Принципът на LED осветлението. Ефективност и параметри на използване. Цветна маркировка на светлинни диоди

От откриването на червения светодиод (1962 г.) развитието на твърдотелни източници на светлина не е спряло нито за миг. Всяко десетилетие беше белязано от научни постижения и разкри нови хоризонти за учените. През 1993 г., когато японски учени успяват да получат синя светлина и след това бяла светлина, развитието на светодиодите преминава на ново ниво. Физиците от цял ​​свят се изправиха пред нова задача, чиято същност беше да използват LED осветлението като основна.

В наше време могат да се направят първите изводи, които показват успеха на развитието на LED осветлението и продължаващата модернизация на LED. По рафтовете на магазините се появиха осветителни тела със светодиоди, направени по технологията COB, COG, SMD, нажежаема жичка.

Как е подреден всеки от изброените типове и какви физически процеси принуждават полупроводников кристал да свети?

Какво е светодиод?

Преди да анализираме устройството и принципа на работа, ще разгледаме накратко какво представлява светодиодът.

Светодиодът е полупроводников компонент с преход между електрон и дупка, който създава оптично излъчване, когато електрически ток преминава в посока напред.

За разлика от нажежаемите и флуоресцентните източници на светлина, светлината, излъчвана от светодиода, се намира в малък диапазон от спектъра. Това означава, че кристалът с диод, излъчващ светлина, излъчва определен цвят (в случай на светодиоди с видим спектър). За да се получи определен спектър на излъчване в светодиодите, се използва специален химичен състав на полупроводници и фосфор.

Устройство, дизайн и технологични различия

Има много признаци, по които светодиодите могат да бъдат класифицирани в групи. Една от тях е технологичната разлика и лека разлика в устройството, което се дължи на особеността на електрическите параметри и бъдещия обхват на светодиода.

DIP

Цилиндричен пакет от епоксидна смола с два извода беше първата конструкция за светлоизлъчващ кристал. Заоблен цветен или прозрачен цилиндър служи като леща, образуваща насочен лъч светлина. Щифтовете се вкарват в отвори на печатна платка (DIP) и се запояват, за да осигурят електрически контакт.

Излъчващият кристал се намира на катода, който има формата на флаг, и е свързан с анода с най-тънкия проводник. Има модели с два и три кристала с различни цветове в една опаковка с брой щифтове от два до четири. Освен това вътре в корпуса може да бъде вграден микрочип, който контролира реда на сиянието на кристалите или задава чистотата на мигането му. Светодиодите в DIP пакет са слаботокови, използвани в подсветка, системи за индикация и гирлянди.

В опит за увеличаване на светлинния поток се появи аналог с подобрено устройство в DIP пакет с четири щифта, известен като "пирана". Повишената светлинна мощност обаче беше изравнена от размера на светодиода и силното нагряване на кристала, което ограничи обхвата на "пираната". И с навлизането на SMD технологията, тяхното производство на практика е спряно.

smd

Повърхностно монтираните полупроводникови устройства са коренно различни от своите предшественици. Техният външен вид разшири възможностите за проектиране на осветителни системи, направи възможно намаляването на размерите на лампата и пълното автоматизиране на инсталацията. Днес SMD LED е най-търсеният компонент, използван за изграждане на източници на светлина от всякакъв формат.

Основата на корпуса, върху която е прикрепен кристалът, е добър проводник на топлина, което значително подобрява отвеждането на топлината от излъчващия светлина кристал. В устройството от бели светодиоди има фосфорен слой между полупроводника и лещата за задаване на желаната цветова температура и неутрализиране на ултравиолетовото лъчение. В SMD компоненти с широк ъгъл на излъчване няма леща, а самият светодиод има формата на паралелепипед.

COB

Chip-On-Board е едно от най-новите практически постижения, което в близко бъдеще ще заеме водеща роля в производството на бели светодиоди в изкуственото осветление. Отличителна черта на LED устройството е следната: десетки кристали без корпус и субстрат са прикрепени към алуминиева основа (субстрат) чрез диелектрично лепило, а след това получената матрица е покрита с общ слой фосфор. Резултатът е източник на светлина с равномерно разпределение на светлинния поток, елиминирайки появата на сенки.

Вариант на COB е Chip-On-Glass (COG), който включва поставянето на много малки кристали върху стъклена повърхност. По-специално, широко известно е, че стъклена пръчка със светодиоди, покрити с фосфор, служи като излъчващ елемент.

Принципът на работа на светодиода

Въпреки разглежданите технологични характеристики, работата на всички светодиоди се основава на общия принцип на излъчващия елемент. Преобразуването на електрическия ток в светлинен поток става в кристал, който се състои от полупроводници с различни видове проводимост. Материал с n-проводимост се получава чрез легиране с електрони, а материал с p-проводимост - с дупки. Така в съседни слоеве се създават допълнителни носители на заряд в обратна посока.
В момента, в който е приложено напрежението в посока, започва движението на електрони и дупки към p-n прехода. Заредените частици преодоляват бариерата и започват да се рекомбинират, което води до протичане на електрически ток. Процесът на рекомбинация на дупка и електрон в зоната на p-n-прехода е придружен от освобождаване на енергия под формата на фотон.

Като цяло това физическо явление е приложимо за всички полупроводникови диоди. Но в повечето случаи дължината на вълната на фотона е извън видимия спектър на радиация. За да накарат елементарна частица да се движи в диапазона от 400-700 nm, учените трябваше да проведат много експерименти с подбора на подходящи химични елементи. В резултат на това се появяват нови съединения: галиев арсенид, галиев фосфид и техните по-сложни форми, всяка от които се характеризира със собствена дължина на вълната, а оттам и цвета на излъчването.

В допълнение към полезната светлина, излъчвана от светодиода, в p-n прехода се отделя известно количество топлина, което намалява ефективността на полупроводниковото устройство. Следователно при проектирането на светодиоди с висока мощност трябва да се има предвид възможността за прилагане на ефективно отвеждане на топлината.

Прочетете също

Времената, когато светодиодите се използваха само като индикатори за включване на устройства, отдавна са отминали. Съвременните LED устройства могат напълно да заменят лампите с нажежаема жичка в домакинството, промишлеността и. Това се улеснява от различни характеристики на светодиодите, като знаете кои можете да изберете правилния LED аналог. Използването на светодиоди, предвид основните им параметри, разкрива изобилие от възможности в областта на осветлението.

Светлинният диод (означаван с SD, SID, LED на английски) е устройство, базирано на изкуствен полупроводников кристал. При преминаване на електрически ток през него се създава явлението излъчване на фотони, което води до сияние. Това сияние има много тесен диапазон на спектъра, а цветът му зависи от материала на полупроводника.

Светодиодите с червен и жълт блясък са направени от неорганични полупроводникови материали на базата на галиев арсенид, зелените и сините са направени на базата на индиев галиев нитрид. За увеличаване на яркостта на светлинния поток се използват различни добавки или се използва многослойният метод, когато между полупроводниците се поставя слой от чист алуминиев нитрид. В резултат на образуването на няколко прехода електрон-дупка (p-n) в един кристал, яркостта на сиянието му се увеличава.

Има два вида светодиоди: за индикация и за осветление. Първите се използват за обозначаване на включването на различни устройства в мрежата, както и източници на декоративно осветление. Те са цветни диоди, поставени в полупрозрачен корпус, всеки от тях има четири извода. Устройствата, излъчващи инфрачервена светлина, се използват в устройствата за дистанционно управление на устройства (дистанционно управление).

В областта на осветлението се използват светодиоди, излъчващи бяла светлина. По цвят светодиодите се отличават със студено бяло, неутрално бяло и топло бяло сияние. Има класификация на светодиодите, използвани за осветление според метода на монтаж. Маркировката на SMD LED означава, че устройството се състои от алуминиев или меден субстрат, върху който е поставен диоден кристал. Самият субстрат се намира в корпуса, чиито контакти са свързани към контактите на светодиода.

Друг тип LED е обозначен като OCB. В такова устройство много кристали, покрити с фосфор, са поставени върху една дъска. Благодарение на този дизайн се постига висока яркост на сиянието. Тази технология се използва при производството на висок светлинен поток в относително малка площ. Това от своя страна прави производството на LED лампи най-достъпното и евтино.

Забележка! Сравнявайки лампите на SMD и COB светодиодите, може да се отбележи, че първите могат да бъдат ремонтирани чрез подмяна на неуспешен светодиод. Ако COB LED лампата не работи, ще трябва да смените цялата платка с диоди.

Характеристики на светодиодите

При избора на подходяща LED лампа за осветление трябва да се вземат предвид параметрите на светодиодите. Те включват захранващо напрежение, мощност, работен ток, ефективност (светлинна мощност), температура на светене (цвят), ъгъл на излъчване, размери, период на деградация. Познавайки основните параметри, ще бъде възможно лесно да изберете устройства за получаване на един или друг резултат от осветяването.

Консумация на LED ток

Като правило, за конвенционалните светодиоди се осигурява ток от 0,02A. Въпреки това, има светодиоди, оценени за 0,08A. Тези светодиоди включват по-мощни устройства, в чието устройство участват четири кристала. Намират се в една и съща сграда. Тъй като всеки от кристалите консумира 0.02A, общо едно устройство ще консумира 0.08A.

Стабилността на работата на LED устройствата зависи от големината на тока. Дори леко увеличаване на тока помага за намаляване на интензитета на излъчване (стареене) на кристала и повишаване на цветната температура. Това в крайна сметка води до факта, че светодиодите започват да хвърлят синьо и се провалят преждевременно. И ако индикаторът за сила на тока се увеличи значително, светодиодът незабавно изгаря.

За ограничаване на консумацията на ток, дизайните на LED лампи и осветителни тела са снабдени със стабилизатори на ток за светодиоди (драйвери). Те преобразуват тока, като го довеждат до желаната стойност за светодиодите. В случай, че искате да свържете отделен светодиод към мрежата, трябва да използвате токоограничаващи резистори. Изчисляването на съпротивлението на резистора за светодиода се извършва, като се вземат предвид неговите специфични характеристики.

Полезен съвет! За да изберете правилния резистор, можете да използвате калкулатора за изчисляване на резистора за светодиода, публикуван в Интернет.

LED напрежение

Как да проверите напрежението на светодиода? Факт е, че светодиодите нямат параметър на захранващото напрежение като такъв. Вместо това се използва характеристиката на спада на напрежението на светодиода, което означава количеството напрежение на изхода на светодиода, когато номиналният ток преминава през него. Стойността на напрежението, посочена на опаковката, отразява само спада на напрежението. Познавайки тази стойност, е възможно да се определи напрежението, оставащо на кристала. Именно тази стойност се взема предвид при изчисленията.

Като се има предвид използването на различни полупроводници за светодиоди, напрежението за всеки от тях може да бъде различно. Как да разберете колко волта е светодиодът? Можете да определите по цвета на блясъка на устройствата. Например, за сини, зелени и бели кристали напрежението е около 3V, за жълто и червено - от 1,8 до 2,4V.

Когато използвате паралелно свързване на светодиоди с идентичен рейтинг със стойност на напрежението 2V, може да срещнете следното: в резултат на разпръскване на параметри някои излъчващи диоди ще се провалят (изгорят), докато други ще светят много слабо. Това ще се случи поради факта, че с увеличаване на напрежението дори с 0,1V се наблюдава увеличение на тока, преминаващ през светодиода с 1,5 пъти. Ето защо е толкова важно да се гарантира, че токът съответства на рейтинга на светодиода.

Светлинна мощност, ъгъл на лъча и LED мощност

Извършва се сравнение на светлинния поток на диодите с други източници на светлина, като се взема предвид силата на излъчваното от тях излъчване. Устройствата с диаметър около 5 mm дават от 1 до 5 lm светлина. Докато светлинният поток на 100W лампа с нажежаема жичка е 1000 lm. Но когато се сравнява, трябва да се има предвид, че конвенционалната лампа има разсеяна светлина, докато LED има насочена. Следователно е необходимо да се вземе предвид ъгълът на разсейване на светодиодите.

Ъгълът на разсейване на различните светодиоди може да бъде от 20 до 120 градуса. Когато са осветени, светодиодите дават по-ярка светлина в центъра и намаляват осветеността към краищата на ъгъла на дисперсия. По този начин светодиодите осветяват по-добре определено пространство, като същевременно използват по-малко енергия. Въпреки това, ако е необходимо да се увеличи площта на осветяване, в дизайна на лампата се използват дивергентни лещи.

Как да определим мощността на светодиодите? За да определите мощността на LED лампата, необходима за смяна на лампа с нажежаема жичка, е необходимо да приложите коефициент 8. Така че можете да замените обикновена 100W лампа с LED устройство с мощност най-малко 12,5W (100W / 8 ). За удобство можете да използвате данните от таблицата за съответствие между мощността на лампите с нажежаема жичка и LED източниците на светлина:

Когато използвате светодиоди за осветление, индикаторът за ефективност е много важен, който се определя от съотношението на светлинния поток (lm) към мощността (W). Сравнявайки тези параметри за различни източници на светлина, откриваме, че ефективността на лампата с нажежаема жичка е 10-12 lm / W, флуоресцентната лампа е 35-40 lm / W, а LED лампата е 130-140 lm / W.

Цветова температура на LED източниците

Един от важните параметри на LED източниците е температурата на светене. Мерните единици за това количество са градуси Келвин (K). Трябва да се отбележи, че всички източници на светлина са разделени на три класа според температурата на светене, сред които топло бяло има цветна температура под 3300 K, дневна светлина - от 3300 до 5300 K и студено бяло над 5300 K.

Забележка! Комфортното възприемане на LED лъчението от човешкото око директно зависи от цветовата температура на LED източника.

Цветовата температура обикновено е посочена на етикета на LED лампите. Обозначава се с четирицифрено число и буквата K. Изборът на LED лампи с определена цветова температура директно зависи от характеристиките на използването му за осветление. Таблицата по-долу показва опциите за използване на LED източници с различни температури на светене:

Вълновата природа на цвета позволява да се изрази цветовата температура на светодиодите с помощта на дължина на вълната. Маркировката на някои LED устройства отразява цветовата температура точно под формата на интервал от различни дължини на вълната. Дължината на вълната се означава с λ и се измерва в нанометри (nm).

Размери на SMD светодиоди и техните характеристики

Предвид размера на SMD светодиодите, телата се класифицират в групи с различни спецификации. Най-популярните светодиоди са с размери 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 и 5630. Характеристиките на SMD светодиодите варират в зависимост от размера. Така че различните видове SMD светодиоди се различават по яркост, цветова температура, мощност. При маркировката на светодиодите първите две цифри показват дължината и ширината на устройството.

Основни параметри на SMD 2835 светодиоди

Основните характеристики на светодиодите SMD 2835 включват увеличена радиационна площ. В сравнение с SMD 3528, който има кръгла работна повърхност, SMD 2835 излъчва правоъгълна форма, което допринася за по-голяма светлинна мощност при по-ниска височина на елемента (около 0,8 mm). Светлинният поток на такова устройство е 50 lm.

Корпусът на светодиодите SMD 2835 е изработен от топлоустойчив полимер и издържа на температури до 240°C. Трябва да се отбележи, че радиационното разграждане в тези клетки е по-малко от 5% по време на 3000 часа работа. Освен това устройството има сравнително ниско термично съпротивление на кръстовището кристал-субстрат (4 C/W). Максималният работен ток е 0.18A, температурата на кристала е 130°C.

Според цвета на сиянието, топло бяло с температура на светене 4000 K, дневно бяло - 4800 K, чисто бяло - от 5000 до 5800 K и студено бяло с цветна температура 6500-7500 K. Заслужава да се отбележи, че максималният светлинен поток за устройства със студено бяло сияние, минималният - за топли бели светодиоди. В дизайна на устройството контактните подложки са увеличени, което допринася за по-добро разсейване на топлината.

Полезен съвет! SMD 2835 светодиодите могат да се използват за всякакъв вид монтаж.

Характеристики на светодиодите SMD 5050

Дизайнът на корпуса на SMD 5050 съдържа три светодиода от същия тип. Сините, червените и зелените LED източници имат технически характеристики, подобни на кристалите SMD 3528. Стойността на работния ток на всеки от трите светодиода е 0,02A, следователно общият ток на цялото устройство е 0,06A. За да не се повредят светодиодите, се препоръчва да не се превишава тази стойност.

SMD 5050 LED устройствата имат директно напрежение 3-3.3V и светлинна мощност (мрежов поток) от 18-21 lm. Мощността на един светодиод е сумата от три стойности на мощността на всеки кристал (0,7W) и е 0,21W. Цветът на излъчваното от уредите сияние може да бъде бяло във всички нюанси, зелено, синьо, жълто и многоцветно.

Близкото подреждане на светодиоди с различни цветове в един и същ пакет SMD 5050 направи възможно внедряването на многоцветни светодиоди с отделно управление на всеки цвят. Контролерите се използват за регулиране на лампите с помощта на светодиоди SMD 5050, така че цветът на сиянието да може плавно да се променя от един на друг след определен период от време. Обикновено такива устройства имат няколко режима на управление и могат да регулират яркостта на светодиодите.

Типични характеристики на SMD 5730 LED

Светодиодите SMD 5730 са съвременни представители на LED устройства, чието тяло е с геометрични размери 5,7x3 мм. Те принадлежат към ултра ярки светодиоди, чиито характеристики са стабилни и качествено различни от параметрите на техните предшественици. Произведени от нови материали, тези светодиоди се характеризират с повишена мощност и високоефективен светлинен поток. Освен това те могат да работят в условия на висока влажност, устойчиви са на температурни крайности и вибрации и имат дълъг експлоатационен живот.

Има два вида устройства: SMD 5730-0,5 с мощност 0,5W и SMD 5730-1 с мощност 1W. Отличителна черта на устройствата е възможността за тяхната работа на импулсен ток. Стойността на номиналния ток на SMD 5730-0.5 е 0.15A; по време на импулсна работа устройството може да издържи на токове до 0.18A. Този тип светодиоди осигуряват светлинен поток до 45 lm.

Светодиодите SMD 5730-1 работят при постоянен ток от 0,35A, с импулсен режим - до 0,8A. Ефективността на светлинния изход на такова устройство може да бъде до 110 lm. Благодарение на термоустойчивия полимер, корпусът на уреда издържа на температури до 250°C. Ъгълът на дисперсия и на двата вида SMD 5730 е 120 градуса. Степента на влошаване на светлинния поток е по-малко от 1% при работа в продължение на 3000 часа.

Характеристики на светодиодите Cree

Cree (САЩ) се занимава с разработването и производството на супер ярки и най-мощни светодиоди. Една от групите светодиоди Cree е представена от серия Xlamp устройства, които са разделени на едночипови и многочипови. Една от характеристиките на монокристалните източници е разпределението на радиацията по ръбовете на устройството. Тази иновация направи възможно производството на лампи с голям ъгъл на светене, използвайки минимален брой кристали.

В серията LED източници с висока интензивност XQ-E ъгълът на светене е от 100 до 145 градуса. С малки геометрични размери от 1,6x1,6 mm, мощността на супер ярките светодиоди е 3 волта, а светлинният поток е 330 lm. Това е една от най-новите разработки на Cree. Всички светодиоди, чийто дизайн е разработен на базата на един чип, имат висококачествено цветопредаване в рамките на CRE 70-90.

Свързана статия:

Как сами да си направите или поправите LED гирлянд. Цени и основни характеристики на най-популярните модели.

Cree пусна няколко разновидности на многочипови LED тела с най-новите типове мощност от 6 до 72 волта. Многочиповите светодиоди са разделени на три групи, които включват устройства с високо напрежение, мощност до 4W и над 4W. При източници до 4W, 6 кристала се сглобяват в пакет тип MX и ML. Ъгълът на разсейване е 120 градуса. Можете да закупите Cree светодиоди от този тип с бели топли и студени цветове.

Полезен съвет! Въпреки високата надеждност и качество на светлината, можете да закупите светодиоди с висока мощност от серията MX и ML на сравнително ниска цена.

Групата над 4W включва светодиоди от няколко кристала. Най-габаритните устройства в групата са 25W устройства, представени от серия MT-G. Новостта на компанията са светодиодите модел XHP. Едно от големите LED-устройства е с корпус 7х7 мм, мощността му е 12W, светлинна мощност е 1710 lm. Високоволтовите светодиоди съчетават малък размер и висока светлинна мощност.

Схеми за свързване на LED

Има определени правила за свързване на светодиоди. Като се има предвид, че токът, преминаващ през устройството, се движи само в една посока, за дълга и стабилна работа на LED устройствата е важно да се вземе предвид не само определено напрежение, но и оптималната стойност на тока.

Схема за свързване на LED към 220V мрежа

В зависимост от използвания източник на захранване има два вида схеми за свързване на светодиоди към 220V. В един от случаите се използва с ограничен ток, във втория - специален, който стабилизира напрежението. Първият вариант взема предвид използването на специален източник с определена сила на тока. Резисторът в тази верига не е необходим, а броят на свързаните светодиоди е ограничен от мощността на драйвера.

Два вида пиктограми се използват за обозначаване на светодиоди в диаграмата. Над всяко тяхно схематично изображение има две малки успоредни стрелки, сочещи нагоре. Те символизират яркото сияние на LED устройството. Преди да свържете светодиода към 220V с помощта на захранване, трябва да включите резистор във веригата. Ако това условие не е изпълнено, това ще доведе до факта, че работният живот на светодиода ще бъде значително намален или просто ще се провали.

Ако използвате захранване при свързване, тогава само напрежението ще бъде стабилно във веригата. Като се има предвид незначителното вътрешно съпротивление на LED устройството, включването му без ограничител на тока ще доведе до изгаряне на устройството. Ето защо в веригата за превключване на светодиода се въвежда подходящ резистор. Трябва да се отбележи, че резисторите се предлагат с различни оценки, така че те трябва да бъдат изчислени правилно.

Полезен съвет! Отрицателната точка на веригите за свързване на светодиод към мрежа от 220 волта с помощта на резистор е разсейването на висока мощност, когато е необходимо да се свържете товар с повишена консумация на ток. В този случай резисторът се заменя с гасящ кондензатор.

Как да изчислим съпротивлението на светодиода

Когато изчисляват съпротивлението за светодиод, те се ръководят от формулата:

U = IхR,

където U е напрежение, I е ток, R е съпротивление (законът на Ом). Да речем, че трябва да свържете светодиод със следните параметри: 3V - напрежение и 0,02A - сила на тока. Така че, когато свържете светодиода към 5 волта на захранването, той да не се провали, трябва да премахнете допълнителните 2V (5-3 = 2V). За да направите това, е необходимо да включите резистор с определено съпротивление във веригата, което се изчислява по закона на Ом:

R = U/I.

По този начин съотношението от 2V към 0,02A ще бъде 100 ома, т.е. това е резисторът, от който се нуждаете.

Често се случва, като се имат предвид параметрите на светодиодите, съпротивлението на резистора има нестандартна стойност за устройството. Такива ограничители на тока не могат да бъдат намерени в точки за продажба, например 128 или 112,8 ома. След това трябва да използвате резистори, чието съпротивление има най-близката по-висока стойност в сравнение с изчислената. В този случай светодиодите няма да работят с пълна сила, а само с 90-97%, но това ще бъде незабележимо за окото и ще повлияе положително на ресурса на устройството.

В интернет има много опции за калкулатори за LED изчисление. Те отчитат основните параметри: спад на напрежението, номинален ток, изходно напрежение, брой устройства във веригата. Като зададете параметрите на LED устройствата и източниците на ток в полето на формуляра, можете да разберете съответните характеристики на резисторите. За да се определи съпротивлението на цветно кодираните ограничители на ток, има и онлайн изчисления на резистор за светодиоди.

Схеми за паралелно и серийно свързване на светодиоди

При сглобяване на конструкции от няколко LED устройства се използват схеми за свързване на светодиоди към 220-волтова мрежа със серийно или паралелно свързване. В същото време, за правилно свързване, трябва да се има предвид, че когато светодиодите са свързани последователно, необходимото напрежение е сумата от спадовете на напрежението на всяко устройство. Докато когато светодиодите са свързани паралелно, силата на тока се добавя.

Ако веригите използват LED устройства с различни параметри, тогава за стабилна работа е необходимо да се изчисли резистора за всеки светодиод поотделно. Трябва да се отбележи, че два напълно идентични светодиода не съществуват. Дори устройствата от същия модел имат леки разлики в параметрите. Това води до факта, че когато свържете голям брой от тях в последователна или паралелна верига с един резистор, те могат бързо да се разградят и да се провалят.

Забележка! При използване на един резистор в паралелна или последователна верига могат да се свързват само LED устройства с идентични характеристики.

Несъответствието в параметрите, когато няколко светодиода са свързани паралелно, да кажем 4-5 броя, няма да повлияе на работата на устройствата. И ако свържете много светодиоди към такава верига, това ще бъде лошо решение. Дори ако LED източниците имат лека вариация в характеристиките, това ще доведе до това, че някои тела ще излъчват ярка светлина и ще изгорят бързо, докато други ще светят лошо. Следователно, когато свързвате паралелно, винаги трябва да използвате отделен резистор за всяко устройство.

По отношение на серийното свързване има икономична консумация, тъй като цялата верига консумира количество ток, равно на консумацията на един светодиод. При паралелна верига консумацията е сумата от консумацията на всички LED източници, включени във веригата, включена във веригата.

Как да свържете светодиодите към 12 волта

При проектирането на някои устройства са предвидени резистори на етапа на производство, което прави възможно свързването на светодиоди към 12 волта или 5 волта. Такива устройства обаче не винаги се предлагат в търговската мрежа. Следователно във веригата за свързване на светодиоди към 12 волта е предвиден ограничител на тока. Първата стъпка е да разберете характеристиките на свързаните светодиоди.

Такъв параметър като директен спад на напрежението за типичните LED устройства е около 2V. Номиналният ток за тези светодиоди съответства на 0,02A. Ако искате да свържете такъв светодиод към 12V, тогава „допълнителните“ 10V (12 минус 2) трябва да бъдат изгасени с ограничаващ резистор. Използвайки закона на Ом, можете да изчислите съпротивлението за него. Получаваме това 10 / 0,02 \u003d 500 (Ohm). По този начин е необходим резистор с номинална стойност 510 ома, който е най-близкият в серията електронни компоненти E24.

За да може такава верига да работи стабилно, също така е необходимо да се изчисли мощността на ограничителя. Използвайки формулата, въз основа на която мощността е равна на произведението на напрежението и тока, изчисляваме нейната стойност. Умножаваме напрежението от 10V по тока от 0.02A и получаваме 0.2W. Следователно е необходим резистор, чиято стандартна мощност е 0,25 W.

Ако е необходимо да се включат две LED устройства във веригата, тогава трябва да се има предвид, че напрежението, падащо върху тях, вече ще бъде 4V. Съответно, за резистора остава да се изплати не 10V, а 8V. Следователно по-нататъшното изчисляване на съпротивлението и мощността на резистора се извършва въз основа на тази стойност. Местоположението на резистора във веригата може да бъде предоставено навсякъде: от страната на анода, катода, между светодиодите.

Как да тествате светодиод с мултицет

Един от начините да проверите работното състояние на светодиодите е да тествате с мултицет. Такова устройство може да диагностицира светодиоди от всякакъв дизайн. Преди да проверите светодиода с тестер, превключвателят на устройството се настройва в режим "набиране" и сондите се прилагат към клемите. Когато червената сонда е свързана към анода, а черната към катода, кристалът трябва да излъчва светлина. Ако полярността е обърната, на дисплея трябва да се покаже "1".

Полезен съвет! Преди да тествате светодиода за функционалност, се препоръчва да заглушите основното осветление, тъй като по време на тестване токът е много нисък и светодиодът ще излъчва светлина толкова слабо, че при нормално осветление може да не се забелязва.

Тестването на LED-устройства може да се извърши без използване на сонди. За да направите това, в отворите, разположени в долния ъгъл на устройството, анодът се вкарва в отвора със символа "E", а катодът - с показалеца "C". Ако светодиодът е в изправност, той трябва да светне. Този метод на изпитване е подходящ за светодиоди с доста дълги разпоени проводници. Позицията на превключвателя при този метод на проверка няма значение.

Как да проверите светодиодите с мултицет без запояване? За да направите това, спойте парчета от обикновена кламер към сондите на тестера. Като изолация е подходящ текстолитов уплътнител, който се поставя между проводниците, след което се обработва с електрическа лента. Изходът е вид адаптер за свързване на сонди. Щипките пружинират добре и са здраво фиксирани в процепите. В тази форма можете да свържете сондите към светодиодите, без да ги запоявате от веригата.

Какво може да се направи от светодиоди със собствените си ръце

Много радиолюбители практикуват сглобяване на различни дизайни от светодиоди със собствените си ръце. Самостоятелно сглобените продукти не са по-ниски по качество, а понякога дори надминават аналозите на промишленото производство. Това могат да бъдат цветни и музикални устройства, мигащи LED дизайни, „направи си сам“ светлини на светодиоди и много други.

Сглобяване на токов стабилизатор за светодиоди със собствените си ръце

За да не се изчерпва ресурсът на светодиода предсрочно, е необходимо токът, протичащ през него, да има стабилна стойност. Известно е, че червените, жълтите и зелените светодиоди могат да се справят с по-високи токови натоварвания. Докато синьо-зелените и белите LED източници, дори при леко претоварване, изгарят за 2 часа. По този начин, за нормалната работа на светодиода, е необходимо да се разреши проблемът с неговото захранване.

Ако съберете верига от светодиоди, свързани последователно или паралелно, тогава можете да им осигурите идентично излъчване, ако токът, преминаващ през тях, има същата сила. Освен това импулсите на обратния ток могат да повлияят неблагоприятно на живота на LED източниците. За да предотвратите това, е необходимо да включите токов стабилизатор за светодиодите във веригата.

Качествените характеристики на LED лампите зависят от използвания драйвер - устройство, което преобразува напрежението в стабилизиран ток с определена стойност. Много радиолюбители сглобяват 220V LED захранваща верига със собствените си ръце на базата на чипа LM317. Елементите за такава електронна схема са с ниска цена и такъв стабилизатор е лесен за конструиране.

При използване на токов стабилизатор на LM317 за светодиоди, токът се регулира в рамките на 1A. Изправителят на базата на LM317L стабилизира тока до 0.1A. Във веригата на устройството се използва само един резистор. Изчислява се с помощта на онлайн калкулатор за LED съпротивление. Наличните удобни устройства са подходящи за захранване: захранвания от принтер, лаптоп или друга потребителска електроника. Не е изгодно да сглобявате по-сложни схеми сами, тъй като е по-лесно да ги закупите готови.

DIY LED DRL

Използването на дневни светлини (DRL) на автомобили значително увеличава видимостта на автомобила през дневните часове от другите участници в движението. Много автомобилисти практикуват самостоятелно сглобяване на DRL с помощта на светодиоди. Една от опциите е DRL устройство от 5-7 светодиода с мощност 1W и 3W за всеки блок. Ако използвате по-малко мощни LED източници, светлинният поток няма да отговаря на стандартите за такива светлини.

Полезен съвет! Когато правите DRL със собствените си ръце, вземете предвид изискванията на GOST: светлинен поток 400-800 Cd, ъгъл на светене в хоризонтална равнина - 55 градуса, във вертикална - 25 градуса, площ - 40 cm².

За основата можете да използвате алуминиева профилна дъска с подложки за монтаж на светодиоди. Светодиодите са фиксирани към платката с топлопроводимо лепило. В съответствие с вида на LED източниците се избира оптика. В този случай са подходящи лещи с ъгъл на осветяване от 35 градуса. Лещите се монтират на всеки светодиод поотделно. Проводниците се показват във всяка удобна посока.

След това се прави корпус за DRL, който едновременно служи като радиатор. За да направите това, можете да използвате U-образния профил. Готовият LED модул се поставя вътре в профила, като се фиксира с винтове. Цялото свободно пространство може да се запълни с прозрачен уплътнител на силиконова основа, оставяйки само лещите на повърхността. Такова покритие ще служи като защита от влага.

DRL се свързва към захранването със задължително използване на резистор, чието съпротивление е предварително изчислено и проверено. Методите на свързване могат да варират в зависимост от модела на превозното средство. Схемите за свързване могат да бъдат намерени в интернет.

Как да накарам светодиодите да мигат

Най-популярните мигащи светодиоди, които можете да закупите готови, са устройства, които се регулират от потенциалното ниво. Мигането на кристала възниква поради промяна в захранването на клемите на устройството. И така, двуцветно червено-зелено LED устройство излъчва светлина в зависимост от посоката на тока, преминаващ през него. Мигащият ефект в RGB LED се постига чрез свързване на три изхода за отделно управление към конкретна система за управление.

Но можете също да направите обикновен едноцветен светодиод да мига, като имате минимум електронни компоненти в арсенала си. Преди да направите мигащ светодиод, трябва да изберете работеща верига, която е проста и надеждна. Можете да използвате мигаща LED верига, която ще се захранва от 12V източник.

Веригата се състои от транзистор с ниска мощност Q1 (подходящ е силициев високочестотен KTZ 315 или негови аналози), резистор R1 820-1000 Ohm, 16-волтов кондензатор C1 с капацитет 470 uF и LED източник. Когато веригата е включена, кондензаторът се зарежда до 9-10V, след което транзисторът се отваря за момент и отдава натрупаната енергия на светодиода, който започва да мига. Тази схема може да се приложи само в случай на захранване от източник 12V.

Можете да съберете по-усъвършенствана схема, която работи по аналогия с транзисторен мултивибратор. Веригата включва транзистори KTZ 102 (2 бр.), 300 ома резистори R1 и R4 всеки за ограничаване на тока, 27000 ома резистори R2 и R3 за настройка на базовия ток на транзисторите, 16-волтови полярни кондензатори (2 бр. капацитет от 10 uF) и два LED източника. Тази верига се захранва от 5V DC захранване.

Схемата работи на принципа на "двойка Дарлингтън": кондензаторите C1 и C2 се зареждат и разреждат последователно, което води до отваряне на определен транзистор. Когато един транзистор подава захранване на C1, един светодиод светва. Освен това C2 се зарежда плавно и основният ток на VT1 намалява, което води до затваряне на VT1 и отваряне на VT2 и светва друг светодиод.

Полезен съвет! Ако използвате захранващо напрежение над 5V, ще трябва да използвате резистори с различен рейтинг, за да предотвратите повреда на светодиодите.

Сглобяване на цветна музика на светодиоди със собствените си ръце

За да приложите доста сложни цветови музикални схеми на светодиоди със собствените си ръце, първо трябва да разберете как работи най-простата цветова музикална схема. Състои се от един транзистор, резистор и LED устройство. Такава схема може да се захранва от източник с номинална мощност от 6 до 12V. Работата на веригата се осъществява поради каскадно усилване с общ емитер (емитер).

Базовият VT1 получава сигнал с различна амплитуда и честота. В случай, че колебанията на сигнала надхвърлят посочения праг, транзисторът се отваря и светодиодът светва. Недостатъкът на тази схема е зависимостта на мигането от степента на звуковия сигнал. По този начин ефектът от цветната музика ще се появи само при определена степен на сила на звука. Ако звукът се увеличи. светодиодът ще свети през цялото време, а когато намалее, ще мига малко.

За да постигнат пълноценен ефект, те използват цветова музикална схема на светодиоди с разбивка на звуковия диапазон на три части. Веригата с триканален звуков преобразувател се захранва от източник 9V. Огромен брой цветови музикални схеми могат да бъдат намерени в интернет на различни форуми за радиолюбители. Това могат да бъдат цветови музикални схеми с помощта на едноцветна лента, RGB LED лента, както и схеми за плавно включване и изключване на светодиодите. Също така в мрежата можете да намерите схеми на светлини на светодиоди.

Направи си сам дизайн на LED индикатор за напрежение

Веригата на индикатора на напрежението включва резистор R1 (променливо съпротивление 10 kOhm), резистори R1, R2 (1 kOhm), два транзистора VT1 KT315B, VT2 KT361B, три светодиода - HL1, HL2 (червен), HLZ (зелен). X1, X2 - 6-волтови захранвания. В тази схема се препоръчва използването на LED-устройства с напрежение 1,5V.

Алгоритъмът на работа на самостоятелно изработен LED индикатор за напрежение е следният: когато се подаде напрежение, централният зелен светодиод светва. В случай на спад на напрежението, червеният светодиод, разположен вляво, се включва. Увеличаването на напрежението кара червения светодиод, разположен вдясно, да свети. При средно положение на резистора всички транзистори ще бъдат в затворено положение и само централният зелен светодиод ще получава напрежение.

Отварянето на транзистора VT1 се случва, когато плъзгачът на резистора се премести нагоре, като по този начин се увеличава напрежението. В този случай подаването на напрежение към HL3 спира и то се прилага към HL1. Когато преместите плъзгача надолу (намаляване на напрежението), транзисторът VT1 се затваря и VT2 се отваря, което ще захранва светодиода HL2. С леко закъснение светодиодът HL1 ще изгасне, HL3 ще мига веднъж и HL2 ще светне.

Такава схема може да бъде сглобена с помощта на радиокомпоненти от остаряло оборудване. Някои го сглобяват върху дъска от текстолит, като спазват мащаб 1: 1 с размерите на частите, така че всички елементи да могат да се поберат на дъската.

Неограниченият потенциал на LED осветлението дава възможност за самостоятелно проектиране на различни осветителни устройства от светодиоди с отлични характеристики и сравнително ниска цена.

Светодиодите стават все по-популярни решения и то в различни области. Могат да се използват като декоративни продукти или за осветяване на помещенията, както и различни зони извън сградите. Светодиодите се доставят на пазара в доста широка гама от модификации. В същото време разработчиците на съответните продукти периодично предлагат иновативни решения, които в бъдеще могат да формират нови пазарни ниши. Кои са най-често срещаните видове светодиоди днес? За какви цели могат да се използват?

Какво представляват светодиодите?

Преди да разгледаме често срещаните видове светодиоди, ще проучим обща информация за съответните устройства. Светодиодът е полупроводник, който е в състояние да преобразува електрически ток в светлина. В същото време полупроводниковият кристал, който е неговият основен компонент, се състои от няколко слоя, характеризиращи се с 2 вида проводимост. А именно – дупка и електрон.

Проводимостта от първия тип включва прехода на електрон от един атом към друг, върху който има свободно пространство. От своя страна друг електрон идва към първия атом, друг – към предишния и т. н. Този механизъм работи благодарение на ковалентните връзки между атомите. Те обаче не се движат. Всъщност се движи положителен заряд, който физиците условно наричат ​​дупка. В този случай, когато електрон преминава към дупки, светлината се освобождава.

По своята структура светодиодът като цяло е подобен на изправителния диод. Тоест има 2 изхода - анод и катод. Тази функция предопределя необходимостта от спазване на полярността при свързване на светодиода към източник на електрически ток.

Съответните продукти обикновено са проектирани за постоянен ток от 20 милиампера. По принцип тази стойност може да бъде намалена, но в този случай цветът може да се промени и яркостта на светодиода може да намалее. От своя страна е нежелателно да се увеличава съответният параметър. Ако токът надвишава оптималната стойност, тогава, за да се намали до необходимото ниво, се използва ограничаващ резистор.

Има доста неща, които трябва да имате предвид, когато инсталирате светодиоди. Това се предопределя от тяхната вътрешна структура, форма на изпълнение. В някои случаи може да се наложи използването на стабилизатор за светодиоди и други електронни компоненти, за да се гарантира работата на устройството, в което е инсталиран въпросният продукт.

В зависимост от състава на полупроводниците в светодиода, той може да бъде червен, жълт, зелен или син. Например, ако структурата на съответния електронен компонент съдържа галиев нитрид, тогава светодиодът ще свети в синьо. Всъщност един от критериите, въз основа на които се разграничават определени видове светодиоди, може да бъде техният цвят.

Приложение

Първите светодиоди на пазара са произведени в метални кутии. Постепенно започва да се заменя с пластмаса. В същото време по цвят обикновено се избира, като се вземе предвид цвета на светодиода. Въпреки това, прозрачните пластмасови кутии също са доста често срещани.

Разглежданите електронни устройства намират широко приложение в различни области. Това се дължи на факта, че почти всички се характеризират с:

енергийна ефективност;

Дълъг експлоатационен живот;

Възможността за определяне на цвета на блясъка, както и регулиране на неговата мощност;

сигурност;

Екологичност.

Ако говорим за енергийна ефективност, светодиодите със същата светлинна мощност могат да имат значително по-малко мощност от конвенционалните лампи. По-ниската мощност на светодиода намалява общото натоварване на енергийната система на сградата. Срокът на експлоатация на устройствата може да бъде няколко десетки пъти по-висок от този на конвенционалните лампи. В същото време, от гледна точка на функциите, светодиодите изобщо не могат да бъдат по-ниски от тях.

С формирането на масовото търсене на такива продукти, както и с тяхното намаляване на цената, светодиодите все повече се използват за същите цели като конвенционалните лампи. Няма трудности при инсталирането на подходящи решения в сравнение с традиционните осветителни тела. Важно е само да се уверите, че даден светодиод е подходящ за инсталиране в захранването на помещението. За да направите това, може да е необходимо предварително - преди да закупите светодиоди - да идентифицирате основните му параметри.

Какви други предимства могат да имат разглежданите решения?

Така че, може да се отбележи, че цветната температура на светодиода може да бъде почти всяка - включително комбинацията от горните цветове. В допълнение, устройствата могат да бъдат допълнени с различни светлинни филтри, които могат значително да разширят обхвата на светодиодите по отношение на избора на необходимата цветова температура.

Възможността за контрол на силата на сиянието е друго предимство на въпросните устройства. Тази опция се съчетава добре с тяхната висока енергийна ефективност. Мощността на светодиода може да се регулира автоматично - въз основа на реалните условия на използване на осветителните устройства. И това практически не се отразява на техния експлоатационен живот.

Светодиодите са екологично чисти, тъй като не излъчват вредна за хората радиация. Тази характеристика отново разширява възможностите за използване на въпросните устройства.

Класификация: индикаторни и осветителни решения

Специалистите разграничават 2 основни категории светодиоди - индикаторни, както и осветление. Първите са предназначени главно за създаване на декоративен светлинен ефект и се използват като елемент за декориране на сграда, стая или превозно средство. Или като инструмент за оформяне на текст - например на рекламен банер.

На свой ред има осветителни светодиоди. Те са предназначени да увеличат яркостта на осветлението в стая или в определена зона от територията - например, ако вземем предвид светодиодите за автомобили. Съответният тип решение е алтернатива на използването на конвенционални лампи и в много случаи по-изгодно от гледна точка на енергийна ефективност и екологичност.

Видове изпълнение

Но обратно към класификацията на светодиодите. Можете да определите най-широк кръг от основания за тяхното причисляване към определени категории. Общият подход сред експертите включва избора на следните основни видове светодиоди:

Фибри;

Нека ги разгледаме по-подробно.

Каква е спецификата на DIP светодиодите?

Ако проучим по-подробно как тези видове светодиоди се появиха на пазара, тогава устройствата от клас DIP могат да бъдат приписани на първите, които започнаха да се продават на едро. Тези разтвори са кристали, които се поставят в корпуси с оптични компоненти, по-специално леща, която създава светлинен лъч.

DIP светодиодите принадлежат към категорията на индикаторите. Те имат друго име - DIL. Те са инсталирани на дъската, върху която първо трябва да направите дупки. Може да се отбележи, че в рамките на разглежданата категория могат да се разграничат различни видове светодиоди, които се различават по диаметър на крушката, цвят и материал на производство. В този случай съответните параметри могат да бъдат представени в най-широк диапазон. Разглежданите решения са с цилиндрична форма. Сред съответните светодиоди има както монохромни, така и многоцветни устройства.

Паяк LED

Този тип LED обикновено е много подобен на предишните устройства. Но те имат два пъти повече изводи - 4. Докато DIP светодиодите имат 2. Фактът, че представеният тип решения имат повече изходи оптимизира разсейването на топлината и повишава надеждността на съответните компоненти. На практика те се използват в различни области, по-специално като светодиоди за автомобили.

SMD светодиоди

Тези решения се произвеждат с помощта на концепцията за повърхностен монтаж. Тоест те са светодиоди, които се монтират на всяка повърхност, докато други решения могат да се монтират чрез монтаж.

Размерите на светодиодите от този тип могат да бъдат значително по-малки от тези на алтернативните решения, както и от тези конструкции, върху които са инсталирани. Отново, в този случай е правомерно да се говори за по-оптимално разсейване на топлината. Използване на светодиоди тип SMD в много случаи ви позволява да разширите променливостта на изпълнението на осветителните конструкции.

SMD светодиодите принадлежат към категорията осветление. Те се характеризират с доста сложна структура. И така, самият светодиод се състои от метален субстрат. Върху него е фиксиран кристал, който е запоен директно към контактите на тялото на субстрата. Над кристала се поставя леща. В този случай могат да се монтират 1-3 светодиода на един субстрат. SMD включват често срещани видове ултраярки светодиоди, като 3528. Тези решения са много търсени.

COB светодиоди

Следващият популярен тип LED е COB. Изработен е по технология, която включва инсталиране на кристал директно върху дъската. Това решение има много предимства:

Защита на съединението от окисляване;

Малки размери на конструкцията;

Ефективност на разсейване на топлината;

Намаляване на разходите за инсталиране на светодиоди - в сравнение, по-специално, с SMD устройства.

Ако разгледаме горните видове светодиоди, може да се отбележи, че решенията на марката COB могат да бъдат приписани на най-иновативните. За първи път тази технология е внедрена от японски инженери в края на 2000-те. Сега тези видове светодиоди продължават да набират популярност.

Според експерти разглежданите решения дори могат да станат най-популярните на пазара, особено ако говорим за търговския сегмент, за сферата на битово осветление. Струва си да се отбележи, че има области, в които приложението на COB светодиодите може да бъде трудно. Сред тях е производството на професионална осветителна техника. Факт е, че въпросните светодиоди не са много оптимални по отношение на приспособяването към организацията на осветлението с установена крива на интензитета на светлината. В такива случаи устройствата тип SMD могат да бъдат по-подходящи.

Описаните диоди са свързани с осветлението. Според експертите, те могат да бъдат приписани на най-добрите, въз основа на характеристиките на светлинния поток. Предлагат се на пазара в различни цветове като червено, зелено, синьо, а също и бяло. Светлинният поток на тези модели има ъгъл на дисперсия 40-120 градуса.

Повече от 9 COB светодиода могат да бъдат инсталирани на един субстрат. Те са покрити с фосфор, в резултат на което придобиват висока яркост. Може да се отбележи, че светлинният поток на тези решения е по-висок от този на устройствата от типа SMD. По този начин, ако преценим кой тип светодиоди е по-добър, тогава според посочения критерий решението от клас COB може да има предимство.

Светодиодите тип COB също намират приложение в автомобилната индустрия. Могат да се използват като компонент на предни, задни светлини, мигачи. Основното нещо е да инсталирате правилно закупените устройства. За да направите това, има смисъл да се обърнете към опитни професионалисти.

Влакнести светодиоди

Влакнести светодиоди са иновативни. Те се появиха на пазара наскоро, през 2015 г. Разглежданите решения са разработени от инженери от Южна Корея.

Можете да използвате тези видове светодиоди в производството на облекло. Тоест от тях е напълно възможно да шиете риза или тениска, която може да свети. Производството на облекло на базата на влакнести светодиоди също включва използването на различни полимери, както и алуминиеви съединения.

Нажежаеми светодиоди

Друг пример за иновативни светодиоди са решенията тип нишка. Основното им предимство е високата енергийна ефективност. При същата мощност, например, със светодиоди като COB, решенията с нишки могат да осигурят по-високо ниво на осветеност.

Считан за най-често използван при производството Сред забележителните характеристики на производството на съответните светодиоди е изпълнението на монтаж директно върху стъклен субстрат. Този подход прави възможно разпространението на светлината, излъчвана от светодиода, на 360 градуса.

Как да изберем най-добрия вариант?

Как да определим типа светодиод, който е оптимален за конкретен дизайн? Има голям брой критерии, които могат да се ръководят по този въпрос. По принцип е съвсем законно да се определи обхватът на светодиода въз основа на неговата класификация според характеристиките, които обсъдихме по-горе. Ще проучим спецификата на избора на подходящите електронни компоненти, като вземем предвид характеристиките на устройствата:

Избор на LED: Характеристики на DIP решенията

Както отбелязахме по-горе, DIP светодиодите са сред най-ранните продукти, които се появяват на пазара. Така в тях участват доста стари, но все още търсени технологии. Основните им предимства са лекота на монтаж, удобство на формата, ниска консумация на енергия, ниско нагряване, както и доста висока степен на защита от външни влияния.

Най-често разглежданите светодиоди се предлагат в диаметри от 3 и 5 мм. Ако сравним светодиодите по тип, можем да заключим, че разглежданите решения са най-оптималните за използване:

Като елементи на автомобилния тунинг;

Като декоративни компоненти;

Като част от нискомощни - като вариант на домашно приготвени - фенери.

Разглежданите светодиоди имат относително ниска цена и достъпност на пазара. Може да се отбележи, че сред най-често срещаните модификации са 12 волтови светодиоди. Те могат да бъдат намерени в различни онлайн каталози, както и в специализирани магазини в широк асортимент. Всъщност всички 12 волтови светодиоди се характеризират с доста голямо търсене на пазара.

Избор на светодиоди: Характеристики на решенията от типа SMD

Съответният тип разтвор на външен вид се различава фундаментално от другите по това, че имат плоска форма. Монтажът на тези електронни компоненти се извършва без използване на крака. Токът за светодиоди тип SMD се подава към клемите, които са разположени на обратната им страна.

По този начин инсталирането на тези устройства се извършва без използване на дупки. Поставянето на светодиодите може да се извърши много компактно. В резултат на това структурата, върху която са разположени съответните устройства, също може да намалее.

Основните начини за използване на въпросните устройства са една и съща автонастройка, различни видове вътрешно осветление. Сред най-значимите предимства на тези опции са високата яркост, светлинната мощност. В комбинация с малкия си размер, тези решения предлагат значителни предимства пред алтернативните модели продукти.

Сред най-разпространените на съвременния пазар е типът LED 3528. Тези продукти намират широко приложение при производството на LED ленти. Дизайнът на съответните продукти позволява производството на трицветни светодиоди - с червен, син и зелен цвят на светенето. На базата на решенията 3528 се произвеждат много други електронни компоненти, като светодиод тип SMD 5050.

Въпросните продукти се отличават и с достъпност. Обикновено те се представят на пазара в широк диапазон.

Избор на светодиоди: Характеристики на решенията COB

На първо място, заслужава да се отбележи, че значителна част от светодиодите от съответния тип са много мощни дизайни. Тяхната характерна особеност е бързото разсейване на светлината, благодарение на разполагането на кристали върху повърхността, което осигурява динамично отвеждане на топлината.

Въпросните светодиоди са много ярки. Това ги прави търсени само за използване в дизайна на автомобилни фарове. Струва си да се отбележи, че тези продукти трябва да бъдат инсталирани, като се вземат предвид редица съществени нюанси - те могат да бъдат известни само на опитни специалисти. Затова се препоръчва да се свържете с компетентните сервизни отдели за инсталиране на подходящи решения.

Олег Лосев

Още през 1907 г. за първи път е отбелязано слабо сияние, излъчвано от кристали от силициев карбид поради неизвестни тогава електронни трансформации. През 1923 г. нашият сънародник, служител на радиолабораторията в Нижни Новгород, Олег Лосев, отбелязва това явление по време на своите радиотехнически изследвания с полупроводникови детектори, но интензитетът на наблюдаваното излъчване е толкова незначителен, че руската научна общност по това време не е била сериозно се интересуват от това явление.

Пет години по-късно Лосев специално се занимава с изследвания на този ефект и ги продължава почти до края на живота си (О. В. Лосев умира в обсадения Ленинград през януари 1942 г., преди да навърши 39 години). Отваряне "Лосев светлина", както нарекоха ефекта в Германия, където Лосев публикува в научни списания, се превърна в световна сензация. И след изобретяването на транзистора (през 1948 г.) и създаването на теорията за p-n прехода (основата на всички полупроводници), естеството на сиянието стана ясно.

През 1962 г. американецът Ник Холоняк демонстрира работата на първия светодиод, а малко след това обяви началото на полуиндустриалното производство на светодиоди.

Светлинен диод (светещи диод - LED)е полупроводниково устройство, активната му част, наречена "кристал" или "чип", подобно на конвенционалните диоди, се състои от два вида полупроводник - с електронна (n-тип) и дупкова (p-тип) проводимост. За разлика от конвенционалния диод, в светодиода, на интерфейса между полупроводници от различни типове, има определена енергийна бариера, която предотвратява рекомбинацията на двойки електрон-дупка. Електрическото поле, приложено към кристала, прави възможно преодоляването на тази бариера и рекомбинацията (унищожението) на двойката настъпва с излъчване на светлинен квант. Дължината на вълната на излъчваната светлина се определя от енергийната бариера, която от своя страна зависи от материала и структурата на полупроводника, както и от наличието на примеси.

Така че, на първо място, имаме нужда от p-n преход, тоест контакт на два полупроводника с различни видове проводимост. За да направите това, близките до контакт слоеве на полупроводников кристал се легират с различни примеси: от едната страна акцептор, от другата, донор.

Но не всеки p-n преход излъчва светлина. Защо? Първо, ширината на лентата в активната област на светодиода трябва да бъде близка до енергията на светлинните кванти във видимия диапазон. Второ, вероятността от излъчване по време на рекомбинация на двойки електрон-дупка трябва да бъде висока, за което полупроводниковият кристал трябва да съдържа малко дефекти, поради което рекомбинацията се случва без радиация. Тези условия си противоречат до известна степен.

В действителност, за да се изпълнят и двете условия, един pn преход в кристала не е достатъчен и е необходимо да се произвеждат многослойни полупроводникови структури, така наречените хетероструктури, за чието изследване руският физик акад. Жорес Алферов получи Нобелова награда за 2000 г. награда.

Как работи светодиодът

Основните съвременни материали, използвани в LED кристалите:

• InGaN— сини, зелени и ултравиолетови диоди с висока яркост;
• AlGaInP— жълти, оранжеви и червени светодиоди с висока яркост;
• AlGaAs— червени и инфрачервени диоди;
• GaP- жълти и зелени светодиоди.

В допълнение към светодиодите от типа на лампата (3, 5, 10 мм, формата им наистина наподобява миниатюрна крушка с два извода), напоследък SMD светодиодите са по-широко разпространени. Те са с напълно различен дизайн, отговарящ на изискванията на технологията за автоматично монтиране върху повърхността на печатната платка ( устройства за повърхностен монтаж – SMD).

И супер ярките светодиоди от този тип се наричат ​​излъчватели (емитер, английски "излъчвател").

SMD светодиодите имат по-компактни размери, позволяват автоматично поставяне и запояване върху повърхността на платката без ръчно сглобяване. Някои производители на светодиоди произвеждат специални SMD диоди, съдържащи три кристала в една опаковка, които излъчват светлина в три основни цвята - червен, син и зелен. Това дава възможност чрез смесване на тяхното излъчване да се получи цялата цветова гама, включително бялото, с ултракомпактни размери.

LED яркостхарактеризиращ се със светлинен поток (Lumens) и аксиален светлинен интензитет (Candela), както и модел на излъчване. Съществуващи светодиоди с различен дизайн, излъчващи под плътен ъгъл от 4 до 140 градуса.

Цвят, както обикновено, се определя от координатите на цветността, цветната температура на бялата светлина (Келвин), както и дължината на вълната на излъчване (нанометри).

За да се сравни ефективността на светодиодите един с друг и с други източници на светлина, се използва светлинен поток: количеството светлинен поток на ват електрическа мощност (характеристика Lumen / Watt).

Също така интересна функция е цена за лумен($/лумен).

И така, всеки светодиод се състои от един или повече кристали, поставени в корпус с контактни проводници и оптична система (леща), която образува светлинния поток. Дължината на вълната на кристалното излъчване (цвят) зависи от полупроводниковия материал и добавките. Бинирането (бине за дължина на вълната) на кристалите по дължината на вълната на излъчването се случва по време на тяхното производство. В партидата за доставка се избират кристали, близки по емисионен спектър при модерно производство.

Широка гама от оптични характеристики, миниатюрни размери и гъвкави възможности за дискретно управление са осигурили използването на светодиоди за създаване на голямо разнообразие от осветителни устройства и продукти. Светодиодът излъчва в тясна част от спектъра, при определена дължина на вълната цветът му е чист, което е особено оценено от дизайнерите.

LED експлоатационен живот

Основната характеристика на надеждността на светодиодите е техният експлоатационен живот. По време на работа са възможни две ситуации: светлинният поток на излъчвателя или частично намален, или напълно спрян. Експлоатационният живот отразява тези факти: прави се разлика между полезен експлоатационен живот (докато светлинният поток падне под определена граница) и пълен експлоатационен живот (докато устройството се повреди).

Срокът на експлоатация директно зависи от вида на светодиода, тока, подаван към него, охлаждането на LED чипа (чипа), състава и качеството на кристала, оформлението и монтажа като цяло.

Светодиодите се считат за изключително издръжливи. Но не е така. Колкото повече ток преминава през светодиода по време на неговия експлоатационен живот, толкова по-висока е неговата температура и толкова по-бързо настъпва стареенето. Следователно експлоатационният живот на светодиодите с висока мощност е по-кратък от този на тези с ниска мощност. Стареенето се изразява предимно в намаляване на яркостта. Когато яркостта се намали с 30% или наполовина, светодиодът трябва да се смени.

Очевидно, например, при светодиоди с мощност 1 W (работен ток 0,350 A) и по-мощни, разсейването на топлината е много по-обилно, отколкото при светодиодите от типа „5 mm“, номинални за ток от 0,02 A. на светлинна мощност, 1 светодиод с мощност 1 W замества около 50 светодиода от типа "5 мм", но и загрява повече. Следователно, LED модулите с високомощни светодиоди изискват пасивно охлаждане (монтиране върху MCPCB платка (метална печатна платка) и радиатор).

Среден експлоатационен живот

5 мм-LED и SMD-LED:

Бяло до 50 000 часа със спад на светлинния поток до 35% през първите 15 000 часа.
синьо, зелено до 70 000 часа със спад на светлинния поток до 15% през първите 25 000 часа.
червено, жълто до 90 000 часа с лек спад в светлинния поток.

HI-POWER LED от 1 W и повече:

Бяло до 80 000 часа със спад на светлинния поток до 15% през първите 10 000 часа.
синьо, зелено до 80000 часа
червено, жълто до 80000 часа

Защо белите светодиоди имат най-кратък живот?

За съжаление, все още никой не е изобретил структури, които излъчват бяла светлина. Основата на белия диод е структурата InGaN, излъчваща при дължина на вълната 470 nm (син цвят) и фосфор (специален състав), отложен върху него, излъчващ в широк диапазон на видимия спектър и с максимум в своя жълта част. Човешкото око възприема комбинация от този вид като бяла. Люминофорът влошава топлинните характеристики на светодиода, така че животът се съкращава. Сега световните производители измислят нови и нови възможности за ефективно приложение на фосфора.

Повечето светодиоди с висока яркост издържат между 50 000 и 80 000 часа. Много ли е или малко?

50 000 часа са:

24 часа в денонощието 5,7 години
18 часа на ден 7,4 години
12 часа на ден 11,4 години
8 часа на ден 17,1 години

Светодиодите се нагряват

Много хора смятат, че светодиодите практически не се нагряват. Така че защо LED телата се нуждаят от радиатор и какво се случва, ако няма радиатор?

Светодиодите произвеждат топлина в полупроводниковия възел. И колкото по-мощен е светодиодът, толкова повече топлина. Разбира се, индикаторните светодиоди, например сензорите за автомобилна аларма, не се нагряват много. Но те имат малко общо със супер ярките светодиоди. Ако мощните светодиоди се комбинират в определен монтаж и дори се монтират в запечатан корпус, тогава отоплението става значително.

И ако топлината не се отстрани, полупроводниковият възел се прегрява, което променя характеристиките на кристала и след известно време светодиодът може да се повреди. Затова е много важно стриктно да се контролира количеството топлина и да се осигури ефективно разсейване на топлината.

Как реагира светодиодът на топлина?

Говорейки за температурата на светодиода, е необходимо да се прави разлика между температурата на повърхността на кристала и в областта на p-n прехода. Срокът на експлоатация зависи от първото, светлинната мощност зависи от второто. Като цяло, с повишаване на температурата на p-n прехода, яркостта на светодиода намалява, тъй като вътрешният квантов добив намалява поради влиянието на вибрациите на решетката. Ето защо доброто разсейване на топлината е толкова важно.

Спадът в яркостта с повишаване на температурата не е същият за светодиодите с различни цветове. По-голямо е за червените и жълтите светодиоди и по-малко за зелените, сините и белите.

Източник: уебсайт на НПО РОСАТ

Обща оценка на материала: 5

ПОДОБНИ МАТЕРИАЛИ (ПО МАРКИ):

Баща на видеото Александър Понятов и AMPEX

LED или светлинен диод (LED, LED, LED от английския „ Светодиод”), е полупроводниково устройство с преход за електрон-дупка (pn-преход) или контакт метал-проводник, който създава оптично излъчване, когато електрически ток преминава през него в посока напред. LED кристалът създава оптично излъчване в доста тесен спектър. Неговите спектрални характеристики зависят преди всичко от химическия състав на използваните при производството му полупроводници. С други думи, LED кристалът излъчва определен цвят (ако говорим за светодиоди във видимия диапазон), за разлика от лампа, която излъчва по-широк спектър и където определен цвят се филтрира от външен светлинен филтър.

История

Електролуминесценцията е открита и описана за първи път през 1907 г. от учения Хенри Джоузеф Раунд, който я открива, докато изучава преминаването на ток в двойка метал - силициев карбид (карборунд, SiC), и отбелязва жълтото, зеленото и оранжевото сияние на катода .

Тези експерименти по-късно, независимо от Раунд, са повторени от О. В. Лосев през 1923 г., който, докато експериментира с изправителен контакт, направен от двойка карборунд-стомана, открива слабо сияние в точката на контакт на два различни материала - електролуминесценцията на полупроводников преход (по това време понятието "полупроводниково съединение" все още не е съществувало). Това наблюдение беше публикувано, но тогава важното значение на това наблюдение не беше разбрано и следователно не беше изследвано в продължение на много десетилетия.

Вероятно първият LED излъчващ светлина във видимия спектър е направен през 1962 г. в Университета на Илинойс (САЩ) от група, ръководена от Ник Холоняк.

Диодите, направени от полупроводници с косвена пролука (като силиций, германий или силициев карбид), излъчват малко или никаква светлина. Въпреки това, във връзка с развитието на силициевата технология, се работи за създаване на светодиоди на базата на силиций. Съветският жълт LED KL 101 на базата на силициев карбид е произведен още през 70-те години, но имаше много ниска яркост. Напоследък големи надежди се свързват с технологията на квантовите точки и фотонните кристали.

Каква е разликата?

LED технологията за излъчване на светлина е коренно различна от традиционната технология за излъчване на светлина като лампи с нажежаема жичка, флуоресцентни лампи и газоразрядни лампи с високо налягане. Светодиодът няма газ, няма нажежаема жичка, няма крехка стъклена обвивка и няма потенциално ненадеждни движещи се части.

Основната разлика между LED източниците на светлина и традиционните е, че светодиодите използват напълно различен принцип на генериране на светлина и използват напълно различни материали. По-малко очевидна разлика е, че LED осветителното тяло размива линията между лампата и осветителното тяло. В технологията за LED осветление „лампите“, които са светодиоди, са неразделни от „осветителното тяло“, а именно: корпуси, електроника и лещи.

Характеристики на светодиодите

Характеристиката на токовото напрежение на светодиодите в посока напред е нелинейна. Диодът започва да провежда ток, като се започне от определено прагово напрежение. Това напрежение ви позволява точно да определите материала на полупроводника.

Съвременните ултраярки светодиоди имат по-слабо изразена полупроводимост от конвенционалните диоди. Високочестотните вълни в захранващата верига (т.нар. "игли") и обратните скокове на напрежение водят до ускорено разграждане на кристала. Скоростта на разграждане също зависи от захранващия ток (нелинейно) и температурата на кристала (нелинейно).

Цена

Цената на високомощните светодиоди, използвани в преносимите прожектори и автомобилните фарове, днес е доста висока - около 8-10 долара или повече за брой. По правило няколко десетки не много мощни светодиоди се използват в малки фенерчета и домакински лампи.

До началото на 2011 г. цената на мощните (1 W или повече) светодиоди намаля и започва от $0,9. Цената на тежко натоварване (10W и повече P7 и CREE M-CE $15-20 CREE XM-L 10W 1000Lm) е около $10.

Предимства

В сравнение с други електрически източници на светлина (преобразуватели на електричество в електромагнитно излъчване във видимия диапазон), светодиодите имат следните разлики:

Висока светлинна мощност.Съвременните светодиоди са изравнили този параметър с натриеви газоразрядни лампи и металхалогенни лампи, достигайки 150 лумена на ват;

Висока механична якост, устойчивост на вибрации (липса на нишки и други чувствителни компоненти);

Дълъг експлоатационен живот- от 30 000 до 100 000 часа (при работа 8 часа на ден - 34 години). Но и тя не е безкрайна – при продължителна работа и/или лошо охлаждане кристалът се „отрови“ и яркостта постепенно намалява;

Спектърът на съвременните светодиоди е различен- от топло бяло (2700 K) до студено бяло (6500 K);

Малка инерция- включете незабавно при пълна яркост, докато за живачно-фосфорните (луминесцентно-икономични) лампи времето за включване е от 1 сек. до 1 мин., а яркостта нараства от 30% до 100% за 3-10 минути, в зависимост от температура на околната среда;

Брой цикли на включване-изключванене влияят значително на експлоатационния живот на светодиодите (за разлика от традиционните източници на светлина - лампи с нажежаема жичка, газоразрядни лампи);

Различен ъгъл на лъча- от 15 до 180 градуса;

Индикаторни светодиоди с ниска цена, но относително висока цена, когато се използва в осветление, която намалява с увеличаване на производството и продажбите (икономия от мащаба);

Сигурност- няма нужда от високо напрежение;

Нечувствителен към ниски и много ниски температури. Въпреки това, високите температури са противопоказани за светодиода, както и за всякакви полупроводници;

Екологичност- липса на живак, фосфор и ултравиолетово лъчение, за разлика от луминесцентните лампи.

Приложение на светодиоди

В улично, промишлено, битово осветление (включително LED лента);

Като индикатори - както под формата на единични светодиоди (например индикаторът за захранване на арматурното табло), така и под формата на цифров или буквено-цифров дисплей (например цифрите на часовника);

Поредица от светодиоди се използва в големи външни екрани, в течащи линии. Такива масиви често се наричат ​​LED клъстери или просто клъстери;

В оптрони;

Мощните светодиоди се използват като източници на светлина в лампи и светофари;

Светодиодите се използват като източници на модулирано оптично излъчване (предаване на сигнал по оптично влакно, дистанционно управление, интернет);

В подсветката на LCD екрани (мобилни телефони, монитори, телевизори и др.);

В игри, играчки, значки, USB устройства и други;

В LED пътни знаци;

В гъвкави PVC светлинни кабели Duralight.

Ако след като прочетете тази статия, все още имате въпроси относно LED оборудването, тогава ще се радваме да ви помогнем да изберете лампа, която е подходяща за вас!