В зависимости от количества кристаллов. На плате металлические площадки по которым проводится питание светодиода, занимают значительную часть основания. SMD 3014 самый маленький размер светодиода, мощность не превышает 0.1Вт. Данный SMD возможно устанавливать с малым шагом.

        СОВ – плоский SMD. Современное создание. На алюминиевой основе большое количество кристаллов приклеенное не токопроводящим клеем. Кристаллы подключённые друг с другом по последовательно-параллельной схеме. В верхней части все покрывается люминофором. Тип led не имеет сложности в монтаже. Излучает ровный, яркий без искажений свет. Подключаются светодиоды несколькими способами.  Самым не сложным способом подключения светодиодов в сеть совместно с резисторами, если это необходимо.  При подключении соблюдайте полярность.  Существуют разные варианты соединения: последовательное и параллельное.

        Последовательное подключение светодиодов происходит один за другим, при этом суммируется общее число светодиодов, для получения необходимого количества для работы при определенном напряжении. Например, для работы в сети 12в постоянного тока необходимо 4 светодиода по 3Вт каждый. При этом нужно учитывать мощность каждого светодиода, суммировать эту мощность и рассчитывать блок питания для этой цепи с 20% запасом мощности.

        При параллельном подключении каждый светодиод подключается к блоку питания не зависимо друг от друга. При этом так же нужно суммировать мощность каждого светодиода при выборе блока питания. Преимуществом параллельного подключения является то, что при выходе из строя одного светодиода все остальные продолжают работать. Чего невозможно достичь при последовательном подключении.

        Параллельно-последовательное соединение рассмотрим на примере подключения светодиодных модулях в сборке по 20шт. Сама сборка подключена последовательно (20 шт.). А несколько сборок подключается к блоку питания параллельно.

Характеристики светодиодов – Litetronix Optotek Corp.

Перейти к содержимому

Загрузка…

Характеристики LEDadmin2018-03-27T20:41:00+08:00

Характеристики светодиода

Светодиоды являются полупроводниковыми устройствами. Преимущества:

1) Свет, генерируемый светодиодами, является направленным

A. Светодиоды — это направленное прямое освещение, а не всенаправленное, как обычная лампочка.
B. Как правило, угол луча составляет около 140 градусов.
C. Используйте эти характеристики направленности и оптические линзы сотрудников, чтобы добиться различных световых паттернов.

2) Светодиод может генерировать свет разного цвета

A. Цвет выходного сигнала зависит от длины волны: красный, зеленый, синий, желтый или фиолетовый.
B. Смесь света RGB или другая смесь люминофора создаст белый свет.

3) Температура влияет на эффективность светодиода

A. Сам светодиод выделяет тепло, что влияет на эффективность и срок службы светодиода.

B. Как правило, увеличение на 10 градусов уменьшит световой поток на 5–7%.
C. Поддержание температуры PN-перехода ниже 75 градусов позволит светодиоду работать более 50 000 часов.

4) Низкое энергопотребление

A. 100 лм/Вт используется в коммерческих целях, а более 200 лм/Вт достигается в лаборатории.
B. Достигается менее 1/5–1/10 энергопотребления традиционного освещения или экономится от 80% до 90% энергии.

5) Долгий срок службы

A. Нет хрупких деталей, таких как обычная лампочка, которые можно разбить.
B. Световой поток будет уменьшаться, но редко перегорает или гаснет.
C. Светильник с хорошей конструкцией должен поддерживать световой поток более 70 % при использовании в течение 50 000 часов.

Деградация и выход из строя светодиодов: температура перехода является ключевым параметром

Будучи твердотельными устройствами, светодиоды редко перегорают. Вместо этого постепенное ухудшение светоотдачи, т. е. уменьшение светового потока, становится доминирующим видом неисправности светодиодов. Скорость уменьшения светового потока тесно связана с «температурой перехода» устройства, которая представляет собой температуру точки, в которой отдельный диод соединяется с его подложкой.

Более низкая температура перехода приводит к более высокой светоотдаче и более медленному уменьшению светового потока. Таким образом, температура перехода является ключевым параметром для оценки срока службы светодиодной продукции.

Уровень температуры перехода определяется тремя факторами, включая ток возбуждения, путь рассеивания тепла и температуру окружающей среды. Как правило, чем выше ток возбуждения, тем больше тепла выделяется на диоде. Поскольку мощные светодиоды разрабатываются для общего освещения, эффективность отвода тепла, достигаемая конструкцией радиатора, становится решающей для поддержания светоотдачи, ожидаемого срока службы и оптического цвета.

Для количественного сравнения долговечности светодиодов ее обычно называют поддержанием светового потока, которое представляет собой то, как лампа поддерживает свой световой поток в течение всего срока службы. Срок службы светодиодных продуктов.

Уровень температуры перехода определяется тремя факторами, включая ток возбуждения, путь рассеивания тепла и температуру окружающей среды. Как правило, чем выше ток возбуждения, тем больше тепла выделяется на диоде. Поскольку мощные светодиоды разрабатываются для общего освещения, эффективность отвода тепла, достигаемая конструкцией радиатора, становится решающей для поддержания светоотдачи, ожидаемого срока службы и оптического цвета.

Перейти к началу

Светоизлучающий диод: основы, типы и характеристики

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

[adsense1]

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

Причиной такого широкого спектра применения светодиодов являются их преимущества перед традиционными лампами накаливания и новейшими компактными люминесцентными лампами (КЛЛ). Ниже перечислены некоторые преимущества светодиодов по сравнению с источниками света накаливания и компактными люминесцентными лампами:

• Низкое энергопотребление
• Маленький размер
• Быстрое переключение
• Физически прочный
• Долговечный

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

Следовательно, статья о светоизлучающих диодах, посвященная различным темам, таким как основы светодиодов, типы светодиодов и характеристики светодиодов, будет полезна всем. Итак, давайте начнем с основ светодиодов.

[adsense2]

Outline

Основы светодиодов (светоизлучающих диодов)

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

Свет, излучаемый светодиодом, обычно монохроматичен, т. е. имеет один цвет, а цвет зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника.

Светоизлучающие диоды могут излучать все длины волн видимого спектра, т. е. 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-переходного диода и светодиода.

Характеристики светодиода (светоизлучающего диода)

Перед подключением светодиода в виде схемы и началом ее использования необходимо знать несколько характеристик светодиода (на самом деле они очень важны). Если вы обратитесь к любому из технических паспортов, предоставленных производителем, вы можете найти множество спецификаций, соответствующих электрическим характеристикам, абсолютным максимальным номинальным значениям, 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 указывает на симметричность электронного компонента. Светоизлучающий диод, как и диод с PN-переходом, не является симметричным, т. е. пропускает ток только в одном направлении.

В светодиоде положительный вывод называется анодом, а отрицательный вывод называется катодом. Чтобы светодиод работал правильно, анод светодиода должен иметь более высокий потенциал, чем катод, поскольку ток в светодиоде течет от анода к катоду.

Что произойдет, если мы подключим светодиод в обратном направлении? Ну ничего не происходит, как бы светодиод не проводил. Вы можете легко идентифицировать клемму анода светодиода, поскольку они обычно имеют более длинные выводы.

Прямой ток светодиода

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

Каждый светодиод рассчитан на максимальный прямой ток, который безопасно проходит через него без выгорания светодиода. Да. Разрешение тока, превышающего номинальный, фактически сожжет светодиод.

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

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

Дополнительная информация о светодиодах и токоограничивающих резисторах ПРОСТЫЕ СХЕМЫ СВЕТОДИОДОВ.

Прямое напряжение светодиода

Светоизлучающие диоды

также рассчитаны на прямое напряжение, т.е. величину напряжения, необходимую для того, чтобы светодиод проводил электричество. Например, все 5-мм светодиоды имеют номинальный ток 20 мА, но прямое напряжение варьируется от одного светодиода к другому.

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

Простая светодиодная схема

На следующем рисунке показана простая светодиодная схема, состоящая из 5-мм 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, для регулирования тока и напряжения мы использовали резистор 180 Ом, рассчитанный на ¼ Вт рассеиваемой мощности.

Типы светодиодов

Светодиоды со сквозным отверстием

Доступны различные формы и размеры, наиболее распространенными являются светодиоды диаметром 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 (светоизлучающие диоды для поверхностного монтажа)

Светодиоды для поверхностного монтажа или SMD представляют собой специальные пакеты, которые можно легко установить на печатную плату. Светодиоды SMD обычно различают по их физическим размерам. Например, наиболее распространенными светодиодами SMD являются 3528 и 5050.    

Двухцветные светодиоды

Следующий тип светодиодов — это двухцветные светодиоды. Как следует из названия, они могут излучать два цвета. Двухцветные светодиоды имеют три вывода, обычно два анода и общий катод. В зависимости от конфигурации отведений будет активирован цвет.

Светодиод RGB (красный, синий, зеленый)

Светодиоды RGB — самые любимые и популярные светодиоды среди любителей и дизайнеров. Даже сборки компьютеров очень популярны для реализации светодиодов RGB в компьютерных корпусах, материнских платах, оперативной памяти и т. д.

Светодиод RGB содержит 3 светодиода на одном чипе, и с помощью метода, называемого ШИМ (широтно-импульсная модуляция), мы можем управлять выходом. RGB-светодиода для получения широкого спектра цветов.

Светодиоды высокой мощности

Светодиод с номинальной мощностью более или равной 1 Вт называется светодиодом высокой мощности.