Виды и технические характеристики светодиодов

Схемы подключения светодиодов – как все правильно выполнить

Подобные элементы можно подключить двумя способами – последовательно и параллельно. При этом нельзя забывать, что световой диод должен быть расположен правильно. В противном случае схема работать не будет. В обычных элементах с цилиндрической формой это можно определить так: на катоде (-) виден флажок, он немного крупнее анода (+).

Такова схема последовательного подключения световых диодов

Как рассчитать сопротивление светодиода

Расчет сопротивления светового диода очень важен. Иначе элемент просто сгорит, не выдержав величины тока сети.

Разберемся, как рассчитать сопротивление для светодиода.

Сделать это можно по формуле:

R = (VS – VL) / I,где

• VS–напряжение питания;
• VL –номинальное напряжение для светодиода;
• I – ток светодиода (обычно это 0.02 А, что равно 20 мА).

При желании возможно все. Схема довольно проста – используем блок питания от сломанного мобильного телефона или любой другой. Главное, чтобы в нем был выпрямитель

Важно не переусердствовать с нагрузкой (с численностью диодов), иначе есть риск сжечь блок питания. Стандартное зарядное устройство вполне выдержит 6-12 элементов

Можно смонтировать цветную подсветку для клавиатуры компьютера, взяв по 2 синих, белых, красных, зеленых и желтых элемента. Получается довольно красиво.

При желании возможно все. Схема довольно проста – используем блок питания от сломанного мобильного телефона или любой другой. Главное, чтобы в нем был выпрямитель

Важно не переусердствовать с нагрузкой (с численностью диодов), иначе есть риск сжечь блок питания. Стандартное зарядное устройство вполне выдержит 6-12 элементов

Можно смонтировать цветную подсветку для клавиатуры компьютера, взяв по 2 синих, белых, красных, зеленых и желтых элемента. Получается довольно красиво.

Полезная информация! Напряжение, которое выдает блок питания равно 3.7 В. Это значит, что диоды нужно соединить последовательно скоммутированными парами параллельно.

Параллельное и последовательное соединение: как они выполняются

По законам физики и электротехники при параллельном соединении напряжение распределяется равномерно по всем потребителям, оставаясь неизменным на каждом из них. При последовательном монтаже поток делится и на каждом из потребителей оно становится кратным их количеству. Иными словами если взять 8 световых диодов, соединенных последовательно, они будут нормально работать от 12 В. Если же из подключить параллельно – они сгорят.

Параллельно подключенные последовательные тройки световых диодов

Подключение световых диодов на 12 В как самый оптимальный вариант

Любая светодиодная лента рассчитана на подключение к стабилизатору, выдающему 12 или 24 В. На сегодняшний день на прилавках российских магазинов представлен огромный ассортимент изделий различных производителей с этими параметрами. Но все же преобладают ленты и контроллеры именно 12 В. Это напряжение более безопасно для человека, да и стоимость таких приборов более низка. О самостоятельном подключении к сети 12 В говорилось чуть выше, ну а с подключением к контроллеру проблем возникнуть не должно – к ним прилагается схема, с которой разберется даже школьник.

Идеальная подсветка потолка при помощи светодиодной ленты

Светодиоды smd 3528 – cветовые характеристики

SMD 3528 светодиоды – световая температура, световой поток, энергоэффективность

Естественно, светодиоды smd 3528 могут различаться не только по электрическим, но и по световым характеристикам. Осветительные светодиоды размера 3528 выпускаются с различной цветовой температурой. Несомненно, обычно их диапазон составляет от 2700 K до 6500 Кельвинов. Светодиоды с разной цветовой температурой имеют различный индекс цветопередачи, световой поток и энергоэффективность. То есть SMD 3528 могут быть не только белыми-осветительными, но и самых разных цветов. Как правило, они имеют красный, желтый, синий, зеленый цвета свечения. Угол рассеивания света (угол свечения) у типоразмера 3528 чаще всего 120°. Светдиоды 3528 могут иметь различное покрытие кристаллов. Это может быть прозрачное покрытие, желтый люминофор или линзы различной формы. К примеру, вот такой сферической. От применяемого типа покрытия также происходит изменение световых характеристик светодиода. Например, изменяется угол свечения светодиода.

Таблица – световые характеристики светодиодов SMD 3528 разного цвета

Важно учитывать при покупке светодиодов 3528 их отличие от светодиодов 2835

Не стоит путать светодиоды 3528 со светодиодами 2835. Без сомнения, это два разных вида светодиодов. Применяются в разных световых приборах и не заменяют друг друга.

При покупке стоит учитывать, что светодиоды 3528 могут иметь самые разные характеристики. Как следствие, нужно выбирать ту разновидность светодиода, которая максимально подходит характеристиками под ваши цели.

Подсветка приборной панели Ford Focus переделанная на светодиоды smd 3528

Похожие товары в разделе Светодиоды SMD

Интересные факты.

Светодиодная лента.

Получение белого цвета. Есть три варианта. Первый – по технологии RGB. Включение всех трех цветов на 100% дает белый цвет. Во втором случае на линзу наносят три люминофора: голубой, красный и зеленый. Третий вариант заключается в нанесении красного и зеленого люминофора на оптическую систему голубого светодиода.

Работа при повышенных температурах. С ростом температуры в области p-n-перехода уменьшается яркость свечения. Причем у красных и желтых падение яркости больше, чем у синих и зеленых. Поэтому нужно использовать хороший теплоотвод и не допускать эксплуатации led при повышенных температурах.

Как готовят полупроводники? В основном по технологии металлоорганической эпитаксии в атмосфере особо чистых газов. Выращиваются пленки толщиной от ангстремов до микрон. Разные слои легируются примесями, которые дадут слою высокую концентрацию электронов или дырок, то есть сформируют n или p структуру полупроводника. Зачем пленки травят, создают контакты к n и p слоям и делят на чипы нужных размеров.

Виды диодов

Диоды подразделяются по материалу, конструкции, функциональности. Основными читаются три вида: DIP, COB, SMD.

DIP

DIP – этот тип популярен с 20 в. Он выглядит как колбочка из стекла или прозрачного пластика. Такие светодиодные колбочки служат линзами, через которые фокусируются световые потоки в том или ином направлении. Внутрь помещен полупроводниковый кристалл, который может быть синим, зеленым или красным.

Кристалл помещается на катод, с анодом его соединяет тонкий провод. Контакты выходят за границы линзы, образуя металлические ножки, которые удобно припаивать к печатной плате. Расстояние между платой и светодиодами заполняется термоклеем либо другим веществом, которое предохраняет конструкцию от попадания влаги и короткого замыкания.

Часто такие диоды применяют в качестве индикаторов для компьютеров, видеокамер, аккумуляторов, пылесосов и других устройств.

COB

COB – это конструкция в виде матрицы, которая содержит от нескольких десятков до сотен светоизлучающих кристаллов. Такие диоды называют еще «кристаллами на плате».

В СОВ-матрицах цена одного люмена может составлять от 0,07 до 0,2 руб. Плотность кристаллов доходит до 70 на 1 см². Люминофор может быть изготовлен в виде линзы, формирующей нужную диаграмму светового потока.

Мощность – до 100 Вт, светоотдача – 120-160 Лм/Вт. Прослужить СОВ может около 50 000-60 000 часов. Ремонт такой матрицы светильника обойдется дешевле, чем покупка нового.

SMD

Кристалл у светодиодов SMD-типа крепится на подложке, которая отводит тепло. Анодный провод соединяет кристалл с анодом, внутри находится чип управления.

В верхней части закреплена сферическая линза из стекла или прозрачного пластика. «Ножки» у SMD отсутствуют, светодиоды припаиваются термоклеем к печатной плате. Наименьший размер SMD-светодиодов 0,6 х 0,3 мм.

Яркость – до 8000 кд/м². Общая масса кристаллов излучает 6000-7000 кд на 1 м². Миниатюрный размер позволяет приобретать их для дизайна, экранов больших размеров с высоким качеством разрешения.

Виды и характеристики светодиодов.

Светоизлучающие диоды различают по конструкции корпуса:

1. DIP – маломощные индикаторные цилиндрические элементы. Востребованы для подсветок экранов, индикации, световых гирлянд.
2. «Пиранья» — четырехконтактный DIP. Они крепче держатся на своем месте и меньше греются. Востребованы в автомобильной промышленности для подсветок.
3. SMD – внешне выглядит, как параллелепипед. За счет своей надежности и универсальности востребованы во многих отраслях светотехнической промышленности.
4. PCB Star светодиоды. Разновидность SMD.
5. СОВ – плоский SMD. Новейший тип.

Независимо от исполнения корпуса выделяют светодиоды:

1. Двухцветные. Они излучают одновременно два цвета. Обладают тремя контактами, один из которых общий.
2. Полноцветные RGB (красный-зеленый-синий). Изготавливаются из трех полупроводниковых кристаллов под общей линзой, обладают четырьмя электродами. По одному выводу для каждого полупроводникового элемента и один общий вывод. В SMD у прибора будет шесть выводов.

Пропорциональное смешение цветов дает всевозможные оттенки света. Например, при включении на 100% красного и зеленого получится желтый.

1. Адресные светодиоды − разновидность полноцветных. Отличаются от обычных RGB тем, что включаются по собственному индивидуальному коду. Востребован в лентах, где на адресном светодиоде можно задать неповторяющийся цветовой оттенок. При этом led-диод обладает собственным адресом, на который поступают команды от специального управляющего драйвера. Управление цветами происходит через микрочипы, которые встраиваются рядом с адресными светодиодами.
2. Сверхмощные (сверхяркие) светодиоды – элементы мощностью выше 1 Вт с силой тока от 300 мА. (Мощность обычных светодиодов измеряется чаще всего в милливаттах). Такие устройства светят очень ярким светом. Используются в фонариках, фарах, прожекторах и т.п.

Также led-элементы подразделяются на:

1. Индикаторные — маломощные.
2. Осветительные — приборы большой мощности.
3. Инфракрасные – излучают невидимый человеческому глазу инфракрасный спектр.

Инфракрасные диоды. Благодаря специально подобранным материалам проводников они испускают невидимые глазу инфракрасные лучи. Они безвредны для живых существ, но заметны для электронных систем регистрации. Востребованы во многих технических устройствах  и станках во всевозможных отраслях промышленности.

Индикаторные led-диоды. Выступают в роли индикаторов для техники,  подсветок дисплеев и т.п. Их делят по типу используемых полупроводников на:

• двойные – светят зеленым и оранжевым;
• тройные – светят желтым и оранжевым;
• тройные – светят красным и желто-зеленым.

Независимо от вида светодиоды характеризуются некоторыми параметрами.

Цвет излучения. Обусловлен химическим составом полупроводников. Некоторые вещества и соответствующие им цвета обозначены в таблице.

Яркость. Она пропорциональна силе тока, текущей сквозь элемент. Среди led-диоды, которые светят белым светом, выделяют яркие (20-25 милликандел) и сверхяркие (свыше 20 тысяч милликандел).

Сила тока. Светодиоды весьма чувствительны к силе тока. При превышении ее значения выше номинального led может перегореть. Поэтому не рекомендуется превышать максимальный прямой ток элемента. Точные значения для конкретного светодиода приводятся в техническом описании.

Падение напряжения. Характеризует допустимую разницу между величинами входного и выходящего напряжения. У значения напряжения для светодиодов есть максимальное значение, превышение которого приведет к поломке led. Значения указываются в техническом описании.

Полярность. Поскольку ток в светодиоде течет только от p -слоя к n -слою, для предотвращения поломок стоит полярность. Обычно ее определяют по внешнему виду, маркировке или особым пометкам на корпусе. (Подробнее смотрите в статье «определение полярности»). Также узнать полярность можно из технической документации.

Угол рассеивания света. Определяется формой линзы, конструкцией кристалла и от используемых для изготовления кристалла веществ. Может меняться от 15 до 180 градусов.

Дополнительные характеристики

Кроме основных технических параметров, при проектировании светодиодных светильников нужно учитывать ещё несколько дополнительных факторов, таких как влияние температуры и различных коэффициентов.

Температурная зависимость

Продолжительная и стабильная работа излучающего диода во многом зависит от эффективного отвода тепла от кристалла. В связи с этим у мощных светодиодов должно быть низкое тепловое сопротивление перехода кристалл-подложка. Например, SMD 5730 и SMD 3014 имеют всего 4°C/Вт, что является достижением современных технологий.

Также нормируются:

• максимальная температура p-n-перехода (температура кристалла), которая для SMD приборов может достигать 130°C;
• температурный диапазон, при котором допускается эксплуатация;
• температурный диапазон, при котором можно хранить полупроводниковый прибор;
• температурно-временной график пайки SMD светодиодов.

Биновка

Светодиодный бин представляет собой неделимую область на диаграмме цветности, условно выраженную в цифробуквенном коде. Необходимость биновки белых светодиодов вызвана погрешностью, допускаемой в процессе их изготовления. Бин-код позволяет максимально точно указать оттенок белого света приборов, имеющих одинаковую цветовую температуру и коэффициент цветопередачи. Данный параметр учитывают производители светильников высокого качества.

Характеристики

Для того чтобы понять принцип работы устройств, необходимо знать следующие характеристики светодиодов:

1. Световой поток. Этот параметр измеряется в люменах (Лм) и показывает количество света, которое выдает лампа. Чем больше будет этот показатель, тем ярче она будет светить.2. Мощность потребления, измеряется в Ваттах (Вт). Чем меньше этот параметр, тем экономичнее расход электроэнергии.3. Светоотдача, ее единицей измерения считается Лм/Вт. Она является главной в работе и эффективности всего осветительного прибора.4. Диаграмма направления излучения. Параметр кривой силы света, благодаря которому распределяются потоки, излучающиеся диодами.5. Цветовая температура (оттенки белого освещения). Измеряется в градусах Кельвина в допустимом диапазоне от 2700 до 7000 К. Оттенок теплого цвета считается самым благоприятным для глаз, который варьируется до 4000 К, а все показатели, которые выше, принято обозначать, как «холодный белый». Чаще всего светильники с теплым светом стоят намного дороже, чем с холодным, так как это напрямую связано с особенностями их производства.6. Индекс цветопередачи. Эта величина показывает, насколько правдиво будет отображен цвет предмета, который освещается выбранными светильниками. Чем выше такой параметр, тем правдивее передается оттенок исходного предмета. 7. Производительность приборов освещения. Самым правильным решением является выбор брендовых заводов-изготовителей, так как такие компании могут предоставить более точные технические характеристики светодиодов, благодаря чему прибор прослужит заявленное время работы. Также в таких лампах предусмотрена защита от скачков напряжения и перегрева.8. Размер прибора. Не нужно судить о недостатках и достоинствах исходя из размера кристалла. Не имеет значения, большой или маленький используется светодиод, самым важным считается его мощность.

Учитывая такие характеристики светодиодов, можно выбрать именно то устройство, которое даст максимальный эффект от его целевого использования.

Виды светодиодов по назначению

По сфере применения светодиоды делятся на 2 группы: индикационные и осветительные. Оба вида могут быть разноцветные (с тремя кристаллами). Существуют так же диоды, излучающие ультрафиолетовый и инфракрасный свет.

Индикаторные светодиоды отличительные особенности

Индикаторные светодиоды используются для подсветки и индикации панелей и
дисплеев электроприборов, изготовления
световых табло, игрушек, елочных украшений. По форме они прямоугольные,
овальные или круглые, самые популярные имеют диаметр 3-10 мм, мощность до
0,2 Вт, яркость умеренная.

Индикаторные диоды делятся на:

• DIP – цилиндрические, одно- и многоцветные с углом рассеивания 20 градусов;
• Super Flux «Piranha – с прямоугольным корпусом, могут крепиться на плате, температура свечения разная, угол рассеивания 40-120 градусов, предназначены для использования на транспортных средствах и вывесках;
• Straw Hat – с большим радиусом линзы и небольшой высотой, угол рассеивания 100-140 градусов.

По типу кристаллов индикаторные изделия
бывают:

• двойные
  (фосфор и галлий), цвет оранжевый или зеленый;
• тройные
  (галлий, мышьяк, алюминий), цвет желтый или оранжевый;
• тройные
  (фосфор, мышьяк, галлий), цвет желто-зеленый или красный.

Осветительные светодиоды отличительные особенности

Назначение осветительных диодов – стать частью приборов освещения различного назначения (лент, ламп, фар, прожекторов, ручных фонариков). Большинство изделий этого вида обладают сравнительно большой мощностью и излучает белый свет.

К этой группе относятся:

• все
  СМД-диоды на медной или алюминиевой подложке с углом рассеивания 100-130
  градусов;
• COB-диоды
  с большим количеством кристаллом и мощным потоком света;
• Filament
  LED со спектром свечения, близким к лампам накаливания.

Что такое светодиод?

Светодиоды образуют неотъемлемую часть в современной электроники, простые показатели для оптических коммуникационных устройств. Светоизлучающие диоды используют свойства р-п перехода и испускают фотоны, когда ток в прямом направлении. Светодиоды специально излучают свет, когда потенциалы приложены к аноду и катоду.

История светодиодов начинается с 1907 года, когда капитан Генри Джозефа наблюдал особенности электро-люминесценции карбида кремния. Первый светодиод был разработан в 1962 году. Он был разработан Холоньяк, работал в General Electric (GE). Это был GaAsP устройства. Первая коммерческая версия светодиодов пришли на рынок в 1960-х годов.

Изготовление светодиодной технологии произвела бум в 1970-е годы с введением арсенида галлия алюминия (GaAlAs). Эти светодиоды высокой яркости и во много раз ярче, чем старая рассеянного типа. Синие и белые светодиоды были введены в 1990 году, в котором используется индия нитрида галлия (InGaN) в качестве полупроводника. Белый светодиод содержит неорганический фосфор. Когда голубой свет внутри светодиода попадает на люминофор, он излучает белый свет.

Электрические характеристики светодиодов 5050

Устройство и размеры светодиода Cree JR5050

Таблица характеристик различных осветительных светодиодов JR 5050 фирмы Cree

Из таблицы видно, что даже у одного производителя существуют различные виды светодиодов одинакового размера 5050. То есть светодиоды могут быть изготовлены различной мощности и на разное прямое падение напряжения. Например, smd светодиоды 5050 обычно выпускаются на 3, 6 и 9 вольт. Однако производитель может изготовить светодиоды 5050 на напряжение 24 и 36 вольт. А также на номинальный прямой ток 20, 60, 100, 150 и даже 800 миллиампер. Мощность светодиодов 5050 может быть 0,2 Вт, 0,5 Вт, 1 Ватт. А также 3 Вт, 4 Вт или 5 Ватт. Но в продаже могут встречаться светодиоды 5050 и другой мощности. Характеристики осветительных светодиодов 5050 зависят от количества кристаллов находящихся под люминофором. И от характеристик самих кристаллов. Обычно светодиоды состоят из трех кристаллов. Однако могут быть и исключения. То есть обычно светодиод 5050 – это не один светодиод, а светодиодная сборка.

RGB светодиоды 5050

В продаже существуют светодиоды 5050 RGB типа. Светодиоды RGB (Red – красный, Green – зеленый, Blue – синий) состоят из трех кристаллов. По отдельности кристаллы дают красный. зеленый и синий цвета. При включении всех трех кристаллов, они дают смешанный белый свет. Такие светодиоды могут, при управлении через контроллер, светит каждым цветом по отдельности. Или любым другим цветом и оттенком при смешении цветов и питании определенной силой тока. К примеру, вот такой 6-пиновый светодиод 5050. У него три минусовых контакта – катода, отдельно для каждого кристалла. А также три плюсовых вывода – анода. Обычно прямой ток каждого кристалла 20 миллиампер. То есть когда запитаны все три кристалла одновременно, прямой ток светодиода составляет 60 миллиампер. А также, могут встречатся светодиоды с одним объединённым плюсовым контактом и тремя минусовыми.

Размеры и устройство RGB светодиодов 5050

“Умные светодиоды” на базе SMD 5050

А также в корпусах led smd 5050 изготавливают так называемые “умные светодиоды”. У подобных приборов, как в обычном RGB, в корпус встроены три кристалла – светодиода.  Каждый кристалл излучает свет определенного цвета. То есть красный, зелёный и синий. Однако при этом в корпус светодиода также встроена микросхема – микроконтроллер. Этот микроконтроллер управляет кристаллами установлеными в одном с ним корпусе. Например, такая технология может применятся в светодиодных лентах.

Размеры и конфигурация контактов “умных светодиодов” на базе smd 5050

Но для работы такой ленты понадобится один общий контроллер на входе. Этот общий контроллер управляет всеми микроконтроллерами ленты. Благодаря такому сочетанию в контроле и питании ленты, можно управлять каждым кристаллом по отдельности. Примером может служить светодиодная лента WS2812B. Она дает возможность добиться исполнения самых невообразимых световых сценариев.

Вольт-амперные характеристики светодиодов 5050

Как видно из вышерасположенных таблиц, два светодиода Cree 5050 изготовлены на разное напряжение. К примеру, на 6 и 9 вольт. В результате светодиоды имеют совершенно разные вольт-амперные характеристики. Соотношение прямого тока и прямого напряжения этих двух светодиодов  показано в расположенных ниже  графиках.

График – вольт-амперные характеристики светодиода Cree JR5050 9V

Без всякого сомнения, важно подобрать источник питания и светодиоды друг под друга. То есть питающий драйвер должен выдавать ток силой не больше чем номинальный ток светодиодов

В добавок ко всему прочему, драйвер должен иметь запас по мощности. Разумеется, по сравнению к мощности питаемых от него светодиодам. Безусловно, это обеспечит более долгий срок службы светодиода. А также большую сохранность источника питания.

Вне сомнения, стоит обратить тщательное внимание на охлаждение светодиодов. Во всяком случае, при соблюдении номинальной температуры светодиоды гарантировано прослужат более долгий срок

Чем более дешевые светодиоды применяются, тем более бережно с ними стоит обращаться.

Основные выводы

Большинство потребителей при покупке источников света ориентируются на срок службы. При выборе светодиодов решающую роль играет стоимость.

Эффективность этих источников света зависит от многих факторов, в том числе качества охлаждения и пускорегулирующего устройства. На практике модули из СМД-диодов часто проигрывают люминесцентным лампам с цоколем по соотношению цены и срока службы.

По-другому складывается ситуация с прожекторами с датчиками движения. Они экономят электроэнергию и удобны в использовании благодаря отсутствию выключателя. Такие приборы служат долго, если изготовлены одним из ведущих производителей. Эти осветительные приборы достаточно широко используются дизайнеры ландшафта.

Необходимо так же учесть, что заявленный срок службы чаще всего далек от реального. Этот параметр зависит от пропускаемого через диод тока и качества системы охлаждения. Чем выше ток, тем быстрее деградирует кристалл, поэтому самые мощные изделия служат не более 40-50 тыс. часов. При снижении яркости на 30% осветительное оборудование меняется.

Предыдущая
СветодиодыПодключения RGB светодиодной ленты: популярные схемы
Следующая
СветодиодыНазначение, виды и принцип работы линзы для светодиода