Со времен изобретения электрического освещения учеными создавались все более экономичные источники. Но настоящим прорывом в этой области стало изобретение светодиодов, которые не уступают по силе светового потока предшественникам, однако расходуют во много раз меньше электроэнергии. Их созданию, начиная от первого индикаторного элемента и заканчивая ярчайшим на сегодня диодом «Cree», предшествовало огромное количество работы. Сегодня мы попробуем разобрать различные характеристики светодиодов, узнаем, как эволюционировали эти элементы и как их классифицируют.
Читайте в статье:
Принцип работы и устройство световых диодов
Светодиоды отличает от привычных осветительных приборов отсутствие в нем нити накала, хрупкой колбы и газа в ней. Это принципиально отличный от них элемент. Говоря научным языком, свечение создается за счет наличия в нем материалов р- и n-типа. Первые накапливают положительный заряд, а вторые – отрицательный. Материалы р-типа накапливают в себе электроны, в то время, как в n-типе образуются дырки (места, где электроны отсутствуют). В момент появления на контактах электрического заряда они устремляются к р-n-переходу, где каждый электрон инжектируется именно в р-тип. Со стороны обратного, отрицательного контакта n-типа в результате подобного движения и возникает свечение. Оно обусловлено выделением фотонов. При этом не все фотоны излучают видимый человеческим глазом свет. Сила, которая заставляет двигаться электроны, называется током светодиода.
Эта информация ни к чему обычному обывателю. Достаточно знать, что светодиод имеет прочный корпус и контакты, которых может быть от 2-х до 4-х, а также то, что каждый светодиод имеет свое номинальное напряжение, необходимое для свечения.
Полезно знать! Подключение производится всегда в одинаковом порядке. Это значит, что если к контакту «-» на элементе подключить «+», то свечения не будет – материалы р-типа просто не смогут зарядиться, а значит не будет и движения к переходу.
Классификация светодиодов по их области применения
Такие элементы могут быть индикаторными и осветительными. Первые были изобретены раньше вторых, при этом они уже давно используются в радиоэлектронике. А вот с появлением первого осветительного светодиода начался настоящий прорыв в электротехнике. Спрос на осветительные приборы подобного типа неуклонно растет. Но и прогресс не стоит на месте – изобретаются и внедряются в производство все новые виды, которые становятся все ярче, не потребляя при этом больше энергии. Разберем более подробно, какими бывают светодиоды.
Индикаторные светодиоды: немного истории
Первый такой светодиод красного цвета был создан в середине ХХ века. Хотя он имел низкую энергоэффективность и излучал тусклое свечение, направление оказалось перспективным и разработки в этой обрасти продолжились. В 70-х годах появляются зеленые и желтые элементы, а работы по их усовершенствованию не прекращаются. К 90-му году сила их светового потока достигает 1 Люмена.
1993 год ознаменован появлением в Японии первого синего светодиода, который был намного ярче предшественников. Это означало, что теперь, совмещая три цвета (которые и составляют все оттенки радуги), можно получить любой. В начале 2000-х сила светового потока уже достигает 100 Люмен. В наше время светодиоды не перестают совершенствоваться, наращивая яркость без увеличения потребляемой мощности.
Использование светодиодов в бытовом и промышленном освещении
Сейчас подобные элементы используются во всех отраслях, будь то машино- или автомобилестроение, освещение производственных цехов, улиц или квартир. Если взять последние разработки, то можно сказать, что даже характеристики светодиодов для фонариков порой не уступают старым галогеновым лампам на 220 В. Попробуем привести один пример. Если взять характеристики светодиода 3 Вт, то они будут сопоставимы с данными лампы накаливания с потреблением 20-25 Вт. Получается экономия электроэнергии почти в 10 раз, что при ежедневном постоянном использовании в квартире дает весьма существенную выгоду.
Чем хороши светодиоды и есть ли в них минусы
О положительных качествах световых диодов можно сказать многое. Основными из них можно назвать:
Что же касается отрицательных сторон, то их всего две:
- Работают только с постоянным напряжением;
- Вытекает из первого – высокая стоимость ламп на их основе по причине необходимости использования (электронного стабилизирующего блока).
Каковы основные характеристики светодиодов?
При выборе таких элементов для той или иной цели, каждый обращает внимание на их технические данные. Основное, на что следует обратить внимание, приобретая приборы на их основе:
- ток потребления;
- номинальное напряжение;
- потребляемая мощность;
- температура цвета;
- сила светового потока.
Это то, что мы можем увидеть на маркировке . На самом же деле, характеристик намного больше. О них сейчас и поговорим.
Ток потребления светодиода – что это такое
Ток потребления светодиода равен 0.02 А. Но это относится лишь к элементам с одним кристаллом. Существуют и более мощные световые диоды, в составе которых может быть 2, 3 и даже 4 кристалла. В этом случае ток потребления будет увеличиваться, кратно числу чипов. Именно этот параметр и диктует необходимость подбора резистора, который впаивается на вводе. В этом случае сопротивление светодиода не дает высокому току мгновенно сжечь LED элемент. Это может произойти по причине высокого тока сети.
Номинальное напряжение
Напряжение светодиода имеет прямую зависимость от его цвета. Это происходит по причине разности материалов для их изготовления. Рассмотрим эту зависимость.
| Цвет светодиода | Материал | Прямое напряжение при 20 мА | |
|---|---|---|---|
| Типовое значение (В) | Диапазон (В) |
||
| ИК | GaAs, GaAlAs | 1,2 | 1,1-1,6 |
| Красный | GaAsP, GaP, AlInGaP | 2,0 | 1,5-2,6 |
| Оранжевый | GaAsP, GaP, AlGaInP | 2,0 | 1,7-2,8 |
| Желтый | GaAsP, AlInGaP, GaP | 2,0 | 1,7-2,5 |
| Зеленый | GaP, InGaN | 2,2 | 1,7-4,0 |
| Голубой | ZnSe, InGaN | 3,6 | 3,2-4,5 |
| Белый | Синий/УФ диод с люминофором | 3,6 | 2,7-4,3 |
Сопротивление световых диодов
Сам по себе один и тот же светодиод может иметь различное сопротивление. Меняется оно в зависимости от включения в цепь. В одну сторону – около 1 кОм, в другую – несколько МОм. Но здесь есть свой нюанс. Сопротивление светодиода нелинейно. Это значит, что оно может изменяться в зависимости от подаваемого на него напряжения. Чем выше напряжение, тем ниже будет сопротивление.
Светоотдача и угол свечения
Угол светового потока светодиодов может различаться, в зависимости от их формы и материала изготовления. Он не может превышать 120 0 . По этой причине, если требуется большее рассеивание, применяют специальные отражатели и линзы. Это качество «направленного света» и способствует наибольшей силе светового потока, которая может достигать 300-350 Лм у одного светодиода на 3 Вт.
Мощность светодиодных ламп
Мощность светодиода – величина сугубо индивидуальная. Она может варьироваться в диапазоне от 0.5 до 3 Вт. Определить ее можно по закону Ома P = I × U , где I – сила тока, а U – напряжение светодиода.
Мощность – довольно важный показатель. Особенно когда необходимо рассчитать какой необходим для того или иного количества элементов.
Цветовая температура
Этот параметр схож с другими лампами. Наиболее приближены то температурному спектру к светодиодным люминесцентные лампы. Измеряется цветовая температура в К (Кельвин). Свечение может быть теплым (2700-3000К), нейтральным (3500-4000К) или холодным (5700-7000К). На самом деле оттенков много больше, здесь указаны основные.
Размер чипа LED элемента
Этот параметр самостоятельно измерить при покупке не удастся и сейчас уважаемому читателю станет понятно почему. Самые распространенные размеры – это 45х45 mil и 30х30 mil (соответствуют 1 Вт), 24х40 mil (0.75 Вт) и 24х24 mil (0.5 Вт). Если перевести в более привычную систему измерений, то 30х30 mil будут равны 0.762х0.762мм.
Чипов (кристаллов) в одном светодиоде может быть много. Если элемент не имеет слоя люминофора (RGB – цветной), то количество кристаллов можно подсчитать.
Важно! Не стоит приобретать очень дешевые светодиоды китайского производства. Они могут оказаться не только низкого качества, но и характеристики их чаще всего завышены.
Что такое SMD светодиоды: их характеристики и отличие от обычных
Четкая расшифровка этой аббревиатуры выглядит как Surface Mount Devices, что в буквальном переводе означает «монтируемый на поверхности». Чтобы было понятнее, можно вспомнить, что обычные световые диоды цилиндрической формы на ножках утапливаются ими в плату и припаиваются с другой стороны. В отличие от них SMD-компоненты фиксируются лапками с той же стороны, где находятся и сами. Такой монтаж дает возможность создания двусторонних печатных плат.
Такие светодиоды намного ярче и компактнее обычных и являются элементами нового поколения. Их габариты указываются в маркировке. Но не стоит путать размер SMD светодиода и кристалла (чипа) которых в составе компонента может быть множество. Разберем несколько таких световых диодов.
Параметры LED SMD2835: размеры и характеристики
Многие начинающие мастера путают маркировку SMD2835 с SMD3528. С одной стороны они должны быть одинаковы, ведь маркировка указывает, что эти светодиоды имеют размер 2.8х3.5 мм и 3.5 на 2.8 мм, что одно и то же. Однако это заблуждение. Технические характеристики светодиода SMD2835 намного выше, при этом он имеет толщину всего 0.7 мм против 2 мм у SMD3528. Рассмотрим данные SMD2835 с различной мощностью:
| Параметр | Китайский 2835 | 2835 0,2W | 2835 0,5W | 2835 1W |
|---|---|---|---|---|
| Сила светового потока, Лм | 8 | 20 | 50 | 100 |
| Потребляемая мощность, Вт | 0,09 | 0,2 | 0,5 | 1 |
| Температура, в градусах С | +60 | +80 | +80 | +110 |
| Ток потребления, мА | 25 | 60 | 150 | 300 |
| Напряжение, В | 3,2 | |||
Как можно понять, технические характеристики SMD2835 могут быть довольно разнообразны. Все зависит от количества и качества кристаллов.
Характеристики светодиода 5050: более габаритный SMD-компонент
Довольно удивительно, что при больших габаритах этот светодиод имеет меньшую силу светового потока, чем предыдущий вариант – всего 18-20 Лм. Причиной этому малое количество кристаллов – обычно их всего два. Наиболее распространенное применение такие элементы нашли в светодиодных лентах. Плотность из в полосе обычно составляет 60 шт/м, что в общей сложности дает около 900 Лм/м. Достоинство их в этом случае в том, что лента дает равномерный спокойный свет. При этом угол ее освещения максимальный и равен 120 0 .
Выпускаются такие элементы с белым свечением (холодного или теплого оттенка), одноцветными (красный, синий или зеленый), трехцветными (RGB), а так же четырехцветными (RGBW).
Характеристики светодиодов SMD5730
По сравнению с этим компонентом, предыдущие уже считаются устаревшими. Их уже можно назвать даже сверх яркими светодиодами. 3 вольта, которые питают и 5050, и 2835 выдают здесь до 50 Лм при 0.5 Вт. Технические характеристики SMD5730 на порядок выше, а значит их необходимо рассмотреть.
И все-таки это не самый яркий из SMD-компонентов светодиод. Сравнительно недавно на российском рынке появились элементы, которые в прямом смысле «заткнули за пояс» все остальные. О них сейчас и пойдет речь.
Светодиоды «Cree»: характеристики и технические данные
На сегодняшний день аналогов продукции фирмы Cree не существует. Характеристики сверх ярких светодиодов их производства действительно поражают. Если предыдущие элементы могли похвастаться силой светового потока лишь в 50 Лм с одного кристалла, то, к примеру, характеристики светодиода XHP35 от «Cree» говорят о 1300-1500 Лм так же от одного чипа. Но и мощность их больше – она составляет 13 Вт.
Если обобщить характеристики различных модификаций и моделей светодиодов этой марки, то можно увидеть следующее:
Сила светового потока SMD LED «Cree» называется бином, который в обязательном порядке проставляется на упаковке. В последнее время появилось очень много подделок под эту марку, в основном китайского производства. При покупке их сложно отличить, а вот уже через месяц использования их свет тускнеет и они перестают отличаться от других. При довольно высокой стоимости такое приобретение станет довольно неприятным сюрпризом.
Предлагаем Вам небольшое видео на эту тему:
Проверка светодиода мультиметром – как ее выполнить
Самым простым и доступным способом является «прозвонка». На мультиметрах есть отдельное положение переключателя, специально для диодов. Переключив прибор в нужную позицию, прикасаемся щупами к ножкам светодиода. Если на дисплее высветилась цифра «1», следует поменять полярность. В этом положении зуммер мультиметра должен издавать звуковой сигнал, а светодиод светиться. Если подобного не произошло, значит, он вышел из строя. Если же световой диод исправен, но при впайке его в схему не работает, этому может быть две причины – неправильное его расположение или выход из строя резистора (у современных SMD-компонентов он уже встроен, что будет ясно в процессе «прозвонки»).
Цветовая маркировка световых диодов
Общепринятой мировой маркировки подобных изделий не существует, каждый производитель обозначает цвет так, как ему это удобно. В России применяют цветовую маркировку светодиодов, но ею мало кто пользуется, потому, как список элементов с буквенными обозначениями довольно внушителен и запоминать его вряд ли кому-то захочется. Наиболее распространенно буквенное обозначение, которое многие и считают общепринятым. Но такая маркировка чаще встречается не на мощных элементах, а на светодиодных лентах.
Расшифровка кода маркировки светодиодной ленты
Для того, чтобы понять, как маркируется лента, нужно обратить внимание на таблицу:
| Позиция в коде | Назначение | Обозначения | Расшифровка обозначения |
|---|---|---|---|
| 1 | Источник света | LED | Светодиод |
| 2 | Цвет свечения | R | Красный |
| G | Зеленый | ||
| B | Синий | ||
| RGB | Любой | ||
| CW | Белый | ||
| 3 | Способ монтажа | SMD | Surface Mounted Device (Устройство, монтируемое на поверхность) |
| 4 | Размер чипа | 3028 | 3,0 х 2,8 мм |
| 3528 | 3,5 х 2,8 мм | ||
| 2835 | 2,8 х 3,5 мм | ||
| 5050 | 5,0 х 5,0 мм | ||
| 5 | Количество светодиодов на метр длины | 30 | |
| 60 | |||
| 120 | |||
| 6 | Степень защиты: | IP | International Protection |
| 7 | От проникновения твердых предметов | 0-6 | Согласно ГОСТ 14254-96 (стандарт МЭК 529-89) «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP)» |
| 8 | От проникновения жидкости | 0-6 |
Для примера возьмем конкретную маркировку LED CW SMD5050/60 IP68. Из нее можно понять, что перед нами светодиодная лента белого цвета для поверхностного монтажа. Элементы, установленные на ней, имеют размер 5х5мм, в количестве 60 шт/м. Степень защиты позволяет ей длительное время работать под водой.
Что можно сделать из светодиодов своими руками?
Это вопрос очень интересный. И если отвечать на него развернуто, то на это уйдет очень много времени. Наиболее частое применение световых диодов – это подсветка подвесных и натяжных потолков, рабочей зоны на кухне или даже клавиатуры компьютера.
Мнение эксперта
Инженер-проектировщик ЭС, ЭМ, ЭО (электроснабжение, электрооборудование, внутреннее освещение) ООО "АСП Северо-Запад"
Спросить у специалиста“Для работы таких элементов необходим стабилизатор питания или контроллер. Его можно взять даже со старой китайской гирлянды. Многие «умельцы» пишут, что достаточно обычного понижающего трансформатора, но это не так. В этом случае диоды будут моргать.”
Стабилизатор тока – какую функцию он выполняет
Стабилизатор для светодиодов – это источник питания, который понижает напряжение и выравнивает ток. Другими словами, создает условия для нормальной работы элементов. При этом он защищает от повышения или падения напряжения на светодиодах. Существуют стабилизаторы, которые могут не только регулировать напряжение, обеспечивая плавное затухание световых элементов, но и управлять режимами цвета или мерцания. Они называются контроллерами. Подобные устройства можно увидеть на гирляндах. Так же они продаются в магазинах электротехники для коммутации с RGB-лентами. Такие контроллеры оснащаются пультами дистанционного управления.
Схема такого устройства не сложна, и при желании простейший стабилизатор можно изготовить и своими руками. Для этого понадобятся лишь небольшие знания в радиоэлектронике и умение держать в руках паяльник.
Дневные ходовые огни на автомобиль
Применение световых диодов в автомобильной промышленности довольно распространено. К примеру, ДХО изготавливаются исключительно с их помощью. Но если авто не оснащено ходовыми огнями, то их приобретение может ударить по карману. Многие автолюбители обходятся дешевой светодиодной лентой, но это не очень удачная мысль. Особенно, если сила ее светового потока невелика. Неплохим выходом может стать приобретение самоклеящейся ленты на диодах «Cree».
Вполне можно сделать ДХО и при помощи уже вышедших из строя, поместив внутрь старых корпусов новые, мощные диоды.
Важно! Дневные ходовые огни созданы именно для того, чтобы авто было заметно днем, а не ночью. Нет смысла проверять, как они будут светить, в темное время суток. ДХО должны быть заметны при свете солнца.
Мигающие светодиоды – для чего это нужно?
Неплохим вариантом использования подобных элементов станет рекламное табло. Но если оно будет статично светиться, то это не привлечет должного внимания. Основной задачей является сборка и спайка щита – для этого нужны некоторые навыки, приобрести которые несложно. После сборки можно вмонтировать контроллер от той же гирлянды. В результате получается мигающая реклама, которая явно привлечет внимание.
Цветомузыка на световых диодах – сложно ли ее сделать
Это работа уже не для новичков. Для того, чтобы собрать полноценную цветомузыку своими руками нужен не только точный расчет элементов, но и знания радиоэлектроники. Но все же простейший ее вариант вполне по силам каждому.
В магазинах радиоэлектроники всегда можно найти датчик звука, да и во многих современных выключателях он есть (свет по хлопку). Если у Вас есть светодиодная лента и стабилизатор, то пустив с блока питания «+» на полосу через подобную хлопушку можно добиться желаемого результата.
Индикатор напряжения: что делать, если он перегорел
Современные индикаторные отвертки состоят как раз из светового диода и сопротивлений с изолятором. Чаще всего это эбонитовая вставка. При перегорании элемента внутри его вполне можно заменить на новый. А цвет уже будет выбирать сам умелец.
Еще один из вариантов – это изготовление прозвонки цепи. Для этого понадобится 2 пальчиковых батарейки, провода и световой диод. Соединив элементы питания последовательно, одну их ножек элемента припаиваем к плюсу батареи. Провода будут идти от другой ножки и от минуса батареи. В итоге при замыкании диод засветится (если полярность не перепутать).
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 (+).
Как рассчитать сопротивление светодиода
Расчет сопротивления светового диода очень важен. Иначе элемент просто сгорит, не выдержав величины тока сети.
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.
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.
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.
В заключение
Популярность, которую набирают световые диоды, не может не радовать. Ведь это заставляет прогресс двигаться вперед. И кто знает, быть может, уже в ближайшее время появятся новые светодиоды, которые будут на порядок выше по характеристикам, чем существующие сейчас.
Надеемся, наша статья была полезна уважаемому читателю. При возникновении вопросов по теме просим задавать их в обсуждениях. Наша команда всегда готова на них ответить. Пишите, делитесь опытом, ведь он может кому-то помочь.
Видео: как правильно подключить светодиод
Сверхяркие светодиоды – это источники светодиодного освещения мощностью от 1 Ватта с силой тока 300 мА и выше, обладающие высокой яркостью свечения. Светодиод мощностью 10 Ватт получают при использовании 10 таких светоизлучающих диодов в виде матрицы.
Светодиодная матрица мощностью 80 Ватт.
Как устроен сверхъяркий светодиод
Ультраяркий светодиод имеет такую же конструкцию, как и обычный, c той лишь разницей, что светоизлучающие кристаллы в нем устанавливаются на специальное основание, а в мощном сверхъярком led в конструкции предусмотрен теплоотвод. Во всем остальном – это такой же светоизлучающий диод с p-n переходом, который в результате протекания электрического тока создает оптическое излучение.
Разновидности
Он нашел широкое применение в светильниках благодаря белому цвету свечения. Мощность такого led может достигать 1Вт, поэтому его корпус имеет теплоотвод.
На фото мы можем увидеть, как выглядит LED SMD 5050.
Характеристики
Самой важной из всех характеристик является рабочий ток. Ультраяркие мощные светодиоды работают на постоянном токе, и превышение его значения приводит к выходу из строя led. Средний рабочий ток сверхъяркого равняется 15 – 20мА, ток мощного ультраяркого светодиода может достигать и 1А.
Рабочим напряжением (далее U) называют величину падения напряжения на светодиоде. Светоизлучающие диоды выпускаются с рабочим U равным 1,5 – 4 В. Диоды разных цветов имеют различное U(самое низкое имеют диоды инфракрасного цвета – 1,5-1,9В, а самое высокое – белый диод – 3-3,7В). Одним драйвером с постоянным выходным U = 12В возможно подключение, например, четырех светоизлучающих диодов с рабочим U = 3В или двенадцати светодиодов с рабочим U = 1В.
Средний показатель мощности для ультраярких светодиодных источников составляет 0,2-0,3Вт, а для мощных сверхярких источников — 1 Вт.
Если на коробке мощного светодиода указаны ток и напряжение, но не указана мощность, определить ее довольно легко, перемножив указанные значения между собой.
Для получения необходимой интерьерной подсветки важными показателями будут: цвет свечения, угол рассеивания, световой поток.
Сверхяркие мощные светодиоды представлены в следующей цветовой гамме: янтарный, оранжевый, синий, зеленый, красный и белый. В свою очередь белый цвет может выдавать холодный белый свет (5000 – 7000K), белый (3500-5000К), теплый белый (2700-3500К).
Угол рассеивания варьируется от 15º до 120º в зависимости от типа. Самый маленький угол рассеивания имеет серия в стандартном корпусе круглого сечения, а самый большой – серия PLCC. Использование сверхярких светодиодов с разными углами рассеивания дает возможность расставлять необходимые акценты в интерьере.
Световой поток играет важную роль для получения заданного уровня освещенности помещения.
Особенности питания
Перед необходимо внимательно изучить, на какой ток и напряжение он рассчитан. Ультраяркие подключают через драйвер, который дает возможность стабилизировать ток, необходимый для нормальной работы LED. Драйвер с выходным напряжением 12В подключается к сети 220В.
Ниже приведена простейшая схема подключения нескольких светодиодов через драйвер.
Особенности монтажа
Основным условием при установке и подключении led является необходимость соблюдения полярности питания.
Мощные сверхяркие светодиоды нуждаются в дополнительном охлаждении, так как во время работы они интенсивно нагреваются.
В мощных ультраярких led температура нагрева кристалла влияет на нормальную работу сверхяркого светодиода, поэтому при его монтаже необходимо сделать теплоотвод, который можно осуществить с помощью радиатора.
Применяемые теплопроводящие основания являются проводниками электричества, поэтому при установке светоизлучающего диода необходимо обеспечивать их электроизоляцию.
Кроме того, светоизлучающий диод — хрупкое изделие, следует осторожно устанавливать во избежание деформации его корпуса.
Плюсы и минусы
Сверхъяркие led становятся все более востребованными на рынке освещения. Причина кроется в преимуществах, которыми обладают данные источники света:
- большой срок эксплуатации (50 000-100 000 часов);
- высокая экономичность;
- устойчивость к перепадам напряжения;
- возможность работы при низких температурах окружающей среды;
- компактность. Сверхяркие светодиоды имеют небольшие размеры, что позволяет монтировать их в совсем маленькие приборы;
- экологичность (отсутствие ртути, паров газов или других опасных веществ);
- ударопрочность и виброустойчивость;
- светодиодные технологии обеспечивают большое разнообразие при проектировании интерьерного, декоративного освещения, а также цифровой контроль цвета и интенсивности света;
- устойчивость к многократным включениям.
Как видим, параметры работы подобных устройств выгодно отличаются от других источников света. Но кроме достоинств, имеются и некоторые недостатки:
- высокая цена, значительно увеличивающая срок окупаемости осветительного прибора;
- низкие технические характеристики в некачественных изделиях;
- необходимость применения драйверов, что увеличивает стоимость;
- невозможность использования регуляторов освещения для всех видов сверхярких светодиодов. Устройство этих регуляторов сложнее, чем для традиционных источников света, что также сказывается на их стоимости;
- заявленные названия цветопередачи не всегда соответствуют реальным характеристикам;
- небольшой угол рассеивания света;
- сложности в получении равномерного освещения из-за уникальности характеристик каждого LED и т.д.
Несмотря на перечисленные недостатки при правильном подходе к выбору и монтажу часть их можно нивелировать.
Особенности применения
Сегодня, благодаря положительным качествам, сверхяркие светодиоды нашли широкое применение:
- в качестве светоизлучающих элементов в светофорах, дорожных знаках и светодиодных экранах;
- в автомобилестроении (приборы освещения и индикации внутри автомобиля и снаружи); Существуют комплекты, в которых ультраяркие светодиоды на напряжение 12В уже готовы к подключению в электрическую схему питания автомобиля;
- в рекламной сфере;
- в ландшафтном освещении, освещении жилых и общественных зданий и т.д.
Светодиодный светофор — не редкость в современном мире
Итоги
Сверхяркие светодиоды позволяют получать большой световой поток при малом потреблении электроэнергии. Такие свойства позволят решить вопрос с большими затратами электроэнергии на освещение, которые на сегодняшний день остаются значительными, а также создать необходимый уровень освещения внутри зданий и снаружи.
На сегодняшний день светодиоды используются во многих сферах человеческой деятельности. Они бывают самыми разнообразными. Но сегодня речь пойдет о такой их разновидности, как сверхяркие светодиоды.
Такая продукция имеет свои специфические характеристики, достоинства и недостатки, о чем расскажет наша статья.
Описание
Сверхяркие типы диодов представляют собой световой источник, дающий сверхяркий свет. Они были разработаны в связи с тем, что не всегда светодиодные ленты стандартного плана могут обеспечить нужный уровень света.
Обратите внимание! Такой сверхяркий тип продукции очень часто применяется для автомобилей.
Сверхяркая светодиодная лента — это сверхяркий источник света, имеющий специфические параметры и характеристики работы. Этой продукции присущи следующие параметры работы:
- экономность;
- высокие показатели светоизлучения;
- долговечность кристаллов;
- возможность использовать изделие в любых условиях;
- минимальное потребление электроэнергии.
Обратите внимание! Очень часто используются модели с напряжением в 12 вольт.
Любой сверхяркий источник света имеет одинаковый принцип работы. Сверхяркие типы диодов состоят из чипа, изготовленного из полупроводникового материала.
Сам чип покрыт легированными примесями для того чтобы создать р-п переход. Такое строение характерно для моделей smd и cree.
Принцип действия здесь основывается на протекании тока от р-стороны (анод) на н-сторону (катод). При этом передача напряжения осуществляется в одном направлении.
Такие диоды имеют конструкцию, показанную на фото снизу.
Конструкция сверхяркого диода
Цвет и длина волны испускаемого изделием света определяется шириной рабочей зоны, которая передает сигнал материалам, формирующим р-п переход. Очень часто для создания этого перехода используются германий и кремний.
Сверхяркий тип светодиодов (на 12 вольт или с другим напряжением) бывает двух типов:
- инфракрасные;
- ультрафиолетовые.
Для них в качестве подложки часто используют сапфир. Но кроме этой градации, существует и другая классификация.
Виды изделия
Сегодня изделия такого плана делятся на следующие виды:
- еpistar. Это высококачественные диоды, имеющие компактные размеры. Для них характерен продолжительный период работы. Имеют обширное применение в современном мире;
Еpistar — диод сверхяркого типа
Cree — диод сверхяркого типа
- cree. Такие диоды функционируют на основе нитрида галлия и карбида кремния. И их характеристики отличает продолжительный период работы. Кроме этого, cree как и остальные модели, потребляет минимум электроэнергии (12 вольт). Светодиоды cree чаще всего используются для освещения подземных и пешеходных переходов, дорог и автомагистралей. Очень часто cree используется в ручных и уличных фонарях;
Обратите внимание! Данный тип осветительной продукции характеризуется отличным качеством, из-за чего они стоят дороже, чем другие модели. Чипы 3528 и 1210 стоят немного дешевле, но для них характерен более низкий показатель светоизлучения.
Smd — диод сверхяркого типа
- smd. Также довольно распространенный тип сверяхрякой продукции светодиодного плана. Smd модели широко применяются в самых разнообразных сферах человеческой деятельности.Особенно часто smd диоды используются для подсветки зданий снаружи, а также создания качественной подсветки интерьеров внутри зданий. Светодиодные ленты smd характеризуются плотным свечением, что и сделало их столь популярными и востребованными в современном мире.
При использовании такого рода изделий, вне зависимости от вида, всегда необходимо использовать драйверы для подключения их сети переменного тока на 220 вольт. Это связано с тем, что чаще всего продукция такого плана выпускается на 12 вольт. Специальный драйвер (блок питания) будет понижать напряжение с 220 до 12 вольт. Это необходимо обязательно учитывать при покупке изделия и дополнительной аппаратуры к ней, а также при установке освещения.
Достоинства и недостатки
Всего за несколько лет светодиодные источники света, включая сверхяркие и обычные диоды, стали очень востребованными. Причина здесь кроется в следующих преимуществах, получаемых при их установке:
- энергоэффективность. Это самые экономичные в плане потребления электроэнергии источники света. При использовании таких изделий получается экономить до 80%;
- длительный период службы;
- отсутствие нагревания при работе. Здесь необходимо учитывать, что самым нагретым элементом в схеме будет блок питания;
- может нормально функционировать в обширном температурном диапазоне;
- наличие ударопрочности и влагостойкости (при необходимости).
Как видим, параметры работы подобных устройств очень выгодны. Но кроме достоинств, здесь имеются и некоторые недостатки:
- при наружном применении необходима дополнительная защита от влаги, пыли и механических повреждений;
- необходимость в установке специального радиатора;
- чувствительность к очень высокой температуре;
- возможность поломки при изменении мощности сигнала;
- со временем уменьшается проводимость света, и уровень яркости снижается.
Сегодня, благодаря очевидным достоинствам таких источников света они широко применяются в:
- промышленности;
- рекламной сфере;
- бытовой сфере (подсветка LCD техники, внутренняя и внешняя подсветка объектов различного плана и т.д.);
Подсветка дома
- в качестве подсветки на транспортных средствах.
Как видим, несмотря на обилие достоинств, здесь все же имеются и определенные недостатки. При правильном подходе к монтажу, часть их можно нивелировать. Использование сверхяркой светодиодной продукции позволит вам создать необходимый уровень освещения в любом месте дома или улицы.
Как выбрать уличные металлогалогенные прожектора
Галогенная лампа накаливания – что нужно знать при выборе
Организация точечного освещения кухни, плюсы и минусы, варианты конструкций
На заре эры светодиодов даже несильное свечение элемента казалось прорывом, ведь даже несколько штук, объединенных воедино, практически не расходовали энергию. Время шло, а вместе с ним развивались и подобные изделия. Сегодня уже никого не удивишь сверхяркими светодиодами, которые стали использоваться повсеместно. Но несмотря на их распространенность, люди мало что знают о таких LED-элементах. Сегодняшняя статья исправит это упущение.
Светодиоды повышенной яркости: общая информация
Подобные элементы формально можно разделить на 2 категории. Одни имеют повышенную мощность, другие сконструированы таким образом, что при невысоком потреблении электроэнергии способны выдавать световой поток, который в несколько раз больше, чем у обычных аналогов.
Одними из представителей подобных сверхярких светодиодов являются изделия фирмы Cree. Стоимость подобных чипов довольно высока, что приводит к появлению множества подделок. Особенно отличились на этом поприще китайские производители. Зачастую их изделия поначалу светят даже ярче оригинала, однако фальсификат быстро деградирует. Уже через 10-15 часов беспрерывной работы диод тускнеет вплоть до полного отказа.
Если говорить об SMD-компонентах, то среди них также можно найти сверхяркие светодиоды, но потребляемая мощность у них будет значительно выше, как и габариты. А вот элементы небольших размеров можно найти под маркой Epistar. Довольно неплохое качество и долгий срок службы - вот причины популярности этих светодиодов.
Типы подобных элементов и их характеристики
При изготовлении таких светодиодов применяются определенные полупроводники. Если разделить их по типам, можно выделить 2 основных:
- AlInGaP - из него изготавливаются элементы желтого, зеленого, оранжевого и красного цветов.
- InGaN - белые, синие, зеленые и сине-зеленые LED-элементы.
Характеристики сверхярких светодиодов позволяют их использовать в совершенно различных областях. Они применяются для освещения цехов, улиц, квартир. Устанавливаются такие элементы и на автомобили в качестве дневных ходовых огней, габаритов или ближнего света фар. Однако последний вариант все больше теряет популярность.
Дело в том, что при работе ультраяркие светодиоды сильно нагреваются. После их установки в корпус фары работать им приходится практически постоянно, что приводит к повышению температуры и быстрой деградации. А вот в качестве габаритов, включаемых лишь в темное время суток, когда на улице значительно прохладнее, они себя зарекомендовали неплохо.
Но самой распространенной областью применения сверхярких светодиодов можно назвать фонари. Такой прибор с установленными в нем элементами, к примеру Cree, способен пробить лучом темноту на расстояние до 2-3 км. При этом его энергопотребление будет оставаться на достаточно низком уровне. Наиболее часто налобные варианты используют рыбаки при ночной ловле - световой поток достигает дна сквозь толщу воды в 3-4 метра.
Применение светодиодов в автомобильной промышленности
Для автомобилей подходят не все LED-элементы. Многим видам необходимо питание всего 2-3 В, в то время как в бортовой сети машины - 12 В. Именно поэтому производитель предлагает специализированные LED-элементы для авто. Здесь главное - понять, куда можно поставить сверхяркие светодиоды в 12 вольт, а куда их монтировать не следует. Ведь если подобные элементы будут стоять на стоп-сигналах, велика вероятность того, что они ослепят водителя идущей сзади машины, а это ни к чему хорошему не приведет. Также не стоит их устанавливать и в подсветку панели - ехать в темное время суток с подобным «тюнингом» будет невозможно.
Приемлема установка сверхярких светодиодов в 12 вольт в фонари заднего хода, габариты, а также в качестве подсветки салона. В этих случаях монтаж подобного оборудования будет оправдан. Возможно включение светодиодов в схему в качестве ближнего света, но в этом случае необходима организация качественного воздушного охлаждения. Примером подобного применения ультраярких элементов служат автомобили Lexus.
Рабочее напряжение LED-элементов
Этому параметру многие уделяют слишком большое значение, не понимая его сути. Дело здесь вот в чем. Если, к примеру, написано, что номинал сверхяркого светодиода - 3 вольта, эта цифра означает всего лишь падение напряжения на нем. Более важным параметром является рабочий ток элемента, который может достигать 1 А.
Что следует учитывать при выборе и монтаже
Выбирая сверхяркие светодиоды для авто или иного применения, стоит обратить внимание не только на заявленные производителем характеристики, но и на внешний вид изделия, качество его изготовления. Часто подделку можно выявить даже при визуальном осмотре невооруженным глазом. На фальсифицированных светодиодах могут быть неровные края, чип под линзой часто располагается несимметрично.
Заниженная стоимость по сравнению со среднерыночной также должна насторожить покупателя. Перед походом в магазин лучше ознакомиться с ценами на официальных сайтах производителей подобной продукции - это убережет от приобретения некачественного товара.
Установка ультраярких светодиодов тоже требует соблюдения определенных правил. Даже при наличии хорошей вентиляции, если есть возможность дополнительного радиатора, это стоит сделать. Для соединения чипа с охладителем следует использовать термопасту.
За и против использования сверхъярких элементов
Как и у любого оборудования, у подобных светодиодов есть сторонники и противники. Согласно проведенным независимой компанией опросам, «против» использования подобных LED-элементов высказалось около 30 % респондентов. Самое интересное, что причиной возникновения негативного отношения стало применение сверхярких светодиодов для фонариков. Люди говорили, что очень вредно, когда таким лучом светят в глаза. Странное мнение поступило от жителей Соединенных Штатов Аамерики, где и проводились опросы по данной теме.
В основном же применение подобных элементов в осветительных приборах имеет больше положительных, чем отрицательных качеств. Конечно, если приобретать качественное, фирменное изделие, стоимость его будет высока, однако и прослужит оно намного дольше, чем низкосортный дешевый диод. Главное в этом вопросе - сопоставить свои возможности с уровнем необходимости подобного приобретения.
Подводя итог вышесказанному
Сверхяркие светодиоды - это действительно вершина развития LED-элементов на сегодняшний день. Не стоит сетовать на то, что стоимость их довольно высока. Как и любые другие устройства, со временем они упадут в цене. Хотя возможно, что инженеры разработают еще какую-нибудь новинку, которая затмит ультраяркий светодиод. Исходя из темпов прогресса во всех технических областях, этого исключить нельзя.
Источники света на основе диодов раньше не могли конкурировать с другими приборами освещения из-за не высокой яркости и маломощности, низкой светоотдаче. Развитие полупроводниковой техники привело к созданию сверхярких светодиодов. Они широко используются в бытовой технике, компьютерах, электронике, подсветке, автомобилях, рекламных вывесках, строительной технике; в качестве источников света и индикации. Кроме того, ультраяркие полупроводниковые приборы освещения могут эксплуатироваться в тяжелых погодных условиях.
Конструкция мощного светодиода и угол рассеивания света
Мощные сверхяркие светодиоды устроены почти так же, как и стандартные. Различие состоит лишь в расположении кристаллов. В стандартном диоде они установлены на специальном основании, в ультраярком установочная площадка оснащена теплоотводом. По этой причине прибор может генерировать световой поток 100 Лм.
Метеорит72 - лучший интернет магазин светодиодного освещения! Товары высочайшего качества, безупречный сервис, широчайший ассортимент, отличные цены, гарантия.
Компоненты, которые входят в состав мощного полупроводникового осветительного прибора:
- Корпусным основанием служит металлокерамическая подложка, имеющая высокую теплопроводность. За счет этого достигается минимум теплового сопротивления и корпус кристалла электрически изолирован от теплоотвода.
- Кристаллы из карборунда.
- Подложка. Она изготовлена на основе карборунда и алюмонитрида. В результате в кристалле не возникают механические напряжения при смене температуры.
- Отражатель. Данную функцию выполняет металлический корпус.
- Линза плавающая. Материал, из которого она произведена, — кварцевое стекло. Линза не закреплена жестко в корпусе. Ее положение сохраняется за счет сцепления с желеобразным герметиком. Благодаря этому исключено появление механического напряжения и выполняется автофокусировка в широком температурном интервале.
Полупроводниковые осветительные приборы отличаются от стандартных углом рассеивания.
Последние излучают свет равномерно во все стороны пространства. Светодиод может иметь угол рассеивания 15-120?. Для увеличения указанного параметра используют рассеивающую линзу. Собирательную применяют для сужения угла, например, для создания точечного освещения.
Яркость светового потока диода изменяется в пределах угла. Максимальная освещенность достигается в центре, минимальная — по краям угла рассеивания. Данная характеристика влияет на стоимость светодиода. Например, у прибора, имеющего угол 180 гр, цена выше, чем у светодиода с параметром 60 гр.
Рассеивание света мощным светодиодом
Сила света ультраяркого светодиода зависит от угла рассеивания и цвета. Для правильного выбора сверхярких светодиодов нужны характеристики:
- Рабочий ток. Это важный параметр, т.к. ошибочное его увеличение способствует разрушению устройства. Чаще всего рабочий ток мощного светодиода достигает 1 А.
- Рабочее напряжение. Оно равняется падению напряжения на приборе. Минимальное значение напряжения составляет 1.5 В, максимальное — 4 В. Указанная характеристика зависит от цвета диода.
- Средний показатель мощности. Достигает 1 Вт.
- Цвет излучения.
- Освещенность. Данная величина рассчитывается для одного квадратного метра.
Полярность мощного светодиода
Мощный светодиод, как и стандартный, имеет 2 вывода: плюс и минус. При подключении должна соблюдаться полярность. Для ее определения существует несколько методов:
- измерение;
- подключение к ИП;
- внешний осмотр;
- поиск информации в техпаспорте.
Для первого способа применяется тестер, включенный в режиме омметра. Для второго метода требуется наличие источника постоянного напряжения. Многие мощные сверхъяркие светодиоды имеют промаркированные выводы, т.е. на них написано «+» и «-«, что упрощает задачу определения полярности. Также нужную информацию можно найти в техпаспорте прибора. Однако, розничные продавце не всегда предоставляют техническую документацию. В таком случае можно воспользоваться интернетом для поиска описание устройства по его марке.
Схема подключения мощного светодиода
Есть две схемы подключения ультраярких полупроводниковых устройств:
- без драйвера;
- с драйвером.
При последовательном соединении нескольких диодов напряжение суммируется. При паралелльном включении напряжение одинаковое. Драйвер применяется для увеличения срока эксплуатации устройств при несоответствии напряжения светодиодов напряжению ИП.
Цветовые характеристики
Цвет — главный параметр осветительного устройства. Полупроводниковая техника не отстает и в данном случае, т.к. мощные светодиоды LED способны радовать глаз широким диапазоном цветов: красный, желтый, зеленый, белый, синий.
Кроме того, некоторые цвета имеют несколько оттенков: от холодного до теплого белого, сверхяркий белый диод при этом будет стоить одинаково. Цвет светодиодов SMD влияет на угол рассеивания.