Типы светодиодов и их характеристики: Характеристики светодиодов

Содержание

Виды светодиодов их маркировка и параметры

Светодиодные, или LED-экраны пришли на смену жидкокристаллическим и продолжают набирать популярность. Их используют как в домашних телевизорах или мониторах, так и в качестве уличного оборудования на всевозможных массовых мероприятиях. Светодиоды используются в ландшафтном освещении, архитектурной подсветке зданий. Давайте поговорим о том, что из себя представляет эта технология, какие существуют виды светодиодов и их маркировка и параметры, а также о том, как можно определить разновидность светодиода по тому, как он выглядит.

Что такое светодиоды и как они работают

Светодиод – это полупроводниковый прибор, который излучает свет определенной цветовой гаммы, если пропускать через него электрический ток. Конструктивно все виды LED-светодиодов представляют из себя набор следующих элементов:

алюминиевая (медная) основа, которая выступает проводником электричества;
анод и катод;
кристалл, который излучает определенный цвет;

силикон;
пластиковая линза.

Впервые технология LED была применена в 1962 году. Тогда внешний вид светодиодов существенно отличался от нынешнего, и стоили они очень много: около 200 долларов за штуку.

Однако принцип их работы был таким же. Кристалл светодиода изначально излучает конкретный цвет, который получается путем применения различного химического состава используемых проводников. Благодаря этой технологии можно получать огромное количество различных оттенков цветов, что и является основой работы популярных сегодня светодиодных мониторов.

У светодиодной технологии можно выделить такие преимущества как высокая световая отдача, достигающая 160 лм/1 Вт, высокая стойкость к вибрациям, механическая прочность, длительный срок службы (до 100 000 часов при работе 8 часов в день).

А от того, какое расстояние будет между двумя соседними светодиодами, зависит такой фактор как шаг пикселя, что выступает ключевым показателем качества и контрастности изображения. Это, а также некоторые другие характеристики светодиодов легли в основу того, что светодиоды делятся на различные виды и типы.

Виды светодиодов их маркировка и параметры

Каждая из разновидностей имеет свой принцип работы, а также некоторые преимущества и недостатки перед другими. По типу линзы можно выделить следующие разновидности:

фокусирующая. В свою очередь, такая линза может быть круглой, конусообразной, либо плоской. Они используются исключительно в осветительном оборудовании и позволяют обеспечить направленный поток света с различными заданными характеристиками;
рассеивающая. Они могут выполнять как осветительную, так и индикаторную функцию, и именно рассеивающих линз подавляющее большинство.

В зависимости от цвета линзы и, соответственно, того цвета излучения, который будет создавать данный светодиод, выделяют линзы бесцветные, прозрачные, окрашенные (прозрачные, либо матовые).

Если и другое, не менее важное разделение на виды ЛЕД-светодиодов: по сфере применения. Так, можно выделить:

Индикаторные светодиоды

Такой тип используется только в качестве световых индикаторов, подсветки дисплея, либо приборных панелей. Их повсеместно можно увидеть в подсветке чайников, ноутбуков (в том числе в индикаторах, которые загораются, когда мы подключаем их к зарядному устройству).

Осветительные светодиоды

Они используются для обеспечения высокого уровня освещенности при наружном монтаже. Все светодиоды такого типа имеют общую конструкцию: полупроводниковый чип или кристалл, подложку, на которую он устанавливается, контакты для его подключения.

Как определить светодиод по внешнему виду

Одна из основных классификаций касается выполнения внешнего корпуса. Так, бывают светодиоды:

круглые;
овальные;
прямоугольные;
SMD-корпус;
корпус типа «пиранья»;
корпус типа «звезда».

Первые 3 используются в индикаторных моделях, последние – в осветительных. Однако помимо типа корпуса их внешний вид позволяет узнать и многие другие параметры. Очень важной характеристикой является диаметр линзы. Если у вас есть эта информация, при помощи поисковой строки в интернете вы сможете узнать его назначение, а также такие его характеристики как материал, длина световой волны, максимальное напряжение, рабочая температура и т.д.

Цены на светодиодные экраны

Ниже приставлены варианты светодиодных экранов в аренду, которые можно взять на ваше мероприятие в компании «PlasmaOnLine», и стоимость моделей:

Выводы

Для определения характеристик светодиодов можно также использовать мультиметр. Нужно перевести его режим в проверку цепи на обрыв, а затем щупами коснуться выводов светодиодов. Так можно сделать вывод о цвете свечения, если корпус прозрачный или бесцветный. Впоследствии, зная цвет излучения, можно узнать длину волны, максимальное напряжение, а также материал полупроводника, который использовался при изготовлении. Кроме того, используя увеличительную линзу, можно узнать количество излучающих кристаллов, которые используются в данном светодиоде.

Теперь вы знаете все о видах светодиодов их маркировках и параметрах.

Какие бывают светодиоды: обзор основных типов и характеристик

Светодиодные осветительные приборы набирают популярность с каждым годом и уже почти полностью вытеснили с рынка лампы накаливания, галогенные и люминесцентные лампы. Спрос, как известно, рождает предложение: производители неустанно работают над расширением возможностей светодиодов и LED-технологий, стремясь обогнать конкурентов и представить потребителю уникальный, невиданный ранее продукт. Однако, для того, чтобы оценить их старания по-достоинству, обывателю стоит немного углубиться в эту тему: узнать, какие бывают светодиоды и разобраться в их базовых характеристиках. Мы рекомендуем каждому не пренебрегать этими знаниями, ведь грамотно подобранная и организованная иллюминация способна вывести освещение и световой декор на совершенно новый уровень.

Кроме того, светодиоды используются для индикации в электроприборах, автомобильных фарах и т.д.

Специально для вас в этой статьем мы собрали информацию об основных типах светодиодов, используемых в продуктах LED-освещения и индикации и их применении на практике. После прочтения, вы сможете не только выбрать нужную лампочку или люстру, но и даже собрать светодиодный светильник своими руками.

Применение светодиодов

Любой светодиод – это полупроводниковый диод, “упакованный” в оптическую оболочку (линзу), который излучает свет при контакте с электротоком. В зависимости от типа полупроводника и линзы световые диоды излучают свет разной мощности, направленности и в широком цветовом спектре.

В зависимости от общих характеристик и способа применения наиболее широкая классификация светодиодов включает два вида:

индикаторные;
осветительные.

Первые используются, преимущественно, для световой индикации работы технического оборудования, подсветки приборных панелей, дисплеев, рекламных вывесок, производства новогодних гирлянд, световых табло.

Этот тип светодиодов характеризуется относительно небольшими мощностью и яркостью.

Вторые обладают высокой интенсивностью светового излучения и, соответственно названию, используются для производства осветительных приборов, инструментов интерьерной подсветки, автомобильных фар, фонарей и фонариков и т.п.

Помимо прочего, стоит сказать, что излучение светодиодов не ограничивается видимой областью спектра. Так, существуют ультрафиолетовые светодиоды, которые получили широкое распространение в самых различных устройствах: от ультрафиолетовых принтеров до медицинского и криминалистического оборудования.

Кроме того, световые диоды используются в сельском хозяйстве в качестве искусственного света для эффективного круглогодичного выращивания растений.

Разбираемся в маркировке светодиодов

Ассортимент LED-кристаллов включает определенные виды светодиодов, обозначенные определенной маркировкой:

DIP;

Super Flux “Piranha”;
SMD;
COB;
Filament LED.

Давайте рассмотрим каждый подробнее.

1. DIP

Распространенное название – индикаторные световые диоды для выводного монтажа. Представляют собой светоизлучающие кристаллы “упакованы” в выпуклый корпус-линзу. Обладают малой силой свечения и используются в качестве индикаторов. Для освещения малоэффективны. Считаются устаревшим.

2. SMD

Яркие светодиоды, являющиеся противоположностью DIP. Именно такие элементы используют для производства большинства видов светодиодной продукции для освещения и подсветки. Например, светодиодных лент.

Они не просто представлены в широком цветовом спектре, но могут сочетать в себе несколько оттенков. По этому признаку разделяют:

Монохромные SMD-кристаллы с одним цветом свечения;
Многоцветные (RGB) модели. Оснащены тремя три кристаллами (R – красный, G – зеленый, B – синий), для многоцветного освещения. Продукция с такими диодами может регулироваться с помощью пульта управления.

3. Super Flux “Piranha” или “Пиранья”.

Представляют собой сверхъяркие диоды в прямоугольном корпусе с четырьмя выводами для надежного крепления на плате. Необычный корпус обеспечивает улучшенные рассеивающие свойства. Подходит для рекламной и автомобильной подсветки.

4. COB

Данная маркировка светодиода расшифровуется как Chip On Board или чип на плате. Представляет собой ряд кристаллов SMD, размещенных на широкой плате и покрытых люминофором. Особенность данного типа – широкий угол рассеивания светового потока – не менее 180 градусов. Используется, в основном, для общего потолочного освещения.

5. Straw Hat.

Необычный декоративный вид диода, в народе именуемый как “светодиодная лампа накаливания”. Вместо нити накаливания, на электродах закреплены трубчатые платы со светодиодами, напоминающие эти самые нити.

Характеристики светодиодов

Надеемся, что смогли помочь определиться с тем, какие виды светодиодов (типы светодиодов) вам необходимы. Однако, это еще не все. Для того, чтобы правильно выбрать световой элемент, необходимо разобраться в его характеристиках. В их число входит:

величина тока потребления;
напряжение и цвет;
рассеиваемая мощность.
угол свечения;
температура свечения;
размер диода;
срок деградации.

Ниже мы рассмотрим каждую характеристику светодиодов подробнее.

1. Величина тока потребления светодиода

Величина тока одного светодиода, в подавляющем большинстве случаев, равна 20мА. Ток потребления светодиодного прибора определяется количеством светодиодов в нем. Для нормальной и долговечной работы диода необходимо обеспечивать стабильность величины поступающего тока. Для этого в конструкции приборов предполагаются стабилизаторы и резисторы.

2. Номинальное напряжение и цвет.

Должно соответствовать величине тока, иначе диод будет излучать слабое свечение или вовсе перегорит. Интересно то, что напряжение напрямую зависит от материала, из которого изготовлен полупроводник, а значит – его цвета. Таким образом, по размеру напряжения можно определить цветовой спектр светодиода, а по цвету – размер напряжения.

При выборе, опирайтесь на данную таблицу:

ИК – 1,1-1,6 V
Красный – 1,5-2,6 V
Оранжевый – 1,7-2,8 V
Желтый – 1,7-2,5 V
Зеленый – 1,7-4,0 V
Голубой – 3,2 – 4,5 V
Белый – 2,7 – 4,3 V

Такими показателями руководствуется любая марка светодиодов на рынке.

3. Рассеиваемая мощность.

Важная характеристика, по которой можно определить, например, какой блок питания нужно выбрать для определенного количества элементов. Измеряется в мВт. Для того, чтобы рассчитать нужную мощность диодной лампочки для замены лампы накаливания, нужно разделить величину мощности лампы накаливания на 8.

4. Угол свечения.

Зависит от вида леддиода: у осветительных светодиодов угол свечения больше, у индикаторных – меньше. Чем меньше угол, тем более направленный свет излучает прибор.

5. Температура свечения.

Характеристика, в которой должен разбираться каждый. Например, для выбора лампочки.

Теплые оттенки – 2700-3000К,
Нейтральные оттенки – 3500-4000К,
Холодные оттенки (лампы дневного света) – 5700-7000К.

Эти цифры, как правило, указаны прямо на упаковке осветительного прибора.

6. Размер диода.

Здесь все и так понятно. Для каждого устройства размеры светодиода подбираются индивидуально.

7. Срок деградации.

“Жизненный” период светодиодов, который может не соответствовать заявленному в силу нестабильной работы неправильной эксплуатации.

Какими бывают виды и типы светодиодов: классификация, характеристики, назначение

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

Что представляют собой светодиоды?

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

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

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

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

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

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

Применение

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

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

– энергоэффективностью;

– долгим сроком службы;

– возможностью определять цвет свечения, а также регулировать его мощность;

– безопасностью;

– экологичностью.

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

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

Какие еще преимущества могут иметь рассматриваемые решения?

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

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

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

Классификация: индикаторные и осветительные решения

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

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

Типы исполнения

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

– DIP;

– Spider LED;

– SMD;

– COB;

– волоконные;

– Filament.

Рассмотрим их подробнее.

В чем заключается специфика DIP-светодиодов?

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

Можно отметить, что рассматриваемая категория светодиодов, несмотря на всеобщую распространенность, довольно редко используется в высокотехнологичной сфере. Чаще всего данные решения применяются в качестве компонентов световой рекламы, лент, подсветок, украшений.

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

Spider LED

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

Светодиоды типа SMD

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

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

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

Светодиоды типа COB

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

– защищенность соединения от окисления;

– небольшие габариты конструкции;

– эффективность теплоотвода;

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

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

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

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

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

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

Волоконные светодиоды

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

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

Светодиоды Filament

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

Рассматриваемый инновационный продукт чаще всего используется при изготовлении осветительных ламп. В числе примечательных характеристик производства соответствующих светодиодов — осуществление монтажа непосредственно на подложку, выполненную из стекла. Данный подход дает возможность распространять свет, излучаемый светодиодом, на 360 градусов.

Как выбрать оптимальный вариант

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

– DIP;

– SMD;

– COB.

Выбор светодиодов: особенности решений типа DIP

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

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

– в качестве элементов тюнинга автомобилей;

– как декоративные компоненты;

– в составе маломощных — как вариант самодельных – фонарей.

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

Выбор светодиодов: особенности решений типа SMD

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

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

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

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

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

Выбор светодиодов: особенности решений типа COB

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

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

Характеристики светодиодов, принцип работы, маркировка, монтаж

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

Читайте в статье

Принцип работы и конструктивные особенности светодиодов

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

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

Конструкция такого светового элемента имеет 3 основные части:

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

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

Какие виды светодиодов можно встретить на прилавках

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

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

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

Есть ли минусы у осветительных светодиодов?

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

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

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

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

Основные характеристики LED-элементов

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

Ток потребления и его параметр у светодиода

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

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

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

Номинальное напряжение световых диодов

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

Показатели значения сопротивления

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

Мощность светодиодных ламп, их световой потока и его угол свечения

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

Мощность лампы накаливания, Вт	Мощность светодиодов, Вт
100	12-12,5
75	10
60	7,5-8
40	5
25	3

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

Цветовая температура подобных компонентов

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

Цвет и его температурное обозначение		Температура цвета, К	Примерные области использования
Белый	Теплый	2700—3500	В квартирах, домах и офисах.Этот свет наиболее приближен к дневному и оттенку ламп накаливания
	Нейтральный (дневной)	3500—5300	Рабочие места на производстве. Дает прекрасную освещенность, при этом не искажая цвета предметов
	Холодный	свыше 5300	Уличное освещение. Такой цвет более ярок и интенсивен
Красный		1800	Декоративная и фито-подсветка
Зеленый		—	В качестве фито-подсветки, а так же подсветки предметов в интерьере
Желтый		3300	Так же потолочная в квартире и подсветка рабочей зон кухни
Синий		7500	Декоративная подсветка натяжных и подвесных потолков, стен

Наиболее распространенные размеры кристаллов

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

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

Характеристики SMDLED, их маркировки и области применения

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

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

Параметры 2835SMDLED

Для начала необходимо понять, как определить размер по маркировке светодиодов. Все очень просто, если указаны цифры 2835, значит, размер элемента составит 2,8×3.,5мм. Характеристики светодиода 2835 неплохи. Светоотдача такого светового диода составляет 20-24 Люмен, а площадь излучения можно отнести к увеличенной. Интересен и показатель деградации. При 3000 часах работы при температуре в 2400 К такой элемент теряет всего 5% силы светового потока.

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

Характеристики светодиода 5050

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

Характеристики светодиодов SMD 5730

Это уже элемент, имеющий более хорошие показатели. Он намного ярче предыдущих, но и потребление его выше. По маркировке понятно, что его размеры – 5.7×3мм. Сила светового потока равна 50Лм при потребляемой мощности 0.6Вт. Сейчас появилось новое поколение таких светодиодов, мощность которых составляет 1Вт. Их маркировка уже выглядит как SMD5730-1.

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

Новое слово в линейке SMDLED – элементы «Cree»

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

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

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

Как можно проверить световой диод мультиметром

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

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

Маркируются ли светодиоды по цвету?

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

Светодиод	Материал корпуса	Цвет свечений	Маркировка
АЛ102А	Металлостекло	Красный	Красная точка
АЛ102В	-/-	Зеленый	Зеленая точка
АЛ102Г	-/-	Красный	3 красные точки
АЛ102Д	-/-	Зеленый	2 зеленые точки
ЗЛ102А	-/-	Красный	Черная точка
ЗЛ102Б	-/-	Красный	2 черные точки
ЗЛ102В	-/-	Зеленый	Белая точка
ЗЛ102Г	-/-	Красный	3 Черные точки
ЗЛ102Д	-/-	Зеленый	2 белые точки
АЛ112А	-/-		Красная полоска
АЛ112Б	-/-		Зеленая полоска
АЛ112В	-/-		Синяя полоска
АЛ112Г	-/-		Красная полоска
АЛ112Д	-/-		Зеленая полоска
АЛ112Е	-/-		Красная точка
АЛ112Ж	-/-		Зеленая точка

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

Буквенная маркировка светодиодной ленты

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

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

Для чего можно самостоятельно использовать световые диоды

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

Стабилизирующее устройство питания для светодиодов

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

Дневные ходовые огни автомобиля

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

Мигающая реклама на фасаде магазина

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

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

Светомузыка для праздничного настроения

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

Отвертка-индикатор на LED-элементах

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

Каким образом подключаются светодиоды: некоторые схемы

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

Рассчитываем номинал сопротивления для светодиода

Для правильного расчета сопротивления для светодиода нам понадобится следующая формула:

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

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

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

Подключение светодиода к сети 220 В: схемы и правила

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

Статья по теме:

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

Параллельное и последовательное подключение – в чем разница

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

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

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

Статья по теме:

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

Как подключить светодиоды к 12 В

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

Статья по теме:

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

Подведем итоги

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

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

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? Поддержите нас и поделитесь с друзьями

Оптические характеристики светодиодов

В наше время трудно представить качественную осветительную систему без использования светодиодов. Эти устройства прочно закрепились среди современной техники благодаря своим высоким показателям долговечности, яркости и миниатюрности.

Они используются повсеместно: начиная с мобильных устройств и заканчивая автомобильным светом (например, мощные светодиодные лампы h5, сверхяркие светодиодные лампы h5 и многие другие) – и неспроста, ведь светодиоды крайне удобны для применения в качестве альтернативного источника света.

Если говорить об устройстве светодиода наиболее простым языком, то следует представить кристалл (тонкую пластину), которая светится и контакты, которые идут от него. Максимальная сила света диодов – 90 градусов (перпендикулярно пластине), свет от него идет по прямой – достаточно вспомнить диаграммы, которые указывают производители светодиодов на упаковке, и все станет понятно. Для наглядности – иллюстрация справа.

Конечно же, кроме оптических характеристик, то есть тех, которые связаны с освещением и производительностью, существуют другие параметры. К ним относят:

Фотометрические (световые) характеристики;
Радиометрические (энергетические) характеристики;
Гониометрические (угловые) характеристики;
Колориметрические (спектральные) характеристики;
Эксплуатационные характеристики (связанные со сроком службы).

Ниже приведена подробная информация по каждой из характеристик в виде таблицы.

1. Фотометрические (световые) характеристики светодиодов

Фотометрия – процесс измерения света в видимом спектре. Под видимым спектром подразумевается та часть светового спектра, которая видна невооруженным глазом среднестатистического человека, то есть длина волны лежит между 380 и 770 нм. Существует 2 основных световых стандарта – сила света и световой поток. Эти стандарты определяют главные фотометрические величины – яркость и освещенность.

Единицы измерения фотометрических параметров

Параметр	В чем измеряется
Cветовой поток	Люмен [Лм] – световой поток, испускаемый точечным источником с силой света 1 кд внутри телесновго угла 1 стерадиан.
Сила света	Кандела [кд] – сила света восковой свечи
Яркость	1 нит = 1 кд/м^2
Освещенность	1 люкс = 1 Лм/м^2

Периодически возникает необходимость самостоятельно измерить излучение. О том, как это правильно сделать, существует огромное количество статей, здесь же приведены главные моменты, на которые следует обратить внимание во время этого процесса.

Способы измерения излучения:

Использование калькулятора, если имеются вводные данные.
Использование техники при необходимости измерения по факту.

Советы и меры, которые следует учитывать во время измерения излучения:

Оборудование должно быть тщательно откалибровано.
Нужно измерять выход света с определенным временным интервалом.
Соблюдение постоянной температуры света в ходе тестирования.
Использовать исключительно стабилизированный источник света.
Условия тестирования должны быть легко воспроизводимы.
Необходимо учитывать смещение оптического центра эмиссии светодиодов относительно механического центра.

2. Радиометрические (энергетические) характеристики светодиодов

Радиометрия – измерение полного светового излучения во всех оптических диапазонах. Оптические диапазоны бывают:

видимый;
инфракрасный;
ультрафиолетовый.

Величина	Характеристика	Единицы измерения
Единица радиометрической оптической мощности	Абсолютная величина, не зависит от длины волны. Один ватт инфракрасного света по мощности равен ватту видимого света.	Ватт [Вт]
Энергетическая сила излучения	Измеряемая величина	[Вт/ср]
Энергетическая освещенность	Измеряемая величина	[Вт/м^2]
Энергетическая яркость	Измеряемая величина	[Вт/cpxм^2]

В процессе радиометрических измерений светодиодов необходимо придерживаться тех же рекомендаций, что и при фотометрии.

3. Колориметрические (спектральные) характеристики светодиодов

Колориметрия – измерение и определение цветовых характеристик. Обычно эти параметры выражаются в координатах цветности (когда мы видим параметр 4000К) или в длинах волн.

На кривой (Рис 4) указаны точки с цветовой температурой, которой они соответствуют в видимом спектре излучения. Так, мы видим что 6500К – это белый холодный цвет. Наиболее точный способ измерения цвета – использование спректрорадиометра.

Важным фактором является температура: с повышением температуры окружающей среды увеличивается температура активной части светодиода, а значит что увеличивается и длина волны излучения. Значение зависит от типа используемого кристалла.

4. Гониометрические (угловые) характеристики светодиодов

Гониометрия – непосредственное измерение угловых характеристик устройства. Измерение возможно лишь с использованием гониометра – прибора, который фиксирует пространственное распределение силы светодиода. На рис. 2 мы видим диаграмму пространственного распределения силы света. Из нее видно, каким образом распределяется свет, исходящий от кристалла.

5. Эксплуатационные характеристики светодиодов

Одним из главных вопросов, который интересует человека – срок службы светодиодов.

Типы сроков службы

Полный	До тех пор, пока прибор не перегорит
Полезный	До тех пор, пока световой поток не упадет ниже определенного предела. Иными словами, пока устройство не начнет затухать.

Тест на деградацию светодиодов проводят для того, чтобы определить полный и полезный срок службы. На практике тестом на деградацию светодиода является его непосредственная эксплуатация.

Что делать для того, чтобы устройство прослужило дольше?

Стабилизация тока питания. Стараться сделать его значение постоянным на протяжении всего срока эксплуатации, избегать перепадов.
Поддержание постоянного температурного режима в месте установки светодиода. Также она не должна превышать максимальную температуру эксплуатации, заявленную производителем.
Соблюдение всех инструкций и мер предосторожности, строго придерживаться норм эксплуатации.

В заключение следует сказать, что заявленные производителем параметры излучения света могут не соответствовать практическим показателям – не в силу того, что мы оказываемся обманутыми, а в силу различия условий эксперимента. Необходимо всегда понимать, что лабораторные условия всегда отличаются от естественных, и понятие погрешности вполне допустимо, особенно при измерении такой чувствительной характеристики, как свет.

маркировка и характеристики. Расшифровка маркировки светодиодов

Что такое smd светодиоды? Surface Mounted Device – радиоэлементы, не имеющие дополнительных монтажных отводок. Они крепятся непосредственно на поверхность монтажной платы.

Этот тип сверхъярких светодиодов широко используется в осветительных конструкциях. Благодаря отсутствию корпуса увеличивается плотность монтажа и существенно снижается вес конечной конструкции.

Расшифровка маркировки светодиодов

Рассмотри маркировку на примере SMD 3528 матрицы теплого белого света.

LED-WW-SMD3528

LED – светодиод;
WW – warm white – тёплый белый;
SMD – диод для поверхностного монтажа;
3528 – размеры матрицы.

Многие производители пытаются уникализировать свой товар различными уловками. Так появляются серии 5636, 5736. Характеристики их полностью идентичны базовым моделям, а последняя цифра говорит лишь о незначительных изменениях типоразмера.

Технические характеристики SMD 3528 (datasheet)

SMD 3528 – однокристальная матрица с малым потреблением тока и относительно небольшой яркостью. Но именно благодаря этому можно конструировать любую подсветку не заботясь о дополнительном теплоотводе. Эта сборка применяется в лентах ночного освещения, в системах подсветки рекламных лайтбоксов, светящихся указателей.

В варианте (RGB) в матрице используется три кристалла.

Тип свветодиода	Цвет свечения	Размер, мм	Световой поток, Лм	Угол, град.	Ток, мА	Напряжение, В
LED-WW-SMD3528	Белый теплый	3,5 x 2,8	4,5-5,0	120-140	20	2,8-3,2
LED-CW-SMD3528	Белый		4,5-5,0
LED-B-SMD3528	Синий		0,6-0,85
LED-G-SMD3528	Зеленый		2,8-3,5
LED-Y-SMD3528	Желтый		1,2-1,6			1,8-2,0
LED-R-SMD3528	Красный		1,2-1,6			1,8-2,0
LED-RGB-SMD3528	RGB		0,6	120-140	20	2,0-2,8
			1,6		20	3,2-4,0
			0,3		20	3,2-4,0

Размеры SMD 3528

Оригинальный datasheet SMD 3528 можете скачать по ссылке .

Технические характеристики SMD 5050 (datasheet)

SMD 5050 – трехкристальная матрица. Мощность светодиода 5050 пропорциональна трём матрицам 3528, помещенных в один корпус. 5050 применяется в системах поверхностного монтажа, где требуется повышенная яркость подсветки при ограниченной площади светоизлучателя.

Тип свветодиода	Цвет свечения	Размер, мм	Световой поток, Лм	Угол, град.	Ток, мА	Напряжение, В
LED-WW-SMD5050	Белый теплый	5,0 x 5,0	10,0-12,0	120-140	3 x 20	3,2-3,4
LED-CW-SMD5050	Белый		10,0-12,0
LED-B-SMD5050	Синий		2,0-2,5
LED-G-SMD5050	Зеленый		8,0-8,5
LED-Y-SMD5050	Желтый		4,5-5,0			1,9-2,2
LED-R-SMD5050	Красный		4,5-5,0			1,9-2,2
LED-RGB-SMD5050	RGB		1,6	120-140	20	1,6-2,0
			2,5		20	2,8-3,2
			0,6		20	2,8-3,2

Размеры SMD 5050

Оригинальный datasheet SMD 5050 можете скачать по ссылке .

Технические характеристики SMD 5630 и 5730 (datasheet)

Сравнительные таблицы параметров

Общая таблица технических характеристик 3528, 5050, 5630, 5730:

Тип светодиода различают по строению кристалла и цветности:

Исключение представляет светодиоды с тремя кристаллами на светодиодной матрице.

Трехкристальная SMD матрица, например, в серии 5050, имеет три анода и три катода. Подключается она как три самостоятельных элемента. Для RGB модели 5050 характеристики в datasheet прописаны для каждого диода, так как у них различные параметры энергопотребления.

Такие требования к подключению вызваны тем, что даже у абсолютно одинаковых кристаллов будут различия в токе питания и подключение без токоограничителя попросту выведет один из них из строя.

ЗАПОМНИТЕ!

Не рекомендуется подключать любые модели светодиодов к источнику питания без резистора. При использовании одного резистора допустимо только последовательное подключение одного типа светодиодов.
В случае использования трехкристальный диодов, каждый канал подключается через отдельный резистор и соединяется с таким же диодом в следующем модуле.
Не подключайте светодиоды с разными нагрузочными характеристиками. Простыми словами не подключайте вместе 3528 и 5050.
Категорически противопоказано использовать резисторы с сопротивлением меньше номинального. Это увеличит нагрузочный ток светодиода и сократит срок его службы.

Светодиодное освещение основано на способности полупроводников преобразовывать электрический ток в световой поток. По назначению устройства делятся на две группы: индикация и освещение. Первый тип имеет низкую мощность и используется для индикации приборов. Второй вид устанавливается в осветительных приборах. СМД светодиоды являются наиболее распространенным вариантом осветительных элементов.

Что такое SMD светодиоды

SMD светодиоды

Полупроводниковые приборы, изготовленные по технологии поверхностного монтажа, называются smd светодиодами. От других устройств они отличаются конструктивными особенностями. Электронный чип собирается на печатной плате из меди или алюминия. В роли чипа используется кристалл. Метод поверхностного монтажа упрощает производство и снижает стоимость светодиодов.

СМД электронные компоненты характеризуются максимальным приближением полупроводника к подложке, отводящей тепло. Для создания белого света кристалл покрывается слоем люминофора. Основные особенности устройства:

высокая яркость;
монохромный кристалл излучает один цвет – белый, красный, синий, желтый;
состоит из одного или нескольких кристаллов;
модули способны создать освещение с углом рассеивания от 100 до 160°;
smd диоды работают на постоянном токе.

Для всех полупроводниковых приборов характерен высокий рабочий ресурс.

Маркировка производителей

Маркировка светодиодов

Стандартную маркировку светодиодов, расшифровка которой дает сведения о линейных размерах устройства, наносят все производители. Цифровое обозначение показывает длину и ширину LED-чипа в долях миллиметра. В некоторых случаях кроме типоразмера корпуса наносятся и другие параметры – цвет и мощность. Например: SMD 2835 UWC 5 – размер матрицы 2,8×3,5 мм, цвет – белый (Ultra White Color), мощность 0,5 Вт. Для электронных компонентов поверхностного монтажа существует специальный код smd 2l.

Характеристики светодиодов

Параметры устройств влияют на возможность использования их в различных сферах. К основным характеристикам изделий относятся: вольтаж, мощность, угол свечения, цветовая температура, световой поток.

Величина тока потребления

Средняя величина силы тока на кристалле составляет 0,02 А. Для чипов с несколькими кристаллами характеристика увеличивается кратно их количеству. Колебания параметра негативно сказываются на интенсивности свечения и сроке службы. Увеличение тока повышает цветовую температуру чипа, меняет оттенок свечения. Для обеспечения стабильности характеристик подключают токоограничивающие резисторы.

Светоотдача, угол свечения, мощность

Световой поток LED-матрицы отличается от света, создаваемого лампой накаливания. Он направленный, поэтому более яркий в центральной части. Обычно угол рассеивания находится в диапазоне 100-120°. Для изменения параметра применяют линзы. По мощности устройства делятся на 3 группы:

малой мощности – до 0,5 Вт;
средней – 0,5-3 Вт;
большой – от 3 Вт.

Характеристика необходима при расчете блока питания. Она вычисляется по формуле – сила тока умноженная на напряжение.

Номинальное напряжение диодов низкое, оно составляет 1,1-4 В. Величина меняется из-за разницы цветов и материалов электронных компонентов. Устройство белого цвета имеет самое высокое напряжение.

Цветовая температура

Типы освещенности в зависимости от цветовой температуры света

Интенсивность излучения или цветовая температура важна для комфортного восприятия освещения человеческим глазом. Существует несколько категорий белого света:

2700-3500 – теплый;
3500-5000 – нейтральный или дневной;
выше 5000 – холодный.

Цветовая температура указывается в Кельвинах (K), она обозначается в маркировке.

Габариты и их влияние на свойства LED-источников

Разница в освещенности и направленность угла освещения

В зависимости от типа меняется размер smd светодиодов. Яркость элементов возрастает вместе с габаритами. Площадь свечения может быть круглой или прямоугольной. Чем больше параметр, тем ярче освещение. Светопоток также зависит от количества кристаллов. В различных моделях их бывает от 1 до 4 штук. Мощность устройства зависит от размера кристалла. Характеристика указывается производителем в «mil», 1 mil=0,0254 мм. Например: чип размером 45×45 mil – мощность 1 W, 24×24 mil – 0,5 W.

Цветовой диапазон

Цвет светодиода зависит от материала полупроводника и легирующих примесей. Основные цвета: красный, синий, зеленый и желтый. Белый цвет получают путем нанесения слоя люминофора на кристалл синего свечения. Двухцветные устройства используют для индикации. Трехцветные применяют в дисплеях.

Описание основных smd светодиодов

Количество типоразмеров источников LED-освещения постоянно увеличивается. Наибольшее распространение получили несколько видов.

SMD 2835

Модель размером 2,8×3,5 мм демонстрирует высокую эффективность светоотдачи. Ее параметры:

ток – 60, 150, 300 мА;
мощность – 0,2, 0,5, 1 ВТ;
светопоток – 20-100 Лм.

Корпус изготовлен из термостойкого полимера, рассчитанного на нагрев до 240-260°. Излучающая площадка прямоугольной формы, покрыта люминофором.

SMD 5050

Светодиодная матрица состоит из трех кристаллов, помещенных в один корпус. Его габариты – 5,0×5,0 мм. Технические характеристики LED-компонентов аналогичны параметрам диода смд 3528:

суммарный ток составляет – 0,02×3= 0,06 А;
мощность – 3×0,7=0,21 Вт;
Световой поток – 18-20 Лм.

Чип способен излучать все оттенки белого, синий, красный, желтый, зеленый цвет или трехцветные RGB. Используется в гибких лентах, лампах. Возможна регулировка режим свечения.

SMD 5630

Новый класс приборов поверхностного монтажа, его габариты 5,6×3,0 мм. Модели смд 5630 отличаются улучшенными характеристиками яркости:

номинальный ток – 0,1-0,15 А;
световой поток – 32-57 Лм;
напряжение – 3-3,6 В.

Чтобы исключить перегрев кристалла, чип устанавливает на алюминиевую подложку. Прибор применяют в уличном и промышленном освещении.

SMD 5730

Геометрические параметры корпуса 5,7×3,0 мм. Крупное устройство относится к числу сверхъярких диодов. Полупроводник изготавливается из новых материалов, повышающих мощность. Характеристики:

номинальный ток – 0,15,0,18 А;
мощность – 0,5-1 Вт;
световой поток – 45 Лм.

Угол освещения составляет 120°. Прибор устойчив к вибрации, влаге, обладает продолжительным сроком службы.

SMD 3014

Диод в корпусе 3,0×1,4 мм один из новых вариантов. Модель средней мощности с хорошим отведением тепла. Параметры:

напряжение – 2,7-3.3 В;
ток – до 0,3 А;
свечение – 9-11 Лм.

Устройства дают все оттенки белого света.

SMD 3528

Один из наиболее популярных и недорогих чипов. Длина его сторон 3,5×2,8 мм. Рабочая площадка круглая, на нее нанесен слой люминофора. Характеристики:

рабочий ток – 0,2-0,25 А;
напряжение – 3-3,2 В;
световой поток – до 7 Лм.

Яркость модели зависит от температуры, повышение параметра приводит к ускоренной деградации кристалла. При 75-80° прибор светит слабее на 25%.

Применение и требования к подключению

Область применения LED-устройств включает бытовое, коммерческое и уличное освещение. В зависимости от размеров смд светодиоды размещаются в лампах или ленточной подсветке. Несколько чипов, помещенных на плату, заменяют стандартные лампы накаливания и энергосберегающие люминесцентные. Устройства с широким углом освещения используются в прожекторах. Светодиодные матрицы заменили лампы в карманных фонариках, фарах, указателях, светофорах и вывесках.

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

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

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

Область применения

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

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

Краткие технические характеристики

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

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

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

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

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

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

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

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

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

SMD 5730

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

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

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

SMD 3014

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

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

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

Особенности

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

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

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

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

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

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

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

Читайте так же

Светодиоды используются в различных областях светотехники.

Самые распространенные SMD светодиоды – кристаллы, установленные на поверхность платы.

Такое исполнение позволяет получить максимальную мощность при минимальных размерах.

У этой технологии имеются как достоинства, так недостатки, над устранением которых ведущие производители работают непрерывно.

Этот вид светодиодов – плата, на поверхности которой закреплен кристалл, выращенный при помощи технологии металлоорганической эпитаксии. Самый важный этап производства – создание контактов и их покрытие пленками из металла.

Каждый диод монтируется в корпус, оснащается выводами, покрывается составом, отводящим или излучающим свет. Белые светодиоды покрываются люминофором. На кристалл устанавливается купол, фокусирующий свет. Тепло отводится через подложку, если диод мощный, устанавливается радиатор. Электрический ток превращается в свет в p-n- переходе (так же, как в любом другом диоде).

Основное преимущество СМД конструкции – максимальное приближение кристалла к подложке, отводящей тепло. На одну плату монтируется один или несколько светодиодов. Если в одном осветительном приборе их большое количество, свет достаточно мощный без установки дополнительных оптических систем. Достаточно обыкновенного стекла, потери из-за которого не превышают 8%.

Корпуса SMD отличаются по форме и размерам, они напрямую соединяются с монтажной платой при помощи контактной площадки.

Внимание! Благодаря простоте установку может выполнить неспециалист.

Как расшифровать маркировку

Маркировка обозначает тип светодиода (устанавливаемый на поверхности – от английского «surface mounted device»), и указывает типоразмеры корпуса диода в миллиметрах. Например, длина и ширина платы SMD 5050 5х5 мм. В производстве приборов для освещения используется технология поверхностного монтажа (Surface-mount technology).

Краткие технические характеристики

При изготовлении осветительных приборов производители руководствуются несколькими характеристиками:

габаритами платы;
количеством кристаллов;
вольтажом и током;
светопотоком;
температурой среды эксплуатации.

Таблица самых распространенных SMD светодиодов:

Тип SMD	Количество кристаллов	Габариты (мм)	Мощность (Вт)	Ток (мА)	Светопоток (лм)	Температура среды
3528	1	3,5х2,8х1,4	0,02 или 0,06	20	5-7	-40 – +85
5050	3 или 4	5х5х1,6	0,02	60 или 80	18-20	-40 – +60
5630	1	5,6х3х0,75	0,2-0,4	150	58	-25 – +65
5730	1 или 2	5,7х3х0,75	0,5 или 1	150 или 300	50 или 158	-40 – +65
3014	1	3х1,4х0,75	0,1-0,12	30	9-13	-40 – +85
2835	1	2,8х3,5х0,8	0,2, 0,5 или 1	60, 150 или 300	20, 50 или 100	-40 – +85

Эти лампочки могут быть одно-, двух- и многоцветные. Из них можно создавать жесткие и гибкие модули любой формы (круглые, прямоугольные, линейные, с цоколем). Круглый радиатор используется в прожекторах.

Справка! Количество диодов в модуле постепенно уменьшается благодаря появлению высоковольтных SMD (на 15 и даже 45 В).

Led SMD 3528 прямоугольные, благодаря им прогрессирует Surface-mount technology. На коротких сторонах расположено по 2 контакта, минус обозначен срезом. Поверхность, покрытая люминофором, круглая, яркость излучения зависит от температуры – чем она выше, тем ниже яркость (при достижении +80 снижается четверть). Основная сфера применения – изготовление лент, состоящих из 30, 60 или 120 диодов на один метр.

Читайте также Формула и пример расчета ограничительного резистора для светодиода

В 5050 3 таких же светодиода, как в 3528, то есть, мощность повышена в 3 раза. На поверхности 6 анодов и 6 катодов на срезе (по 2 от каждого кристалла). Это более совершенный вариант 3528, позволяющий изготавливать цветные светодиоды (из красных, зеленых и синих кристаллов). Цветами возможно управлять раздельно. Напряжение 3,3 В, на метр ленты устанавливается 30 или 60 диодов.

SMD 5630 и 5730

SMD 5630 обозначили новую ступень развития технологии. На производствах используются другие материалы, позволяющие увеличить мощность и световой поток, доступны изделия RGB. В ленты на один метр монтируется 60 шт., в металлические линейки – 72 шт.

SMD 5730 конструктивно похожи на 5630, основные отличия – увеличенный поток света и всего 2 контакта. Модификация с током 300 мА может работать в импульсном режиме, температура кристалла может достигать +130оС. Для повышения мощности СМД 5630 и 5730 устанавливаются на металлическую плату, эффективно отводящую тепло.

SMD 3014

SMD 3014 относятся к группе сравнительно новых светодиодов, работающих от 3-3,6 В. Минимальная светоотдача у кристаллов в белом исполнении, максимальная – у цветных. Анод и 2 катода располагаются на нижней части корпуса. Компактные габариты облегчают установку. В лентах 30-120 элементов, реже – 240 на метр.

У Led 2835 прямоугольная площадка, покрытая люминофором, яркость в 2-3 раза превышает показатели 3528. Корпус тоньше (если сравнивать с 5050), площадки контактов больше. На метр ленты устанавливается 30, 60 или 120 таких диодов.

Справка! Led SMD 3528, 2835, 5050 и 5630 – это один светодиод, отличающийся по количеству кристаллов и форме корпуса. Именно эти параметры определяют яркость и мощность. У 5050 и 5630 (5730) для вывода светового потока более широкое окно, обеспечивающее повышенные показатели эффективности в расчете на лм/Вт.

Применение SMD светодиодов

В качестве элементов общего освещения светодиоды СМД стали использовать недавно (после достижения интенсивности излучения 120 лм/Вт). Это позволила производить светодиодные лампы, способные заменить люминесцентные и с нитью накала. Производители заботятся о том, чтобы потребителям при замене не нужно было менять или перестраивать систему освещения, покупать другие светильники и прожекторы. Из СМД Led просто собрать любые матрицы и встроить в стандартные корпуса люминесцентных и галогеновых ламп.

SMD светодиоды представляют собой современные осветительные приборы, которые устанавливаются в качестве дополнительной подсветки. Они стали базовыми комплектующими в индикаторах ЖК-панелей, в системах аварийного освещения и общего. Самой популярной модификацией стала , используемая для украшения квартир и коммерческих предприятий.

Особенности маркировки

Каждый светодиод smd имеет символьное обозначение, при помощи которого можно узнать габаритные размеры чипа. Это значит, что если размер равен 4,5х2,0, то маркировка соответственно – SMD 4520. Самыми популярными типоразмерами для современной светодиодной ленты считаются – 3528, 5050 и 5630, в этот список также можно добавить 5730. При помощи них выполняется полное освещение жилых и коммерческих помещений. Они практически заменяют стандартные лампы накаливания.

Среди всех указанных, самым ярким считается 5630 тип, который зачастую используют в комнатах с большими окнами. Каждый диод smd отличается своими параметрами:

Яркость и мощность освещения;

Энергопотребление;

Рассеивающая способность;

Срок эксплуатации;

Температура освещения.

Все эти аспекты учитываются при покупке светодиодной ленты или диодов по-отдельности. Особенно важен параметр температуры и рассеивания, которые существенно влияют на количество света и его цветность. Более дешевые модели обладают неприятным желтым оттенком, а более дорогие – холодными, светлыми тонами.

Разновидности

Первопроходец: SMD 3528

СМД 3528 можно назвать одними из первых диодов, которые положили начало развития такой технологии освещения. Их размеры составляют 3,5 на 2,8 (что можно узнать из маркировки), высота – 1,4 мм. На обеих сторонах расположены два контакта, а со стороны катода – ключ. Сверху покрыт люминофорным светящимся порошком.

Стандартный рабочий ток равен 20 мА и влияет на цветность освещения. Производительность диода также зависит от общей температуры: при достижении 80С – показатель понижается практически на треть. Световой поток составляет 7,0 Лм.

Обновленные: 5050

Новая технология позволила реализовать разноцветные светодиоды, и возможность регулировать их цветность раздельно. Размер корпуса составляет 5х5, внутри которого расположены 3 кристалла по типу вышеописанной модели.

Не советуется повышать максимальную мощность более, чем 60 мА из-за потери качества. Рабочая температура составляет: от -45 до +65 С. Световой поток не более 18 Лм.

Новейшая разработка: SMD 5630Х

Характеристики светодиодов smd были улучшены, вместе с данной вариацией. В небольшом корпусе 5,6х3,0 был реализованы новые размеры и полупроводник. В сравнении с предыдущими версиями, показывает высокую эффективность и светоотдачу.

Рассеивание может достигать отметки 58 Лм, при мощности в 150 мА. Уровень напряжения напрямую зависит от уровня белого освещения. Благодаря небольшой подложке, отвод тепла происходит намного быстрее и проще. Обладает четырьмя выводами, расположенными рядом с меткой первого контакта.

Аналогом данного варианта можно назвать 5730, работающие в сети импульсивного тока. Обладает меньшим световым сопротивлением и увеличенным потоком, достигающим отметки 110 Лм.

С минимальным потреблением

Считаются наиболее эффективными и простыми в использовании. SMD led такого формата, обладают уменьшенным размером корпуса, что существенно влияет на возможность их размещения более плотно на платах. Максимальное рассеивание составляет до 13 Лм, а минимальное всего 8 Лм. Использование именно их, позволяет достичь более яркого света, но и существенно уменьшить энергопотребление целой ленты.

Заключение

Форматы светодиодов могут быть самыми разными: те, что используются в подсветке экранов, для освещения целых помещений или отдельных объектов. Их основные характеристики влияют на общее энергопотребление, а рассеивающая способность – на возможность организовать правильную подсветку при помощи светодиодных лент. Современные технологии не стоят на месте и можно заметить уже новые, ультра-яркие варианты, используемые в электронной технике или определенной категории оборудования.

Полезные статьи от компании “Световые Технологии”

Основой конструкции светодиодных светильников, получивших к настоящему моменту широкое распространение, являются светодиоды. Эти миниатюрные полупроводниковые устройства излучают видимый свет при подаче на них электрического тока. Рассмотрим основные характеристики и типы светодиодных светильников, выпускаемых в наши дни.

Общие характеристики светодиодных светильников

Светильники, изготавливаемые на основе светодиодов, оценивают по ряду характеристик:

Потребляемая мощность. Характеризует количество электроэнергии, потребляемой в единицу времени. Светодиодные светильники имеют мощность от 3-5-до 280 Вт и более, что позволяет выбрать разновидности, оптимально подходящие для освещения жилых и административных помещений, подъездов, складов, производственных цехов, садово-парковых композиций и т. д.
Световой поток. Параметр характеризует количество излучаемой световой энергии. Измеряется в люменах (лм).
Диапазон рабочих температур. Указываются минимальная и максимально допустимая температура воздуха.
Степень защиты. Параметр информирует о защищенности лампы от пыли (первая цифра, следующая после аббревиатуры IP) и влаги (вторая цифра).
Цветовая температура. Параметр измеряется в кельвинах (К). Распространены приборы со следующими значениями температуры: 2700 К (дают теплый свет), 4200 К (вырабатывают белый свет естественного цвета), 6400 К (дают холодный белый свет).
Срок службы. Обозначает ресурс работы всех компонентов светильника.
Рабочее напряжение питания. В нашей стране для питания светодиодных светильников в большинстве случаев используется переменный ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц.

Основные типы светодиодных светильников

Современные производители предлагают потребителям большое количество типов светодиодных светильников:

Линейные. Используются для обеспечения равномерного освещения объектов, имеющих большую протяженность.
Встраиваемвые. Предназначены, как следует из их названия, для установки на потолок. Имеют скрытое крепление (после монтажа видимой остается лишь рамка).
Настенные. Устанавливаются на вертикальные поверхности, имеют широкую сферу применения.
Промышленные. Этот тип светодиодных светильников рассчитан на эксплуатацию в цехах и на других объектах промышленности. Важнейшую роль в данном случае играют энергосберегающие свойства приборов.
Офисные. Могут использоваться как в офисах, так и в торговых центрах, а также в медучреждениях, гостиницах и на многих других объектах.
Уличные и складские. Характеристики светодиодных светильников этих типов позволяют эксплуатировать их при неблагоприятных условиях (в частности, при низкой температуре воздуха и
атмосферных осадках). В большинстве случаев генерируют очень яркий свет.
Светильники для ЖКХ. Такие модели часто выпускаются в антивандальном исполнении, нередко имеют автоматизированную систему включения.
Прожекторы. Характеризуются высочайшей яркостью. Разные виды этих led-светильников имеют существенно различающиеся диаграммы направленности света, что позволяет специалистам подобрать прибор для использования на любом объекте.
Ландшафтные. Применяются длясоздания декоративной подсветки скульптур, садово-парковых композиций и газонов.
Светильники для бассейнов и фонтанов. Отличаются максимальной устойчивостью к воздействию влаги. Обеспечивают эффектную подсветку фонтанов и бассейнов.

Выбор оптимальной мощности светодиодных светильников

Одним из главных критериев выбора светодиодных светильников является их мощность. Доказано, что при одинаковом световом потоке и яркости свечения осветительные led- приборы потребляют значительно меньше электроэнергии по сравнению с традиционными источниками света.

Даже если мощность светодиодного светильника всего 3-5 Вт, он может обеспечить качественное освещение небольшого помещения, например комнаты, лифта или лестничной площадки.

светоизлучающих диодов (LED) – learn.sparkfun.com

Типы светодиодов

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

Крупный план сверхяркого светодиода 5 мм. Крупный план

Типы светодиодов

Вот список других персонажей.

RGB светодиоды

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

Светодиод с общим прозрачным катодом RGB

Светодиоды с интегральными схемами

Велоспорт

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

5-миллиметровый светодиод с медленным циклом крупным планом

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

Адресные светодиоды

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

Адресный WS2812 PTH крупным планом

Встроенный резистор

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

Светодиод со встроенным резистором крупным планом

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

Суперяркий зеленый светодиод с питанием от встроенного резистора

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

Пакеты для поверхностного монтажа (SMD)

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

Адресный WS2812B Крупный план

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


WS2812B-5050 Упаковка	APA102-2020 Пакет

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


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

Высокая мощность

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


Светодиод высокой мощности RGB	Алюминиевая задняя часть для рассеивания тепла

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

Специальные светодиоды

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

ИК-светодиод

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

УФ-светодиод для проверки банкноты США

Другие светодиоды

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

Подробности

LED 101: Определение различных типов светодиодов

Одна технология, столько возможностей.. .

ДЖЕФФРИ БАУША

Современные светодиоды доступны во многих различных типах, формах и размерах, что является прямым результатом огромных улучшений, которые мы наблюдали в полупроводниковой технологии за последние годы. Эти достижения привели к лучшему освещению, увеличению срока службы и снижению энергопотребления. Они также усложнили процесс принятия решений, поскольку было слишком много типов светодиодов, из которых нельзя было выбирать.

Чтобы упорядочить все, светодиоды разбиты на три основные категории и соответствующим образом объединены подтипы:

Категория 1: Миниатюра

Рис.1: Источник: LumiTronix (leds.de)

Это, пожалуй, самая распространенная форма светодиодов, доступная сегодня. Миниатюрные светодиоды довольно малы и обычно доступны в одной форме / цвете. Они используются в качестве индикаторов на таких устройствах, как сотовые телефоны, калькуляторы и пульты дистанционного управления.

Благодаря уникальному размеру и простоте конструкции миниатюрные светодиоды могут быть размещены непосредственно на печатной плате без необходимости использования устройства контроля / охлаждения. Как таковые, они также используются в сложных и технологически интенсивных автоматизированных отраслях.

Существует три подтипа миниатюрных светодиодов: слаботочные, стандартные и сверхмощные, все они различаются по току, напряжению и общей мощности в зависимости от производителя. Также доступны миниатюрные светодиоды на 5 и 12 В. Эти конкретные источники света немного отличаются от стандартных миниатюрных светодиодов тем, что они включают в себя подходящий последовательный резистор для прямого подключения к источнику большей мощности.

Категория 2: Высокая мощность

Рис.2: Источник: LumiTronix (светодиоды.de)

Усовершенствованная диодная технология привела к появлению этой новой категории светодиодов, также называемых светодиодами с высокой выходной мощностью, поскольку они обеспечивают гораздо больший световой поток, чем стандартные светодиоды. Фактически, их мощные микросхемы могут излучать свет мощностью в несколько тысяч люмен. Подтипы мощных светодиодов обычно характеризуются несколькими параметрами, включая напряжение, длину волны и силу света.

Следует отметить, что эти фонари представляют опасность перегрева и поэтому должны быть установлены на подходящем теплопоглощающем материале, чтобы позволить теплу охлаждаться за счет конвекции.Это делает их продуктивными и эффективными, а свет помогает избежать преждевременного выгорания.

Хорошее практическое правило: всегда учитывайте контроль нагрева, независимо от типа мощного светодиода, который вы покупаете. Существуют ограничения не только на максимальный ток, но и на определенные температуры. Если компания заявляет, что она произвела лучший из когда-либо существовавших высокомощных светодиодов, убедитесь, что существует надлежащий баланс между тепловыделением и выходной мощностью. Если все сделано правильно, надежность и долговечность светодиода будет лучше обеспечена, что, в конечном итоге, поможет вам сэкономить деньги.

Обычно мощные светодиоды используются в автомобильных фарах, мощных лампах и в различных механических, промышленных и научных установках.

Категория 3: Светодиодные фонари для конкретного применения

Название этой категории довольно информативно, и под нее подпадают несколько подтипов светодиодов. Вот некоторые из наиболее распространенных:

Вспышка

Рис. 3: Источник: Международные дистрибьюторы ресторанов (irdequipment.com).

Обычно мигающий светодиод представляет собой автономный световой сигнал, который служит индикатором привлечения внимания.Он может выглядеть как обычный светодиод, но помимо светодиода он содержит интегральную схему, которая мигает светом с определенной частотой. Мигающие светодиоды спроектированы таким образом, чтобы подключаться напрямую к источнику питания без необходимости в последовательном резисторе. Вы можете найти их в транспортных средствах, знаках и т. Д.

Двухцветный и трехцветный

Рис. 4: Источник: SatisTronics (satistronics.com)

Двухцветный светодиодный светильник имеет две светоизлучающие матрицы в одном корпусе.Он имеет три вывода и предлагается либо с общим анодом, либо с общим катодом. Схема подключения двухцветного светодиода считается «обратно-параллельной»; то есть один вперед, а другой назад. Это означает, что одновременно можно зажигать только одну матрицу. Текущий поток чередуется между штампами, чтобы произвести изменение цвета. Если вы чередуете ток с достаточно высокой частотой, будет казаться, что оба индикатора горят одновременно, и будет иметь третий цвет.

Подобно двухцветному светодиоду, трехцветный светодиод также объединяет две светоизлучающие матрицы в одном корпусе.Однако отличие состоит в том, что вместо них (обычно) используются три потенциальных клиента. Есть центральный вывод, который является общим катодом для обоих светодиодов, а с обеих сторон – внешние выводы, которые являются анодами для отдельных светодиодов. Эта конструкция позволяет освещать оба кристалла по отдельности или вместе, что при объединении цветов дает третий цвет. Обратите внимание, что хотя в этом примере описывается общая конструкция на основе катода, трехцветные светодиоды доступны либо с общим анодом, либо с общей конфигурацией катода.

Красный, зеленый, синий (RGB) светодиоды

Рис. 5: Источник: SatisTronics (satistronics.com)

RGB включают в себя красный, зеленый и синий излучатели, которые позволяют комбинировать три основных цвета в разном количестве для получения новых цветов с невероятной точностью. Существуют буквально миллионы возможностей цветовых комбинаций с современными все более сложными контроллерами.

Большинство светодиодов RGB используют 4-контактное соединение с общим выводом (анодом или катодом), которое является самым длинным соединением (другие имеют только два вывода и включают встроенный электронный блок управления).Поскольку для освещения требуются электронные схемы для управления смешением и распространением различных элементов управления, светодиоды RGB предлагают пользователям огромный контроль над излучением цвета. В результате они используются в самых разных приложениях, включая световые шоу, видеодисплей, акцентное освещение, индикаторы состояния и многое другое.

Буквенно-цифровой

Рис. 6: Источник: Maxim (maxim-ic.com)

В последние годы популярность буквенно-цифровых светодиодных ламп упала. Хотя некоторые указывают на отмену телешоу 24, на самом деле это снижение в значительной степени связано с усложнением ЖК-дисплеев, которые предлагают большую визуальную гибкость и гораздо меньшее энергопотребление.Как бы то ни было, они все равно заслуживают внимания.

Как видно из изображения, существует четыре подтипа буквенно-цифрового дисплея. 7-сегментный обрабатывает все числа и только ограниченный набор букв; 14- и 16-сегментные дисплеи называются «звездообразными» дисплеями: они могут охватывать весь 26-значный латинский алфавит в верхнем регистре, а также цифры 0-9. Вы заметите, что единственное различие между ними – это разрыв между верхней и нижней полосами на 16-сегментной цифре. Это сделано для улучшения внешнего вида некоторых персонажей.Последняя – это матрица, которая, очевидно, является наиболее универсальной из четырех. Он охватывает весь алфавит (как в верхнем, так и в нижнем регистре), все числа и полный набор символов.

Светодиоды

Рис.7: Источник: Lekung (smartsecu.com)

Освещение Светодиоды (также называемые светодиодными лампами, светодиодными полосами или осветителями) бывают разных форм и размеров, в том числе популярной конструкции ламп Эдисона. Как упоминалось в этой статье, тепло – враг светодиода.Примером того, как производители решают эту проблему с помощью этих наиболее часто используемых светодиодов, является то, что они включают алюминиево-керамический корпус с ребрами для увеличения общей площади для отвода тепла.

Способы отвода тепла зависят от производителя и способа использования света. Однако по мере открытия новых решений эта конкретная категория светодиодов будет продолжать расширяться. Это обязательно стоит посмотреть в ближайшие несколько лет.

Вот и все: один свет, множество вариантов

Имеется более чем достаточно светодиодов на выбор, и с постоянным развитием полупроводниковых технологий, вероятно, в ближайшем будущем их будет гораздо больше! ■

Связанные товары: Lighting

Зарегистрируйтесь на бесплатный веб-семинар 25 апреля 2018 г., чтобы узнать, как добиться максимальной эффективности в вашем светильнике для наружного освещения, спонсируемый Lumileds и Arrow.Пропустил его? Нет проблем, зарегистрируйтесь, чтобы посмотреть его в удобное для вас время.

Что такое светодиод? – Конструкция, работа, характеристики и применение

LED (светоизлучающий диод) – это оптоэлектронное устройство , которое работает по принципу электрояркости. Электро-яркость – это свойство материала преобразовывать электрическую энергию в световую энергию, а затем он излучает эту световую энергию. Таким же образом полупроводник в светодиодах излучает свет под действием электрического поля.

Символ светодиода образован объединением символа диода P-N перехода и стрелок, направленных наружу. Эти направленные наружу стрелки символизируют свет, излучаемый светодиодом.

Теперь возникает вопрос, как полупроводниковый материал в светодиодах излучает свет? Ответ на этот вопрос заключается в устройстве и работе светодиода. Символ светодиода описан на схеме ниже, такой же символ используется в электронных схемах.

Конструкция светодиода

Полупроводниковый материал, используемый в светодиодах: Арсенид галлия (GaAs) , Галлий Фосфид (GaP) или Фосфид арсенида галлия (GaAsP). Для изготовления светодиода можно использовать любое из вышеперечисленных соединений, но цвет излучаемого света меняется с изменением материала. Ниже приведены некоторые из материалов и соответствующие им цвета света, который они излучают. В дополнение к этому, ниже также приведены диапазоны типичного прямого напряжения.

Материалы в конструкции	Цвет	Прямое напряжение (в вольтах)
GaP	Зеленый / красный	2.2
GaAsP	Желтый	2,2
GaAsP	Красный	1,8
GaN	Белый	4,1
GaN	Синий	5,0
AllnGaP	Янтарный	2,1
AllnGaP	Желтый	2,1

Внутренняя архитектура светодиода

Полупроводниковый слой P-типа расположен над N-типа , потому что рекомбинация носителей заряда происходит по p-типу.Кроме того, это поверхность устройства, поэтому излучаемый свет хорошо виден на поверхности. Если P-тип будет расположен ниже, свет будет излучаться с поверхности P-типа, но мы не сможем его увидеть. Это причина того, что P-тип размещен выше.

Слой P-типа образован диффузией полупроводникового материала. С другой стороны, в области N-типа эпитаксиальный слой выращивается на подложке N-типа. Металлическая пленка используется на слое P-типа, чтобы обеспечить соединение анода с диодом.Точно так же слой золотой пленки покрыт слоем N-типа, чтобы обеспечить катодное соединение.

Значение слоя золотой пленки

Слой золотой пленки на N-типе также обеспечивает отражение от нижней поверхности диода. Если какая-либо значительная часть излучаемого света имеет тенденцию попадать на нижнюю поверхность, то он будет отражаться от нижней поверхности к верхней поверхности устройства. Это увеличивает эффективность светодиода.

Работа светодиода

Электроны являются основными носителями в N-типе, а дырки являются основными носителями в P-типе.Электроны N-типа находятся в зоне проводимости, а дырки P-типа находятся в валентной зоне. Энергетический уровень зоны проводимости выше, чем энергетический уровень валентной зоны. Таким образом, если электроны стремятся рекомбинировать с дырками, они должны потерять некоторую часть энергии, чтобы попасть в более низкую энергетическую зону.

Электроны могут терять свою энергию в виде тепла или света. Электроны в кремнии и германии теряют свою энергию в виде тепла. Таким образом, они не используются для светодиодов, поскольку нам нужен полупроводник, в котором электроны теряют свою энергию в виде света.

Излучение фотонов

Таким образом, полупроводниковые соединения, такие как фосфид галлия (Gap), арсенид галлия (GaAs), фосфид арсенида галлия (GaAsP) и т. Д., Излучают свет при рекомбинации электронов и дырок. Электроны в этих соединениях теряют свою энергию из-за испускания фотонов.

Если полупроводниковый материал полупрозрачный, , свет будет излучаться из соединения, поскольку соединение действует как источник света. Светодиод работает только в режиме прямого смещения .Если он будет работать с обратным смещением, он будет поврежден, так как не может выдерживать обратное напряжение.

Вольт-амперные характеристики светодиодов

Кривая характеристик светодиода показывает, что прямого смещения 1 В достаточно для экспоненциального увеличения тока.

Кривая выходной характеристики показывает, что мощность излучения светодиода прямо пропорциональна прямому току светодиода.

Преимущества светодиода

Диапазон температур : Может работать в широком диапазоне температур от 0 ⁰ C -70 ⁰ C
Время переключения: Время переключения светодиодов составляет порядка 1 нс.Таким образом, они полезны в динамических операциях, где используется большое количество массивов.
Низкое энергопотребление: Они потребляют меньше энергии, и их можно использовать даже при низком уровне подаваемого постоянного тока.
Лучшее управление: Мощность излучения светодиодов зависит от протекающего в них тока. Таким образом, интенсивность света светодиода можно легко контролировать.
Экономично и надежно: светодиоды дешевы и обладают высокой степенью надежности.
Небольшой размер и портативность: Они небольшие по размеру, и их можно складывать вместе для формирования буквенно-цифровых дисплеев.
Более высокий КПД: КПД светодиодов по преобразованию энергии в световую энергию в 10-50 раз выше, чем у вольфрамовой лампы. Время отклика светодиода составляет 0,1 мкс, в то время как в случае вольфрамовой лампы оно составляет десятки или сотни миллисекунд.

Недостатки светодиода

Перенапряжение или перегрузка по току: Светодиоды могут быть повреждены, когда ток превышает определенный предел.
Перегрев из-за мощности излучения: Перегрев из-за чрезмерного увеличения мощности излучения. Это может привести к повреждению светодиода.

Применение светодиодов

Индикатор в цепи переменного тока: Может использоваться как индикатор в цепи переменного тока, но внутреннее сопротивление светодиода довольно мало. Таким образом, резистор последовательно соединен со светодиодом, так что ток перегрузки может протекать через резистор и может защитить светодиод от повреждения.

Индикатор панели дисплея: светодиодов используются для отображения информации, обрабатываемой электронными схемами. Формат отображения светодиода показан на диаграмме ниже.

Цифровые часы, калькуляторы и мультиметры: Светодиоды, излучающие видимый свет, используются в цифровых часах и калькуляторах для индикации.
Системы дистанционного управления и охранной сигнализации: В таких приложениях используются светодиоды, излучающие невидимый инфракрасный свет, такие как светодиоды на основе GaAs.

Это преимущества, недостатки и области применения светодиода. Светодиод – важное оптоэлектронное устройство. Он также используется в волоконно-оптических системах связи.

светоизлучающих диодов: грунтовка | источники света | Справочник по фотонике

Светодиоды (светодиоды) – это полупроводники, которые преобразуют электрическую энергию в энергию света. Цвет излучаемого света зависит от материала и состава полупроводника, при этом светодиоды обычно подразделяются на три длины волны: ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный.

Расс Даль, Opto Diode Corporation

Ультрафиолетовые светодиоды (УФ-светодиоды): от 240 до 360 нм

УФ-светодиоды специально используются для промышленного отверждения, дезинфекции воды и медицинских / биомедицинских целей. Уровни выходной мощности более 100 мВт были достигнуты на длинах волн всего 280 нм. Материал, в основном используемый для УФ-светодиодов, – это нитрид галлия / нитрид алюминия-галлия (GaN / AlGaN) с длинами волн 360 нм или более. Для более коротких длин волн используются запатентованные материалы. В то время как рынок длин волн 360 нм и более стабилизируется из-за более низких цен и большого количества поставщиков, более короткие волны производятся всего несколькими поставщиками, и цены на эти светодиоды все еще очень высоки по сравнению с остальными предложениями светодиодной продукции.

Светодиоды от ближнего УФ до зеленого: от 395 до 530 нм

Материалом для изделий этого диапазона длин волн является нитрид индия-галлия (InGaN). Хотя технически возможно получить длину волны от 395 до 530 нм, большинство крупных поставщиков концентрируются на создании синих светодиодов (от 450 до 475 нм) для получения белого света с помощью люминофоров и зеленых светодиодов в диапазоне от 520 до 530 нм для светофор зеленый свет. Технология для этих светодиодов обычно считается зрелой.Повышение оптической эффективности замедлилось или прекратилось за последние несколько лет.

Светодиоды от желто-зеленого до красного: 565–645 нм

Фосфид алюминия, индия, галлия (AlInGaP) – это полупроводниковый материал, используемый для этого диапазона длин волн. Он преимущественно выполнен в желтом цвете светофора (590 нм) и красном сигнале светофора (625 нм). Лимонно-зеленый (или желтовато-зеленый 565 нм) и оранжевый (605 нм) также доступны в этой технологии, но имеют ограниченную доступность.

Интересно отметить, что ни технологии InGaN, ни AlInGaP не доступны в виде чисто зеленого (555 нм) излучателя.В этом чисто зеленом регионе действительно существуют более старые, менее эффективные технологии, но они не считаются эффективными или яркими. Это в значительной степени связано с отсутствием интереса / спроса со стороны рынка и, следовательно, с отсутствием финансирования для разработки технологий альтернативных материалов для этого диапазона длин волн.

От глубокого красного до ближнего инфракрасного (IRLED): от 660 до 900 нм

В этой области существует множество вариантов конструкции устройства, но все они используют арсенид алюминия-галлия (AlGaAs) или арсенид галлия (GaAs). .Применения включают инфракрасное дистанционное управление, освещение ночного видения, промышленное фотоуправление и различные медицинские приложения (на длине волны 660–680 нм).

Теория работы светодиодов

Светодиоды – это полупроводниковые диоды, которые излучают свет, когда электрический ток подается в прямом направлении к устройству – электрическое напряжение, которое достаточно велико для того, чтобы электроны могли перемещаться через область обеднения и объединяться с отверстие на другой стороне для создания пары электрон-дырка должно быть применено.Когда это происходит, электрон высвобождает свою энергию в виде света, и в результате излучается фотон.

Ширина запрещенной зоны полупроводника определяет длину волны излучаемого света. Более короткие длины волн равны большей энергии, и поэтому материалы с большей шириной запрещенной зоны излучают более короткие волны. Материалы с более широкой запрещенной зоной также требуют более высоких напряжений для проводимости. Коротковолновые УФ-синие светодиоды имеют прямое напряжение 3,5 В, в то время как светодиоды ближнего ИК-диапазона имеют прямое напряжение от 1,5 до 2,0 В.

Доступность длины волны и соображения эффективности

Главный фактор, определяющий, является ли конкретная длина волны, имеющаяся в продаже, связана с рыночным потенциалом, спросом и длинами волн промышленного стандарта.Это особенно заметно в областях от 420 до 460 нм, от 480 до 520 нм и от 680 до 800 нм. Поскольку для этих диапазонов длин волн нет массовых приложений, нет крупных производителей, предлагающих светодиодную продукцию для этих диапазонов. Тем не менее, можно найти мелких или средних поставщиков, предлагающих продукты для этих конкретных длин волн на индивидуальной основе.

Рис. 1. Текущее значение находится по формуле I = (V _cc – V _F) / R _L.Чтобы быть абсолютно уверенным в протекании тока в цепи, необходимо измерить каждый светодиод V _F и указать соответствующий нагрузочный резистор. В практических коммерческих приложениях V _cc разработан так, чтобы быть намного больше, чем V _F, и поэтому небольшие изменения в V _F не влияют на общий ток в значительной степени. Отрицательный момент этой схемы – большие потери мощности через R _L.

Подача тока и напряжения на светодиоды

Хотя светодиоды являются полупроводниками и требуют минимального напряжения для работы, они по-прежнему являются диодами и должны работать в токовом режиме.Есть два основных способа работы светодиодов в режиме постоянного тока: Самый простой и наиболее распространенный – использование токоограничивающего резистора. Недостатком этого метода является большое тепловыделение и тепловыделение резистора. Чтобы ток был стабильным при изменении температуры и от устройства к устройству, напряжение питания должно быть намного больше, чем прямое напряжение светодиода.

В приложениях, где диапазон рабочих температур узкий (менее 30 ° C) или выходная мощность светодиода не критична, можно использовать простую схему, использующую токоограничивающий резистор, как показано на рисунке 1.

Рисунок 2. Пример точной и стабильной схемы. Эту схему обычно называют источником постоянного тока. Обратите внимание, что ток питания определяется напряжением питания (_{В куб. См,}) минус В _в, деленное на R ₁, или (В _{куб. См} – В _в) / R ₁.

Лучше управлять светодиодом с помощью источника постоянного тока (рис. 2). Эта схема будет обеспечивать одинаковый ток от устройства к устройству и при изменении температуры.Он также имеет меньшую рассеиваемую мощность, чем простой токоограничивающий резистор.

Стандартные коммерческие драйверы светодиодов доступны из различных источников. Обычно они работают с использованием принципов широтно-импульсной модуляции для управления яркостью.

Импульсные светодиоды в сильноточном и / или высоковольтном режиме для массивов в последовательно-параллельной конфигурации создают уникальный набор проблем. Для начинающего разработчика непрактично проектировать импульсный привод с управлением по току, способный выдавать 5 А и 20 В.Есть несколько производителей специального оборудования для импульсных светодиодов.

Светодиоды в приложениях, видимых человеком

В приложениях, где светодиоды просматриваются напрямую или используются в качестве осветителей, точный цвет гораздо важнее, чем точный световой поток в люменах или канделах. Человеческий глаз относительно нечувствителен к изменениям интенсивности света, а мозг достаточно хорошо компенсирует происходящие изменения интенсивности. Например, глядя на светодиодный видеоэкран в здании, средний человек не заметит падения интенсивности на 20%, поскольку части экрана рассматриваются под углом от 10 ° до 20 ° от оси, по сравнению с частью, находящейся непосредственно на- оси, так как это постепенное изменение, приближающееся к краю поля зрения и не воспринимаемое.Напротив, если светодиоды в одном месте отличаются по длине волны на 10 нм от других участков, человеческий глаз легко заметит эту разницу в цвете и найдет ее отвлекающей.

Большинство белых светодиодов, которые используются сегодня, сделаны из синего светодиода, излучающего более длинноволновый видимый люминофор. Индекс цветопередачи (CRI) – это мера спектрального соответствия солнечному свету. 100 считается таким же, как солнечный свет, и большинство светодиодов, используемых в настоящее время для общего освещения, имеют индекс цветопередачи более 80.Улучшения CRI наряду с лучшей оптической эффективностью позиционируют белые светодиоды как наиболее желательный продукт для большинства приложений освещения.

Преимущества и применение светодиодов

Светодиоды для монохроматических применений имеют огромные преимущества перед лампами с фильтром – спектры длин волн определены лучше, чем то, что можно получить с помощью источника белого света и фильтра. Для общего освещения экономия энергии может легко в 100 раз превышать эксплуатационные расходы при использовании лампы накаливания с фильтром.Это приносит огромные дивиденды в таких приложениях, как архитектурное освещение и светофоры. Маломощные портативные светодиодные вывески для шоссе могут легко питаться от небольшой солнечной панели вместо большого генератора, что дает явное преимущество.

более надежны, чем лазеры, обычно дешевле и могут работать с более дешевыми схемами. Европейский Союз теперь вместе с США классифицирует светодиоды как отдельную единицу. К счастью, светодиоды не несут тех же проблем безопасности глаз или предупреждений, что и лазеры и лазерные диоды.С другой стороны, светодиоды нельзя превратить в очень маленькие, сильно коллимированные и оптически плотные пятна. В приложениях, где требуется чрезвычайно высокая плотность мощности на небольшой площади, почти всегда требуется лазер.

сейчас используются в большом количестве разнообразных рынков и приложений (Таблица 1). Их высокая надежность, высокая эффективность и более низкая общая стоимость системы по сравнению с лазерами и лампами делают эти устройства очень доступными и привлекательными как для потребительского, так и для промышленного сегментов.Каждая отдельная светодиодная технология и / или цвет были разработаны для решения конкретных задач и требований.

Светоизлучающий диод – Энциклопедия Нового Света

Светоизлучающий диод (LED) – это полупроводниковое устройство, которое излучает некогерентный узкоспектральный свет при электрическом смещении в прямом направлении. Этот эффект представляет собой форму электролюминесценции.Светодиоды – это небольшие протяженные источники с дополнительной оптикой, добавленной к микросхеме, которая излучает сложное пространственное распределение интенсивности. Излучаемый свет может находиться в инфракрасной, видимой или близкой к ультрафиолетовой области спектра, в зависимости от состава и состояния используемого полупроводникового материала.

имеют широкий спектр применения. Многие из них используются для различных знаков и сигналов, таких как светофоры, огни мотоциклов, световые полосы на машинах скорой помощи, огни кнопок лифта, индикаторы состояния на электронном оборудовании, знаки выхода и другие дисплеи сообщений.Для архитектурного освещения и рождественских огней используются разные типы светодиодов. Инфракрасные светодиоды используются в пультах дистанционного управления для телевизоров и видеомагнитофонов. Некоторые светодиоды используются для фототерапии прыщей.

История

Рубин Браунштейн из Radio Corporation of America впервые сообщил об инфракрасном излучении арсенида галлия (GaAs) и других полупроводниковых сплавов в 1955 году. В 1961 году Боб Биард и Гэри Питтман из Texas Instruments обнаружили, что арсенид галлия (GaN) испускает инфракрасный свет, когда был приложен электрический ток.Биард и Питтман смогли определить приоритет своей работы и получили патент на инфракрасный светоизлучающий диод. В 1962 году Ник Холоняк-младший из компании General Electric разработал первый практический светодиод видимого спектра.

Первые светодиоды стали коммерчески доступными в 1970-х годах, и почти все они были красными светодиодами. Они обычно использовались в качестве замены ламп накаливания и в семисегментных дисплеях, сначала в дорогостоящем оборудовании, таком как лабораторное и электронное испытательное оборудование, а затем в таких приборах, как телевизоры, радио, телефоны, калькуляторы и даже часы.Эти красные светодиоды были достаточно яркими только для использования в качестве индикаторов; светового потока было недостаточно для освещения местности. Позже, как указано здесь, другие цвета стали широко доступны, а также появились в приборах и оборудовании. По мере того, как химия светодиодов становилась более продвинутой, световой поток увеличивался, и светодиоды становились достаточно яркими, чтобы их можно было использовать для освещения.

Как указано здесь, большинство светодиодов были изготовлены в очень распространенных корпусах 5 мм T1-3 / 4 и 3 мм T1, но при более высокой мощности становилось все более необходимо избавляться от тепла, поэтому корпуса стали более сложными. и адаптирован для отвода тепла.

Светодиодные панели дисплея

Существует два типа светодиодных панелей: обычные, использующие дискретные светодиоды, и панели для поверхностного монтажа (SMD). Большинство наружных экранов и некоторые внутренние экраны построены на дискретных светодиодах, также известных как индивидуально установленные светодиоды. Группа красных, зеленых и синих диодов объединяется, чтобы сформировать полноцветный пиксель, обычно квадратной формы. Эти пиксели равномерно разнесены друг от друга и измеряются от центра к центру для получения абсолютного разрешения пикселей.Самый большой светодиодный экран в мире имеет длину более 1500 футов и расположен в Лас-Вегасе, штат Невада, на территории Fremont Street Experience.

Большинство внутренних экранов на рынке построены с использованием технологии SMD – тенденция, которая теперь распространяется и на наружный рынок. Пиксель SMD состоит из красного, зеленого и синего диодов, установленных на чипсете, который затем устанавливается на печатной плате драйвера. Отдельные диоды меньше булавочной головки и расположены очень близко друг к другу. Разница в том, что минимальное расстояние просмотра уменьшено на 25 процентов от дискретного диодного экрана с тем же разрешением.

Для использования в помещении обычно требуется экран, основанный на технологии SMD и имеющий минимальную яркость 600 кандел на квадратный метр (неофициально называемый нитами). Обычно этого более чем достаточно для корпоративных и розничных приложений, но в условиях высокой внешней яркости может потребоваться более высокая яркость для видимости. Модные показы и автомобильные шоу – два примера сценического освещения высокой яркости, для которого может потребоваться более высокая яркость светодиодов. И наоборот, когда экран может появиться в кадре телешоу, часто требуется более низкий уровень яркости и более низкие цветовые температуры (у обычных дисплеев точка белого составляет 6500-9000 Кельвинов (K), что намного синее, чем у обычных дисплеев. общее освещение на телевизоре).

Для использования вне помещений в большинстве ситуаций требуется не менее 2000 нит, тогда как типы с более высокой яркостью до 5000 нит даже лучше справляются с прямыми солнечными лучами на экране. До недавнего времени такой уровень яркости мог обеспечить только дискретный диодный экран. (При необходимости яркость светодиодных панелей может быть уменьшена с проектного максимума.)

Подходящие места для больших дисплеев определяются такими факторами, как прямая видимость, требования местных властей к планированию (если установка должна стать полупостоянной), доступ транспортных средств (грузовики с экраном, смонтированные на грузовиках экраны или краны) , прокладки кабелей для питания и видео (с учетом расстояния и требований к здоровью и безопасности), питания, пригодности грунта для расположения экрана (убедитесь, что нет труб, неглубоких канализаций, пещер или туннелей, которые могут не сможет выдерживать тяжелые грузы) и препятствия над головой.

Ранняя история светодиодных плоскопанельных телевизоров

Возможно, первый зарегистрированный прототип плоского светодиодного экрана для телевизора со светодиодной подсветкой был разработан Джеймсом П. Митчеллом в 1977 году. Модульный масштабируемый дисплей был обеспечен светодиодами MV50 и новой технологией схемы адресации памяти TTL (транзисторной транзисторной логикой). . Прототип и бумага были представлены на инженерной выставке в Анахайме в мае 1978 года, организованной Научной службой в Вашингтоне, округ Колумбия. Светодиодный плоскопанельный телевизор получил особое признание НАСА, General Motors Corporation и местных университетов, включая Калифорнийский университет Ирвина, Роберт М.Сондерс, профессор технических наук и президент IEEE 1977 года. Кроме того, представители технологического бизнеса из США и других стран стали свидетелями работы монохроматического светодиодного плоского телевизионного экрана. Опытный образец остается в рабочем состоянии. В прилагаемой научной статье также была представлена матрица ЖК-дисплея (жидкокристаллического дисплея) в качестве будущего метода телевизионного отображения с использованием аналогичного метода проектирования сканирования.

Ранний прототип дисплея был красным монохромным. Недорогие синие светодиоды появились только в начале 1990-х годов, завершив цветовую триаду RGB.В 1990-е годы постепенно появились цвета высокой яркости, что позволило создать новый дизайн наружных вывесок и огромных видеодисплеев для рекламных щитов и стадионов.

Мультитач

Учитывая, что светодиоды имеют некоторые общие физические свойства с фотодиодами, которые также используют переходы p-n с энергиями запрещенной зоны в длинах волн видимого света, их также можно использовать для детектирования фотографий. Эти свойства были известны в течение некоторого времени, но совсем недавно в качестве метода сенсорного восприятия были предложены так называемые двунаправленные светодиодные матрицы.В 2003 году Дитц, Йеразунис и Ли опубликовали статью, в которой описывалось использование светодиодов в качестве дешевых сенсорных устройств.

При таком использовании различные светодиоды в матрице быстро включаются и выключаются. Горящие светодиоды светят на пальцы пользователя или стилус. Выключенные светодиоды работают как фотодиоды, обнаруживая отраженный свет от пальцев или стилуса. Напряжение, индуцированное таким образом в светодиодах с обратным смещением, затем может быть считано микропроцессором, который интерпретирует пики напряжения и затем использует их в другом месте.На сайте Джеффа Хана есть видео, демонстрирующее одну из таких реализаций сенсора multi-touch со светодиодной матрицей.

Светодиодная техника

Физическая функция

Светодиод – это уникальный тип полупроводникового диода. Как и обычный диод, он состоит из микросхемы из полупроводникового материала, пропитанного или легированного , примесями для создания p-n перехода . Как и в других диодах, ток легко течет от p-стороны или анода к n-стороне или катоду, но не в обратном направлении.Носители заряда – электроны и электронные дырки – поступают в переход от электродов с разным напряжением. Когда электрон встречает дыру, он попадает на более низкий энергетический уровень и выделяет энергию в виде фотона.

Длина волны излучаемого света и, следовательно, его цвет зависит от ширины запрещенной зоны материалов, образующих p-n переход . В кремниевых или германиевых диодах электроны и дырки рекомбинируют посредством безызлучательного перехода , который не производит оптического излучения, потому что это материалы с непрямой запрещенной зоной.Материалы, используемые для светодиода, имеют прямую запрещенную зону с энергией, соответствующей ближнему инфракрасному, видимому или ближнему ультрафиолетовому свету.

Светодиоды обычно горят постоянно, когда через них проходит ток, но также доступны мигающие светодиоды. Мигающие светодиоды похожи на стандартные светодиоды, но они содержат внутри небольшую микросхему, которая заставляет светодиод мигать с типичным периодом в одну секунду. Этот тип светодиода чаще всего бывает красного, желтого или зеленого цвета. Большинство мигающих светодиодов излучают свет с одной длиной волны, но доступны и многоцветные мигающие светодиоды.

Разработка светодиодов началась с инфракрасных и красных устройств, сделанных из арсенида галлия. Достижения в области материаловедения сделали возможным производство устройств с все более короткими длинами волн, излучающих свет различных цветов.

Светодиоды обычно строятся на подложке n-типа, с электродом, прикрепленным к слою p-типа, нанесенному на ее поверхность. Подложки P-типа встречаются реже. Многие коммерческие светодиоды, особенно GaN / InGaN, также используют сапфировую подложку. Подложки, прозрачные для излучаемой длины волны и поддерживаемые отражающим слоем, увеличивают эффективность светодиода.Показатель преломления материала корпуса должен соответствовать показателю полупроводника, в противном случае произведенный свет частично отражается обратно в полупроводник, где он поглощается и превращается в дополнительное тепло.

Полупроводниковый чип заключен в твердую пластиковую линзу, которая намного прочнее, чем стеклянная оболочка традиционной лампочки или трубки. Пластик может быть цветным, но это только из косметических соображений или для улучшения контрастности; цвет упаковки существенно не влияет на цвет излучаемого света.

Обычные светодиоды изготавливаются из различных неорганических полупроводниковых материалов, производящих следующие цвета:

Арсенид алюминия-галлия (AlGaAs) – красный и инфракрасный
Фосфид алюминия-галлия (AlGaP) – зеленый
Алюминий, галлий, фосфид индия (AlGaInP) – оранжево-красный, оранжевый, желтый и зеленый высокой яркости
Фосфид арсенида галлия (GaAsP) – красный, оранжево-красный, оранжевый и желтый
Фосфид галлия (GaP) – красный, желтый и зеленый
Нитрид галлия (GaN) – зеленый, чисто-зеленый (или изумрудно-зеленый) и синий также белый (если он имеет квантовый барьер AlGaN)
Нитрид индия-галлия (InGaN) – ближний ультрафиолетовый, голубовато-зеленый и синий
Карбид кремния (SiC) в качестве подложки – синий
Кремний (Si) в качестве подложки – синий (в разработке)
Сапфир (Al ₂ O ₃) в качестве подложки – синий
Селенид цинка (ZnSe) – синий
Бриллиант (C) – ультрафиолетовый
Нитрид алюминия (AlN), нитрид алюминия-галлия (AlGaN) – от ближнего до дальнего ультрафиолета (до 210 нанометров (нм))

Ультрафиолетовый, синий и белый светодиоды

Синие светодиоды созданы на основе широкозонных полупроводников GaN (нитрид галлия) и InGaN (нитрид индия-галлия).Их можно добавить к существующим красным и зеленым светодиодам для получения белого света, хотя белые светодиоды сегодня редко используют этот принцип.

Первые синие светодиоды были изготовлены в 1971 году Жаком Панковом (изобретателем светодиода из нитрида галлия) в RCA Laboratories. ^[1] Однако эти устройства были слишком слабыми, чтобы иметь какое-то практическое применение, и только в 1993 году синие светодиоды высокой яркости стали возможны благодаря работе Сюдзи Накамура из Nichia Corporation. ^[2]

К концу 1990-х годов стали широко доступны синие светодиоды.У них есть активная область, состоящая из одной или нескольких квантовых ям InGaN, зажатых между более толстыми слоями GaN, называемыми слоями оболочки. Изменяя относительную долю InN-GaN в квантовых ямах InGaN, световое излучение можно изменять от фиолетового до янтарного. Нитрид алюминия-галлия AlGaN с различной долей AlN может использоваться для изготовления слоев оболочки и квантовых ям для ультрафиолетовых светодиодов, но эти устройства еще не достигли уровня эффективности и технологической зрелости сине-зеленых устройств InGaN-GaN.Если активными слоями квантовой ямы является GaN, в отличие от легированного InGaN или AlGaN, устройство будет излучать ближний ультрафиолетовый свет с длинами волн около 350–370 нм. Зеленые светодиоды, изготовленные из системы InGaN-GaN, намного эффективнее и ярче, чем зеленые светодиоды, произведенные из систем без нитридных материалов.

Большинство «белых» светодиодов, производимых сегодня, основаны на структуре InGaN-GaN и излучают синий свет с длинами волн от 450 до 470 нм голубого GaN. Эти светодиоды на основе GaN с активным слоем InGaN покрыты желтоватым люминофорным покрытием, обычно изготовленным из кристаллов иттриево-алюминиевого граната, легированного церием (Ce ³⁺: YAG), которые были измельчены и связаны в виде вязкого клея.Светодиодный чип излучает синий свет, часть которого эффективно преобразуется в широкий спектр с центром около 580 нм (желтый) с помощью Ce ³⁺: YAG. Монокристаллическая форма Ce ³⁺: YAG фактически считается сцинтиллятором, а не люминофором. Так как желтый свет стимулирует красные и зеленые рецепторы глаза, полученная смесь синего и желтого света дает вид белого, получившийся оттенок часто называют «лунным белым». Этот подход был разработан компанией Nichia и использовался ими с 1996 года для производства белых светодиодов.

Бледно-желтое излучение Ce ³⁺: YAG можно настроить, заменив церий другими редкоземельными элементами, такими как тербий и гадолиний, и даже можно дополнительно настроить, заменив часть или весь алюминий в YAG на галлий. Из-за спектральных характеристик диода красный и зеленый цвета объектов в его сине-желтом свете не такие яркие, как в свете широкого спектра. Варианты изготовления и разная толщина люминофора заставляют светодиоды излучать свет с разной цветовой температурой, от теплого желтоватого до холодного голубоватого; В процессе производства светодиоды необходимо сортировать по их фактическим характеристикам.Запатентованный Philips Lumileds процесс конформного покрытия решает проблему различной толщины люминофора, обеспечивая более стабильный спектр белого света для белых светодиодов.

³⁺

Белые светодиоды также могут быть изготовлены путем покрытия светодиодов, излучающих в ближнем ультрафиолете (NUV), смесью высокоэффективных красных и синих излучающих люминофоров на основе европия плюс зеленый излучающий медь и легированный алюминием сульфид цинка (ZnS: Cu, Al).Это метод, аналогичный тому, как работают люминесцентные лампы. Однако ультрафиолетовый свет вызывает фотодеградацию эпоксидной смолы и многих других материалов, используемых в корпусах светодиодов, что вызывает проблемы при производстве и сокращает срок службы. Этот метод менее эффективен, чем синий светодиод с люминофором YAG: Ce, поскольку стоксов сдвиг больше, и поэтому больше энергии преобразуется в тепло, но дает свет с лучшими спектральными характеристиками, которые лучше передают цвет. Из-за более высокой мощности излучения ультрафиолетовых светодиодов, чем синих, оба подхода обеспечивают сопоставимую яркость.

Новейший метод, используемый для производства светодиодов белого света, вообще не использует люминофор и основан на гомоэпитаксиальном выращивании селенида цинка (ZnSe) на подложке из ZnSe, которая одновременно излучает синий свет из своей активной области и желтый свет из подложки.

Новая технология, только что разработанная Майклом Бауэрсом, аспирантом Университета Вандербильта в Нэшвилле, включает покрытие синего светодиода квантовыми точками, которые светятся белым в ответ на синий свет светодиода. Этот метод дает теплый желтовато-белый свет, похожий на свет от ламп накаливания.^[3]

Органические светодиоды (OLED)

Если материал излучающего слоя светодиода представляет собой органическое соединение, он известен как органический светоизлучающий диод (OLED). Чтобы функционировать как полупроводник, органический излучающий материал должен иметь сопряженные пи-связи. Излучающий материал может быть небольшой органической молекулой в кристаллической фазе или полимером.Полимерные материалы могут быть гибкими; такие светодиоды известны как PLED или FLED.

По сравнению с обычными светодиодами OLED-светодиоды легче, а полимерные светодиоды могут иметь дополнительное преимущество в виде гибкости. Некоторыми возможными будущими применениями OLED могут быть:

Недорогие гибкие дисплеи
Источники света
Настенные украшения
Светящаяся ткань

С 2006 года OLED-светодиоды используются в небольших портативных цветных видеодисплеях, таких как экраны мобильных телефонов и цифровых камер, а также в пользовательских интерфейсах на MP3-плеерах.Были продемонстрированы цветные дисплеи с большим экраном, но их ожидаемый срок службы все еще слишком мал (менее 1000 часов (ч)), чтобы быть практичным.

Эксплуатационные параметры и эффективность

Большинство типичных светодиодов рассчитаны на работу с мощностью не более 30-60 милливатт. Примерно в 1999 году Philips Lumileds представила мощные светодиоды, способные работать непрерывно при мощности в один ватт. В этих светодиодах использовались полупроводниковые кристаллы гораздо большего размера, чтобы выдерживать большую потребляемую мощность. Кроме того, полупроводниковые кристаллы были установлены на металлических заглушках, чтобы обеспечить отвод тепла от кристалла светодиода.В 2002 году Lumileds выпустила 5-ваттные светодиоды с эффективностью 18–22 люмен на ватт (лм / Вт).

В сентябре 2003 года компания Cree, Inc. продемонстрировала новый тип синего светодиода, который дает 240 лм / Вт при 20 мА. Это произвело коммерчески упакованный белый свет, дающий 65 люмен на ватт при 20 мА, став самым ярким белым светодиодом, доступным на рынке в то время. В 2006 году они продемонстрировали прототип с рекордной эффективностью белого светодиода 131 лм / Вт при 20 мА. Кроме того, Seoul Semiconductor планирует достичь 135 лм / Вт к 2007 году и 145 лм / Вт к 2008 году.Компания Nichia Corp. разработала светодиод белого света с эффективностью 150 лм / Вт при прямом токе 20 мА.

Сегодня OLED работают с гораздо меньшей эффективностью, чем неорганические (кристаллические) светодиоды. Наилучшая эффективность OLED на данный момент составляет около 10 процентов от теоретического максимума 683, то есть около 68 лм / Вт. Они обещают быть намного дешевле в производстве, чем неорганические светодиоды, и большие массивы из них могут быть размещены на экране с помощью простых методов печати для создания цветного графического дисплея.

Виды отказа

Самый распространенный способ выхода из строя светодиодов (и диодных лазеров) – это постепенное снижение светоотдачи и потеря эффективности. Однако могут произойти и внезапные сбои.

Механизм деградации активной области, где происходит излучательная рекомбинация, включает зарождение и рост дислокаций; это требует наличия существующего дефекта в кристалле и ускоряется за счет тепла, высокой плотности тока и излучаемого света. Арсенид галлия и арсенид алюминия-галлия более восприимчивы к этому механизму, чем фосфид арсенида галлия, фосфид арсенида индия и фосфид индия.Из-за различных свойств активных областей нитрид галлия и нитрид индия-галлия практически нечувствительны к этому виду дефектов; однако высокая плотность тока может вызвать электромиграцию атомов из активных областей, что приведет к появлению дислокаций и точечных дефектов, действующих как центры безызлучательной рекомбинации и выделяющих тепло вместо света. Ионизирующее излучение также может приводить к созданию таких дефектов, что приводит к проблемам с радиационной стойкостью цепей, содержащих светодиоды (например, в оптоизоляторах).Первые красные светодиоды отличались коротким сроком службы.

Белые светодиоды часто используют один или несколько люминофоров. Люминофоры имеют тенденцию разлагаться под воздействием тепла и старения, теряя эффективность и вызывая изменения цвета получаемого света.

Высокие электрические токи при повышенных температурах могут вызвать диффузию атомов металла от электродов в активную область. Некоторые материалы, особенно оксид индия, олова и серебро, подвержены электромиграции. В некоторых случаях, особенно в диодах из GaN / InGaN, используется барьерный металлический слой, препятствующий эффектам электромиграции.Механические нагрузки, высокие токи и коррозионная среда могут привести к образованию усов, вызывающих короткое замыкание.

Мощные светодиоды подвержены скоплению тока, неоднородному распределению плотности тока по переходу. Это может привести к образованию локализованных горячих точек, что создает риск теплового выхода из строя. Неоднородности в субстрате, вызывающие локальную потерю теплопроводности, усугубляют ситуацию; наиболее распространенными являются пустоты, вызванные неполной пайкой или эффектами электромиграции и пустотами Киркендалла.Температурный выход из строя – частая причина выхода из строя светодиодов.

Лазерные диоды могут подвергнуться катастрофическому оптическому повреждению, когда световой поток превышает критический уровень и вызывает плавление грани.

Некоторые материалы пластиковой упаковки желтеют при нагревании, вызывая частичное поглощение (и, следовательно, снижение эффективности) затронутых длин волн.

Внезапные отказы чаще всего вызваны термическими напряжениями. Когда эпоксидная смола, используемая в упаковке, достигает температуры стеклования, она начинает быстро расширяться, вызывая механические нагрузки на полупроводник и склеенный контакт, ослабляя его или даже отрывая.И наоборот, очень низкие температуры могут вызвать растрескивание упаковки.

Электростатический разряд (ESD) может вызвать немедленный выход из строя полупроводникового перехода, постоянное изменение его параметров или скрытое повреждение, вызывающее повышенную скорость разрушения. Светодиоды и лазеры, выращенные на сапфировой подложке, более восприимчивы к повреждению электростатическим разрядом.

Рекомендации по использованию

В отличие от ламп накаливания, которые загораются независимо от электрической полярности, светодиоды будут гореть только с положительной электрической полярностью.Когда напряжение на переходе p-n находится в правильном направлении, протекает значительный ток, и устройство называется с прямым смещением . Если напряжение неправильной полярности, устройство называется с обратным смещением, течет очень мало тока и свет не излучается. Светодиоды могут работать от переменного напряжения, но они будут гореть только при положительном напряжении, заставляя светодиод включаться и выключаться с частотой переменного тока.

Правильная полярность светодиода обычно определяется следующим образом:

знак:	+	–
полярность:	положительных	отрицательный
терминал:	анод	катод
проводка:	красный	черный
отведений:	длинный	короткий
маркировка:	нет	полоса
контакт:	1	2
Печатная плата:	кв.	раунда
интерьер:	малый	большой
Внешний вид:	раунда	квартира

ПРИМЕЧАНИЕ: Ни внутренний, ни внешний метод определения полярности светодиода не является 100-процентным.Хотя длина штырей (выводов) является наиболее точным методом определения полярности, даже это обозначение иногда меняется на противоположное, и длину провода можно легко изменить.

Поскольку характеристики зависимости напряжения от тока у светодиода очень похожи на характеристики любого диода (т. Е. Ток примерно экспоненциально зависит от напряжения), небольшое изменение напряжения приводит к огромному изменению тока. В дополнение к отклонениям в процессе это означает, что источник напряжения едва ли может включить один светодиод, в то время как другой светодиод того же типа выходит за пределы его максимальных значений и потенциально может его разрушить.

Поскольку напряжение логарифмически связано с током, можно считать, что оно остается в основном постоянным во всем рабочем диапазоне светодиодов. Таким образом, мощность можно считать почти пропорциональной току. Чтобы попытаться сохранить мощность, близкую к постоянной при изменении характеристик источника питания и светодиода, источник питания должен быть «источником тока», то есть обеспечивать почти постоянный ток. Если высокий КПД не требуется (например, в большинстве индикаторных приложений), обычно используется приближение к источнику тока, полученное путем последовательного подключения светодиода с токоограничивающим резистором к источнику постоянного напряжения.

Большинство светодиодов имеют низкое номинальное напряжение обратного пробоя, поэтому они также могут быть повреждены приложенным обратным напряжением более нескольких вольт (В). Поскольку некоторые производители не соблюдают указанные выше стандарты индикаторов, по возможности следует ознакомиться с техническими данными перед подключением светодиода, или светодиод можно проверить последовательно с резистором на источнике достаточно низкого напряжения, чтобы избежать обратного пробоя. Если желательно управлять светодиодом непосредственно от источника переменного тока, напряжение которого превышает обратное напряжение пробоя, то его можно защитить, разместив диод (или другой светодиод) в обратной параллели.

светодиода можно приобрести со встроенными последовательными резисторами. Это может сэкономить место на печатной плате и особенно полезно при создании прототипов или заполнении печатной платы способом, отличным от задуманного разработчиками. Однако номинал резистора устанавливается во время изготовления, что устраняет один из ключевых методов настройки яркости светодиодов. Для повышения эффективности (или для обеспечения возможности управления интенсивностью без усложнения DAC) мощность может подаваться периодически или с перерывами; пока частота мерцания превышает порог слияния мерцания человека, светодиод будет гореть постоянно.

При наличии достаточного напряжения несколько светодиодов могут быть подключены последовательно с одним токоограничивающим резистором. Параллельная работа, как правило, проблематична. Чтобы иметь одинаковое прямое напряжение, светодиоды должны быть одного типа. Даже в этом случае изменения в производственном процессе могут снизить шансы на удовлетворительную работу.

Двухцветные светодиодные блоки содержат два диода, по одному в каждом направлении (то есть два диода в обратной параллели ) и каждый разного цвета (обычно красный и зеленый), что позволяет работать в двух цветах или в диапазоне видимых цветов. создается путем изменения процента времени, в течение которого напряжение находится в каждой полярности.Другие светодиодные блоки содержат два или более диодов (разных цветов), расположенных в конфигурации с общим анодом или с общим катодом . Они могут быть окрашены в разные цвета без изменения полярности.

Светодиодные блоки
могут иметь встроенную схему мультивибратора, которая заставляет светодиод мигать.
Как правило, для более новых стандартных светодиодов в корпусах 3 мм или 5 мм обычно измеряются следующие прямые падения напряжения постоянного тока. Прямое падение напряжения зависит от химического состава светодиода, температуры и силы тока (здесь значения для прибл.20 мА, обычно максимальное значение)
Инфракрасный – 1,6 В
Красный – 1,8–2,1 В
Оранжевый – 2,2 В
Желтый – 2,4 В
Зеленый – 2,6 В
Синий – 3,0–3,5 В (белый такой же, как синий )
Ультрафиолет – 3,5 В
Многие светодиоды рассчитаны на максимальное обратное напряжение 5 В.
Преимущества использования светодиодов
Светодиоды излучают больше света на ватт, чем лампы накаливания. Это свойство полезно в устройствах с батарейным питанием.
Светодиоды
могут излучать свет заданного цвета без использования цветных фильтров, которые требуются для традиционных методов освещения.Это более эффективно и может снизить начальные затраты.
Прочная упаковка светодиода может быть сконструирована так, чтобы фокусировать его свет. Лампы накаливания и люминесцентные источники часто требуют внешнего отражателя для сбора и направления света.
При использовании в приложениях, где требуется диммирование, светодиоды не меняют свой цветовой оттенок, поскольку ток, проходящий через них, уменьшается, в отличие от ламп накаливания, которые желтеют.
Светодиоды
встроены в прочные корпуса, которые защищают их, в отличие от источников накаливания и разряда, что делает их чрезвычайно прочными.
Светодиоды
имеют чрезвычайно долгий срок службы: более 100 000 часов, что в два раза дольше, чем у лучших люминесцентных ламп, и в двадцать раз дольше, чем у лучших ламп накаливания. (Лампы накаливания также могут работать очень долго, работая при более низком, чем обычно, напряжении, но только с огромными затратами на эффективность; светодиоды имеют долгий срок службы при работе с номинальной мощностью.)
Кроме того, светодиоды в большинстве случаев выходят из строя из-за постепенного затемнения, а не из-за внезапного перегорания ламп накаливания.
светодиодов загораются очень быстро. Типичный красный индикаторный светодиод достигает полной яркости за микросекунды; Светодиоды, используемые в устройствах связи, могут иметь еще более быстрое время отклика.
Светодиоды
могут быть очень маленькими и легко устанавливаются на печатные платы.
Светодиоды производятся в ошеломляющем количестве форм и размеров. Цилиндрическая упаковка 5 мм (красная, пятая слева) является наиболее распространенной, ее производство оценивается в 80 процентов мирового производства. Цвет пластиковой линзы часто совпадает с фактическим цветом излучаемого света, но не всегда.Например, фиолетовый пластик часто используется для инфракрасных светодиодов, а большинство синих устройств имеют прозрачные корпуса. Есть также светодиоды в очень крошечных корпусах, например, на светодиодах (не показаны).
Недостатки использования светодиодов
Светодиоды в настоящее время дороже по цене за люмен, чем более традиционные технологии освещения. Дополнительные расходы частично связаны с относительно низким световым потоком и необходимостью схемы привода и источников питания.
Характеристики светодиода
во многом зависят от температуры окружающей среды в рабочей среде.«Жесткое движение» светодиода при высоких температурах окружающей среды может привести к перегреву корпуса светодиода, что в конечном итоге приведет к отказу устройства. Для обеспечения долгого срока службы требуется соответствующий теплоотвод. Это особенно важно при рассмотрении автомобильных, медицинских и военных приложений, где устройство должно работать в большом диапазоне температур и иметь низкий уровень отказов.
Светодиоды
требуют сложных настроек источника питания для эффективного управления. В индикаторных приложениях можно использовать простой последовательный резистор; однако это приводит к значительному снижению энергоэффективности.
Светодиоды
обычно излучают свет в одном направлении под узким углом по сравнению с лампами накаливания или люминесцентными лампами того же уровня люмена.
Светодиодные приложения
Источник света светодиодной панели, использованный в эксперименте по выращиванию растений. Результаты таких экспериментов могут быть использованы для выращивания пищи в космосе во время длительных миссий. Фонари и фонари, в которых используются белые светодиоды, становятся все более популярными из-за их долговечности и более длительного времени автономной работы. Один светодиод высокой яркости со стеклянной линзой создает яркий несущий луч, позволяющий передавать видео DVD-качества на значительные расстояния.Устройство, Ronja, может быть построено энтузиастами очень просто.
Список светодиодных приложений
Архитектурное освещение
Индикаторы состояния на всякой технике
Светофоры и сигналы
Знаки выезда
Фонари для мотоциклов и велосипедов
Игрушки и товары для активного отдыха, например фонарик
Сигналы железнодорожных переездов
Индикаторы целостности
Фонари. Некоторые модели, в которых даже не используются батареи, относятся к этому типу
Световые планки на автомобилях скорой помощи
Освещение кнопки лифта
Тонкие и легкие дисплеи сообщений в аэропортах и на вокзалах, а также в качестве дисплеев пунктов назначения для поездов, автобусов, трамваев и паромов
Красные или желтые светодиоды используются в индикаторных и буквенно-цифровых дисплеях в средах, где необходимо сохранять ночное видение: кабины самолетов, подводные лодки и мосты кораблей, астрономические обсерватории, а также в полевых условиях, например, для наблюдения за животными в ночное время и использования в военных целях.
Красный, желтый, зеленый и синий светодиоды могут использоваться для моделей железных дорог
В пультах дистанционного управления, например для телевизоров и видеомагнитофонов, часто используются инфракрасные светодиоды
В оптоволоконной связи и оптике свободного пространства
В точечной матрице для отображения сообщений
Glowlights, как более дорогая, но долговечная и многоразовая альтернатива Glowsticks
Датчики движения, например, в оптических компьютерных мышах
Благодаря долгому сроку службы и быстрому переключению светодиоды в течение некоторого времени использовались для автомобильных стоп-сигналов, стоп-сигналов для грузовиков и автобусов, а также сигналов поворота, но многие высококлассные автомобили теперь начинают использовать светодиоды на всей их площади. задние фонари.Помимо повышения надежности, это дает преимущества в дизайне, потому что светодиоды способны формировать гораздо более тонкие огни, чем лампы накаливания с параболическими отражателями. Значительное сокращение времени, необходимого для включения (возможно, на 0,5 секунды быстрее, чем у лампы накаливания), повышает безопасность, давая водителям больше времени для реакции.
Подсветка ЖК-телевизоров и дисплеев. Наличие светодиодов определенных цветов (RGB) позволяет использовать источник света полного спектра, который расширяет цветовую гамму на 45%.
Разрабатывается новое сценическое осветительное оборудование со светодиодными источниками в первичном красно-зелено-синем расположении
Lumalive, фотонный текстиль
Рождественские огни
на основе светодиодов доступны с 2002 года, но только сейчас начинают набирать популярность и признание из-за их более высокой начальной стоимости покупки по сравнению с аналогичными рождественскими огнями на основе ламп накаливания. Например, по состоянию на 2006 год набор из 50 ламп накаливания мог стоить 2 доллара США, в то время как аналогичный набор из 50 светодиодных ламп мог стоить 10 долларов.00 грн. Стоимость покупки может быть еще выше для одноцветных наборов светодиодных фонарей с редкими или недавно появившимися цветами, такими как фиолетовый, розовый или белый. Независимо от более высокой начальной закупочной цены, общая стоимость владения светодиодными рождественскими огнями в конечном итоге будет ниже, чем совокупная стоимость владения аналогичными рождественскими лампами накаливания, поскольку светодиоду требуется гораздо меньше энергии для вывода того же количества света, что и аналогичной лампы накаливания.
Доказано, что светодиодная фототерапия
для лечения прыщей с использованием синих или красных светодиодов значительно снижает количество прыщей в течение 3 месяцев.
В качестве источника опорного напряжения в электронных схемах. Постоянное падение напряжения (например, 1,7 В для обычного красного светодиода) можно использовать вместо стабилитрона в низковольтных стабилизаторах. Стабилитроны недоступны при напряжении ниже примерно 3 В.
Освещение
Светодиоды
, используемые в качестве замены ламп накаливания и люминесцентных ламп, известны как твердотельное освещение (SSL) – они упакованы в виде кластера белых светодиодов, сгруппированных вместе, чтобы сформировать источник света (на фото).Светодиоды умеренно эффективны; средний коммерческий SSL в настоящее время дает 32 люмена на ватт (лм / Вт), а новые технологии обещают обеспечить до 80 лм / Вт. Длительный срок службы светодиодов делает SSL очень привлекательным. Они также более механически прочны, чем лампы накаливания и люминесцентные лампы. В настоящее время твердотельное освещение становится все более доступным для домашнего использования, но является относительно дорогим, хотя затраты на него снижаются. Однако светодиодные фонарики уже стали широко доступны.Недавно ряд производителей начали продавать сверхкомпактные ЖК-видеопроекторы, в которых в качестве источника света используются мощные белые светодиоды. Другой альтернативный вариант – использовать красный, зеленый и синий светодиоды в последовательной схеме DLP.
Лампы накаливания намного дешевле, но также менее эффективны, производя от около 16 лм / Вт для отечественной вольфрамовой лампы до 22 лм / Вт для галогенной лампы. Люминесцентные лампы более эффективны, обеспечивая от 50 до 100 лм / Вт для бытовых ламп (в среднем 60 лм / Вт), но они громоздкие и хрупкие и требуют цепей стартера или балласта, которые иногда слышно гудят.Компактные люминесцентные лампы с бесшумным встроенным балластом относительно надежны и эффективны и подходят для стандартных патронов для ламп. В настоящее время они являются лучшим выбором для эффективного домашнего освещения. КЛЛ по-прежнему издают тихое жужжание, а светодиоды полностью бесшумны.
Светодиоды теперь хорошо зарекомендовали себя в таких приложениях, как светофоры и сигнальные лампы для грузовых и легковых автомобилей. На рынке начинают появляться мощные светодиодные светильники, подходящие для общего архитектурного освещения, с системной эффективностью до 56 люмен на ватт, что сопоставимо с люминесцентными системами.Сторонники светодиодов ожидают, что технологический прогресс снизит затраты, так что SSL заменит лампы накаливания и флуоресцентное освещение в большинстве коммерческих и жилых помещений.
Благодаря своей монохроматической природе, светодиодные фонари имеют большие преимущества по мощности по сравнению с белыми лампами, когда требуется определенный цвет. В отличие от традиционных белых огней, светодиод не нуждается в покрытии или рассеивателе, которые могут поглощать большую часть излучаемого света. Светодиодные фонари по своей природе окрашены и доступны в широком диапазоне цветов.Один из самых последних представленных цветов – изумрудно-зеленый (голубовато-зеленый, около 500 нм), который соответствует законодательным требованиям для светофоров и навигационных огней.
Есть приложения, в которых специально требуется свет без синего компонента. Примерами являются безопасное освещение для фотолаборатории, освещение в лабораториях, где используются определенные светочувствительные химические вещества, а также ситуации, в которых необходимо сохранить адаптацию к темноте (ночное видение), например, освещение кабины и мостика, обсерваторий и т. Д.Желтые светодиодные фонари являются хорошим выбором для удовлетворения этих особых требований, поскольку человеческий глаз более чувствителен к желтому свету (около 500 лм / ватт, излучается, ), чем свет, излучаемый другими светодиодами.
Первой резиденцией, освещенной исключительно светодиодами, была «Вос Пад» в Лондоне. Вся квартира освещена комбинацией белых и RGB (изменяющих цвет) светодиодов.
См. Также
Банкноты
Список литературы
Kalinowski, Jan. 2004. Органические светодиоды: принципы, характеристики и процессы .Оптическая инженерия. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 0824759478.
Миллс, Эван. Призрак освещения на основе топлива, Science 308 (2005): 1263-1264.
Шуберт, Э. Фред. 2006. Светодиоды . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN 0521865387.
Внешние ссылки
Все ссылки получены 6 июля 2018 г.
Источники света / освещения:
Естественные / доисторические источники света:
Биолюминесценция | Небесные объекты | Молния
Источники света горения:
Ацетиленовые / карбидные лампы | Свечи | Лампы Дэви | Огонь | Газовое освещение | Керосиновые лампы | Фонари | Limelights | Масляные лампы | Светильники
Ядерные / прямые химические источники света:
Betalights / Trasers | Хемолюминесценция (световые палочки)
Источники электрического света:
Дуговые лампы | Лампы накаливания | Люминесцентные лампы
Разрядные источники света высокой интенсивности:
Керамические разрядные металлогалогенные лампы | Лампы HMI | Лампы ртутно-паровые | Металлогалогенные лампы | Натриевые лампы | Ксеноновые дуговые лампы
Другие источники электрического света:
Электролюминесцентные (EL) лампы | Глобар | Индуктивное освещение | Дискретные светодиоды / твердотельное освещение (светодиоды) | Неоновые и аргоновые лампы | Лампа Нернста | Серная лампа | Ксеноновые лампы-вспышки | Свечи Яблочкова
Кредиты
Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:
История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :
Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.
Светоизлучающий диод (LED) – Работа, конструкция и символ
Что такое свет?
Перед тем, как войти как работает светодиод, давайте сначала кратко рассмотрим сам свет. С древних времен человек получал свет от различных источники, такие как солнечные лучи, свечи и лампы.
В 1879 г., Томас Эдисон изобрел лампочку накаливания.В свете лампочка, через нить накала внутри лампочка.
Когда достаточно ток проходит через нить накала, она нагревается и излучает свет. Свет, излучаемый нитью накала, – это результат электрической энергии преобразуется в тепловую энергию, которая, в свою очередь, превращается в световую энергию.
В отличие от света лампочка, в которой электрическая энергия сначала преобразуется в тепло энергия, электрическая энергия также может быть напрямую преобразована в световую энергию.
в светоизлучающем Диоды (светодиоды), через них протекает электрическая энергия. непосредственно преобразуется в световую энергию.
Light – это разновидность энергия, которую может высвободить атом. Свет состоит из множества мелких частиц, называемых фотонами. Фотоны обладают энергией и импульс, но не масса.
Атомы являются основными строительные блоки материи.Каждый объект во вселенной состоит из атомов. Атомы состоят из мелких частиц, таких как электроны, протоны и нейтроны.
электронов отрицательно заряжены, протоны заряжены положительно, и нейтроны не имеют заряда.
Привлекательный сила между протонами и нейтронами заставляет их слипаться вместе, чтобы сформировать ядро.У нейтронов нет заряда. Следовательно общий заряд ядра положительный.
Отрицательно заряженные электроны всегда вращаются вокруг положительно заряженных ядро из-за электростатической силы притяжения между ними. Электроны вращаются вокруг ядра в разные орбиты или оболочки. Каждая орбита имеет разную энергию уровень.
Например, электроны, вращающиеся очень близко к ядру, имеют низкую энергию в то время как электроны, движущиеся дальше по орбите от ядра обладают высокой энергией.
Электроны в нижнему энергетическому уровню требуется дополнительная энергия для прыжка на более высокий энергетический уровень. Эта дополнительная энергия может быть поставляется внешним источником.Когда электроны вращаются вокруг ядро получает энергию из внешнего источника, в которое они прыгают выше орбита или более высокий уровень энергии.
Электроны в более высокий уровень энергии не сохраняется надолго. После В течение короткого периода электроны возвращаются на более низкий энергетический уровень. Электроны, которые прыгают с более высокого уровня энергии на более низкий уровень энергии высвобождает энергию в виде фотона или свет.В некоторых материалах эта потеря энергии высвобождается в основном в виде тепла. Электрон, теряющий большую энергию будет выпускать фотон с большей энергией.
Что такое свет Излучающий диод (светодиод)?
Светоизлучающий Диоды (светодиоды) – наиболее широко используемые полупроводники. диоды среди всех различных типов полупроводников диоды в наличии уже сегодня.Светодиоды излучают видимые свет или невидимый инфракрасный светится при смещении вперед. Светодиоды, излучающие невидимые инфракрасный свет используется для дистанционного управления.
А светоизлучающий Диод (LED) – это оптическое полупроводниковое устройство, излучающее свет при напряжении применяется. Другими словами, светодиод – это оптический полупроводниковое устройство, преобразующее электрическую энергию в Световая энергия.
Когда светится Диод (LED) с прямым смещением, свободный электроны в зоне проводимости рекомбинируют с дырками в валентная зона и высвобождает энергию в виде света.
Процесс излучающий свет в ответ на сильный электрический поле или поток электрического ток называется электролюминесценцией.
Нормальный диод p-n перехода пропускает электрический ток только в одном направлении.Это позволяет электрический ток при прямом смещении и не позволяет электрический ток при обратном смещении. Таким образом, нормальный p-n переходной диод работает только в режиме прямого смещения.
вроде нормальный п-н переходные диоды, светодиоды тоже работают только в прямом смещении состояние. Для создания светодиода материал n-типа должен быть подключен к минусовой клемме АКБ и р-типа материал должен быть подключен к положительной клемме аккумулятор.Другими словами, материал n-типа должен быть отрицательно заряжен, и материал p-типа должен быть положительно заряженный.
Строительство Светодиод похож на обычный диод с p-n переходом, за исключением того, что галлий, фосфор и мышьяк используются для конструкция вместо кремниевых или германиевых материалов.
В нормальном р-н переходные диоды, кремний наиболее широко используется, потому что он менее чувствителен к температуре.Кроме того, это позволяет электрическое ток эффективно без каких-либо повреждений. В некоторых случаях, германий используется для создания диодов.
Однако кремний или германиевые диоды не излучают энергию в виде света. Вместо этого они излучают энергию в виде тепла. Таким образом, кремний или германий не используется для изготовления светодиодов.
Слои светодиода
Светоизлучающий Диод (LED) состоит из трех слоев: p-типа полупроводник Полупроводник n-типа и обедненный слой.Р-тип полупроводник и полупроводник n-типа разделены область истощения или истощающий слой.
Полупроводник P-типа
Когда трехвалентный примеси добавляются к собственному или чистому полупроводнику, Формируется полупроводник p-типа.
в р-типе полупроводник, дырки являются основными носителями заряда и свободными электроны являются неосновными носителями заряда.Таким образом, дыры несут большая часть электрического тока в полупроводнике p-типа.
Полупроводник N-типа
Когда пятивалентный примеси добавляются к собственному полупроводнику, n-тип полупроводник.
In n-типа полупроводник, свободные электроны являются основными носителями заряда а дырки – неосновные носители заряда.Таким образом, бесплатно электроны переносят большую часть электрического тока в n-типе полупроводник.
Слой или область истощения
Область истощения область между полупроводниками p-типа и n-типа где отсутствуют подвижные носители заряда (свободные электроны и дырки). настоящее время. Эта область действует как барьер для электрического тока. Он противодействует потоку электронов из полупроводника n-типа и истечение дырок из полупроводника p-типа.
Для преодоления барьер обедненного слоя, нам нужно приложить напряжение, которое больше, чем барьерный потенциал обедненного слоя.
Если применяется напряжение больше, чем барьерный потенциал обеднения слой, электрический ток начинает течь.
Как свет Излучающий диод (светодиод) работает?
Светоизлучающий Диод (LED) работает только в режиме прямого смещения.Когда свет Излучающий диод (LED) смещен в прямом направлении, свободные электроны с n-стороны, а отверстия со стороны p сдвинуты к соединение.
Когда свободные электроны достигают стыка или области истощения, некоторые из свободных электроны рекомбинируют с дырками в положительных ионах. Мы знать, что положительные ионы имеют меньше электронов, чем протоны.Следовательно, они готовы принимать электроны. Таким образом, свободные электроны рекомбинируют с дырками в обедненной области. Аналогичным образом дырки с p-стороны рекомбинируют с электронами. в области истощения.
Из-за рекомбинация свободных электронов и дырок в обеднении регион, ширина области истощения уменьшается. В результате больше заряда перевозчики пересекут р-н соединение.
Часть заряда носители со стороны p и n будут пересекать p-n переход прежде, чем они рекомбинируют в области истощения. Например, некоторые свободные электроны из полупроводника n-типа пересекают p-n переход и рекомбинирует с дырками в полупроводнике p-типа. В аналогичным образом дырки из полупроводника p-типа пересекают p-n переход и рекомбинирует со свободными электронами в n-типе полупроводник.
Таким образом, рекомбинация имеет место как в области истощения, так и в р-типе и Полупроводник n-типа.
Свободные электроны в зоне проводимости выделяет энергию в виде света прежде, чем они рекомбинируют с дырками в валентной зоне.
В кремнии и германиевые диоды, большая часть энергии выделяется в виде тепла и излучаемого света слишком мало.
Однако в такие материалы, как арсенид галлия и фосфид галлия, испускаемые фотоны обладают достаточной энергией, чтобы производить интенсивные видимый свет.
Как светодиод излучает свет?
При внешнем напряжение приложено к валентности электронов, они получают достаточную энергию и нарушают связь с родительским атомом.Валентные электроны, которые разрывы связи с родительским атомом называются свободными электронами.
Когда валентность электрон покинул родительский атом, они оставляют пустое место в валентная оболочка, на которой ушел валентный электрон. Этот пустой пространство в валентной оболочке называется дырой.
Уровень энергии все валентные электроны почти одинаковы.Группировка ассортимента уровней энергии всех валентных электронов называется валентная полоса.
Аналогичным образом уровень энергии всех свободных электронов практически одинаков. Группировка диапазона уровней энергии всех свободных электронов называется зоной проводимости.
Уровень энергии свободных электронов в зоне проводимости высока по сравнению с уровень энергии валентных электронов или дырок в валентных группа.Следовательно, свободным электронам в зоне проводимости необходимо теряют энергию, чтобы рекомбинировать с дырками в валентная полоса.
Свободные электроны в зоне проводимости не задерживаются надолго. После короткий период свободные электроны теряют энергию в виде свет и рекомбинировать с дырками в валентной зоне. Каждый рекомбинация носителей заряда будет излучать некоторую световую энергию.
Потеря энергии свободные электроны или интенсивность излучаемого света зависит от запрещенная зона или энергетическая щель между зоной проводимости и валентная полоса.
Полупроводник устройство с большим запрещенным зазором излучает свет высокой интенсивности тогда как полупроводниковый прибор с малой запрещенной зоной излучает свет низкой интенсивности.
Другими словами, яркость излучаемого света зависит от материала используется для построения светодиода и прямого тока через ВЕЛ.
В нормальном кремнии диоды, энергетическая щель между зоной проводимости и валентной полоса меньше. Следовательно, электроны падают только на короткое расстояние. В результате высвобождаются фотоны с низкой энергией.Эта низкая энергия фотоны имеют низкую частоту, невидимую для человеческого глаза.
В светодиодах энергия зазор между зоной проводимости и валентной зоной очень велик, поэтому свободные электроны в светодиодах имеют большую энергию, чем свободные электроны в кремниевых диодах. Следовательно, свободные электроны попадают в большое расстояние. В результате фотоны высоких энергий выпущенный.Эти фотоны высокой энергии имеют высокую частоту, которая виден человеческому глазу.
Эффективность генерация света в светодиодах увеличивается с увеличением инжектируемого ток и при понижении температуры.
В светоизлучающем диоды, свет возникает за счет процесса рекомбинации. Рекомбинация носителей заряда происходит только при условие прямого смещения.Следовательно, светодиоды работают только в прямом направлении. условие смещения.
Когда светоизлучающий диод смещен в обратном направлении, свободные электроны (большинство носители) с n-стороны и дырки (мажоритарные носители) с p-сторона удаляется от стыка. В результате ширина область истощения увеличивается и нет рекомбинации заряда носители бывают. Таким образом, свет не производится.
Если обратное смещение напряжение, приложенное к светодиоду, сильно увеличено, устройство может также быть поврежденным.
Все диоды излучают фотоны или свет, но не все диоды излучают видимый свет. В материал в светодиодах выбирается таким образом, чтобы длина волны выпущенных фотонов попадает в видимую область часть светового спектра.
Светоизлучающий диоды можно включать и выключать с очень высокой скоростью 1 нс.
Светоизлучающий диод (LED) символ
Символ светодиода похож на обычный диод с p-n переходом, за исключением того, что он содержит стрелки, указывающие от диода, указывающие, что свет излучается диодом.
Доступно
светодиода в разных цветах. Наиболее распространенные цвета светодиодов: оранжевый, желтый, зеленый и красный.
Схема символ светодиода не отображает цвет света. В схематический символ одинаков для всех цветов светодиодов. Следовательно, это невозможно определить цвет светодиода по его условное обозначение.
светодиод строительство
Один из способов Используется для создания светодиода, чтобы нанести три полупроводниковых слоя на подложке.Три полупроводниковых слоя, нанесенные на Подложка – полупроводник n-типа, полупроводник p-типа и активная область. Активная область находится между Полупроводниковые слои n-типа и p-типа.
Когда светодиод горит вперед смещенные, свободные электроны из полупроводников и дырок n-типа из полупроводника p-типа подталкиваются к активному область.
Когда свободные электроны с n-стороны и дырки с p-стороны рекомбинируют с противоположным носители заряда (свободные электроны с дырками или дырки со свободными электронов) в активной области невидимый или видимый свет испускается.
In LED, большая часть носители заряда рекомбинируют в активной области. Таким образом, большинство свет излучается активной областью.Активная область также называется областью истощения.
Смещение светодиода
Безопасный форвард номинальное напряжение большинства светодиодов составляет от 1 В до 3 В и выше. номинальный ток от 200 мА до 100 мА.
Если напряжение применяется к светодиоду, находится в диапазоне от 1 В до 3 В, светодиод работает отлично потому что ток для приложенного напряжения находится в рабочий диапазон.Однако, если напряжение, приложенное к светодиоду, увеличился до значения более 3 вольт. Истощение область в светодиоде выходит из строя и электрический ток внезапно встает. Это внезапное повышение тока может разрушить устройство.
Чтобы избежать этого, мы нужно поставить резистор (R _s) последовательно со светодиодом. Резистор (R _s ) должен быть помещен между источником напряжения (Vs) и светодиодом.
Резистор установлен между светодиодом и источником напряжения называется ограничением тока резистор. Этот резистор ограничивает дополнительный ток, который может разрушить светодиод. Таким образом, токоограничивающий резистор защищает светодиод. от повреждений.
Текущий текущий через светодиод математически записывается как
Где,
I _F = Прямой ток
В _S = Напряжение источника или напряжение питания
V _D = падение напряжения на светодиоде
R _S = резистор или токоограничивающий резистор
Падение напряжения – это количество напряжения, потраченного впустую, чтобы преодолеть область истощения барьер (который приводит к протеканию электрического тока).
Падение напряжения Светодиод составляет от 2 до 3 В, тогда как кремниевый или германиевый диод составляет 0,3 или 0,7 В.
Следовательно, чтобы Для работы светодиода нам нужно подать большее напряжение, чем кремний или германиевые диоды.
Светоизлучающий диоды потребляют больше энергии, чем кремниевые или германиевые диоды, чтобы работать.
Выход характеристики светодиода
Сумма выходной свет, излучаемый светодиодом, прямо пропорционален количество прямого тока, протекающего через светодиод.Более чем прямой ток, тем больше излучаемый выходной свет. График прямого тока в зависимости от выходного света показан в фигура.
Светодиоды видимого диапазона и невидимые светодиоды
светодиода в основном делятся на два типа: видимые светодиоды и невидимые светодиоды.
Светодиод видимого диапазона тип светодиода, излучающего видимый свет.Эти светодиоды в основном используется для отображения или освещения, где используются светодиоды индивидуально без фотосенсоров.
Невидимый светодиод – это тип светодиода, излучающего невидимый свет (инфракрасный свет). Эти Светодиоды в основном используются с фотодатчиками, такими как фотодиоды.
Что определяет цвет светодиода?
Используемый материал для построения светодиода определяет его цвет.Другими словами, длина волны или цвет излучаемого света зависит от запрещенный зазор или энергетический зазор материала.
Разные материалы испускать разные цвета света.
Светодиоды из арсенида галлия излучают красный и инфракрасный свет.
Светодиоды из нитрида галлия излучают ярко-синий свет.
Светодиоды на иттриевом алюминиевом гранате излучают белый свет.
Светодиоды из фосфида галлия излучают красный, желтый и зеленый свет.
Светодиоды из нитрида галлия излучают ультрафиолетовый свет.
Светодиоды из фосфида алюминия-галлия излучают зеленый свет.
Преимущества Светодиод
The яркость света, излучаемого светодиодами, зависит от силы тока протекает через светодиод. Следовательно, яркость светодиода может быть легко управляется изменением силы тока.Это делает возможность работы светодиодных дисплеев в различных условиях окружающей среды условия освещения.
Светодиоды потребляют мало энергии.
Светодиоды
очень дешевы и доступны.
светодиодов имеют малый вес.
Меньший размер.
Светодиоды
имеют более длительный срок службы.
светодиодов работает очень быстро.Их можно включать и выключать в очень меньше времени.
Светодиоды
не содержат токсичных материалов, таких как ртуть. в люминесцентных лампах.
светодиоды могут излучать разные цвета света.
Недостатки светодиодов
светодиодов нужно больше мощности для работы, чем обычные диоды с p-n переходом.
Световая отдача светодиодов низкая.
Приложения светодиодов
Различные применения светодиодов следующие
Системы охранной сигнализации
Калькуляторы
Картинные телефоны
Светофоры
Вычислительные машины цифровые
Мультиметры
Микропроцессоры
Цифровые часы
Автомобильные тепловые лампы
Вспышки для фотоаппарата
Авиационное освещение
Типы диодов
различные типы диодов следующие:
стабилитрон диод
Лавинный диод
Фотодиод
Свет Излучающий диод
Лазер диод
Туннель диод
Шоттки диод
Варактор диод
П-Н переходной диод
Светодиоды – обзор
10.16 Внутренняя эффективность светодиода
Эффективность светодиода определяется как с точки зрения электрического КПД, так и с точки зрения эффективности потока фотонов. Выходная излучаемая мощность, деленная на потребляемую электрическую мощность, является показателем электрического КПД, тогда как микромоли выходных фотонов, деленные на Джоули затраченной энергии, являются показателем эффективности фотонов. Оба определения используются специалистами светодиодной индустрии как показатель эффективности светодиода. С другой стороны, эффективность использования энергии можно определить как выход биомассы свежих продуктов на единицу потребляемой энергии (г / кВт · ч), а эффективность использования света – как биомассу свежих продуктов на квант потребляемой энергии (г / моль).Эти определения в основном используются исследователями фотобиологии растений. Такие термины эффективности стали центром внимания, и были проведены исследования для сравнения различных типов светодиодов в этих терминах. Масса и др. (2006) сообщили, что красные светодиоды имеют электрический КПД 21,5%, синие – 11%, холодно-белые флуоресцентные лампы – 22%, а галогениды натрия и металла под высоким давлением – 35% и 29% соответственно. Два года спустя Бурже (2008) сообщил, что эффективность красных светодиодов выросла до 25%, за ними следует синий – до 20%, в то время как белые светодиоды отстают до 10% эффективности.Красный стал более эффективным, чем галогенид металла и HPS, но не был таким эффективным, как LPS (27%). Белые светодиоды в то время были менее эффективны, чем узкополосные светодиоды из-за низкой эффективности люминофорного покрытия синих светодиодов. Cocetta et al. (2017) предположили, что эффективность светодиодов увеличивается каждое десятилетие в 10 раз, а производительность – в 20 раз на основе закона Хейтца. Шесть лет спустя эффективность синих светодиодов поднялась до пика (49%), за ними следовали холодно-белые – 33%, а затем красные – 32% (Nelson and Bugbee, 2014).Эффективность потока фотонов составляла 1,87 мкмоль J ^-1 для синих светодиодов с максимальной длиной волны 455 нм, 1,72 для красных 655 нм и 1,52 для холодных белых с индексом цветопередачи 5650. Эффективность фотонов в настоящее время считается наиболее полезной единицей для реакции растений на свет, включая фотосинтез. Взаимосвязь между электрическим КПД и фотонной эффективностью зависит от длины волны, основанной на уравнении Планка, E = hc / λ.
Три года спустя Cocetta et al. (2017) дополнительно охарактеризовали свойства различных светодиодных диапазонов волн на основе повышения их электрического КПД и эффективности потока фотонов.HPS при 1,76 мкмоль J ^-1 и 38% использовался в качестве эталона освещения для эпохи до появления светодиодов.
Что касается электрического КПД, синие светодиоды в последнее время продолжают лидировать со средним показателем 54,85%, а красные светодиоды идут дальше со средним показателем 47,62%. На третьем месте белые светодиоды с эффективностью 42,5%. Коротковолновые зеленые светодиоды (525–530 нм) имеют эффективность только 16,7%, тогда как более длинноволновые зеленые светодиоды (575,5 нм) имеют эффективность 30,5%.
Cocetta et al. (2017) сообщили, что красные светодиоды имеют наивысшую эффективность потока фотонов – 2.42 мкмоль J ^-1, за которым следуют синий и белый при 2,17 мкмоль J ^-1 и 1,94 мкмоль J ^-1, соответственно. Зеленые светодиоды имеют самые низкие значения PFE при 0,73 мкмоль J ^-1 и 1,46 мкмоль J ^-1 для более коротких и более длинных волн соответственно.
Красный и синий являются наиболее эффективными светодиодами благодаря превосходному легированию диодов нитридом индия-галлия (InGaN) для синего и фосфида индия-галлия-алюминия (InGaIP) для красного. Еще одно существенное изменение заключается в том, что белые спектры, полученные из смешанных лучей монохроматических светодиодов G + R + B, более электрически эффективны, чем белые светодиоды с преобразованием люминофора.
Основываясь на последних (2019) опто-полупроводниковых светодиодах Osram в технических паспортах для садоводства, лучшие синие светодиоды являются наиболее эффективными с точки зрения электричества – 71%, за ними следуют красный и дальний красный с эффективностью по 59% каждый.

Источники света / освещения:
Естественные / доисторические источники света:	Биолюминесценция \| Небесные объекты \| Молния
Источники света горения:	Ацетиленовые / карбидные лампы \| Свечи \| Лампы Дэви \| Огонь \| Газовое освещение \| Керосиновые лампы \| Фонари \| Limelights \| Масляные лампы \| Светильники
Ядерные / прямые химические источники света:	Betalights / Trasers \| Хемолюминесценция (световые палочки)
Источники электрического света:	Дуговые лампы \| Лампы накаливания \| Люминесцентные лампы
Разрядные источники света высокой интенсивности:	Керамические разрядные металлогалогенные лампы \| Лампы HMI \| Лампы ртутно-паровые \| Металлогалогенные лампы \| Натриевые лампы \| Ксеноновые дуговые лампы
Другие источники электрического света:	Электролюминесцентные (EL) лампы \| Глобар \| Индуктивное освещение \| Дискретные светодиоды / твердотельное освещение (светодиоды) \| Неоновые и аргоновые лампы \| Лампа Нернста \| Серная лампа \| Ксеноновые лампы-вспышки \| Свечи Яблочкова