Для чего нужен светодиод: Светодиоды и их применение

Зачем Вам нужны светодиоды (LED)?

Светодиодное освещение — свет будущего. Есть различные возможные применения LED: внутреннее и наружнее художественное оформление помещений, установка подсветки в мебели, архитектура, рекламная технология и многое другое — LED дают множество новых возможностей для дизайна.

Каждый день происходит строительство новых зданий. Большинство из них проектируется уже с учетом высокой эффективности использования энергии. Но это не обязательно включает освещение. Современная LED-технология позволяет нам уменьшить потребление энергии и поэтому защитить окружающую среду. Снижение издержек также очень эффективно из-за низкого расхода энергии и значительно более длительных циклов обслуживания LED. Очень маленький и компактный дизайн LED позволяет найти прекрасные решения для недоступных областей.

Преимущества использования LED:

1. низкая энергия, безвредная для окружающей среды
2. длинный срок эксплуатации
3. низкий нагрев светильника, таким образом уменьшаются затраты на кондиционирование воздуха
4. требует меньше обслуживания
5. отсутствие инфракрасного и ультрафиолетового излучения
6. противоударные свойства и устойчивость к вибрации
7. выдающиеся характеристики остещения
8. гибкое использование
9. отсутствие ртути
10. 90% мера по сокращению CO2

Почему светодиодные LED-решения от Barthelme?

Управляемая семьей компания Barthelme работает на рынке уже 80 лет, а с начала 90-ых годов компания также специализируется на производстве LED. Наши потребительские преимущества в знании строительной отрасли и передаче этого накопленного опыта. Часть наших LED-продуктов, которая изготавливается вне собственного производства, находится под контролем с требованиями высшего качества.

Компания Barthelme поддерживает инновации, гибкость и удовлетворенность потребителя.

Почему именно светодиодные LED-полосы от Barthelme (гибкие и твердые)?

Наша LED-полоса (гибкая и твердая) производится компанией Barthelme по высоким стандартам под брэндом LEDlight flex. Разрабатывается в Германии, а производится в Тайване. Производство постоянно находится под контролем качества и тестируется 24 часа в сутки.

Дополнительные важные особенности наших LEDlight flex полос:

• Неизменный электрический ток:

У каждой партии товара есть свое собственное значение.
Преимущество: Значительная более продолжительный срок эксплуатации, защита от перенапряжения.

Очень малое расхождение относительно яркости и цветовой температуры +/-50 K.
Преимущество: Нет отличий в освещении пятен. Каждый LED светит как соседний.
Вы едва ли сможете увидеть какое-нибудь различие.

• Расположение:

LED спаяны через всю полосу.
Преимущество: LED не сильно подвергаются наложению, сгибаясь гибкой полосой.

• Номерной знак:

На каждой упаковке напечатан ее собственный номерной знак с датой производства и складирования.
Преимущество: повторный заказ и замена могут быть аналогичны первоначальному заказу.

Оригинальная, высококачественная изоляционная лента на 3 м.
Преимущество: Сильное прилипание LED-полосы по всей поверхности.

• Идентификация:

Все полосы изготовлены с маркировкой, ESD-знаком, bin-кодом и знаком RoHs.
Для этого используется название Barthelme.

Техническая информация:

Технические листы можно посмотреть по этой ссылке.

RGB светодиод — принцип работы и виды цветных LED. Многоцветные RGBW

В основе идеи создания трехцветного светодиода лежит оптический эффект получения разнообразных оттенков путем смешивания 3-х базовых цветов. В качестве базовых цветов обычно используются красный (R), зеленый (G) и синий (B). Поэтому был создан именно rgb светодиод.

Как устроены 3 цветные led диоды

Конструктивно трехцветный светодиод представляет собой 3 цветных светодиода, смонтированных в общем корпусе, а если быть более точным, 3 кристалла, интегрированных на одной матрице. На рис.1 представлена микрофотография интегрального rgb светодиода. Цветные квадраты на фото – это кристаллы основных цветов.

Рис. 1

Виды

Для адаптации к разным вариантам схемы управления, ргб диоды производятся в нескольких модификациях:

• Исполнение с общим катодом
• Исполнение с общим анодом
• Без общего анода или катода, с шестью выводами

В первом случае светодиод управляется сигналами положительной полярности, поступающими на аноды, во втором – отрицательными импульсами, подаваемыми на катоды. Третья модификация исполнения допускает любые варианты коммутации и выпускается обычно в виде SMD компонента.

Подключение

В качестве примера приведем схему подключения ргб диодов к универсальному блоку автоматики Arduino, созданному на базе микроконтроллера ATMEGA. На рис. 2 показана схема подключения rgb led с общим катодом.

Рис. 2

Ниже схема с общим анодом:

Рис. 3

Выводы RGB в обоих случаях подключаются к цифровым выходам (9, 10,12). Общий катод на Рис.2 соединен с минусом (GND), общий анод на Рис.3 – с плюсом питания (5V).

Arduino — простой контроллер для начинающих роботехников, позволяющий создавать на своей базы различные устройства, от обычной цветомузыки на светодиодах до интеллектуальных роботов.

Управление

Включение светодиода происходит при прохождении прямого тока, когда анод подключен к плюсу, катод к минусу. Многоцветный спектр излучения можно получить, изменяя интенсивность свечения каналов (RGB). Результирующий оттенок определяется соотношением яркостей отдельных цветов. Если все 3 цвета одинаковы по интенсивности свечения, результирующий цвет получается белым.

На цифровых выходах платы Arduino формируются периодические прямоугольные импульсы напряжения, как на рисунке 4., с изменяемой скважностью.

Рис. 4

Для тех, кто забыл. Скважностью называется отношение длительности периода следования импульсов к длительности импульса.

Чем ниже скважность импульсов канала, тем ярче свечение соответствующего led диода. Программа управления скважностью импульсов цветовых каналов зашита в микросхеме контроллера. Такое изменение скважности импульсов, осуществляемое в целях управления процессом, называется ШИМ (широтно – импульсной модуляцией).

На Рис.4 приведены примеры диаграмм прямоугольных импульсов различной скважности.

Управление цветом и интенсивностью свечения rgb диода может осуществляться и без ШИМ. На приведенной ниже схеме применено аналоговое управление трехцветными светодиодами. Суть его заключается в регулировании постоянного тока диодов определенного цвета.

Рис. 5

На схеме (Рис.5) rgb диоды (led1- led10) имеют общий анод. Катоды одного цвета всех диодов объединены, и через резисторы R4.1, R4.2, R4.3 соединяются с эмиттером соответствующего транзистора. Таким образом, все светодиоды красного цвета подключены к транзистору VT1.1, зеленые светодиоды – к VT1.2, синие – к VT1.3. При перемещении движков потенциометров R1.1, R1.2, R1.3 изменяется ток базы соответствующего транзистора. Величина тока базы определяет степень открытия перехода «эмиттер – коллектор», и, в конечном счете, яркость свечения соответствующего цвета. Перед подключением нужно правильно определить полярность светодиода, иначе он не будет светиться.

Применение цифровых программируемых контроллеров предоставляет практически безграничные возможности управления цветом. В тех же случаях, когда не требуется создание цветовых динамических образов, может быть применен аналоговый способ управления. Это могут быть наружные или интерьерные светильники для статической подсветки с выбором цвета.

Кстати. Применение такого регулирования в системах подсветки панелей приборов транспортных средств позволяет водителю выбирать любой оттенок и яркость.

RGBW светодиоды

Для того чтобы получить чисто белый цвет, используя разноцветный rgb светодиод, необходима точная балансировка яркости свечения по кристаллу каждого цвета. На практике это бывает затруднительно. Поэтому, для воспроизведения белого цвета и увеличения разнообразия цветовых эффектов, rgb диод стали дополнять четвертым кристаллом белого свечения.

Чаще всего, RGBW светодиоды используются в светодиодных лентах RGBW SMD. Для питания таких светодиодных лент созданы специальные RGBW контроллеры, как правило, управляемые пультами дистанционного управления на инфракрасных лучах.

На фотографии представлен мощный четырехцветный светодиодный модуль SBM-160-RGBW-h51-RF100 производства Luminus Devices Ink.

Рис. 6 RGBW светодиодный модуль фирмы Luminus

Раз от раза у нас спрашивают, где купить светодиод RGBW, поэтому, чтобы каждому не отвечать, мы решили написать об этом в статье.

Всю светодиодную продукцию мы покупаем в Китае через торговую площадку AliExpress, только у проверенных продавцов с быстрой доставкой, по самым низким ценам. Переходите по ссылке и убедитесь в этом сами — посмотреть светодиод RGBW на AliExpress.

Применение

Основной сферой применения rgb светодиодов является создание световых эффектов для рекламы, сценическое оформление концертных площадок, развлекательных мероприятий, праздничное декорирование зданий, подсветка фонтанов, мостов, памятников.

Интересные результаты получаются при использовании rgb led диодов для дизайнерского светового оформления интерьеров. Для этих целей налажен выпуск разнообразной светотехники на основе rgb и rgbw – диодной технологии, номенклатура которой продолжает расширяться и завоевывать новые области применения.

Где купить

Как мы и говорили выше, для покупки светодиодной продукции, в том числе и трехцветных RGB светодиодов, рекомендуем торговую площадку AliExpress, в последнее время на ней появилось много качественных товаров и проверенных продавцов по низким ценам.

Мы, как обычно, подготовили для вас самые лучшие товары, отвечающие основным требованиям: самая низкая цена, положительные отзывы, большое количество заказов, быстрая доставка и проверенный продавец. Переходим к нашей подборке:

1. Купить светодиод RGB 3528 фирмы CHANZON — самая популярная компания на рынке Китая, отличается хорошим качеством и низкими ценами на свою продукцию. Светодиод типа SMD.
2. Купить RGB светодиод поверхностного монтажа — фирма CHANZON, очень часто такие используют для работы со всем известным микроконтроллером Arduino.
3. Купить мощный RGB светодиод фирмы LEDGUHON — также известная фирма, такие светодиоды еще называют «Звезда» из-за того, что расположены на печатной плате соответствующей формы, мощность 3 Вт, очень похож на светодиод CREE.

Если у вас возникли какие-то вопросы, то воспользуйтесь формой комментариев, расположенной сразу под этой статьей и оставьте свой вопрос, мы обязательно свяжемся с вами.

Видео

Для закрепления рассмотренного материала рекомендуем посмотреть видео, автор которого очень доходчиво и интересно рассказывает про многоцветные RGB светодиоды.

Вывод

Многоцветный RGB светодиод — это разновидность обычного LED. Его конструктивная особенность позволяет получить любой спектр излучаемого цвета радуги. Это одновременно увеличивает его стоимость и усложняет схему подключения. Поэтому перед выбором, задайтесь вопросом, действительно ли Вам нужен RGB светодиод или достаточно воспользоваться обычным LED нужного цвета?

Зачем нам нужны резисторы в светодиоде

Светодиод — это диод, изготовленный из полупроводникового материала, который генерирует фотоны света при прохождении тока через материал. Чем больше ток через светодиод, тем больше света он будет излучать, тем ярче он будет. Однако существует верхний предел, который представляет собой величину тока, достаточную для повреждения светодиода.

Светодиод предлагает небольшое сопротивление току, протекающему через него. Большая часть небольшого сопротивления, которое он предлагает, исходит от энергии, потерянной излучаемым светом, и генерация фотонов настолько эффективна, что сопротивление довольно незначительно. Однако по мере увеличения тока при увеличении количества света светодиод в какой-то момент выходит из строя, поскольку величина тока, проходящего через светодиод, вызывает разрушение материала. При достаточно больших количествах тока испарение катастрофического материала может привести к небольшому взрыву внутри внешней оболочки светодиода. При более низких уровнях тока, обнаруженных в цифровых цепях 3,3 В или 5 В, наиболее вероятным результатом является разрушение полупроводникового материала и прекращение его проводки, а светодиод больше не светится.

Как напряжение цепи влияет на потребление тока светодиодом? Поскольку светодиод представляет собой тип диода, уравнение диода Шокли описывает ток, который диод допускает при различных уровнях напряжения. Уравнение показывает, что результаты функции Шокли для данного диапазона напряжений следуют экспоненциальной кривой. Это означает, что небольшие изменения напряжения могут привести к значительным изменениям тока. Поэтому использование светодиода в простой цепи, напряжение которого выше, чем прямое напряжение светодиода, может привести к тому, что светодиод будет потреблять на удивление больший ток, чем его рекомендуемые уровни, что приведет к выходу из строя светодиода.

Смотрите Википедию в разделе Светодиодная схема, а также в Википедии в разделе Уравнение диода Шокли .

Таким образом, идея состоит в том, чтобы спроектировать схему светодиодов так, чтобы ограничить количество тока, протекающего через светодиод. Мы хотим сбалансировать наличие достаточного тока, чтобы вызвать желаемый уровень яркости, не имея такого большого количества, что светодиодный материал выходит из строя. Самый распространенный способ ограничения тока — добавить резистор в цепь.

Светодиод должен иметь паспорт, в котором описаны электрические характеристики и допуски светодиода. Например, см. Этот паспорт Модель №: YSL-R531R3D-D2 .

Первые характеристики, которые нас интересуют: (1) каков максимальный ток, который светодиод может выдержать до возможного выхода материала из строя, что приведет к выходу из строя светодиода, и (2) каков рекомендуемый диапазон тока. Эти и другие максимальные значения для стандартного стандартного красного светодиода (разные светодиоды будут иметь разные значения) приведены в таблице, как показано ниже.

В таблице из спецификации для этого стандартного красного светодиода мы видим, что максимальный ток составляет 20 мА с рекомендуемым диапазоном от 16 мА до 18 мА. Этот рекомендуемый диапазон — это ток для светодиода, который будет самым ярким, при этом не рискуя поломкой материала. Мы также видим, что номинальная мощность рассеивания составляет 105 мВт. Мы хотим быть уверенными, что в нашей конструкции светодиодных цепей мы придерживаемся этих рекомендуемых диапазонов.

Глядя в следующую таблицу, мы находим значение прямого напряжения для светодиода 2.2v. Значение прямого напряжения — это падение напряжения при прохождении тока через светодиод в прямом направлении от анода к катоду. См. Что такое «прямое» и «обратное» напряжение при работе с диодами? ,

Если бы мы использовали этот светодиод в цепи с напряжением 2,2 В и током 20 мА, то светодиод рассеял бы 44 мВт, что находится в пределах нашей зоны безопасности рассеивания мощности. Если ток изменяется от 20 мА до 100 мА, рассеивание будет в 5 раз больше или 220 мВт, что значительно выше номинальной рассеиваемой мощности 105 мВт для светодиода, поэтому можно ожидать, что светодиод выйдет из строя. См. Что происходит с моим светодиодом, когда я подаю слишком большой ток? ,

Чтобы уменьшить ток через светодиод до рекомендуемых уровней, мы введем резистор в цепь. Какое значение резистора мы должны использовать?

Мы рассчитываем значение резистора, используя закон Ома V = I x R. Однако мы сделаем алгебраическое преобразование, потому что мы хотим найти сопротивление, а не напряжение, поэтому вместо этого используем формулу R = V / I.

Значение I, ток в амперах, довольно очевидно, давайте просто воспользуемся рекомендуемым минимумом 16 мА или 0,016 А из таблицы данных светодиодов в преобразованной формуле. Но какое значение мы должны использовать для вольт, В?

Нам нужно использовать падение напряжения резистора, которое является вкладом резистора в общее падение напряжения всей цепи. Таким образом, нам нужно будет вычесть вклад падения напряжения светодиода из общего напряжения цепи, чтобы определить вклад падения напряжения, необходимый от резистора. Падение напряжения светодиода представляет собой прямое значение напряжения, падение напряжения в прямом направлении от анода к катоду, из таблицы выше.

Для стандартного проекта Raspberry Pi, использующего шину 3.3 В в качестве источника питания, расчет будет (3.3v - 2.2v) / .016A = 69 ohms (rounding 68.75 up)

Так почему же значение резистора, например 200 Ом, обычно используется, когда расчеты показывают 69 Ом?

Простой ответ заключается в том, что резистор 200 Ом является обычным резистором, включенным во многие экспериментальные комплекты. Мы хотим использовать общий резистор, если свет, излучаемый светодиодом, не будет заметно уменьшаться.

Итак, если мы изменим резистор 69 Ом на резистор 200 Ом, как изменится ток? Опять же, на этот раз мы используем закон Ома для определения тока в цепи, I = V / Rили, 3.3v / 200 ohms = .0165Aкогда мы смотрим на таблицу данных светодиодов, мы видим, что это значение находится в рекомендованном диапазоне от 16 мА до 18 мА, поэтому светодиод должен быть достаточно ярким.

Для чего нужен резистор на светодиоде

Вот тут я обещал рассказать о том, как можно рассчитать номинал резистора для того, чтобы бортовая сеть вашего автомобиля не сожгла светодиоды, которые вы к ней подключите.
Для начала определимся с терминологией (люди, знакомые с электроникой, могут перейти к следующему пункту).

Падение напряжения — напряжение U (измеряется в вольтах, V) — которое потребляет светодиод (да-да, совершенно нагло съедает его!).
Оно же — напряжение питания. Не путать с напряжением источника питания.
Рабочий ток — ток I (измеряется в амперах, А. мы будем измерять в миллиамперах — 1 мА = 0.001 А).
Сопротивление — R измеряется в омах — Ом. Именно в этих единицах измеряются резисторы (сопротивления).
Напряжение источника питания — в нашем случае напряжение бортовой сети автомобиля и равно примерно 12V при заглушенном двигателе и 14V при заведённом (при условии исправной работы генератора).

С терминологией вроде всё. Перейдём к теории.
Вот примерное падение напряжения для каждого из основных цветов светодиодов.

Красный — 1,6-2,03
Оранжевый — 2,03-2,1в
Жёлтый — 2,1-2,2в
Зелёный — 2,2-3,5в
Синий — 2,5-3,7в
Фиолетовый — 2,8-4в
Белый — 3-3,7в

Реальные значения могут немного колебаться в ту или иную сторону. О том, как точно выяснить сколько потребляет конкретный светодиод — ссылка ниже.
Разница связана с использованием в них разных материалов кристалла, что и даёт, собственно говоря, разную длину испускаемой волны, а равно и разный цвет.

Средний же рабочий ток для маломощных светодиодов составляет около 0.02А = 20мА.
В чём же, спросите вы, загвоздка? Всё ведь просто — подключил светодиод соблюдая полярность и он светит тебе.
Да, всё так, но светодиод – предмет тёмный, изучению не подлежит интересный.
Тогда как напряжения питания он забирает на себя ровно столько, сколько ему требуется, ток превышающий его рабочий ток, попросту сожжёт кристалл.

Давайте возьмём пример. Имеется светодиод оранжевого цвета, который, согласно приведённой выше таблице, имеет напряжение питания порядка 2,1V, и рабочий ток 20мА. Если мы обрушим на него всю мощь бортовой сети нашего автомобиля, то напряжение в цепи, в которую он включен, снизится на

2.1V, правда, избыточный ток тут же его сожжёт…
Как же быть, если нам, например, нужно установить светодиод для подсветки замка зажигания?
Всё просто – нужно лишить участок цепи, в которую включен светодиод, избыточного тока.

Как? – спросите вы. Всё просто. Был такой дядя, Георг Ом, который вывел известную любому старшекласснику формулу (закон Ома для участка цепи) – U=I*R (где U – напряжение, I – ток, R – сопротивление.)
Переворачиваем эту прекрасную формулу, получая R=U/I.
В нашем случае R – сопротивление (номинал резистора), которое нам потребуется; U – напряжение в участке цепи, I – рабочий ток нашего светодиода.
Vs – напряжение источника питания
Vl – напряжение питания светодиода
Таким образом R=(Vs-Vl)/I=(12-2.1)/0.02=9.9/0.02=495 Ом – номинал резистора, который необходимо включить в цепь, дабы напрямую подключить светодиод к бортовой сети при выключенном двигателе.
Для работы при включенном двигателе рассчитываем так же, только Vs берём уже 14В.
Настоятельно рекомендую производить расчёты для авто, беря за напряжение бортовой сети 14В, иначе ваши светодиоды достаточно быстро выйдут из строя.

Если взять номинал больше, например 550-600 Ом, то светодиод будет светить чуть менее ярко.
Если номинал будет меньше, то «свет твоей звезды будет коротким, хоть и очень ярким».

Достоверно узнать, сколько вольт потребляет конкретный светодиод, можно подключив его к источнику постоянного напряжения в 3-5 вольт, подсоединив последовательно вольтметр (можно использовать электронный мультиметр, включив его в соответствующий режим), после чего посчитать насколько снизилось напряжение в цепи. И исходя уже их этих, конкретных данных, рассчитать требуемый вам резистор. Подробнее об этом методе читайте здесь.

В конце хочу сказать вам, что настоятельно рекомендую использовать номинал резистора немного выше чем расчётный, что, несомненно, продлит жизнь светодиодам.
Для определения резистора по цветовой маркировке (а именно так обозначены все современные резисторы) рекомендую использовать этот онлайн-калькулятор.
www.chipdip.ru/info/rescalc

Спасибо, что читаете мой БЖ, мне очень приятно. Если остались вопросы — задавайте не стесняясь — всем отвечу.

Основным параметром, влияющим на долговечность светодиода, является электрический ток, величина которого строго нормируется для каждого типа LED-элемента. Одним из распространенных способов ограничения максимального тока является использование ограничительного резистора. Резистор для светодиода можно рассчитать без применения сложных вычислений на основании закона Ома, используя технические значения параметров диода и напряжение в цепи включения.

Особенности включения светодиода

Работая по одинаковому принципу с выпрямительными диодами, светоизлучающие элементы, тем не менее, имеют отличительные особенности. Наиболее важные из них:

1. Крайне отрицательная чувствительность к напряжению обратной полярности. Светодиод, включенный в цепь с нарушением правильной полярности, выходит из строя практически мгновенно.
2. Узкий диапазон допустимого рабочего тока через p-n переход.
3. Зависимость сопротивления перехода от температуры, что свойственно большинству полупроводниковых элементов.

На последнем пункте следует остановиться подробнее, поскольку он является основным для расчета гасящего резистора. В документации на излучающие элементы указывается допустимый диапазон номинального тока, при котором они сохраняют работоспособность и обеспечивают заданные характеристики излучения. Занижение величины не является фатальным, но приводит к некоторому снижению яркости. Начиная с некоторого предельного значения, прохождение тока через переход прекращается, и свечение будет отсутствовать.

Превышение тока сначала приводит к увеличению яркости свечения, но срок службы при этом резко сокращается. Дальнейшее повышение приводит к выходу элемента из строя. Таким образом, подбор резистора для светодиода преследует цель ограничить максимально допустимый ток в наихудших условиях.

Напряжение на полупроводниковом переходе ограничено физическими процессами на нем и находится в узком диапазоне около 1-2 В. Светоизлучающие диоды на 12 Вольт, часто устанавливаемые на автомобили, могут содержать цепочку последовательно соединенных элементов или ограничительную схему, включенную в конструкцию.

Зачем нужен резистор для светодиода

Использование ограничительных резисторов при включении светодиодов является пусть и не самым эффективным, зато самым простым и дешевым решением ограничить ток в допустимых пределах. Схемные решения, которые позволяют с высокой точностью стабилизировать ток в цепи излучателей достаточно сложны для повторения, а готовые имеют высокую стоимость.

Применение резисторов позволяет выполнять освещение и подсветку своими силами. Главное при этом – умение пользоваться измерительными приборами и минимальные навыки пайки. Грамотно рассчитанный ограничитель с учетом возможных допусков и колебаний температуры способен обеспечить нормальное функционирование светодиодов в течении всего заявленного срока службы при минимальных затратах.

Параллельное и последовательное включение светодиодов

С целью совмещения параметров цепей питания и характеристик светодиодов широко распространены последовательное и параллельное соединение нескольких элементов. У каждого типа соединений есть как достоинства, так и недостатки.

Параллельное включение

Достоинством такого соединения является использование всего одного ограничителя на всю цепь. Следует оговориться, что данное достоинство является единственным, поэтому параллельное соединение практически нигде не встречается, за исключением низкосортных промышленных изделий. Недостатки таковы:

1. Мощность рассеивания на ограничительном элементе растет пропорционально количеству параллельно включенных светодиодов.
2. Разброс параметров элементов приводит к неравномерности распределения токов.
3. Перегорание одного из излучателей ведет к лавинообразному выходу из строя всех остальных ввиду увеличения падения напряжения на параллельно включенной группе.

Несколько увеличивает эксплуатационные свойства соединение, где ток через каждый излучающий элемент ограничивается отдельным резистором. Точнее, это является параллельным соединением отдельных цепей, состоящих из светодиодов с ограничительными резисторами. Основное достоинство – большая надежность, поскольку выход из строя одного или нескольких элементов никаким образом не отражается на работе остальных.

Недостатком является тот факт, что из-за разброса параметров светодиодов и технологического допуска на номинал сопротивлений яркость свечения отдельных элементов может сильно различаться. Такая схема содержит большое количество радиоэлементов.

Параллельное соединение с индивидуальными ограничителями находит применение в цепях с низким напряжением, начиная с минимального, ограниченного падением напряжения на p-n переходе.

Последовательное включение

Последовательное включение излучающих элементов получило самое широкое распространение, поскольку несомненным достоинством последовательной цепи является абсолютное равенство тока, проходящего через каждый элемент. Поскольку ток через единственный ограничительный резистор и через диод одинаков, то и рассеиваемая мощность будет минимальной.

Существенный недостаток – выход из строя хотя бы одного из элементов приведет к неработоспособности всей цепочки. Для последовательного соединения требуется повышенное напряжение, минимальное значение которого растет пропорционально количеству включенных элементов.

Смешанное включение

Использование большого количества излучателей возможно при выполнении смешанного соединения, когда используют несколько параллельно включенных цепочек, и последовательного соединения одного ограничительного резистора и нескольких светодиодов.

Перегорание одного из элементов приведет к неработоспособности только одной цепи, в которой установлен данный элемент. Остальные будут функционировать исправно.

Формулы расчета резистора

Расчет сопротивления резистора для светодиодов базируется на законе Ома. Исходными параметрами для того, как рассчитать резистор для светодиода, являются:

• напряжение цепи;
• рабочий ток светодиода;
• падение напряжения на излучающем диоде (напряжение питания светодиода).

Величина сопротивления определяется из выражения:

где U – падение напряжения на резисторе, а I – прямой ток через светодиод.

Падение напряжения светодиода определяют из выражения:

где Uпит – напряжение цепи, а Uсв – паспортное падение напряжения на излучающем диоде.

Расчет светодиода для резистора дает значение сопротивления, которое не будет находиться в стандартном ряду значений. Брать нужно резистор с сопротивлением, ближайшим к вычисленному значению с большей стороны. Таким образом учитывается возможное увеличение напряжения. Лучше взять значение, следующее в ряду сопротивлений. Это несколько уменьшит ток через диод и снизит яркость свечения, но при этом нивелируется любое изменение величины питающего напряжения и сопротивления диода (например, при изменении температуры).

Перед тем как выбрать значение сопротивления, следует оценить возможное снижение тока и яркости по сравнению с заданным по формуле:

Если полученное значение составляет менее 5%, то нужно взять большее сопротивление, если от 5 до 10%, то можно ограничиться меньшим.

Не менее важный параметр, сказывающийся на надежности работы – рассеиваемая мощность токоограничительного элемента. Ток, проходящий через участок с сопротивлением, вызывает его нагрев. Для определения мощности, которая будет рассеиваться, используют формулу:

Используют ограничивающий резистор, чья допустимая мощность рассеивания будет превосходить расчетную величину.

Имеется светодиод с падением напряжения на нем 1.7 В с номинальным током 20 мА. Необходимо включить его в цепь с напряжением 12 В.

Падение напряжения на ограничительном резисторе составляет:

U = 12 – 1.7 = 10.3 В

R = 10.3/0.02 = 515 Ом.

Ближайшее большее значение в стандартном ряду составляет 560 Ом. При таком значении уменьшение тока по сравнению с заданным составляет чуть менее 10%, поэтому большее значение брать нет необходимости.

Рассеиваемая мощность в ваттах:

P = 10.3•10.3/560 = 0.19 Вт

Таким образом, для данной цепи можно использовать элемент с допустимой мощностью рассеивания 0.25 Вт.

Подключение светодиодной ленты

Светодиодные ленты выпускаются на различное напряжение питания. На ленте располагается цепь из последовательно включенных диодов. Количество диодов и сопротивление ограничительных резисторов зависят от напряжения питания ленты.

Наиболее распространенные типы светодиодных лент предназначены для подключения в цепь с напряжением 12 В. Использование для работы большего значения напряжения здесь также возможно. Для правильного расчета резисторов необходимо знать ток, идущий через единичный участок ленты.

Увеличение длины ленты вызывает пропорциональное увеличение тока, поскольку минимальные участки технологически соединены параллельно. Например, если минимальная длина отрезка составляет 50 см, то на ленту 5м из 10 таких отрезков придется возросший в 10 раз ток потребления.

Это вторая часть, посвященная доработке автомобильных светодиодных ламп.

В данной записи поговорим о так называемых резисторах-обманках.

Ряд автомобилей оборудован системой контроля исправности ламп, которая сигнализирует в случае перегорания штатных ламп накаливания, например, ламп стоп-сигналов, габаритов и т.д. В этом случае, на щитке приборов загорается соответствующий индикатор (фото 1):

Система контроля ламп ориентируется на ток, проходящий через лампу. Если нет тока через лампу, значит, она перегорела. Как известно, светодиоды потребляют намного меньший ток, чем лампы накаливания. Поэтому, при замене штатных ламп накаливания на светодиодные, система контроля может не увидеть светодиодную лампу и включит индикатор неисправности.

Чтобы обмануть систему контроля, производители светодиодных ламп устанавливают в свои изделия нагрузочные (балластные) резисторы-обманки, чтобы искусственно увеличить ток, потребляемый лампой. На рис. 2 показана схема простой светодиодной лампы без стабилизатора тока (драйвера), где R1-R3 — токоограничивающие резисторы в цепи питания светодиодов, а R0 — нагрузочный резистор-обманка. Нагрузочный резистор подключается параллельно контактам питания лампы и создает дополнительную нагрузку, обманывая систему контроля ламп.

Наличие резистора-обманки можно определить по надписи CANBUS на корпусе светодиодной лампы (фото 3). Однако, не все производители ламп наносят подобную маркировку, поэтому окончательный вывод о наличии обманки позволит сделать только изучение внутренностей лампы.

Рассмотрим типовую цилиндрическую светодиодную лампу типа C5W или C10W. Отпаиваем контактные колпачки. Под ними расположены токоограничивающие резисторы R1-R3 (фото 4). О них подробно рассказано в первой части.

С обратной стороны, как правило, находится резистор-обманка (фото 5, 6). Его сопротивление обычно не превышает 500 Ом. Так, на фото 6, сопротивление обманок двух разных ламп составляет 150 и 180 Ом соответственно.

На фото 7-9 показана бесцокольная светодиодная лампа T10 W5W с резистором-обманкой сопротивлением 470 Ом:

Казалось бы, все замечательно, резистор-обманка имитирует лампу накаливания, система контроля ламп не «ругается» на светодиодную лампу.2/R. При напряжении питания бортсети 14 В и сопротивлении резистора 200 Ом, на резисторе будет рассеиваться мощность P = 14В * 14В / 200 Ом = 0.98 Вт. В связи с небольшими габаритами светодиодных ламп, производители обычно устанавливают резисторы-обманки типоразмера SMD 2010 с максимальной рассеиваемой мощностью 0.75 Вт. В таком случае обманка работает с перегрузкой и греется как маленькая электроплитка.

Что с этим делать?

1. Если в автомобиле нет системы контроля исправности ламп, резистор-обманку можно просто удалить. Такая лампа будет потреблять значительно меньший ток и будет меньше нагреваться.

2. Если система контроля присутствует, то можно попытаться установить обманку с более высоким сопротивлением. Номинал резистора придется подбирать экспериментально, при каком наибольшем сопротивлении система контроля еще не срабатывает. В итоге получим меньший ток потребления и меньший нагрев лампы.

В-третьих, есть еще один существенный минус. Следует помнить, что обманка полностью дезинформирует систему контроля исправности ламп. Даже если светодиодная лампа перегорит, система контроля будет молчать, так как резистор-обманка по-прежнему будет имитировать лампу накаливания.

Для более мощных светодиодных ламп применяются внешние резисторы-обманки с большой рассеиваемой мощностью. Например, при замене ламп накаливания типа P21W номинальной мощностью 21 Вт на светодиодные (обычно устанавливаются в указателях поворота), применяются резисторы-обманки с рассеиваемой мощностью 25-50 Вт (фото 10). Подробнее об установке таких обманок см. мою запись Установка светодиодных ламп в сигналы поворота фар.

Бывает, что в конструкции светодиодной лампы резистор-обманка не предусмотрен (фото 11-13), или же из экономии просто не установлен (фото 14). В таком случае, при наличии системы контроля ламп, обманку придется устанавливать самостоятельно.

Отсутствие резистора-обманки в конструкции светодиодной лампы может привести к такому эффекту, как остаточное (паразитное) свечение светодиодов.

Проявляется это в том, что даже при отключении питания, лампа продолжает тускло светиться (фото 15):

Причина в том, что в современных автомобилях для коммутации ламп часто используются не механические выключатели, а электронные ключи, небольшой ток через которые остается даже после отключения нагрузки. Наличие остаточного свечения вызвано тем, что даже в выключенном состоянии, через лампу в этом случае будет протекать небольшой ток. Штатная лампа накаливания от такого тока светиться не будет, а светодиодам бывает достаточно.

Кроме того, паразитное свечение возникает не только по вине электронных ключей в цепи. Так, контроллер исправности электрических цепей в авто может короткими импульсами «просматривать» все потребители, вызывая мигание светодиодов в лампах. Так же, банальная грязь и влага в контактах разъемов, блоке предохранителей или светильнике может образовать шунты — мостики перетока электроэнергии. Даже грязный концевик двери может являться причиной свечения светодиодной лампы.

Резистор-обманка решает эту проблему. Так как этот резистор подключается параллельно светодиодам, то, при отключении питания, паразитные или контрольные токи будут протекать в основном через обманку, и светодиоды уже не будут светиться. На практике, для устранения остаточного свечения, достаточно резистора сопротивлением 1.0-2.2 кОм.

Поэтому, если в автомобиле нет системы контроля ламп, то целесообразно заменить заводские резисторы-обманки, которые имеют сопротивление 100-500 Ом, на резисторы сопротивлением 1.0-2.2 кОм (фото 16).

Если же заводские обманки отсутствуют, и при этом наблюдается остаточное свечение светодиодов, можно впаять такие обманки самостоятельно (фото 17, 18).

Некоторые наши коллеги идут еще дальше, и вместо доработки светодиодных ламп, впаивают обманки прямо в светильник, параллельно контактам лампы (фото 19, 20). Лично я не сторонник такого решения, но пусть каждый выберет свой вариант.

Итак, подведем итоги.

1. Часть светодиодных ламп имеет в своей конструкции резисторы-обманки, предназначенные для «обмана» штатной системы контроля исправности ламп. Часто такие лампы имеют на корпусе надпись CANBUS.
2. У обманок есть минусы — они увеличивают общий ток потребления светодиодной лампы и к тому же сильно нагреваются.
3. Поэтому, при наличии системы контроля ламп, для снижения потребляемого тока и уменьшения нагрева, целесообразно подобрать обманки с более высоким сопротивлением, при котором систем контроля еще не срабатывает.
4. При отсутствии в автомобиле системы контроля ламп, обманки целесообразно вообще удалить.
5. В то же время, обманки устраняют эффект остаточного (паразитного) свечения светодиодов при отключении питания, так как гасят паразитные токи в цепи лампы.
6. При отсутствии системы контроля ламп, но при наличии остаточного свечения, компромиссным решением будет замена заводских обманок на резисторы с более высоким сопротивлением, порядка 1.0-2.2 кОм.
7. При отсутствии заводских обманок в конструкции светодиодных ламп, эффект остаточного свечения можно устранить установкой дополнительных обманок либо в лампу, либо непосредственно в светильник.
8. Еще один минус — обманка полностью дезинформирует систему контроля исправности ламп. Даже если светодиодная лампа перегорит, система контроля будет молчать, так как резистор-обманка по-прежнему будет имитировать лампу накаливания.

Надеюсь, данный материал был для вас интересным и полезным.

Всем хорошего дня, до связи!

Recommendations

Хорошая статья. Подскажите, что бы не ошибиться. Я ставлю задние светодиодные фонари на грузовик 24в. Стандартные лампы 24в 21вт и 24в 10вт. Какие резисторы мне нужны? Параметры фонаря на фото

Здравствуйте. Уточните:
1. Где какие штатные лампы используются? Какой мощности лампы установлены в стоп, габарит, поворотник? Я предполагаю, что 21Вт в стоп, 21Вт в поворотник и 10Вт в габарит.
2. Для какой цели планируются резисторы а) чтобы не было быстрого мигания поворотниками или б) для обмана штатной системы контроля исправности ламп?
Просто для разных целей и расчеты резистора могут быть разные.

Здравствуйте. По первому пункту все так. Резисторы нужны для нормального мигания и для обмана штатной системы контроля.

По моим расчетам, на каждый фонарь нужно три резистора, по одному на каждую лампу:
1. Поворотник: 33 Ом/25-50Вт. Если есть возможность, чтобы резистор меньше грелся, лучше поэкспериментировать, увеличивая сопротивление до 43, 47, 51, 62, 75 Ом и т. д. Чем больше сопротивление, тем меньше будет греться резистор, но лампа может начать быстро мигать. Резистор лучше выбрать максимально большого сопротивления, при котором еще мигает с нормальной частотой.
2. Стоп: 33 Ом/50Вт. Здесь мощность резистора выше, т.к. стоп работает более продолжительное время и резистор будет сильнее греться. Но точно так же есть смысл поэкспериментировать, повышая сопротивление до тех пор, пока не начнет ругаться система контроля.
3. Габарит: 62 Ом/25Вт. Аналогично, поэкспериментировать с системой контроля, повышая сопротивление до 75, 82, 91, 100 Ом и т.д. Чем больше, тем лучше, но может начать ругаться система контроля.
Примечания:
а) Расчетные цифры гарантируют результат, так как полностью имитируют штатные лампы. Но резисторы будут греться, поэтому желательно максимально увеличить сопротивление от расчетного, чтобы снизить нагрев. На всех автомобилях системы контроля могут отличаться, поэтому не могу точно сказать, до какой величины можно увеличивать, нужен подбор.
б) Чтобы не покупать много резисторов для подбора (мощные резисторы довольно дорогие), я бы для начала взял по паре разных, например, для поворотника и стопа 47 Ом и 75 Ом, для габаритов 82 и 100 Ом, в итоге в наличии будут 47, 75, 82, 100 Ом, из них уже можно подбирать.
в) Если подойдет сопротивление больше расчетного, скажем, в 2 раза, то можно понизить в 2 раза расчетную мощность резистора, это будет дешевле. Например, если в поворотник подойдет резистор 75-100 Ом, его мощность можно снизить до 10Вт.
г) Резисторы устанавливаются параллельно лампе. Для лучшего охлаждения, лучше закрепить их на металле кузова.
д) При установке резисторов мы по сути отключаем систему контроля, т.е. уже не узнаем, когда перегорит светодиодная лампа.
Будут вопросы — пишите мне в личные сообщения.

потребление тока, напряжение, мощность и светоотдача

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Времена, когда светодиоды использовали только в качестве индикаторов включения приборов, давно прошли. Современные светодиодные приборы могут полностью взаимозаменить лампы накаливания в бытовых, промышленных и уличных светильниках. Этому способствуют различные характеристики светодиодов, зная которые можно правильно подобрать LED-аналог. Использование светодиодов, учитывая их основные параметры, открывает обилие возможностей в сфере освещения.

Основой светодиода является искусственный полупроводниковый кристаллик

Какие бывают светодиоды

Светодиод (обозначается СД, СИД, LED в англ.) представляет собой прибор, в основе которого лежит искусственный полупроводниковый кристаллик. При пропускании через него электротока создается явление испускания фотонов, что приводит к свечению. Данное свечение имеет очень узкий диапазон спектра, и цвет его находится в зависимости от материала полупроводника.

Светодиоды вполне могут заменить обычные лампы накаливания

Светодиоды с красным и желтым свечением производят из неорганических полупроводниковых материалов на базе арсенида галлия, зеленые и синие изготавливают на основе индия-галлия-нитрида. Чтобы увеличить яркость светового потока используют различные присадки или применяют метод многослойности, когда слой чистого нитрида алюминия размещают между полупроводниками. В результате образования в одном кристаллике нескольких электронно-дырочных (p-n) переходов, яркость его свечения возрастает.

Различают два типа светодиодов: для индикации и освещения. Первые используют для индикации включения в сеть различных приборов, а также как источники декоративной подсветки. Они представляют собой цветные диоды, помещенные в просвечивающийся корпус, каждый из них имеет четыре вывода. Приборы, излучающие инфракрасный свет, используют в устройствах для удаленного управления приборами (пульт ДУ).

В области освещения используют светодиоды, излучающие белый свет. По цвету различают светодиоды с холодным белым, нейтральным белым и теплым белым свечением. Существует классификация применяемых для освещения светодиодов по способу монтажа. Маркировка светодиода SMD означает, что прибор состоит из алюминиевой или медной подложки, на которой размещен кристаллик диода. Сама подложка располагается в корпусе, контакты которого соединены с контактами светодиода.

Применение светодиодной подсветки в интерьере кухни

Другой тип светодиодов обозначается OCB. В таком приборе на одной плате размещается множество кристаллов, покрытых люминофором. Благодаря такой конструкции достигается большая яркость свечения. Такую технологию используют при производстве светодиодных ламп с большим световым потоком на относительно малой площади. В свою очередь это делает производство светодиодных ламп наиболее доступным и недорогим.

Обратите внимание! Сравнивая лампы на SMD и COB светодиодах можно отметить, что первые поддаются ремонту путем замены вышедшего из строя светодиода. Если не работает лампа на COB светодиодах, придется менять всю плату с диодами.

Характеристики светодиодов

Выбирая для освещения подходящую светодиодную лампу, следует учитывать параметры светодиодов. К ним относят напряжение питания, мощность, рабочий ток, эффективность (светоотдача), температуру свечения (цвет), угол излучения, размеры, срок деградации. Зная основные параметры, можно будет без труда выбрать приборы для получения того или иного результата освещенности.

LED-технологии используются в оформлении табло аэропортов и вокзалов

Величина тока потребления светодиода

Как правило, для обычных светодиодов предусмотрена сила тока величиной 0,02А. Однако бывают светодиоды, рассчитанные на 0,08А. К таким светодиодам относят более мощные приборы, в устройстве которых задействованы четыре кристалла. Они располагаются в одном корпусе. Так как каждый из кристаллов потребляет по 0,02А, в сумме один прибор будет потреблять 0,08А.

Стабильность работы светодиодных приборов зависит от величины тока. Даже незначительное увеличение силы тока способствует снижению интенсивности излучения (старению) кристалла и увеличению цветовой температуры. Это в конечном результате приводит к тому, что светодиоды начинают отливать синим цветом и преждевременно выходят из строя. А если показатель силы тока увеличивается существенно, светодиод сразу перегорает.

Чтобы ограничить потребляемый ток, в конструкциях LED-ламп и светильников предусмотрены стабилизаторы тока для светодиодов (драйверы). Они преобразуют ток, доводя его до нужной светодиодам величины. В случае, когда требуется подключить отдельный светодиод к сети, нужно использовать токоограничительные резисторы. Расчет сопротивления резистора для светодиода выполняют с учетом его конкретных характеристик.

Полезный совет! Чтобы правильно подобрать резистор, можно воспользоваться калькулятором расчета резистора для светодиода, размещенным в сети интернет.

Светодиодная гирлянда может использоваться в качестве декора помещения

Напряжение светодиодов

Как узнать напряжение светодиодов? Дело в том, что параметра напряжения питания как такового у светодиодов нет. Вместо этого используется характеристика падения напряжения на светодиоде, что означает величину напряжения на выходе светодиода при прохождении через него номинального тока. Значение напряжения, указанное на упаковке, отражает как раз падение напряжения. Зная эту величину, можно определить оставшееся на кристалле напряжение. Именно это значение берется во внимание при расчетах.

Учитывая применение различных полупроводников для светодиодов, напряжение у каждого из них может быть разным. Как узнать, на сколько Вольт светодиод? Определить можно по цвету свечения приборов. Например, для синих, зеленых и белых кристаллов напряжение составляет около 3В, для желтых и красных – от 1,8 до 2,4В.

При использовании параллельного подключения светодиодов идентичного номинала с величиной напряжения в 2В можно столкнуться со следующим: в результате разброса параметров одни излучающие диоды выйдут из строя (сгорят), а другие будут очень слабо светиться. Это произойдет ввиду того, что при увеличении напряжения даже на 0,1В наблюдается увеличение силы тока, проходящего через светодиод, в 1,5 раза. Поэтому так важно следить, чтобы ток соответствовал номиналу светодиода.

100Вт лампы накаливания эквивалентно 12-12,5Вт LED-светильника

Светоотдача, угол свечения и мощность светодиодов

Сравнение светового потока диодов с другими источниками света проводят, учитывая силу издаваемого ими излучения. Приборы размером около 5 мм в диаметре дают от 1 до 5 лм света. В то время как световой поток лампы накаливания в 100Вт составляет 1000 лм. Но при сопоставлении необходимо учитывать, что у обычной лампы свет рассеянный, а у светодиода – направленный. Поэтому необходимо принимать во внимание угол рассеивания светодиодов.

Угол рассеивания разных светодиодов может составлять от 20 до 120 градусов. При освещении светодиоды дают более яркий свет по центру и снижают освещенность к краям угла рассеивания. Таким образом, светодиоды лучше освещают конкретное пространство, используя при этом меньше мощности. Однако если требуется увеличить площадь освещенности, в конструкции светильника используют рассеивающие линзы.

Как определить мощность светодиодов? Чтобы определить мощность светодиодной лампы, требующейся для замены лампы накаливания, необходимо применять коэффициент, равный 8. Так, заменить обычную лампу мощностью 100Вт можно светодиодным прибором мощностью не менее 12,5Вт (100Вт/8). Для удобства можно воспользоваться данными таблицы соответствия мощности ламп накаливания и LED-источников света:

Мощность лампы накаливания, Вт	Соответствующая мощность светодиодного светильника, Вт
100	12-12,5
75	10
60	7,5-8
40	5
25	3

 

При использовании светодиодов для освещения очень важен показатель эффективности, который определяется отношением светового потока (лм) к мощности (Вт). Сопоставляя эти параметры у разных источников света, получаем, что эффективность лампы накаливания составляет 10-12 лм/Вт, люминесцентной – 35-40 лм/Вт, светодиодной – 130-140 лм/Вт.

Цветовая температура LED-источников

Одним из важных параметров светодиодных источников является температура свечения. Единицы измерения этой величины – градусы Кельвина (К). Следует отметить, что все источники света по температуре свечения разделяют на три класса, среди которых теплый белый имеет цветовую температуру менее 3300 К, дневной белый – от 3300 до 5300 К и холодный белый свыше 5300 К.

Обратите внимание! Комфортное восприятие человеческим глазом светодиодного излучения непосредственно зависит от цветовой температуры LED-источника.

Цветовая температура обычно указывается на маркировке светодиодных ламп. Она обозначается четырехзначным числом и буквой К. Выбор LED-ламп с определенной цветовой температурой напрямую зависит от особенностей применения ее для освещения. Предложенная ниже таблица отображает варианты использования светодиодных источников с разной температурой свечения:

Цвет свечения светодиодов		Цветовая температура, К	Варианты использования в освещении
Белый	Теплый	2700-3500	Освещение бытовых и офисных помещений как наиболее подходящий аналог лампы накаливания
	Нейтральный (дневной)	3500-5300	Отличная цветопередача таких ламп позволяет применять их для освещения рабочих мест на производстве
	Холодный	свыше 5300	Используется в основном для освещения улиц, а также применяется в устройстве ручных фонарей
Красный		1800	Как источник декоративной и фито-подсветки
Зеленый		—	Подсветка поверхностей в интерьере, фито-подсветка
Желтый		3300	Световое оформление интерьеров
Синий		7500	Подсветка поверхностей в интерьере, фито-подсветка

 

Волновая природа цвета позволяет выразить цветовую температуру светодиодов, используя длину волны. Маркировка некоторых светодиодных приборов отражает цветовую температуру именно в виде интервала различных длин волн. Длина волны имеет обозначение λ и измеряется в нанометрах (нм).

Типоразмеры SMD светодиодов и их характеристики

Учитывая размер SMD светодиодов, приборы классифицируются в группы с различными характеристиками. Наиболее популярные светодиоды с типоразмерами 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 и 5630. Характеристики SMD светодиодов в зависимости от размеров рознятся. Так, разные типы SMD светодиодов отличаются по яркости, цветовой температуре, мощности. В маркировке светодиодов первые две цифры показывают длину и ширину прибора.

Светодиоды SMD 5630 на LED-ленте

Основные параметры светодиодов SMD 2835

К основным характеристикам SMD светодиодов 2835 относят увеличенную площадь излучения. В сравнении с прибором SMD 3528, который имеет круглую рабочую поверхность, площадь излучения SMD 2835 имеет прямоугольную форму, что способствует большей светоотдаче при меньшей высоте элемента (около 0,8 мм). Световой поток такого прибора составляет 50 лм.

Корпус светодиодов SMD 2835 выполнен из термостойкого полимера и может выдерживать температуру до 240°С. Следует отметить, что деградация излучения в этих элементах составляет менее 5% в течение 3000 часов функционирования. Кроме того, прибор имеет достаточно низкое тепловое сопротивление перехода кристалл-подложка (4 С/Вт). Рабочий ток в максимальном значении – 0,18А, температура кристалла – 130°С.

По цвету свечения выделяют теплый белый с температурой свечения 4000 К, дневной белый – 4800 К, чистый белый – от 5000 до 5800 К и холодный белый с цветовой температурой 6500-7500 К. Стоит отметить, что максимальная величина светового потока у приборов с холодным белым свечением, минимальная – у светодиодов теплого белого цвета. В конструкции прибора увеличены контактные площадки, что способствует лучшему отводу тепла.

Полезный совет! Светодиоды SMD 2835 могут быть использованы для любого типа монтажа.

Размеры светодиода SMD 2835

Характеристики светодиодов SMD 5050

В конструкции корпуса SMD 5050 размещены три однотипных светодиода. LED источники синего, красного и зеленого цвета имеют технические характеристики, аналогичные кристаллам SMD 3528. Значение рабочего тока каждого из трех светодиодов составляет 0,02А, следовательно суммарная величина тока всего прибора 0,06А. Для того, чтобы светодиоды не вышли из строя, рекомендуется не превышать эту величину.

LED приборы SMD 5050 имеют прямое напряжение величиной 3-3,3В и светоотдачу (сетевой поток) 18-21 лм. Мощность одного светодиода складывается из трех величин мощности каждого кристалла (0,7Вт) и составляет 0,21Вт. Цвет свечения, испускаемый приборами, может быть белым во всех оттенках, зеленым, синим, желтым и многоцветным.

Близкое расположение светодиодов разных цветов в одном корпусе SMD 5050 позволило реализовать многоцветные светодиоды с отдельным управлением каждым цветом. Для регулирования светильников с использованием светодиодов SMD 5050 используют контроллеры, благодаря чему цвет свечения можно плавно изменять от одного к другому через заданное количество времени. Обычно такие приборы имеют несколько режимов управления и могут регулировать яркость свечения светодиодов.

Размеры светодиода SMD 5050

Типовые характеристики светодиода SMD 5730

Светодиоды SMD 5730 – современные представители LED-приборов, корпус которых имеет геометрические размеры 5,7х3 мм. Они относятся к сверхярким светодиодам, характеристики которых стабильны и качественно отличаются от параметров предшественников. Изготовленные с применением новых материалов, эти светодиоды отличаются повышенной мощностью и высокоэффективным световым потоком. Кроме того, они могут работать в условиях повышенной влажности, устойчивы к перепадам температур и вибрации, имеют длительный срок службы.

Существует две разновидности приборов: SMD 5730-0,5 с мощностью 0,5Вт и SMD 5730-1 с мощностью 1Вт. Отличительной особенностью приборов является возможность их функционирования на импульсном токе. Величина номинального тока  SMD 5730-0,5 составляет 0,15А, при импульсной работе прибор может выдерживать силу тока до 0,18А. Данный тип светодиодов обеспечивает световой поток до 45 лм.

Светодиоды SMD 5730-1 работают на постоянном токе 0,35А, при импульсном режиме – до 0,8А. Эффективность светоотдачи такого прибора может составить до 110 лм. Благодаря термостойкому полимеру, корпус прибора выдерживает температуру до 250°С. Угол рассеивания обоих типов SMD 5730 равен 120 градусам. Степень деградации светового потока составляет менее 1% при работе в течение 3000 часов.

Размеры светодиода SMD 5730

Характеристики светодиодов Cree

Компания Cree (США) занимается разработкой и выпуском сверхъярких и самых мощных светодиодов. Одна из групп светодиодов Cree представлена серией приборов Xlamp, которые делятся на однокристальные и многокристальные. Одной из особенностей однокристальных источников является распределение излучения по краям прибора. Это инновация позволила выпускать светильники с большим углом свечения, используя минимальное количество кристаллов.

В серии LED-источников XQ-E High Intensity угол свечения составляет от 100 до 145 градусов. Имея небольшие геометрические размеры 1,6х1,6 мм, мощность сверхярких светодиодов – 3 Вольта, а световой поток – 330 лм. Это одна из новейших разработок компании Cree. Все светодиоды, конструкция которых разработана на базе одного кристалла, имеют качественную цветопередачу в пределах CRE 70-90.

Статья по теме:

Как сделать или починить LED-гирлянду самостоятельно. Цены и основные характеристики наиболее популярных моделей.

Компания Cree выпустила несколько вариантов многокристальных LED-приборов с новейшими типами питания от 6 до 72 Вольт. Многокристальные светодиоды делятся на три группы, в которые входят приборы с высоким напряжением, мощностью до 4Вт и выше 4Вт. В источниках до 4Вт собраны 6 кристаллов в корпусе типа MX и ML. Угол рассеивания составляет 120 градусов. Купить светодиоды Cree такого типа можно с белым теплым и холодным цветом свечения.

Полезный совет! Несмотря на высокую надежность и качество света, купить мощные светодиоды серии MX и ML можно по относительно небольшой цене.

В группу свыше 4Вт входят светодиоды из нескольких кристаллов. Самыми габаритными в группе являются приборы мощностью 25Вт, представленные серией MT-G. Новинка компании – светодиоды модели XHP. Один из крупных LED-приборов имеет корпус 7х7 мм, его мощность 12Вт, светоотдача 1710 лм. Светодиоды с высоким напряжением питания объединяют в себе небольшие габариты и высокую светоотдачу.

LED-лампы серии XQ-E High Intensity производителя Cree (США)

Схемы подключения светодиодов

Существуют определенные правила подключения светодиодов. Беря во внимание, что проходящий через прибор ток движется только в одном направлении, для длительного и стабильного функционирования LED-приборов важно учитывать не только определенное напряжение, но и оптимальную величину тока.

Схема подключения светодиода к сети 220В

В зависимости от используемого источника питания, различают два вида схем подключения светодиодов к 220В. В одном из случаев используется драйвер с ограниченным током, во втором – специальный блок питания, стабилизирующий напряжение. Первый вариант учитывает использование специального источника с определенной силой тока. Резистор в данной схеме не требуется, а количество подключаемых светодиодов ограничивается мощностью драйвера.

Для обозначения светодиодов на схеме используются пиктограммы двух видов. Над каждым схематическим их изображением находятся две небольшие параллельные стрелочки, направленные вверх. Они символизируют яркое свечение LED-прибора. Перед тем как подключить светодиод к 220В используя блок питания, необходимо в схему включить резистор. Если это условие не выполнить, это приведет к тому, что рабочий ресурс светодиода существенно сократится или он попросту выйдет из строя.

Схема подключения светодиодов к сети 220В с использованием гасящего конденсатора С1

Если при подключении использовать блок питания, то стабильным в схеме будет лишь напряжение. Учитывая незначительное внутреннее сопротивление LED-прибора, включение его без ограничителя тока приведет к сгоранию прибора. Именно поэтому в схему включения светодиода вводят соответствующий резистор. Следует отметить, что резисторы бывают с разным номиналом, поэтому их следует правильно рассчитывать.

Полезный совет! Негативным моментом схем включения светодиода в сеть 220 Вольт с использованием резистора становится рассеивание большой мощности, когда требуется подключить нагрузку с повышенным потреблением тока. В этом случае резистор заменяют гасящим конденсатором.

Как рассчитать сопротивление для светодиода

При расчете сопротивления для светодиода руководствуются формулой:

U = IхR,

где U – напряжение, I – сила тока, R – сопротивление (закон Ома). Допустим, необходимо подключить светодиод с такими параметрами: 3В – напряжение и 0,02А – сила тока. Чтобы при подключении светодиода к 5 Вольтам на блоке питания он не вышел из строя, надо убрать лишние 2В (5-3 = 2В). Для этого необходимо включить в схему резистор с определенным сопротивлением, которое рассчитывается с помощью закона Ома:

R = U/I.

Резисторы с различными значениями сопротивления

Таким образом, отношение 2В к 0,02А составит 100 Ом, т.е. именно такой необходим резистор.

Очень часто бывает, что учитывая параметры светодиодов, сопротивление резистора имеет нестандартное для прибора значение. Такие ограничители тока нельзя отыскать в точках продажи, например, 128 или 112,8 Ом. Тогда следует использовать резисторы, сопротивление которых имеет ближайшее большее значение по сравнению с расчетным. При этом светодиоды будут функционировать не в полную силу, а лишь на 90-97%, но это будет незаметно для глаза и положительно отразится на ресурсе прибора.

В интернете представлено множество вариантов калькуляторов расчетов светодиодов. Они учитывают основные параметры: падение напряжения, номинальный ток, напряжение на выходе, количество приборов в цепи. Задав в поле формы параметры LED-приборов и источников тока, можно узнать соответствующие характеристики резисторов. Для определения сопротивления маркированных цветом токоограничителей также существуют онлайн расчеты резисторов для светодиодов.

Схемы параллельного и последовательного подключения светодиодов

При сборке конструкций из нескольких LED-приборов используют схемы включения светодиодов в сеть 220 Вольт с последовательным или параллельным соединением. При этом для корректного подключения следует учитывать, что при последовательном включении светодиодов требуемое напряжение представляет собой сумму падений напряжений каждого прибора. В то время как при параллельном включении светодиодов складывается сила тока.

Схемы параллельного подключения светодиодов. В варианте 1 на каждую цепь диодов используется отдельный резистор, в варианте 2 — один общий для всех цепей

Если в схемах используются LED-приборы с разными параметрами, то для стабильной работы необходимо рассчитать резистор для каждого светодиода отдельно. Следует отметить, что двух совершенно одинаковых светодиодов не существует. Даже приборы одной модели имеют незначительные отличия в параметрах. Это приводит к тому, что при подключении большого их количества в последовательную или параллельную схему с одним резистором, они могут быстро деградировать и выйти из строя.

Обратите внимание! При использовании одного резистора в параллельной или последовательной схеме можно подключать лишь LED-приборы с идентичными характеристиками.

Расхождение в параметрах при параллельном подключении нескольких светодиодов, допустим 4-5 шт., не повлияет на работу приборов. А если в такую схему подключить много светодиодов – это будет плохим решением. Даже если LED-источники имеют незначительный разброс характеристик, это приведет к тому, что некоторые приборы будут излучать яркий свет и быстро сгорят, а другие – будут слабо светиться.  Поэтому при параллельном подключении следует всегда использовать отдельный резистор для каждого прибора.

Что касается последовательного соединения, то здесь имеет место экономное потребление, так как вся цепь расходует количество тока, равное потреблению одного светодиода. При параллельной схеме, потребление составляет сумму расходования всех включенных в схему LED-источников, включенных в схему.

Схема последовательного подключения светодиодов

Как подключить светодиоды к 12 Вольтам

В конструкции некоторых приборов резисторы предусмотрены еще на этапе изготовления, что дает возможность подключения светодиодов к 12 Вольт или 5 Вольт. Однако такие приборы не всегда можно найти в продаже. Поэтому в схеме подключения светодиодов к 12 вольт предусматривают ограничитель тока. Первым делом необходимо выяснить характеристики подключаемых светодиодов.

Такой параметр, как прямое падение напряжения у типовых LED-приборов составляет около 2В. Номинальный ток у этих светодиодов соответствует 0,02А. Если требуется подключить такой светодиод к 12В, то «лишние» 10В (12 минус 2) необходимо погасить ограничительным резистором. С помощью закона Ома можно рассчитать для него сопротивление. Получим, что 10/0,02 = 500 (Ом). Таким образом, необходим резистор с номиналом 510 Ом, который является ближайшим по ряду электронных компонентов Е24.

Чтобы такая схема работала стабильно, требуется еще вычислить мощность ограничителя. Используя формулу, исходя из которой мощность равна произведению напряжения и тока, рассчитываем ее значение. Напряжение величиной 10В умножаем на ток 0,02А и получаем 0,2Вт. Таким образом, необходим резистор, стандартный номинал мощности которого составляет 0,25Вт.

Схема подключения RGB светодиодной ленты к 12В

Если в схему необходимо включить два LED-прибора, то следует учитывать, что напряжение падающее на них, будет составлять уже 4В. Соответственно для резистора останется погасить уже не 10В, а 8В. Следовательно, дальнейший расчет сопротивления и мощности резистора делается на основании этого значения. Расположение резистора в схеме можно предусмотреть в любом месте: со стороны анода, катода, между светодиодами.

Как проверить светодиод мультиметром

Один из способов проверки рабочего состояния светодиодов – тестирование мультиметром. Таким прибором можно диагностировать светодиоды любого исполнения. Перед тем как проверить светодиод тестером, переключатель прибора устанавливают в режиме «прозвонки», а щупы прикладывают к выводам. При замыкании красного щупа на анод, а черного на катод, кристалл должен излучать свет. Если поменять полярность, на дисплее прибора должна отображаться показание «1».

Полезный совет! Перед тем как проверить светодиод на работоспособность, рекомендуется приглушить основное освещение, так как при тестировании ток очень низкий и светодиод будет излучать свет так слабо, что при нормальном освещении этого можно не заметить.

Схема проверки светодиода с помощью цифрового мультиметра

Тестирование LED-приборов можно произвести, не используя щупы. Для этого в отверстия, расположенные в нижнем углу прибора, анод вставляют в отверстие с символом «Е», а катод – с указателем «С». Если светодиод в рабочем состоянии – он должен засветиться. Этот метод тестирования подходит для светодиодов с достаточно длинными контактами, очищенными от припоя. Положение переключателя при таком способе проверки не имеет значения.

Как проверить светодиоды мультиметром, не выпаивая? Для этого необходимо припаять к щупам тестера кусочки от обычной скрепки. В качестве изоляции подойдет текстолитовая прокладка, которая укладывается между проводами, после чего обрабатывается изолентой. На выходе получается своеобразный переходник для подключения щупов. Скрепки хорошо пружинят и надежно фиксируются в разъемах. В таком виде можно подключить щупы к светодиодам, не выпаивая их из схемы.

Что можно сделать из светодиодов своими руками

Многие радиолюбители практикуют сборку различных конструкций из светодиодов своими руками. Собранные самостоятельно изделия не уступают по качеству, а иногда и превосходят аналоги производственного изготовления. Это могут быть цветомузыкальные устройства, мигающие конструкции светодиодов, бегущие огни на светодиодах своими руками и многое другое.

Использование светодиодов в создании сценических костюмов

Сборка стабилизатора тока для светодиодов своими руками

Чтобы ресурс светодиода не выработался раньше положенного срока, необходимо чтобы ток, протекающий через него, имел стабильное значение. Известно, что светодиоды красного, желтого и зеленого цвета могут справляться с повышенной нагрузкой по току. В то время как сине-зеленые и белые LED-источники даже при небольшой перегрузке сгорают за 2 часа. Таким образом, для нормальной работы светодиода необходимо решить вопрос с его питанием.

Если собрать цепочку из последовательно или параллельно соединенных светодиодов, то обеспечить им идентичное излучение можно в том случае, если ток, проходящий через них, будет иметь одинаковую силу. Кроме того, импульсы обратного тока могут негативно повлиять на ресурс LED-источников. Чтобы такого не произошло, необходимо включить в схему стабилизатор тока для светодиодов.

Качественные признаки светодиодных светильников зависят от применяемого драйвера – устройства, которое преобразует напряжение в стабилизированный ток с конкретным значением. Многие радиолюбители собирают схему питания светодиодов от 220В своими руками на базе микросхемы LM317. Элементы для такой электронной схемы имеют небольшую стоимость и такой стабилизатор легко сконструировать.

Схема подключения мощного светодиода с использованием интегрального стабилизатора напряжения LM317

При использовании стабилизатора тока на LM317 для светодиодов регулируют ток в пределах 1А. Выпрямитель на базе LM317L стабилизирует ток до 0,1А. В схеме устройства используют всего лишь один резистор. Его рассчитывают посредством онлайн калькулятора сопротивления для светодиода. Для питания подойдут имеющиеся подручные устройства: блоки питания от принтера, ноутбука или другой бытовой электроники. Более сложные схемы собирать самостоятельно не выгодно, так как их проще приобрести в готовом виде.

ДХО из светодиодов своими руками

Применение на автомобилях дневных ходовых огней (ДХО) заметно повышает видимость автомобиля в светлое время другими участниками дорожного движения. Многие автолюбители практикуют самостоятельную сборку ДХО с использованием светодиодов. Один из вариантов – устройство ДХО из 5-7 светодиодов мощностью 1Вт и 3Вт на каждый блок. Если использовать менее мощные LED-источники, световой поток не будет соответствовать нормативам для таких огней.

Полезный совет! При изготовлении ДХО своими руками, учитывайте требования ГОСТа: световой поток 400-800 Кд, угол свечения в горизонтальной плоскости – 55 градусов, в вертикальной – 25 градусов, площадь – 40 см².

Дневные ходовые огни улучшают видимость автомобиля на дороге

Для основания можно использовать плату из алюминиевого профиля с площадками для крепления светодиодов. Светодиоды фиксируются на плате с помощью теплопроводного клеящего состава. В соответствии с типом LED-источников подбирается оптика. В данном случае подойдут линзы с углом свечения 35 градусов. Линзы устанавливаются на каждый светодиод отдельно. Провода выводятся в любую удобную сторону.

Далее изготавливается корпус для ДХО, служащий одновременно и радиатором. Для этого можно использовать П-образный профиль. Готовый светодиодный модуль располагают внутри профиля, закрепив его на винтах. Все свободное пространство можно залить прозрачным герметиком на силиконовой основе, оставив на поверхности только линзы. Такое покрытие будет служить в качестве влагозащиты.

Подключение ДХО к питанию производится с обязательным использованием резистора, сопротивление которого предварительно просчитывается и проверяется. Способы подключения могут быть разными, учитывая модель автомобиля. Схемы подключения можно отыскать в сети интернет.

Схема подключения ДХО с блоком управления

Как сделать, чтобы светодиоды мигали

Наиболее популярными мигающими светодиодами, купить которые можно в готовом виде, являются приборы, регулируемые уровнем потенциала. Мигание кристалла происходит за счет изменения питания на выводах прибора. Так, двухцветный красно-зеленый LED-прибор излучает свет в зависимости от направления проходящего по нему тока. Эффект мигания в RGB-светодиоде достигается подключением трех выводов для отдельного управления к конкретной системе регулирования.

Но можно сделать мигающим и обычный одноцветный светодиод, имея в арсенале минимум электронных компонентов. Перед тем как сделать мигающий светодиод, необходимо выбрать работающую схему, которая будет простой и надежной. Можно использовать схему мигающего светодиода, которая будет запитана от источника с напряжением 12В.

Схема состоит из транзистора небольшой мощности Q1 (подойдет кремниевый высокочастотный КТЗ 315 или его аналоги), резистора R1 820-1000 Ом, 16-вольтового конденсатора С1 емкостью 470 мкФ и LED-источника. При включении схемы конденсатор заряжается до 9-10В, после этого транзистор на миг открывается и отдает накопленную энергию светодиоду, который начинает мигать. Данную схему можно реализовать только в случае питания от источника 12В.

Мигание светодиодов используется, например, в елочной гирлянде

Можно собрать более усовершенствованную схему, которая работает по аналогии с транзисторным мультивибратором. В схему входят транзисторы КТЗ 102 (2 шт.), резисторы R1 и R4 по 300 Ом каждый, чтобы ограничить ток, резисторы R2 и R3 по 27000 Ом, чтобы задавать ток базы транзисторов, 16-вольтовые полярные конденсаторы (2 шт. емкостью 10 мкФ) и два LED-источника. Данная схема питается от источника постоянного напряжения 5В.

Схема работает по принципу «пары Дарлингтона»: конденсаторы С1 и С2 попеременно заряжаются и разряжаются, что служит причиной открывания конкретного транзистора. Когда один транзистор отдает энергию С1, загорается один светодиод. Далее плавно заряжается С2, а ток базы VT1 снижается, что приводит к закрытию VT1 и открытию VT2 и загорается другой светодиод.

Полезный совет! Если использовать напряжение питания свыше 5В, потребуется применить резисторы с другим номиналом, чтобы исключить выход из строя светодиодов.

Схема вспышек на светодиоде

Сборка цветомузыки на светодиодах своими руками

Чтобы реализовать достаточно сложные схемы цветомузыки на светодиодах своими руками, необходимо сначала разобраться, как работает простейшая схема цветомузыки. Она состоит из одного транзистора, резистора и LED-прибора. Такую схему можно запитать от источника с номиналом от 6 до 12В. Функционирование схемы происходит за счет каскадного усиления с общим излучателем (эмиттером).

На базу VT1 поступает сигнал с изменяющейся амплитудой и частотой. В том случае, когда колебания сигнала превышают заданный порог, транзистор открывается и загорается светодиод. Минусом данной схемы является зависимость мигания от степени  звукового сигнала. Таким образом эффект цветомузыки будет проявляться только при определенной степени громкости звука. Если звук увеличить. светодиод будет все время гореть, а при уменьшении – чуть вспыхивать.

Чтобы добиться полноценного эффекта, используют схему цветомузыки на светодиодах с разбивкой диапазона звука на три части. Схема с трехканальным преобразователем звука питается от источника напряжением 9В. Огромное количество схем цветомузыки можно найти в интернете на различных форумах радиолюбителей. Это могут быть схемы цветомузыки с использованием одноцветной ленты, RGB-светодиодной ленты, а также схемы плавного включения и выключения светодиодов. Так же в сети можно отыскать схемы бегущих огней на светодиодах.

Схема для сборки цветомузыки своими руками

Конструкция индикатора напряжения на светодиодах своими руками

Схема индикатора напряжения включает резистор R1 (переменное сопротивление 10 кОм), резисторы R1, R2 (1кОм), два транзистора VT1 КТ315Б, VT2 КТ361Б, три светодиода – HL1, HL2 (красные), HLЗ (зеленый). X1, X2 – 6-вольтовые источники питания. В данной схеме рекомендуется использовать LED-приборы с напряжением 1,5В.

Алгоритм работы самодельного светодиодного индикатора напряжения представляет собой следующее: когда подается напряжение, светится центральный LED-источник зеленого цвета. В случае падения напряжения, включается светодиод красного цвета, расположенный слева. Увеличение напряжения заставляет светиться красный светодиод, размещенный справа. При среднем положении резистора все транзисторы будут в закрытом положении, и напряжение поступит лишь на центральный зеленый светодиод.

Открытие транзистора VT1 происходит, когда ползунок резистора передвигают вверх, тем самым повышая напряжение. В этом случае поступление напряжения на HL3 прекращается, и оно подается на HL1. При перемещении ползунка вниз (понижение напряжение) происходит закрытие транзистора VT1 и открытие VT2, что даст питание светодиоду HL2. С незначительной задержкой LED HL1 погаснет, HL3 один раз мелькнет и засветится HL2.

Схема сборки индикатора напряжения на светодиодах своими руками

Такую схему можно собрать, используя радиодетали от устаревшей техники. Некоторые собирают ее на текстолитовой плате, соблюдая масштаб 1:1 c размерами деталей, чтобы все элементы могли разместиться на плате.

Безграничный потенциал LED-освещения дает возможность самостоятельно конструировать из светодиодов различные светотехнические приборы с отличными характеристиками и достаточно низкой стоимостью.

Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ

Несмотря на то что электрический параметр №1 для светодиода – это номинальный ток, часто для расчётов необходимо знать напряжение на его выводах. Под понятием «напряжение светодиода» понимают разницу потенциалов на p-n-переходе в открытом состоянии. Оно является справочным параметром и вместе с другими характеристиками указывается в паспорте к полупроводниковому прибору. 3, 9 или 12 вольт… Часто в руки попадают экземпляры, о которых ничего не известно. Так как узнать падение напряжения на светодиоде?

Теоретический метод

Прекрасной подсказкой в этом случае является цвет свечения, внешняя форма и размеры полупроводникового прибора. Если корпус светодиода выполнен из прозрачного компаунда, то цвет его остаётся загадкой, разгадать которую поможет мультиметр. Для этого переключатель цифрового тестера переводят в положение «проверка на обрыв» и щупами поочерёдно касаются выводов светодиода. У исправного элемента в прямом смещении будет наблюдаться небольшое свечение кристалла. Таким образом, можно сделать вывод не только о цвете свечения, но и о работоспособности полупроводникового прибора. Существуют и другие способы тестирования излучающих диодов, о которых подробно написано в данной статье.

Светоизлучающие диоды разных цветов изготавливают из различных полупроводниковых материалов. Именно химический состав полупроводника во многом определяет напряжение питания светодиодов, точнее, падение напряжение на p-n-переходе. В связи с тем, что в производстве кристаллов используют десятки химических соединений, точного напряжения для всех светодиодов одного цвета не существует. Однако есть определённый диапазон значений, которых зачастую достаточно для проведения предварительных расчетов элементов электронной цепи.

С одной стороны, размер и внешний вид корпуса не влияют на прямое напряжение светодиода. Но ,с другой стороны. через линзу можно увидеть количество излучающих кристаллов, которые могут быть соединены последовательно. Слой люминофора в SMD светодиодах может скрывать целую цепочку из кристаллов. Ярким примером является миниатюрные многокристальные светодиоды от компании Cree, падение напряжения на которых зачастую значительно превышает 3 вольта.

В последние годы появились белые SMD светодиоды, в корпусе которых размещено 3 последовательно соединённых кристалла. Их часто можно встретить в китайских светодиодных лампах на 220 вольт. Естественно убедиться в исправности LED-кристаллов в такой лампе при помощи мультиметра не удастся. Стандартная батарейка тестера выдаёт 9 В, а минимальное напряжение срабатывания трёхкристального белого светоизлучающего диода – 9,6 В. Также встречаются двухкристальная модификация с порогом срабатывания от 6 вольт.

Узнать все технические характеристики светодиода можно из интернета. Для этого нужно скачать datasheet на схожую по внешним признакам модель, обязательно такого же цвета свечения, сверить паспортные размеры с действительными и выписать номинальные значения тока и падения напряжения. Следует учитывать, что данная методика весьма приблизительна, так как в одинаковом корпусе могут быть изготовлены светодиоды на 20 мА и на 150 мА с разбросом напряжения до 0,5 вольт.

Практический метод

Самые точные данные о прямом падении напряжения на светодиоде можно получить путём проведения практических измерений. Для этого понадобится регулируемый блок питания (БП) постоянного тока с напряжение от 0 до 12 вольт, вольтметр или мультиметр и резистор на 510 Ом (можно больше). Лабораторная схема для тестирования показана на рисунке.

Здесь всё просто: резистор ограничивает ток, а вольтметр отслеживает прямое напряжение светодиода. Плавно увеличивая напряжение от источника питания, наблюдают за ростом показаний на вольтметре. В момент достижения порога срабатывания светодиод начнёт излучать свет. В какой-то момент яркость достигнет номинального значения, а показания вольтметра перестанут резко нарастать. Это означает, что p-n-переход открыт, и дальнейший прирост напряжения с выхода БП будет прикладываться только к резистору.

Текущие показания на экране и будут номинальным прямым напряжением светодиода. Если ещё продолжить наращивать питание схемы, то расти будет только ток через полупроводник, а разность потенциалов на нём изменится не более чем на 0,1-0,2 вольт. Чрезмерное превышение тока приведёт к перегреву кристалла и электрическому пробою p-n-перехода.

Если рабочее напряжение на светодиоде установилось около 1,9 вольт, но при этом свечение отсутствует, то возможно тестируется инфракрасный диод. Чтобы убедиться в этом, нужно направить поток излучения на включенную фотокамеру телефона. На экране должно появиться белое пятно.

В отсутствии регулируемого блока питания можно воспользоваться «кроной» на 9 В. Также можно задействовать в измерениях сетевой адаптер на 3 или 9 вольт, который выдаёт выпрямленное стабилизированное напряжение, и пересчитать номинал сопротивления резистора.

Зачем нужен резистор параллельно светодиоду | Дмитрий Компанец

Схемы соединения резисторов со светодиодами.

Схемы соединения резисторов со светодиодами.

Стандартные Схемы соединения резисторов со светодиодами

Резисторы всегда последовательно со светодиодами

Резисторы всегда последовательно со светодиодами

выглядят обычно — светодиоды защищаю резисторами от тока который их может повредить в случае повысившегося напряжения.

На некоторых платах от фонариков,где применяется светодиод или на платах импульсных блоков питания, где находится оптопара,можно увидеть,что параллельно светодиоду установлен резистор.

В китайском фонарике 自学成才, с мощным светодиодом, параллельно диоду установлен резистор на 3кОм.

Импульсная схема питания светодиода

Импульсная схема питания светодиода

Транзистор не является идеальным ключом, да же в закрытом состоянии есть токи утечки. А так как диод сверхяркий, — ему только дай понюхать, микротоков вполне хватит что бы он чутка светился, вот его резистор и шунтирует — именно так думают специалисты по электронике.

Вот и еще один пример, где параллельно светодиоду в оптопаре стоит резистор номиналом

Резистор паралельно светодиоду

Резистор паралельно светодиоду

В этом случае шунтируется не сверх яркий , а мощный ИК диод способный выдерживать в пике до 1 ампера . (Так сказано в описаниях светодиодов оптопар)

Если внимательно присмотреться, то видно что ограничительный резистор в 100 Ом и «параллельный» в 430 Ом имеют суммарно не такое уж и большое сопротивление и так называемое «ветвление тока» будет весьма значительно нагружать схему питания ИК диода и управления.

В данной схеме говорить о том, что светодиод будет слегка светить из за недостатков ключа управления — транзистора глупо!

Достаточно привести пример пульта дистанционного управления — там как раз и используется ИК мощный светодиод и к нему прилагается транзисторный ключ управляемый импульсами от модулятора — микросхемы в которую вшиты коды пуска всех кнопок управления.

Ради интереса я решил взглянуть на токи сопротивления и напряжения светодиодов в стандартном включении

Не смотрите на сопротивления на этой картинке

Не смотрите на сопротивления на этой картинке

ВНИМАНИЕ! То что автор картинки пытался подсчитать сопротивление светодиодов по формуле Ома это его фантазии.
Светодиоды как и диоды — элементы нелинейные и законы Ома им не писаны, там «все сложно»

Экспериментально можно убедиться, что одинаковые по функционалу светодиоды, в реалии очень сильно отличаются поведением по отношению к току и напряжению.
Аналогией могу привести Лампочки — светодиодные, газоразрядные, люминисцентные и накаливания. Вроде все это лампочки, но все они разные.

Так и с разноцветными светодиодами — хотя кристаллы и проволока в них похожи, но поведение полупроводника сильно различается.

ДУМАЕТСЯ МНЕ, ЧТО СХЕМА ТАКОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПРИШЛА ВОТ ОТСЮДА

Схема и способы подключения светодиодов для автомобиля

Схема и способы подключения светодиодов для автомобиля

Конструкция кластера включает в себя диодный элементы и резистор, который, кстати, является важной составляющей любого кластера. Резисторное устройство, использующееся для погашения лишнего напряжения, ставится из расчета одна штука на три диодных элемента.

Это описание с рекомендациями по подключению светодиодов в автомобиле. Вот тут резисторы «Резисторное устройство»( как выразился автор статьи) служат вполне разумно.

Цель установки таких резисторов в данной цепи — продление срока службы светильника в случае перегорания одного из светодиодов.
За счет резисторов цепь остается замкнутой и светильник продолжает светить. Цена за такую надежность — излишние потери тока расходуемого аккумулятором автомобиля.

По моему мнению , СТАРАЯ КЛАССИКА куда проще и надежнее

Классическая схема включения светодиодов

Классическая схема включения светодиодов

Резисторов в такой схеме столько же, а вот ток от АКБ автомобиля расходуется только на свечение и при выгорании одного звена, остальные продолжают светить как положено.

Остается только удивляться тому Зачем авторы таких схем с вычурным включением «Резисторных устройств» придумывают то что работает хуже и не может заменить старых проверенных схем.

Хотя, почитывая на досуге статьи в Дзен от популярных Блогеров, я вполне осознаю, что вакцину от вируса или хорошие дороги нам придумают именно такие «гении пера и чернил».

Пока я не докопался до истинного предназначения резистора устанавливаемого параллельно светодиоду (слишком много мусора в сети интернет), но эта тема мне интересна и будьте уверены (а мои давние зрители и читатели знают это) я докопаюсь до
РЕАЛЬНОЙ ПРИЧИНЫ СОЗДАНИЯ ТАКИХ СХЕМ

Если Алгоритм Дзен не станет прессовать эту статью и удалять Ваши комментарии, я смогу услышать ваши мнения и советы и вместе мы скорее докопаемся до реальности!

Искренний ваш
Д.К.

Что означает светодиодный индикатор и как он работает? | Домашняя страница Руководства

Даниэль Хольцер Обновлено 17 декабря 2018 г.

Энергоэффективность в моде не без оснований. Выбор энергоэффективного освещения снижает счета за коммунальные услуги и снижает нагрузку на невозобновляемые источники энергии, на которые приходится 89 процентов производства энергии в США (см. Ссылки 4). Светодиоды, самые эффективные светильники на рынке, начинают появляться вместе с лампами накаливания и компактными люминесцентными лампами в хозяйственных магазинах и магазинах товаров для дома.Однако они являются загадкой для многих, поскольку их внутреннее устройство несколько отличается от стандартных ламп.

Определение

LED означает «светоизлучающий диод». Диод — это электрический компонент с двумя выводами, которые проводят электричество только в одном направлении. Под действием электрического тока диод излучает яркий свет вокруг маленькой лампочки. Обычно диоды используются во многих технологиях, таких как радио, телевизоры и компьютеры, в качестве электрического компонента для проводимости.(См. Ссылки 1)

Как они работают

Подключение диода к электрическому току возбуждает электроны внутри диода, заставляя их испускать фотоны, которые мы видим как свет. Цвет света является прямым результатом энергетической щели в полупроводнике диода. Это означает, что светодиоды легко и ярко воспроизводят спектр цветов, потребляя при этом очень мало электроэнергии. (См. Ссылки 1)

Важность

В поисках энергоэффективного освещения светодиоды оказались наиболее эффективными из имеющихся ламп.По данным Министерства энергетики США, светодиоды с рейтингом Energy Star потребляют как минимум на 75 процентов меньше энергии, чем традиционные лампы накаливания, и служат в 25 раз дольше. Светодиоды даже превосходят лампы CFL (компактные люминесцентные лампы) по эффективности, прежде всего потому, что их срок службы вдвое больше, чем у CFL. Светодиоды более эффективны, чем лампы накаливания и КЛЛ, потому что они излучают свет в определенном направлении — вместо того, чтобы рассеивать его во всех направлениях — и они не требуют и не выделяют большое количество тепла. Лампы накаливания и КЛЛ выделяют большую часть своей энергии в виде тепла — 90% и 80% соответственно.(См. Ссылки 1)

Соображения

Самая большая проблема для потребителей при покупке светодиодов для освещения жилых помещений — это первоначальная стоимость. В зависимости от размера и марки лампы светодиоды могут стоить от двух до шести раз дороже КЛЛ. При замене лампочек на несколько осветительных приборов идея потратить сотни долларов на лампочки отпугивает многих потенциальных клиентов. Однако производство светодиодов не только улучшается, но и увеличивается, что означает большую доступность для потребителей в ближайшем будущем.(См. Ссылки 3)

Действительно ли они имеют значение?

Если вы недавно попали на рынок новых лампочек, вы, вероятно, сталкивались с бесконечными возможностями. Последние инновации принесли нам всевозможные новые световые технологии. От лампочек, предназначенных для реакции на звуковые волны (ага), до ламп, предназначенных для борьбы со смертельными бактериями (серьезно, это настоящая вещь), то, что раньше было простым источником света, продолжает развиваться.

Но когда вам просто нужна новая лампочка для прикроватной лампы, как вы узнаете, что принимаете правильное решение? Какие лампочки предназначены для защиты окружающей среды и помогают нам сократить счета за электричество?

Мы ответим на эти и другие часто задаваемые вопросы о лампочках ниже.

Простой факт заключается в том, что светодиодные лампы потребляют на 75% меньше энергии, чем лампы накаливания.

Какие у меня есть варианты, когда дело доходит до лампочек?

Одним словом: много! Но вот три из самых популярных:

• Лампы накаливания — это старомодные, «типичные» лампы, с которыми многие из нас выросли. Они не очень энергоэффективны и недолговечны.
• Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) — это «спиральные» лампы, которые могут прийти в голову, когда мы думаем об энергоэффективных лампах.
• Светодиоды — Светодиодные лампы очень энергоэффективны, но при этом сохраняют внешний вид лампы накаливания.

Лампы накаливания, КЛЛ и светодиодные лампы требуют разного количества энергии. Но мы действительно думаем, что вам стоит обратить внимание именно на светодиодные лампы.

Что такое светодиодные лампы?

Технически светодиодные лампы не являются лампочками — LED означает «светоизлучающий диод». Это крошечные полупроводники (диоды), обернутые пластиком для защиты элементов и фокусировки света.Согласно Dictionary.com, диод — это «полупроводниковый прибор с двумя выводами, обычно позволяющий току течь только в одном направлении». Ток поступает на анод (+) и вытекает из катода (-). У светодиодов нет даже проволочной нити, как у лампочки.

Чем светодиод отличается от лампы накаливания?

Когда мы говорим об «обычной лампочке», мы имеем в виду лампу накаливания, тип которой появился с тех пор, как Томас Эдисон запатентовал свое изобретение в 1879 году. У этих ламп накаливания накаливания светятся, выделяя тепло и свет при прохождении через них энергии.В светодиодах, с другой стороны, есть электроны, которые текут, чтобы создать фотоны — свет, который мы можем видеть. Фотоны почти не выделяют тепла. Светодиоды также требуют гораздо меньше энергии для создания такой же яркости, как лампы накаливания, и служат намного дольше.

Экономят ли светодиоды электроэнергию?

Светодиоды потребляют гораздо меньше энергии, чем лампы накаливания, потому что диодные лампы намного эффективнее с точки зрения мощности, чем лампы накаливания.

Светодиодные лампы потребляют на 75% меньше энергии, чем лампы накаливания. На низких уровнях мощности разница еще больше.Яркие светодиодные прожекторы потребляют всего от 11 до 12 Вт, создавая световой поток, сопоставимый с лампой накаливания мощностью 50 Вт.

Еще одним преимуществом светодиодов является «фактор хлопот». Светодиоды служат намного дольше, чем обычная лампочка.

А как насчет лампочек КЛЛ?

Лампы CFL также более эффективны, чем лампы накаливания, из-за того, как они излучают свет. Согласно Energy Star, «в КЛЛ электрический ток проходит через трубку, содержащую аргон и небольшое количество паров ртути.Это генерирует невидимый ультрафиолетовый свет, который возбуждает флуоресцентное покрытие (называемое люминофором) на внутренней стороне трубки, которое затем излучает видимый свет ».

Вы можете знать КЛЛ как лампы, которые сначала тусклые, и требуется некоторое время, чтобы прогреться до полной яркости. Однако, как только электричество начинает двигаться внутри них, эти лампы потребляют примерно на 70% меньше энергии, чем лампы накаливания. Таким образом, они не так эффективны, как светодиоды, и имеют меньший срок службы.

Получите 8 светодиодных ламп в подарок, экологически чистую энергию и ежемесячную экономию

Проверьте наличие

Но разве светодиоды не стоят дороже?

Первоначальная стоимость светодиода была примерно вдвое выше, чем стоимость лампы накаливания.Но цены снижаются, и теперь трудно найти лампы, которые отличались бы от светодиодов. Это потому, что они намного эффективнее ламп накаливания, что в долгосрочной перспективе экономят деньги. Это сделало их популярным продуктом в осветительной отрасли.

В среднем в американском доме около 40 лампочек. Замена всех этих ламп на светодиоды может привести к экономии затрат на электроэнергию в размере 300 долларов в год (если это лампы накаливания — если у вас есть КЛЛ, вы можете подождать, пока они не перегорят, чтобы заменить их светодиодами).Это более чем компенсирует несколько более высокую первоначальную стоимость светодиодов.

Лампочки различаются как по качеству, так и по стоимости?

Первоначально многие люди предпочитали КЛЛ светодиодам, потому что они излучают более широкий луч света, что делает их лучше в торшерах. Но светодиодная технология постоянно совершенствуется, и теперь светодиоды излучают более широкий и теплый свет.

Что делает светодиоды и лампы CFL намного более эффективными, чем лампы накаливания, так это то, сколько энергии они затрачивают на создание определенного количества света.Когда мы говорим о мощности, не бывает двух одинаковых лампочек. В то время как лампа любого типа мощностью 1000 Вт будет использовать такое же количество энергии, она будет излучать совершенно другой уровень света с этой энергией. Вот почему так важно смотреть на яркость или люмен при сравнении лампочек.

Люмен — это мера света. Если светодиоды, КЛЛ и лампы накаливания имеют одинаковую яркость, они имеют одинаковую яркость. Вы можете найти люмен, указанный на упаковке лампочки. Для наиболее эффективного освещения найдите желаемый световой поток (чем больше, тем ярче) и выберите лампу с наименьшей мощностью.Светодиоды, вероятно, выиграют во всех случаях.

Еще одним преимуществом светодиодов является «фактор хлопот». Светодиоды служат намного дольше, чем обычные лампы, а это значит, что вы избавляетесь от хлопот по поиску ящика, в котором спрятали лампочки, не говоря уже о деньгах на новые лампы. Производители говорят, что срок службы светодиода составляет примерно 10 лет или 100 000 часов непрерывного использования.

Можно ли сэкономить на светодиодах?

Большинство людей теперь понимают, что светодиоды экономят энергию, но все же могут не решаться платить более высокую цену за светодиоды.Но это того стоит.

Давайте сделаем простой расчет, чтобы сравнить эффективность и экономию от разных ламп. Предположим, что у нас есть 100-ваттная лампа накаливания, чтобы упростить вычисления, и что киловатт-час энергии стоит 15 центов.

• Лампа накаливания: 100-ваттная лампа накаливания, работающая в течение полного года, потребляет 876 кВтч энергии, что будет стоить 131,40 доллара США в виде затрат на электроэнергию. Имейте в виду, что вам также нужно будет заменять лампочку, вероятно, примерно раз в месяц.
• Лампа CFL: Лампа CFL на 25 Вт будет соответствовать яркости лампы накаливания на 100 Вт, но потребляет только 216 кВтч энергии в течение года. Затраты на электроэнергию составляют 32,40 доллара, и вам, вероятно, потребуется заменить лампочку только дважды.
• Светодиод: всего 16-ваттная лампочка излучает столько же света, сколько 100-ваттная лампа накаливания, и она будет потреблять всего 140 кВтч энергии в течение года. Стоимость электричества составит всего 21 доллар. Да, и одного светодиода хватило бы на целый год.

Цифры у всех будут немного отличаться в зависимости от стоимости электроэнергии в их районе, но посмотрите эти диаграммы от Viribright и Eartheasy для более реальных сравнений. Тогда начните заменять лампочки на светодиоды! Они делают имеют значение.

Если я заменю свои лампы на светодиоды, что мне делать со старыми лампочками?

Не выбрасывайте! Вы всегда должны утилизировать лампы, частично в целях безопасности — лампы CFL содержат пары ртути, которые могут быть выброшены в атмосферу и ливневые стоки, если лампа сломается на свалке, а частично для повышения эффективности.Части лампы можно использовать повторно. Тщательно соберите луковицы и отнесите их в местный центр по утилизации опасных отходов.

Светодиоды

не содержат ртути, поэтому их можно законно выбросить в мусор, но их все же лучше утилизировать. До конца доведите до конца их положительное воздействие на окружающую среду!

Получите 8 светодиодных ламп в подарок, экологически чистую энергию и ежемесячную экономию

Проверить наличие

Что такое светодиод?

Кажется, что в наши дни все светится светодиодом. Но что такое светодиоды и почему они так популярны? Давайте взглянем.

Светодиоды или светодиоды — это особый тип диодов, преобразующих электрическую энергию в свет. По сути, это крошечные лампочки, которые можно использовать в электрической цепи. Два из многих преимуществ светодиодов по сравнению с традиционными лампочками заключаются в том, что они требуют намного меньше энергии для зажигания и более энергоэффективны, что означает, что они превращают большую часть энергии, которая проходит через них, в свет и меньше — в тепло.

Как работают светодиоды?

Если вы когда-либо смотрели на светодиод, вы могли заметить, что «выводы» или ножки бывают двух разной длины.Более длинная ветвь — это положительная сторона светодиода, называемая «анодом», а более короткая ветвь — это отрицательная сторона, называемая «катодом».

Внутри светодиода ток может течь только от анода (положительная сторона) к катоду (отрицательная сторона) и никогда в обратном направлении. Это означает, что если подключить обратную схему, светодиод не загорится. Фактически, задний светодиод может помешать правильной работе всей схемы, блокируя прохождение тока через эту точку. Первое, что вы должны попробовать, если светодиод не загорается при включении в цепь, это перевернуть его.

Да будет свет

Яркость светодиода напрямую зависит от того, сколько тока он потребляет. Это означает, что сверхяркие светодиоды разряжают батареи намного быстрее, чем более тусклые светодиоды. К счастью, яркость светодиода можно регулировать, контролируя, сколько тока проходит через него. Фактически, управление током с помощью светодиода важно по нескольким причинам.

При прямом подключении к источнику тока светодиод будет пытаться рассеять столько энергии, сколько ему позволено потреблять.Когда для светодиода имеется слишком большой ток, он перегорает и умирает. По этой причине важно ограничить количество тока, протекающего через светодиод.

Сопротивляйтесь силе

Для управления мощностью, протекающей через светодиод, решающее значение имеют резисторы. Резисторы ограничивают поток электронов в цепи и предотвращают попытки светодиода потреблять слишком большой ток. Мы углубимся в резисторы в другом посте, но сейчас важно знать, что базовый шаблон для схемы светодиода включает последовательное подключение источника питания, резистора и светодиода, как показано ниже.

Для определения наилучшего номинала резистора можно использовать некоторую базовую математику, но для целей этого обсуждения и для большинства светодиодов 330 Ом — хорошее место для начала. Таким образом, вот удобная блок-схема, которая поможет вам разработать схему светодиода и выбрать правильное значение резистора методом проб и ошибок.

Самая простая схема

Самый простой способ зажечь светодиод — это подключить его к батарейке типа «таблетка». Этот метод работает без резистора, потому что батарейки типа «таблетка» не вырабатывают достаточно энергии, чтобы повредить светодиод.Это отличный способ продемонстрировать важность правильного размещения светодиода в цепи — если он расположен обратной стороной, светодиод не загорится. Просто поместите длинный конец светодиода (положительная сторона) напротив «+» стороны батареи и поместите короткий конец светодиода (отрицательная сторона) напротив «-» стороны батареи, и ваш светодиод загорится. вверх.

Чтобы узнать больше о светодиодах, ознакомьтесь с нашим руководством по светоизлучающим диодам.

Хотите узнать, как производятся светодиоды? Несколько лет назад у нас была возможность посетить завод по производству светодиодов.

Как работает светодиодная лампа — идеи и советы

С момента изобретения лампочки многое изменилось. Постоянные инновации открыли для потребителей больше возможностей, чем когда-либо, для освещения своего пространства.

В этой статье мы расскажем, что вам нужно знать о светодиодных лампах, от их широких преимуществ до того, как они сочетаются с другими типами ламп. В конце концов, мы думаем, вы согласитесь с тем, что, по крайней мере, когда дело доходит до освещения, перемены — это совсем не плохо.

Что означает светодиод?

LED означает Light Emitting Diode . «Светоизлучающая» часть не требует пояснений, но что такое диод? И чем это отличает светодиоды от других типов лампочек? Подробнее об этом ниже.

Как работают светодиодные лампы?

Светодиодная лампа излучает свет, пропуская электрический ток через полупроводниковый материал — диод, который затем излучает фотоны (свет) по принципу электролюминесценции.

Не позволяйте этому громкому слову напугать вас! По сути, это означает, что материал (в данном случае диод) излучает свет при подаче на него питания. Электроны прыгают с одной стороны (сторона, заполненная электронами) на другую (сторона с дефицитом электронов) через переход («p-n переход»). Подумайте об этом так: когда питание подается на p-n-переход, сторона, лишенная электронов, хочет заполниться заряженными электронами с другой стороны, и при подаче питания электроны стремятся двигаться.Во время этого процесса создается свет.

Напротив, лампа накаливания работает, пропуская электричество через небольшой провод или нить накаливания. Из-за электрического сопротивления нити накала становится настолько горячей, что начинает светиться.

Тот факт, что светодиодные лампы не зависят от тепла для получения света, означает, что они работают холоднее и намного более энергоэффективны, чем лампа накаливания .

Каковы преимущества светодиодных ламп?

Энергоэффективность: светодиодные лампы не теряют почти столько же энергии на нагрев, сколько лампы накаливания, поэтому вы получаете такой же свет при меньшей мощности.

Безопасность: Светодиоды не содержат ртуть, как другие лампы, такие как КЛЛ или люминесцентные лампы.

Долговечность: Срок службы до 50 000 часов, в то время как лампы накаливания перегорают через 1 000–2 000 часов, а КЛЛ — примерно через 15 000 часов.

Регулируемая яркость: Эти лампы можно регулировать с помощью диммеров со светодиодной подсветкой, чтобы улучшить освещение в вашем помещении.

Медленный выход из строя: В то время как многие лампы перегорают в мгновение ока, светодиоды медленно гаснут, что дает вам дополнительное время для поиска новой лампы.

Светодиодные лампы

являются одними из самых эффективных осветительных решений, доступных сегодня, и эти конструкции становятся все более универсальными и доступными.

Можно ли ставить светодиодные лампы в обычные светильники?

Да, вы можете ставить светодиодные лампы в обычные осветительные приборы. Сюда входят светильники, в которых ранее использовались лампы накаливания или лампы КЛЛ. В конце концов, светодиодные лампы призваны заменить старые конструкции лампочек, которые менее энергоэффективны.

Обязательно выберите светодиодную лампу с цоколем, формой и мощностью, совместимой с осветительным прибором. Поскольку светодиодные лампы производятся во всевозможных вариантах дизайна, легко подобрать подходящие для вашей лампы или люстры.

Многие путаются, когда речь идет о мощности . Они думают, что должны использовать светодиодную лампу с той же мощностью, что и лампа накаливания или лампа CFL. Тем не менее, это не так. Светодиодные лампы потребляют меньше ватт, чем другие конструкции, чтобы производить аналогичную светоотдачу.Например, светодиодная лампа мощностью 10 Вт может производить такой же световой поток, что и лампа накаливания на 60 Вт. Это хорошо, потому что светодиодные лампы потребляют гораздо меньше энергии для создания того же количества света. Поэтому, когда вы заменяете старую лампочку на современную светодиодную, вам следует выбирать меньшую мощность.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашим руководством по замене лампочки.

Светодиодные лампы бывают самых разных форм и оснований для различных применений.

Как долго служат светодиодные лампы?

Средний срок службы светодиодной лампы составляет 25 000 часов.

Это намного больше, чем средний срок службы лампы накаливания (1000 часов) и средний срок службы лампы CFL (10 000 часов). Светодиодные лампы не только обладают самой энергоэффективной конструкцией, но и являются самыми прочными и долговечными. Хотя приобретение светодиодных ламп дороже, чем их лампы накаливания и КЛЛ, они на самом деле более экономичны в долгосрочной перспективе, поскольку служат дольше и потребляют меньше энергии.

Однако все лампы разные, поэтому обязательно проверьте информацию о продукте перед покупкой, если вам нужен точный указанный срок службы.

Какого цвета светодиодная лампа?

Цветовая температура светодиода обычно находится в диапазоне от холодного белого до теплого желтого , хотя светодиодные фонари обычно холоднее, чем другие типы лампочек. Если это важно для вас, проверьте указанную цветовую температуру лампы перед покупкой. Чем выше цветовая температура, тем «холоднее» свет, а это значит, что он дает более белый свет. Когда цветовая температура ниже, лампа излучает «теплый» или желтый свет.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с руководством по цветовой температуре светодиодов. А если вы ищете лампочки более необычного цвета, например красного или зеленого, обратите внимание на наши специально разработанные цветные лампочки.

Почему были изобретены светодиодные лампы?

Благодаря всем достижениям в технологии освещения мы вступили в новую эру освещения, когда у нас есть больше возможностей для освещения наших помещений, чем когда-либо прежде. И правда в том, что, несмотря на весь свой успех, традиционная лампа накаливания имеет свой уникальный набор недостатков.В целом, стандартные лампочки не очень энергоэффективны и из-за своей конструкции выделяют много избыточного тепла.

В мире, где экологически сознательное мышление и действия становятся все более обычным явлением, как производители осветительных приборов, так и потребители обращаются к более новым и более эффективным конструкциям лампочек, таким как светодиодные лампы. В настоящее время светодиодные лампы являются наиболее энергоэффективными и экологически чистыми лампами, которые вы найдете на рынке.

Хотя светодиодная технология существует с 1960-х годов, возможности этих невероятных устройств превзошли все, что можно было вообразить.Раньше светодиоды могли производить только тусклый красный свет, который лучше всего использовать для небольших электронных устройств, таких как пульты дистанционного управления и калькуляторы. Сегодня светодиодные лампы могут воспроизводить множество цветов в диапазоне температур.

Еще для изучения

Это конец нашего руководства по светодиодным лампам, но это еще не все.

Чтобы определить тип лампы, используйте наглядное руководство в нашем руководстве по идентификатору лампочки и поисковому устройству.

Еще

Есть вопросы?

Позвоните по номеру 800-782-1967, чтобы поговорить с одним из наших дружелюбных профессиональных консультантов по освещению и домашнему декору или посетить ближайший к вам магазин Lamps Plus.По телефону или лично мы будем рады помочь вам выбрать подходящую лампочку.

Другие идеи и советы по использованию лампочек

Люмен в Вт: ключ к покупке запасных ламп

Как работает галогенная лампа

Как работает лампа накаливания

Как работает лампа CFL

Типы лампочек

Лампочки

Светодиод

＜ Что такое светодиоды и как они работают? ＞ | Основы электроники

Что такое светодиоды?

Светодиоды

— это полупроводники, называемые «светоизлучающими диодами».Белые светодиоды, которые получили практическую реализацию благодаря использованию синих светодиодов высокой яркости, разработанных в 1993 году на основе нитрида галлия, привлекают повышенное внимание как 4-й тип источника света.

Как светодиоды излучают свет?

Светодиоды

(светоизлучающие диоды) представляют собой полупроводниковые источники света, в которых сочетаются полупроводник P-типа (большая концентрация дырок) с полупроводником N-типа (большая концентрация электронов). Приложение достаточного прямого напряжения заставит электроны и дырки рекомбинировать в P-N переходе, высвобождая энергию в виде света.

По сравнению с обычными источниками света, которые сначала преобразуют электрическую энергию в тепло, а затем в свет, светодиоды (светоизлучающие диоды) преобразуют электрическую энергию непосредственно в свет, обеспечивая эффективное производство света с небольшими потерями электроэнергии.

Типы светодиодов

Доступны светодиоды двух типов: ламповые (с выводами) и микросхемы (для поверхностного монтажа). Пользователи могут выбрать идеальный тип, исходя из установленных требований.

Длина волны и цвет

Цвет светодиода (длина волны излучения) будет меняться в зависимости от используемых материалов.Это позволяет настроить цвет в соответствии с определенными спецификациями длины волны, необходимыми для приложений, которые используют традиционные лампы в качестве источников света (для которых существуют стандарты), таких как светофоры и автомобильные лампы.

Для обозначения цвета используются две спецификации длины волны: λP (пиковая длина волны) и λD (доминирующая длина волны), при этом λD соответствует цвету, фактически наблюдаемому человеческим глазом.

Как создается белый свет?

Есть несколько методов получения белого света с помощью светодиодов.Ниже приведены 2 типичных метода эмиссии.

Синий светодиод ＋ Желтый люминофор

Комбинация синего светодиода с желтым люминофором, который является дополнительным цветом, дает белый свет. Этот метод проще других решений и обеспечивает высокую эффективность, что делает его наиболее популярным выбором на рынке.

Красный светодиод ＋ Зеленый светодиод ＋ Синий светодиод

Сочетание трех основных цветов приведет к белому свету. Обычно этот метод используется не для освещения, а для полноцветных светодиодных устройств.

Светоизлучающий диод
LED К странице продукта

Линейка светоизлучающих диодов

ROHM включает в себя светоизлучающие диоды с боковым излучением, с задним креплением и тип лампы в дополнение к стандартным типам SMD.

Руководство по покупке светодиодного освещения

Светодиодное освещение. Ты знаешь что это. И вы знаете, что это путь в будущее — если не в настоящее — когда дело доходит до освещения всего, от наших домов до общественных мест до световых индикаторов на нашей электронике. Но с развитием технологий с каждым годом светодиодное освещение позволило добиться большей гибкости в дизайне, большей эффективности использования и множества других преимуществ, влияющих на нашу повседневную жизнь.

Вот ускоренный курс по светодиодному освещению 101, который поможет вам начать процесс создания переключателя:

Покупка светодиодного освещения: краткая история

LED означает «светоизлучающий диод», но это только начало понимания этой передовой технологии и ее роли в дизайне освещения наших домов. Коротко о том, что вам следует знать:

• КПД : По сравнению с обычными лампами накаливания светодиодное освещение служит дольше, долговечнее и более чем в пять раз эффективнее.Светодиодные лампы обычно потребляют от 2 до 10 Вт электроэнергии.
• Яркость : светодиодное освещение измеряется в люменах, а не в ваттах.
• Стоимость : светодиодные осветительные приборы имеют более высокую первоначальную стоимость, но в долгосрочной перспективе будут иметь больший срок службы.
• Дизайн : Компактные размеры светодиодов делают их сверхгибким элементом дизайна, который позволяет дизайнерам и производителям создавать формы, силуэты и технологии, которые раньше были просто невозможны.
• Холодно, но не жарко : светодиоды преобразуют электричество в свет и не вызывают перегрева.
• Без ртути : При производстве светодиодов ртуть не используется.
• Медленный отказ : светодиоды постепенно тускнеют по истечении срока службы, а не внезапно перегорают.
• Затемнение : Раньше светодиоды не «затемняли», как лампы накаливания, но они прошли долгий путь. Все больше и больше светильников предлагают «теплое затемнение», которое снижает не только светоотдачу, но и цветовую температуру.

	светодиод	ЯРКОСТЬ	ГАЛОГЕН	ЛАМПА
ЭФФЕКТИВНОСТЬ	Потребляет до 80% меньше энергии, чем лампа накаливания	Потребляет до 75% меньше энергии, чем лампа накаливания	Потребляет до 30% меньше энергии, чем лампа накаливания	90% энергии расходуется в виде тепла
СРЕДНЯЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ (ЧАСЫ)	50 000	10 000	1 000 90 404	1 000 90 404
ГОДОВЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАСХОДЫ	Низкий	Средний-Низкий	Средний	Высокая
МОЩНОСТЬ СВЕТА (ВАТТ / 800 ЛЮМЕН)	6-8Вт	13-15Вт	45 Вт	60 Вт
ЦВЕТОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА	Зависит от продукта; выберите качественные светодиоды для единообразия	Диапазон от теплого (3000K) до холодного (6000K)	Диапазон от теплого (2700K) до холодного (5500K)	Теплый (2,700K)
ИНДЕКС ЦВЕТОВОЙ ОТДАЧИ (CRI)	80-90 +	Большинство из них 60-70 лет +	100	100
НАПРАВЛЕНИЕ	Направленный	Многонаправленный	Многонаправленный	Многонаправленный
ЗАГЛУШКА	Мост	Немного	Есть	Есть

Покупка светодиодного освещения: длинная история

Если вы хотите по-настоящему разобраться в тонкостях светодиодов, мы, безусловно, можем охватить гораздо больше, от выбора правильной яркости до модернизации ваших текущих осветительных приборов и многого другого.

Эффективность светодиодного освещения

Это не просто модное слово — эффективность — это главное в игре со светодиодами. Светодиоды более чем в пять раз превосходят лампы накаливания. Чтобы произвести такое же количество света, они потребляют лишь около 20 процентов электроэнергии.

Качественная светодиодная лампа может прослужить от 20 000 до 50 000 часов. Если вы используете лампу 6 часов в день, 365 дней в году, светодиодная лампа прослужит 20 лет.

Яркость светодиодов

Яркость измеряется в люменах, а энергия, потребляемая лампой, измеряется в ваттах.Для получения одинакового количества света светодиодные и люминесцентные лампы потребляют гораздо меньше ватт, чем лампы накаливания или галогенные лампы. Стандартная лампа накаливания мощностью 60 Вт дает 800 люмен, тогда как светодиоды потребляют 13-15 Вт для получения 800 люмен.

Рекомендации

Energy Star рекомендуют следующее:

Если раньше покупали:	Сейчас ищу:
Лампа накаливания 100 Вт	Светодиод мощностью 23-30 Вт (мощность 1600 люмен)
Лампа накаливания 75 Вт	Светодиод мощностью 18-25 Вт (выходная мощность 1100 люмен)
Лампа накаливания 60 Вт	Светодиод мощностью 13-15 Вт (выходная мощность 800 люмен)
Лампа накаливания 40 Вт	Светодиод мощностью 9-13 Вт (выходная мощность 450 люмен)

Светодиоды против флуоресцентного освещения

И светодиодное, и флуоресцентное освещение более эффективно, чем лампы накаливания: светодиоды потребляют до 90% меньше энергии, а люминесцентные лампы — до 75% меньше.Флуоресцентные лампы сделаны из стеклянных трубок и могут разбиться при падении, тогда как светодиоды более долговечны. Кроме того, флуоресцентные лампы содержат следовые количества ртути, и в некоторых штатах действуют особые правила утилизации.

Недостатки светодиодов

Светодиоды

имеют более высокую начальную стоимость по сравнению с традиционными лампами. Однако люди обычно окупают затраты через пару лет из-за энергоэффективности и длительного срока службы светодиодов. Кроме того, более ранние светодиоды излучали направленный свет, что делало их более подходящими для рабочего освещения, чем для обычного освещения.В наши дни всенаправленные светодиодные светильники стали более распространенными, направляя свет на отражающие поверхности или через высококачественные линзы, чтобы излучать равномерное и рассеянное свечение. И хотя первые светодиоды были связаны с плохой точностью цветопередачи и четкостью, измеряемой индексом цветопередачи (CRI), в последние годы они улучшились.

Почему светодиоды дороже

Компоненты светодиодов дороги: печатные платы, драйверы, а в некоторых используется желтый люминофор — соединение редкоземельных элементов.Однако с развитием технологий и ростом популярности цены неуклонно падают. Имейте в виду, что качество светодиодов сильно варьируется, что отразится на цене. Ищите те, которые обеспечивают наилучшую цветопередачу и светоотдачу от известного производителя.

В ветровом светодиодном подвесном свете от NEMO. Компактные размеры светодиодных модулей позволили добиться больших успехов в современном дизайне освещения, например, благодаря почти плоской форме абажура.

Наилучшие варианты использования светодиодов

В наши дни ответ действительно: где угодно.Светодиодное освещение обеспечивает красивое освещение практически в любом пространстве — от люстр в столовой до пейзажей.

Но одним большим преимуществом светодиодов является их отличная направленность, поэтому они являются особенно отличным вариантом для:

• Настольные лампы и лампы для чтения
• Освещение бухты
• Подсветка шкафа
• Освещение лестниц и переходов
• Встраиваемый светильник
• Труднодоступные места (из-за длительного срока службы светодиодов и неприхотливости)
• Художественное освещение (в отличие от ламп накаливания и люминесцентных ламп светодиоды не выделяют УФ-излучение, что делает их безопасными для художественных работ)

Срок службы светодиодов

Светодиод не перегорает, как обычная лампа, поэтому отдельные диоды не требуют замены.Вместо этого диоды постепенно снижают выходной уровень в течение очень длительного периода времени. Светодиод обычно считается «мертвым» при 70% исходной светоотдачи.

Маленький подвесной светильник Heracleum II, автор — Бертьян Пот из Moooi. Moooi был одним из первых современных брендов освещения, которые использовали светодиоды для разработки декоративных осветительных приборов, что стало возможным только с технологией светодиодов, представленных на столе.

Как теплое и холодное освещение работают со светодиодами

Когда кто-то спрашивает, «Это теплый белый или холодный белый?» относится к цветовой температуре светодиода по отношению к шкале цветовой температуры Кельвина.Светодиод с температурой 2700K излучает очень теплый почти золотисто-белый свет, в то время как 7000K — это очень холодный белый цвет, который в некоторых приложениях может казаться голубым. 3000K — это мягкий теплый белый цвет, 3500K или 4000K — в диапазоне яркого теплого белого цвета, а за его пределами становится ярко-холодным белым.

Возникает вопрос — насколько ярким будет 2700K по сравнению с 3500K? Или 4000К? Хотя личные вкусы могут быть разными, менее 2700K лучше всего использовать для помещений, где яркий свет не нужен — например, для акцентной лампы в гостиной, которая обеспечивает согревающее свечение.От 2700K до 3500K будет производиться умеренно теплое свечение, и их можно использовать для освещения большинства комнат дома, где важна атмосфера, таких как столовая или гостиная. Освещение начинает приобретать естественный белый цвет около 4000K, что отлично подходит для рабочего освещения, поэтому многие кухни имеют тенденцию варьироваться от 3500K до 5000K в зависимости от склонности домовладельца к теплому или холодному освещению. Освещение более 5000K редко используется в доме, но очень распространено в коммерческом освещении.

Что такое CRI?

CRI — это количественная мера того, насколько точно светодиодная лампа передает цвета по сравнению с естественным источником света.Имея в виду, что лампа накаливания имеет индекс цветопередачи 100, светодиод с индексом цветопередачи 80 подойдет. CRI от 80 до 90 процентов — это самый распространенный показатель CRI светодиодов, который вы можете найти сегодня на рынке. Однако CRI не всегда является точным индикатором, поскольку некоторые светодиоды с низким CRI в 20–30 процентилях могут давать более четкий и точный белый свет, чем один рейтинг при 90%. Вот почему рейтинг CRI не так важен, как мощность и цветовая температура.

Регулировка яркости светодиодов

Некоторые из них могут быть затемнены, но вам нужно будет проконсультироваться со спецификациями производителя для совместимости с вашей текущей системой, потому что некоторые могут не справиться с более низкой мощностью, на которой работают светодиоды.

Модернизация освещения

Возможность приобрести светодиодную лампу и вкрутить ее в существующий люминесцентный светильник или компактный люминесцентный светильник (как это можно сделать с КЛЛ) называется модернизацией. В наши дни модернизация более популярна, и доступно множество вариантов. Однако вы можете найти светодиодный модуль, который может физически вписаться в существующую лампу накаливания, но приспособление не обязательно максимизирует эффективность светодиода.

Купите всю нашу коллекцию светодиодного освещения и уличного светодиодного освещения в YLighting.

Светодиодные уличные фонари

придают районам блюз

Вы, наверное, заметили, что они поднимаются на улицах вашего города и на парковках: новое поколение установленных на столбах фонарей, изливающих прохладный поток люменов от множества источников света диоды. Как и я, вы, возможно, приветствовали такое развитие событий. В конце концов, светодиоды — это самый энергоэффективный вариант освещения на рынке. Они могут прослужить вдвое дольше, чем обычные уличные фонари, работающие на парах натрия, а их цены упали до уровня конкуренции.

Если переход на светодиоды нуждался в дополнительной поддержке, то это было связано с растущим количеством свидетельств об изменении климата. В Соединенных Штатах на уличное освещение приходится колоссальные 30 процентов [PDF] всей энергии, используемой для выработки электричества для наружного освещения. Еще 60 процентов идет на освещение парковок и гаражей, и большая часть этой энергии по-прежнему вырабатывается электростанциями, работающими на ископаемом топливе. Консультанты фирмы Navigant из Чикаго подсчитали [PDF], что Соединенные Штаты могут сэкономить 662 триллиона британских тепловых единиц — энергии, необходимой для 5.8 миллионов типичных домов в США в течение одного года — за счет преобразования всего оставшегося не-светодиодного наружного освещения на светодиоды.

Вооруженные подобной статистикой и постановлением по сокращению энергопотребления везде, где это возможно, муниципалитеты по всей территории Соединенных Штатов установили более 5,7 миллиона уличных светодиодных фонарей и уличных фонарей. Другие города в Канаде, Европе и Азии прибавили миллионы за последнее десятилетие. В связи с этим стремлением внедрить наружные светодиоды Министерство энергетики США подчеркнуло энергоэффективность как самое большое преимущество новой технологии, предупредив города, чтобы они также принимали во внимание светоотдачу и качество цвета.Но теперь, когда обычные люди обратили внимание на эти новые фонари, некоторые муниципалитеты терпят поражение от блюза первых последователей.

Для некоторых эти первые светодиодные фонари потерпели фиаско. В настоящее время считается, что резкий свет некоторых украшений с насыщенным синим цветом нарушает режим сна людей и наносит вред ночным животным. И эти опасения были вызваны жалобами астрономов, которые еще в 2009 году критиковали новые огни. В этом году Международная ассоциация темного неба, коалиция, выступающая против светового загрязнения, начала беспокоиться о том, что светодиоды с насыщенным синим цветом могут стать «катастрофой для темного неба и окружающей среды», — говорит Крис Монрад, директор IDA и консультант по освещению. Тусон.

Когда мой город Ньютон, штат Массачусетс, объявил о планах по установке светодиодных уличных фонарей в 2014 году, я был настроен оптимистично. Я — сторонник энергосбережения, и мне очень понравились светодиодные лампы в моем домашнем офисе. Но несколько месяцев спустя, вернувшись из недельного отпуска в сельской местности штата Мэн, я был потрясен, обнаружив, что мой район освещен ярким голубоватым пламенем, которое смыло почти все звезды в ночном небе.

Недавно осветительные компании представили светодиодные уличные фонари более теплого оттенка, и муниципалитеты начали их внедрять.Некоторые сообщества также используют интеллектуальное управление освещением, чтобы минимизировать световое загрязнение. Это долгожданные изменения, но они произойдут не так скоро: по оценкам, 10 процентов всего наружного освещения [PDF] в Соединенных Штатах было переведено на более раннее поколение светодиодов, которое включало эти проблемные варианты с насыщенным синим цветом. потенциальная стоимость в миллиарды долларов.

Этот эпизод вызывает несколько вопросов: как энергосберегающая технология, которая выглядела так многообещающе, стала раздражать так много людей? Почему потребовалось так много времени, чтобы влияние яркого синего освещения стало широко известным? И почему светодиоды с насыщенным синим цветом так увлекли инженеров городского освещения задолго до того, как на рынок вышли лучшие варианты?

Ранние инновации в уличном освещении во многом были обусловлены яркостью и удобством.Древние греки и римляне зажигали терракотовые масляные лампы [PDF], чтобы осветить свои улицы. Свечи и масляные фонари освещали доиндустриальные города: около 3000 уличных фонарей использовались в Париже в 1669 году. В начале 1800-х годов масляные лампы и фонари начали уступать место относительно недорогим газовым уличным фонарям, которые впервые были установлены по всему Лондону и Парижу. , и Санкт-Петербург, Россия.

Только в 20 веке инженеры начали беспокоиться об эффективности. Яркие дуговые лампы были оригинальными электрическими уличными фонарями в конце 1800-х годов, но потребовались более практичные лампы накаливания, чтобы убедить большинство городов заменить газовые уличные фонари на электрические.Их постепенно заменяли на более высокоэффективные преемники: ртутные лампы, начиная с 1948 года, а затем натриевые лампы высокого давления в 1970 году.

Голубоватые светодиоды были резким аналогом оранжевых натриевых ламп высокого давления, которые появились до них. Переход с теплых натриевых ламп на эти светодиоды походил на переход от субтропического заката к полудню на экваторе.

Разница в цвете возникает из-за внутренней работы белого светодиода. Отдельные светодиоды почти монохроматичны, что означает, что они излучают свет только одного определенного цвета и в очень узком диапазоне длин волн.Самый дешевый и самый эффективный способ получить белый свет от светодиода — это направить свет от одного или нескольких мощных синих светодиодов на соединения, называемые люминофорами, которые поглощают синий свет и излучают желтый свет. Этот свет объединяется с оставшимся синим светом светодиода, чтобы глаз казался белым.

Вопиющая ошибка? Джефф Хехт стоит на крыльце в городе Ньютон, штат Массачусетс, где в 2014 году было установлено 4 000 000 светодиодных уличных фонарей (вверху).Один из новых огней светит в кухонное окно Хехта (посередине). Другой отбрасывает призрачные тени на стену второго этажа через улицу (внизу). Фото: Боб О’Коннор

Результирующий оттенок белого зависит от смешения синего цвета светодиода и желтого люминофора. Он измеряется по шкале цветовой температуры, которая соответствует температуре (в кельвинах) «черного тела», которое представляет собой объект, который поглощает все электромагнитное излучение, с которым сталкивается, и излучает аналогичную смесь цветов.Ранние «белые» светодиоды, разработанные в 1997 году в Nichia Chemical Industries в Японии (теперь известные как Nichia Corp.), были довольно синими: они излучали более 45 процентов синего света, что соответствует 8000 К. Это даже синее, чем цветовая температура светодиода. летний дневной свет, и он кажется резким для глаз.

Добавление большего количества люминофора более красного цвета к белому светодиоду делает его свет более теплым и приятным для глаз — но за счет снижения эффективности. Это потому, что энергия теряется при преобразовании синих фотонов высокой энергии в желтые и красные фотоны с меньшей энергией.Однако дома люди чувствительны к цвету освещения, поэтому для использования в помещении многие люди выбирают светодиоды от 2700 до 3000 К, что близко к оттенку обычных ламп накаливания.

Светодиоды

для внутреннего освещения доминируют среди источников света благодаря своей экономии: они примерно в пять раз эффективнее ламп накаливания и до 10 процентов эффективнее компактных люминесцентных ламп. Они рассчитаны на срок службы от 2 до 50 раз дольше, чем у конкурирующих ламп. Хотя в США их ввинчивают лишь в 3% домашних розеток, темпы их внедрения растут.

Наружное освещение — другое дело, потому что его покупают муниципальные инженеры, которым поручено обеспечить функциональное освещение с минимальными затратами. Потенциал экономии светодиодов очень понравился им, поэтому они искали лампы с максимальной эффективностью. В июне 2008 года Министерство энергетики правильно отметило, что наиболее эффективными белыми светодиодами [PDF] того времени были светодиоды с цветовой температурой от 4500 до 6500 K. Агентство также рекомендовало подобрать цветовую температуру в соответствии с предполагаемым применением лампы.

Какими бы ни были их недостатки, эти светодиодные фонари с насыщенным синим цветом действительно экономят энергию и деньги. Мой город Ньютон, штат Массачусетс, в котором проживает около 80 000 жителей, рассчитывает сэкономить 3 миллиона долларов США за 20 лет после замены 8 406 натриевых уличных фонарей на светодиоды на 4000 K и избежать ежегодных выбросов двуокиси углерода в объеме 1240 тонн. Лос-Анджелес рассчитывает сэкономить 8 миллионов долларов в год после установки более 150 000 светодиодных уличных фонарей, [PDF] в то время как Нью-Йорк надеется вернуть 14 миллионов долларов в год за счет замены 250 000 уличных фонарей на светодиоды.

Светодиоды

для наружного освещения также освещают улицы более эффективно, чем натриевые, не столько из-за их превосходного люмен на ватт, сколько потому, что они сильно направлены, что означает, что они фокусируют свет в основном в одном направлении. Натриевые лампы — это газовые лампы, излучающие во всех направлениях. Более половины этого света необходимо направлять вниз с помощью отражателей или линз, что снижает эффективность освещения ламп.

Более сложный фактор для количественной оценки уличного освещения — это то, как разница в цветовой температуре между светодиодами и натрием под высоким давлением влияет на то, как мы видим в ночное время.Наша способность видеть в различных средах исходит от двух наборов датчиков: группы рецепторов, известных как колбочки, которые показывают нам цвет при дневном свете, и ночных датчиков, называемых стержнями, которые очень чувствительны к синеватому свету, но менее чувствительны к красному. .

Наша зрительная чувствительность меняется по мере того, как свет становится тусклым, потому что палочки и колбочки сильнее всего реагируют на волны разной длины. Коллективная реакция колбочек делает человеческий глаз наиболее чувствительным в дневное время к длинам волн зелено-желтого света в середине видимого спектра.У стержней есть пиковый отклик на более короткие сине-зеленые волны. Чувствительные к синему цвету колбочки, число которых значительно превосходит другие типы колбочек, но считается, что они играют роль в восприятии яркости ночью, достигают пика на длинах волн, излучающих свет индиго.

В результате ночью насыщенный синим свет от светодиодного уличного фонаря выглядит ярче для глаза, чем оранжевый свет от натриевой лампы высокого давления, даже если они излучают одинаковое количество люменов, которое измеряется по шкале. на основе дневной реакции глаз.

Учитывая эти факты, некоторые эксперты рекламировали более синий свет для светодиодов, отмечая, что относительно высокие цветовые температуры могут улучшить видимость в ночное время. Некоторые предположили, что использование голубоватых светодиодов позволит нам намного лучше видеть ночью, что мы сможем уменьшить интенсивность освещения.

Однако Рон Гиббинс, директор Центра инфраструктурных систем безопасности при Технологическом транспортном институте Вирджинии, говорит, что его эксперименты не подтверждают эту идею. Он обнаружил, что глаза водителя не полностью адаптируются к темноте и поэтому мало выиграют от более высокой чувствительности стержней к синему свету.

Другие рецензируемые исследования показали, что части сетчатки могут адаптироваться к разным уровням света одновременно. Это говорит о том, что стержни, сфокусированные на периферии дороги, могут быть лучше адаптированы к более низким уровням освещения и, следовательно, получают больше выгоды от освещения, насыщенного синим цветом, чем стержни, сосредоточенные на центральной линии.

Между тем, появляется все больше свидетельств того, что увеличение содержания синего цвета в наружном освещении может ухудшить его биологическое воздействие как на людей, так и на дикую природу, что заставляет некоторых сомневаться в целесообразности установки светодиодных уличных фонарей в своих районах.

Мы давно добавляем свет в наружную среду. Но только в последнее десятилетие или два эксперты узнали о последствиях для дикой природы, здоровья человека и взглядов жителей на ночное небо, говорит Крис Лугинбуль, астроном на пенсии, активный в Коалиции Темного Неба Флагстаффа в Аризоне.

В 2014 году Люгинбуль и его коллеги показали, что, поскольку человеческий глаз более чувствителен к синему и зеленому свету, чем к желтому и оранжевому, некоторые белые уличные фонари могут давать в четыре раза больше света в ночное небо, чем янтарные натриевые лампы такой же световой поток.Хуже того, Джон Буллоу, директор программ транспортного и безопасного освещения в Политехническом институте Ренсселера, в Трое, штат Нью-Йорк, обнаружил, что воздействие «дискомфортных бликов», из-за которых глаз может с трудом фокусироваться на объектах, проявляется в синем цвете. часть спектра, которая была в изобилии в ранних светодиодах.

Это больше, чем неудобство. Исследования, проведенные за последние 15 лет, показали, что у людей и других животных в глазах есть невизуальные рецепторы, содержащие пигмент под названием меланопсин, который воспринимает синий свет.Наше тело использует эту реакцию для управления своими дневными циклами, просыпаясь утром при увеличении света, достигая пика активности в полдень, когда она наиболее интенсивна, и засыпает в сумерках. Хотя общее количество света в окружающей среде оказывает наибольшее влияние на циркадные ритмы, реакция на синий свет является важным фактором.

Синий свет в неподходящее время может нарушить сон, подавляя выработку гормона мелатонина, вызывающего сон. Возможно, вы заметили пару лет назад новости о том, что смотреть на свой смартфон или другой светодиодный экран перед сном — плохая идея.Во многом то же самое можно сказать и о светодиодах на улице с насыщенным синим цветом: их влияние на циркадные ритмы, связанные со сном, оценивается в пять раз сильнее, чем влияние обычных уличных фонарей.

Экологи также давно знают, что цвет и интенсивность ночного освещения могут влиять на таких разнообразных существ, как жуки, летучие мыши и птицы. Робин Сомерс-Йейтс из Университета Эксетера в Англии в 2013 году обнаружил, что синее освещение привлекает ночных бабочек, что создает для летучих мышей трепещущий буфет.И важная группа медленно летающих летучих мышей, названная Myotis и известная как летучие мыши с ушами, инстинктивно избегает света, потому что на них охотятся другие, более быстрые летучие мыши, говорит Гарет Джонс из Бристольского университета в Англии.

Одно из наиболее понятных и наиболее серьезных воздействий голубоватого освещения на морских черепах, находящихся под угрозой исчезновения. Они эволюционировали, чтобы бегать к залитому лунным светом морю, когда они вылупляются, но голубоватые огни прибрежных курортов уводят их вглубь суши, чтобы они были выброшены на мель или пойманы поджидающими хищниками.Электрическое освещение может даже заманить их обратно на сушу, как только они достигнут воды. Чтобы защитить черепах, Комиссия по охране рыб и дикой природы Флориды теперь ограничивает внешнее освещение, видимое из зон гнездования морских черепах, янтарным, оранжевым и красным длинами волн более 560 нанометров. Светодиоды хороши, но только если они соответствуют этому ограничению длины волны.

Консорциум «Потеря ночи», финансируемый Европейским союзом, поддерживает исследования биологического воздействия светодиодов и другого наружного освещения.Но хорошо контролируемые экологические исследования могут занять годы кропотливых наблюдений, и на данный момент очень мало исследований о влиянии различных цветовых спектров на дикую природу.

Тем временем люди заявляют о своем недовольстве, исходя из соображений здоровья, окружающей среды и качества жизни. Некоторые жители Бруклина, Сиэтла и Хьюстона присоединились к Международной ассоциации темного неба (IDA) в борьбе с установками светодиодного уличного освещения с насыщенным синим цветом. А в Канаде общественный резонанс вызвал план города Монреаля за 84 миллиона долларов по замене существующих уличных фонарей на светодиоды, ориентированный на световое загрязнение и воздействие на здоровье.

В ответ на вопросы, которые я задал Министерству энергетики по поводу раннего внедрения светодиодов с насыщенным синим цветом, агентство заявило, что не рекомендует использовать определенные цветовые температуры для светодиодного уличного освещения и предоставляет информацию о показателях энергоэффективности и цветовых температурах только для того, чтобы покупатели делают осознанный выбор. К сожалению, правильный выбор не всегда очевиден — всего через несколько месяцев после того, как в городе Дэвис, штат Калифорния, в 2014 году было установлено 4000 светодиодных уличных фонарей, большое количество жалоб побудило чиновников потратить 350 000 долларов на замену 650 из этих новых фонарей на менее световые. эффективные светодиоды мощностью 2700 тыс.

Производители светодиодного освещения обратили внимание на общественное мнение о светодиодах с насыщенным синим цветом. В этом году Cree, один из ведущих производителей светодиодного освещения в США, начал предлагать светодиоды мощностью 3000 К, которые могут генерировать такое же количество люмен на ватт, что и светодиоды мощностью 4000 К (современные натриевые лампы имеют цветовую температуру от 2100 до 2300 К). Прорыв Кри заключался в добавлении нового высокоэффективного красного светодиода к стандартному синему светодиоду с желтым люминофором. Оказывается, получение красного света непосредственно от новых светодиодов дает больше люменов на ватт, чем добавление люминофоров, излучающих красный, к стандартным люминофорам, излучающим желтый, в светодиодах белого света.

Яркая ночь: Город Бостон установил светодиодные уличные фонари, чтобы заменить ртутные лампы и натриевые лампы высокого давления в районе Саут-Энд. Старые натриевые фонари высокого давления на трассе I-93, вверху справа, все еще обслуживаются Министерством транспорта Массачусетса. Фото: Боб О’Коннор

Эрик Милц, вице-президент Cree по маркетингу продукции для наружного освещения, говорит, что красноватые светодиоды придают теплый вид натриевых ламп высокого давления, но при этом они обладают долгим сроком службы и высокой эффективностью.Этот метод не устраняет синий цвет, а уменьшает его; Министерство энергетики подсчитало, что выходная мощность светодиодных ламп на 3000 К составляет около 20 процентов синего цвета, по сравнению с 30 процентами для светодиодов на 4000 К и 10 процентами для натриевых ламп высокого давления.

«Сообщества любят более теплый свет», — говорит Патрик Рош, координатор по вопросам энергетики Бостонского совета по планированию городских территорий. И 3000 K — хорошая новость для IDA, которая, наряду с Сетью потери ночной жизни в Европе и Американской медицинской ассоциацией, рекомендует максимальную цветовую температуру.

В городе Тусон, где в радиусе 75 миль находятся исследовательские телескопы стоимостью около миллиарда долларов, в настоящее время устанавливаются светодиоды мощностью 3000К. А для Южной Калифорнии консалтинговая фирма Монрада работает над планом регионального уличного освещения для десятка населенных пунктов недалеко от Паломарской обсерватории. Верхний предел для этого проекта составляет 3000 К, но он настаивает на светодиодах с цветовой температурой 2700 К, типичным цветом для лампы накаливания.

У

Monrad есть еще одна дизайнерская хитрость: смешивание светодиодов разных цветов в одном светильнике.Он объединил янтарные светодиоды со светодиодами мощностью 3000 К для школы в южной Аризоне. Белые светодиоды выключаются после того, как рабочие уходят домой, а желтые огни включаются, чтобы обеспечить безопасность с минимальным воздействием на астрономов и дикую природу.

Аналогичным образом, Кембридж, штат Массачусетс, установил беспроводную систему управления, чтобы затемнять свои новые светодиодные уличные фонари после большинства остановок движения. Помимо уменьшения освещения в предрассветные часы, средства управления позволяют городским рабочим приглушать свет, когда жители жалуются.

Адаптивные фары головного света, которые используются на некоторых европейских автомобилях, но не являются законными в Соединенных Штатах, могут еще больше снизить потребность в уличном освещении, позволив водителям чаще использовать дальний свет, чтобы видеть дальше в ночное время.Эти системы обнаруживают встречные автомобили и затемняют часть дальнего света, направленную в их направлении, оставляя остальную часть дороги полностью освещенной. «Это может изменить то, как мы определяем, что нам нужно в дорожном освещении», — говорит Буллоу из Ренсселера.

Еще один многообещающий подход — разработка оптических систем, которые снижают интенсивность света от светодиодного устройства перед его направлением на улицу. Предложение Cree под названием WaveMax использует прозрачные волноводы для сбора света от светодиодов и доставки его к портам, которые рассеивают излучаемый свет.Эффект похож на эффект матовой лампы накаливания, которая распространяет свет от яркой нити накала по поверхности лампы.

Задача светодиодов, как и многих других энергосберегающих технологий, заключается в повышении энергоэффективности без создания дополнительных проблем для людей и окружающей среды. К счастью, светодиодная технология чрезвычайно универсальна. Его широкий диапазон цветов и простота использования адаптивных методов позволят нам разработать уличное освещение, которое освещает окрестности с минимальным воздействием на дикую природу и жителей.

Оглядываясь назад, можно сказать, что правительственные учреждения, такие как Министерство энергетики США и многие муниципалитеты, более агрессивно, чем следовало бы, настаивали на массовом переходе на первое поколение наружных светодиодов. Но они были не одни. Большинство из нас, кто вырос с уличными фонарями, были склонны думать о них как о неинтересных утилитарных объектах, когда мы вообще о них думали. Бурные первые годы светодиодного освещения заставили нас еще раз взглянуть на то, каким может быть и должно быть ночное освещение.

Для чего нужен светодиод: Светодиоды и их применение