Характеристики белые светодиоды: Светодиоды: классификация, назначение, основные характеристики

Характеристики светодиодов

Рынок предлагает большое количество самых разных светодиодов по самой разной стоимости. Разобраться в этом многообразии и выбрать именно то, что нужно поможет понимание характеристик светодиодов.

Первое, на что нужно обратить внимание, это производитель светодиода. Вернее, важно не столько конкретное название производителя, сколько сама возможность его идентифицировать. Смысл в том, что если у светодиода есть конкретный производитель, то к остальным заявленным его характеристикам появляется какое-то доверие, которое тем больше, чем известней и именитей этот производитель есть. В противном случае, практически всегда заявленные характеристики окажутся завышенными, а сама покупка превращается в своего рода лотерею. Особая внимательность требуется, когда нужна серия светодиодов, которые будут работать вместе. Чем менее известен производитель таких светодиодов, тем более вероятность того, что светодиоды даже вроде бы из одной партии будут иметь разные оттенки, яркость и надежность свечения.

Пример плохой светодиодной ленты — светодиоды имеют разную температуру свечения

Следующая важная характеристика светодиодов это цвет для цветных или цветовая температура для белых светодиодов. На данный момент производятся светодиоды от ультрафиолетовых до инфракрасных. Каждый конкретный цветной светодиод излучает свет в узком спектральном диапазоне – 5-10 нм.

Соответствие излучаемой длины волны к цвету светодиода

Конкретная длина волны может быть важна при выборе светодиодов для растений или аквариума. Встречаются также трехцветные RGB-светодиоды, которые представляют собой фактически три светодиода – красный, синий, зеленый – размещенные на одной подложке. Обычно они имеют общий анод или катод. Также должна указываться длина волны каждого цвета. Бывают двухцветные (например, красный и зеленый) светодиоды. Это, как правило, индикаторные светодиоды совсем небольшой мощности.

RGB-светодиод

Белые светодиоды излучают свет широкого спектра и различаются оттенками – цветовой температурой – от теплой белой до холодной. Цветовая температура измеряется в кельвинах и должна указываться в характеристиках конкретного светодиода.

Цветовая температура — диаграмма

Ведущие производители, например, CREE, приводят в технической документации спектральные характеристики своих белых светодиодов. В каких-то случаях это может быть очень важно. Более подробно об источниках света производства этой компании читайте в статье «Светодиоды CREE».

Спектр белого светодиода на примере CREE MT-G2

Визуально – чем теплее белый свет, тем он желтее. Чем холоднее – тем синее.

Визуальные различия свечения разной температуры

Следующие связанные параметры светодиода – это его максимальный рабочий ток, падение напряжения и их произведение – максимальная потребляемая мощность светодиода. Потребляемая мощность во многом определяет область применения светодиода – десятые доли ватта (рабочий ток до 50мА) для индикаторных светодиодов и до десятков ватт для мощных осветительных светодиодов. Индикаторные светодиоды не требуют дополнительного охлаждения, могут иметь разные размеры и варианты исполнения для выводного или поверхностного монтажа.

Индикаторные светодиоды разных размеров

Достаточно распространены осветительные светодиоды для поверхностного монтажа малой и средней мощности. Такие светодиоды имеют размеры до 5х6 мм и рассчитаны на рабочий ток до 50мА. Монтируя линейки из нескольких таких светодиодов можно получить достаточно мощные источники света. Также часто такие светодиоды продаются в виде готовых осветительных лент.

SMD-светодиоды собранные на ленте

Мощные светодиоды в процессе работы на максимальных токах выделяют большое количество тепла и это, безусловно, необходимо учитывать при проектировании готового устройства. Обычно такие светодиоды припаиваются к алюминиевой подложке, которая, в свою очередь, крепится к радиатору.

Мощный светодиод на алюминиевой подложке — «звездочке»

Хороший теплоотвод очень важен, поскольку при перегреве снижается эффективность работы светодиода, значительно ускоряется деградация кристалла и, соответственно, уменьшается срок его службы. Опять же, если теплоотвода будет совсем недостаточно, то светодиод в итоге банально сгорит.

Мощность светодиода также определяет способ его питания. Для маломощных индикаторных светодиодов можно обойтись ограничивающими ток резисторами. Мощные светодиоды требуют более внимательного подхода и здесь уже не обойтись без подходящих по мощности драйверов.

Совсем не рекомендуется превышать максимальный рабочий ток светодиода – может произойти пробой и светодиод необратимо разрушится. Вообще, если рассчитывать на долговременную эксплуатацию, то реальный рабочий ток не должен превышать 70-75% от максимально допустимого. Безусловно, при достаточно эффективной системе теплоотвода.

Следующая важная характеристика светодиодов – это величина светового потока, излучаемого светодиодом. Световой поток измеряется в люменах на ватт мощности и определяется энергоэффективностью светодиода (подробнее – в статье «Энергоэффективность светодиодов»). Световой поток и освещенность связаны с физиологическими человеческими особенностями. Человеческий глаз наиболее чувствителен к желто-зеленому свету с длиной волны 555нм. Поэтому понятия энергоэффективности и величины светового потока фактически могут быть отнесены только к белым светодиодам. Более того, в силу различия излучаемого спектра, белые светодиоды с холодной цветовой температурой будут более эффективны, чем светодиоды с теплым белым светом. Сегодня лидером по энергоэффективности является компания CREE. Серийно производимые ими светодиоды на сегодня имеют эффективность до 200 люменов на ватт мощности. И эта цифра постоянно растет.

Для практического применения светодиодов также важен такой их параметр как угол распространения света. Плоский кристалл светодиода излучает свет узким пучком, что не всегда удобно. Для расширения светового пучка используются те или иные оптические системы. Обычно это небольшие рефлекторы и линзы, устанавливаемые на светодиод.

Оптические системы на индикаторных и мощных светодиодах

Тем не менее, мощность излучения существенно падает по мере увеличения угла. Это хорошо иллюстрирует следующий график.

Зависимость интенсивности свечения светодиода от угла рассеивания света

Часто в характеристиках светодиода указывается только одно число – угол рассеивания. Например, 130 градусов. Это означает, что наблюдатель, расположенный под углом в 65 градусов к центральной оси светового пучка, получит всего 10-20% светового потока.

Срок службы современных светодиодов составляет десятки тысяч часов, что, скорее всего, будет гораздо больше, чем период работы готового изделия в целом. По этой характеристике светодиоды разных производителей отличаются мало, разве что совсем уж непредсказуемый китайский производитель NoName преподнесет неприятный сюрприз.

Также при нормальных условиях эксплуатации световой поток светодиода совсем незначительно ухудшается с течением времени – единицы процентов на несколько тысяч часов. Заметно ухудшить этот параметр может системный перегрев светодиода в работе или превышение его максимального рабочего тока.

Светодиоды становятся все более доступны для самых разных областей применения. Многообразие их вариаций способно запутать самого искушенного потребителя. Знание и понимание самых разных характеристик светодиодов было и остается ключевым для того, чтобы то или иное принятое решение о покупке было единственно правильным.

Характеристики светодиодов: обзор основных параметров LED

Экономически оправданной альтернативы LED-источникам пока не изобрели, что прогнозирует повальный переход на этот тип освещения уже в ближайшие годы. Но для корректного использования этих источников необходимо разбираться в их основных характеристиках.

При классификации светодиодных источников света используются параметры, разработанные исключительно для данных типов осветительных приборов. Данная статья как раз и предназначена для ознакомления с особенностями, которые отличают характеристики светодиодов от традиционных источников света.

Сила и напряжение, потребляемого светодиодом тока

Почти все светоизлучающие диоды рассчитаны на стандартную силу тока 20 мА. При вычислении сопротивления светодиода по закону Ома используется именно эта величина.

Светодиод, как собственно и любой диод, способен пропускать ток только в одну сторону, для стабильной работы он должен быть постоянным. Источником питания для LED источников света является дроссель, который выдает необходимые характеристики потребляемого тока. Светодиодный кристалл рассчитан на напряжение, колеблющееся от 0,5 до 6 вольт.

На одной подложке может быть размещено несколько LED кристаллов. Сумма показателей напряжения всех кристаллов составит требуемый показатель для такого источника света.

Следует заметить, что в электрофизических значениях светодиодов существует допустимый разброс вольт амперной характеристики (ВАХ), это обусловлено технологией производства. Невозможно вырастить кристаллы с жестко ограниченными показателями. Подгон показателей производится методом калибровки.

Монтаж следует проводить в соответствии с обозначенной полярностью. При неправильном включении светодиод закроется, и работать не будет. Если напряжение превысит предел в 5 вольт, произойдет пробой, что приведет к порче изделия.

Для правильного подключения катод на DIP светодиодах обозначается более короткой ногой, на SMD это будет спил на подложке возле соответствующего контакта.

Интенсивность светового потока, угол рассеивания

Данная характеристика очень важна в освещении, особенно в помещениях. Интенсивность светового потока измеряется в Люменах (Лм). Для сравнения, обычная лампа накаливания в 100 Вт выдает показатель 1000 Лм. Для простого расчета напряжения лед-источника, который заменит лампу накаливания, необходимо вольтаж классики разделить на 8. Примером, лампе в 100 Вт будет соответствовать светодиод мощностью 12 – 12.5 Вт.

Важно осознавать, что рассматриваемый источник имеет одностороннее направление освещения, в то время как обычная лампа накаливания рассеивает свет во все стороны. Светодиоды имеют точечную направленность. Для увеличения угла рассеивания в конструкции применяются специальные линзы. Угол рассеивания колеблется в пределах 20 — 120˚.

Соотношение параметров эффективности разных источников света, приведенных для сравнения:

1. Лампа накаливания – 10 Лм/Вт.
2. Люминесцентная лампа – до 40 Лм/Вт.
3. Светодиод – до 140 Лм/Вт.

Размер кристалла

В общих характеристиках светоизлучающих диодов можно встретить значение размера кристалла. Эта величина измеряется в Милах (mil), 1 mil соответствует 0,0254 мм. Стандартные размеры квадрата кристалла 24×24, 24×40, 35×35 и 40×40 mil. Считается, чем больше его площадь, тем больше потребляемая мощность, при этом снижается нагрев при работе и увеличивается предел перегрузки. Для сравнения размеры 40×40mil соответствуют 1,143 × 1,143 мм и потребляют около 1 Вт.

Естественно, большое значение имеет материал для изготовления и условия, при которых кристалл выращивался. Также значение имеет качество калибровки. Это к тому, что себе дешевле приобретать светодиоды известных брендов, показатели многих китайских лед источников света завышены.

Недобросовестные продавцы зачастую заявляют повышенную мощность. Обратив внимание на размеры кристалла, можно предостеречь себя от приобретения подделки.

CRI (индекс цветопередачи)

Для более ясного понимания этой характеристики, целесообразно ознакомиться с принципами восприятия цветов человеческим глазом. Белый свет включает в себя весь спектр. Попадая на окружающие нас предметы, отражается только та часть спектра, которая соответствует цвету предмета. Естественно, источник с искаженным спектром будет искажать человеческое цветовосприятие.

Для определения степени достоверности передачи цветов при освещении искусственным источником был разработан индекс цветопередачи (CRI). Степени значений индекса цветопередачи расположены в границах 0 – 100. Показатель 100 соответствует солнечному свету и является сравнительным эталоном.

Полноценный индекс CRI, при котором искажение будет минимальным, не должен быть ниже значения 90.

Цветовые характеристики

Свет имеет волновую природу, длина излучаемой волны определяет цвет и измеряется в нанометрах (нм). Человеческий глаз способен воспринимать диапазон от 380 до 760 нм, что соответствует видимому спектру.

Таблица цветовых характеристик

Примечательно, что человеческий глаз имеет наибольшую чувствительность при показателе 555 нм, следовательно, источник с таким параметром будет иметь наибольшую степень освещенности.

Цветовая температура

Данная характеристика выведена по аналогии цветовосприятия разогреваемого металла. Численные пределы размещены в рамках от 800 до 7500 и измеряются в Кельвинах (К). Наиболее низким показателем обладает красный свет – около 800 К, соответственно, наиболее высокий – у холодного синего.

Для освещения применяется белый свет. Цветные светодиоды в основном используются в декоративных и индикационных целях. Белый цвет по критериям цветовой температуры разделяется на три подкатегории:

1. Теплый – 2700 – 3500 К.
2. Нейтральный – 3500 – 5300 К (наиболее сбалансированный для восприятия).
3. Холодный – 5300 – 7500 К.

Максимальная рабочая температура

Рабочая температура — одна из важнейших характеристик светодиода. При работе выделяется большое количество тепла, переизбыток которого может привести для начала к падению интенсивности светоизлучения, а в дальнейшем и к полной порче светодиода. Некоторые сверхяркие кристаллы способны разогреваться до температуры 150˚ С.

Производители ввели понятие «максимальная рабочая температура» для определения пределов температурного режима, в котором работа лед источника будет оптимальной. Значение допустимой температуры обозначаются в общих паспортных данных.

Для борьбы с избыточной температурой применяются алюминиевые и медные термоотводящие радиаторы. Маломощные SMD светодиоды монтируются на плату (подложку), которая также выступает и в роли охладителя. Для улучшенной теплоотдачи место соединения светодиода и радиатора смазывается термопастой.

Срок эксплуатации

Этот параметр указывает на предполагаемую продолжительность работы LED кристалла. Индикационные светодиоды имеют продолжительность работы до 100 000 часов. Для сверхярких источников этот показатель составляет максимум 60 000 часов. Производители из Поднебесной зачастую завышают и этот показатель.

Для продления срока эксплуатации необходимо соблюдать температурный режим работы лед светильника. Другими словами, чем эффективней охлаждение, тем дольше живет источник.

Для наглядного ознакомления рекомендуется посмотреть видео. Автор видео всего за несколько минут лаконично описывает основные параметры и характеристики, которые действительно важны при выборе светодиодов.

Вывод

При выборе светодиодов желательно отдавать предпочтение маркам, зарекомендовавших себя брендов. Стоимость данных источников света значительно выше традиционных, следовательно, срок окупаемости тоже увеличен. Позарившись на дешевое изделие с плохими характеристиками, можно просто выбросить деньги на ветер и, напротив, светодиодные изделия от проверенных производителей обычно отрабатывают заявленный срок. Более того, при приобретении брендовых осветительных приборов на основе LED, как правило, предоставляется гарантия.

Характеристики светодиодов, применение и схема подключения

Со времен изобретения электрического освещения учеными создавались все более экономичные источники. Но настоящим прорывом в этой области стало изобретение светодиодов, которые не уступают по силе светового потока предшественникам, однако расходуют во много раз меньше электроэнергии. Их созданию, начиная от первого индикаторного элемента и заканчивая ярчайшим на сегодня диодом «Cree», предшествовало огромное количество работы. Сегодня мы попробуем разобрать различные характеристики светодиодов, узнаем, как эволюционировали эти элементы и как их классифицируют.

Все эти элементы внутреннего монтажа уже уходят в прошлое

Читайте в статье:

Принцип работы и устройство световых диодов

Светодиоды отличает от привычных осветительных приборов отсутствие в нем нити накала, хрупкой колбы и газа в ней. Это принципиально отличный от них элемент. Говоря научным языком, свечение создается за счет наличия в нем материалов р- и n-типа. Первые накапливают положительный заряд, а вторые – отрицательный. Материалы р-типа накапливают в себе электроны, в то время, как в n-типе образуются дырки (места, где электроны отсутствуют). В момент появления на контактах электрического заряда они устремляются к р-n-переходу, где каждый электрон инжектируется именно в р-тип. Со стороны обратного, отрицательного контакта n-типа в результате подобного движения и возникает свечение. Оно обусловлено выделением фотонов. При этом не все фотоны излучают видимый человеческим глазом свет. Сила, которая заставляет двигаться электроны, называется током светодиода.

Эта информация ни к чему обычному обывателю. Достаточно знать, что светодиод имеет прочный корпус и контакты, которых может быть от 2-х до 4-х, а также то, что каждый светодиод имеет свое номинальное напряжение, необходимое для свечения.

Устройство светового диода с пояснениями

Полезно знать! Подключение производится всегда в одинаковом порядке. Это значит, что если к контакту «-» на элементе подключить «+», то свечения не будет – материалы р-типа просто не смогут зарядиться, а значит не будет и движения к переходу.

Классификация светодиодов по их области применения

Такие элементы могут быть индикаторными и осветительными. Первые были изобретены раньше вторых, при этом они уже давно используются в радиоэлектронике. А вот с появлением первого осветительного светодиода начался настоящий прорыв в электротехнике. Спрос на осветительные приборы подобного типа неуклонно растет. Но и прогресс не стоит на месте – изобретаются и внедряются в производство все новые виды, которые становятся все ярче, не потребляя при этом больше энергии. Разберем более подробно, какими бывают светодиоды.

Индикаторные светодиоды: немного истории

Первый такой светодиод красного цвета был создан в середине ХХ века. Хотя он имел низкую энергоэффективность и излучал тусклое свечение, направление оказалось перспективным и разработки в этой обрасти продолжились. В 70-х годах появляются зеленые и желтые элементы, а работы по их усовершенствованию не прекращаются. К 90-му году сила их светового потока достигает 1 Люмена.

В наше время светодиодные лампы могут быть даже такими

1993 год ознаменован появлением в Японии первого синего светодиода, который был намного ярче предшественников. Это означало, что теперь, совмещая три цвета (которые и составляют все оттенки радуги), можно получить любой. В начале 2000-х сила светового потока уже достигает 100 Люмен. В наше время светодиоды не перестают совершенствоваться, наращивая яркость без увеличения потребляемой мощности.

Использование светодиодов в бытовом и промышленном освещении

Сейчас подобные элементы используются во всех отраслях, будь то машино- или автомобилестроение, освещение производственных цехов, улиц или квартир. Если взять последние разработки, то можно сказать, что даже характеристики светодиодов для фонариков порой не уступают старым галогеновым лампам на 220 В. Попробуем привести один пример. Если взять характеристики светодиода 3 Вт, то они будут сопоставимы с данными лампы накаливания с потреблением 20-25 Вт. Получается экономия электроэнергии почти в 10 раз, что при ежедневном постоянном использовании в квартире дает весьма существенную выгоду.

Фонари на диодах со специальными линзами светят на расстояние до 3 км

Чем хороши светодиоды и есть ли в них минусы

О положительных качествах световых диодов можно сказать многое. Основными из них можно назвать:

• Экономичность без потери силы светового потока – здесь они вне конкуренции;
• Прочный корпус – отсутствует опасность механического повреждения;
• Долговечность – такие элементы работают в десятки раз дольше ламп накаливания;
• Компактность – имеют малые габариты;
• Наиболее безопасны – работают от сети 3-24 В;
• Экологичны – не требуют специальной утилизации.

Что же касается отрицательных сторон, то их всего две:

• Работают только с постоянным напряжением;
• Вытекает из первого – высокая стоимость ламп на их основе по причине необходимости использования драйвера(электронного стабилизирующего блока).

Ультрафиолетовый и инфракрасный световые диоды – изготавливают даже такие

Каковы основные характеристики светодиодов?

При выборе таких элементов для той или иной цели, каждый обращает внимание на их технические данные. Основное, на что следует обратить внимание, приобретая приборы на их основе:

• ток потребления;
• номинальное напряжение;
• потребляемая мощность;
• температура цвета;
• сила светового потока.

Это то, что мы можем увидеть на маркировке светодиодных ламп. На самом же деле, характеристик намного больше. О них сейчас и поговорим.

Ток потребления светодиода – что это такое

Ток потребления светодиода равен 0.02 А. Но это относится лишь к элементам с одним кристаллом. Существуют и более мощные световые диоды, в составе которых может быть 2, 3 и даже 4 кристалла. В этом случае ток потребления будет увеличиваться, кратно числу чипов. Именно этот параметр и диктует необходимость подбора резистора, который впаивается на вводе. В этом случае сопротивление светодиода не дает высокому току мгновенно сжечь LED элемент. Это может произойти по причине высокого тока сети.

RGB прожекторы с контроллером и пультом ДУ действительно хороши

Номинальное напряжение

Напряжение светодиода имеет прямую зависимость от его цвета. Это происходит по причине разности материалов для их изготовления. Рассмотрим эту зависимость.

Цвет светодиода	Материал	Прямое напряжение при 20 мА
		Типовое значение (В)	Диапазон (В)
ИК	GaAs, GaAlAs	1,2	1,1-1,6
Красный	GaAsP, GaP, AlInGaP	2,0	1,5-2,6
Оранжевый	GaAsP, GaP, AlGaInP	2,0	1,7-2,8
Желтый	GaAsP, AlInGaP, GaP	2,0	1,7-2,5
Зеленый	GaP, InGaN	2,2	1,7-4,0
Голубой	ZnSe, InGaN	3,6	3,2-4,5
Белый	Синий/УФ диод с люминофором	3,6	2,7-4,3

Сопротивление световых диодов

Сам по себе один и тот же светодиод может иметь различное сопротивление. Меняется оно в зависимости от включения в цепь. В одну сторону – около 1 кОм, в другую – несколько МОм. Но здесь есть свой нюанс. Сопротивление светодиода нелинейно. Это значит, что оно может изменяться в зависимости от подаваемого на него напряжения. Чем выше напряжение, тем ниже будет сопротивление.

Точечный потолочный светильник на диодах очень экономичен

Светоотдача и угол свечения

Угол светового потока светодиодов может различаться, в зависимости от их формы и материала изготовления. Он не может превышать 120⁰. По этой причине, если требуется большее рассеивание, применяют специальные отражатели и линзы. Это качество «направленного света» и способствует наибольшей силе светового потока, которая может достигать 300-350 Лм у одного светодиода на 3 Вт.

Мощность светодиодных ламп

Мощность светодиода – величина сугубо индивидуальная. Она может варьироваться в диапазоне от 0.5 до 3 Вт. Определить ее можно по закону Ома P = I×U, где I – сила тока, а U – напряжение светодиода.

Мощность – довольно важный показатель. Особенно когда необходимо рассчитать какой блок питания необходим для того или иного количества элементов.

Цветовая температура

Этот параметр схож с другими лампами. Наиболее приближены то температурному спектру к светодиодным люминесцентные лампы. Измеряется цветовая температура в К (Кельвин). Свечение может быть теплым (2700-3000К), нейтральным (3500-4000К) или холодным (5700-7000К). На самом деле оттенков много больше, здесь указаны основные.

На такой платформе могут быть сотни кристаллов

Размер чипа LED элемента

Этот параметр самостоятельно измерить при покупке не удастся и сейчас уважаемому читателю станет понятно почему. Самые распространенные размеры – это 45х45 mil и 30х30 mil (соответствуют 1 Вт), 24х40 mil (0.75 Вт) и 24х24 mil (0.5 Вт). Если перевести в более привычную систему измерений, то 30х30 mil будут равны 0.762х0.762мм.

Чипов (кристаллов) в одном светодиоде может быть много. Если элемент не имеет слоя люминофора (RGB – цветной), то количество кристаллов можно подсчитать.

Важно! Не стоит приобретать очень дешевые светодиоды китайского производства. Они могут оказаться не только низкого качества, но и характеристики их чаще всего завышены.

Подделку довольно тяжело отличить от оригинала при покупке

Что такое SMD светодиоды: их характеристики и отличие от обычных

Четкая расшифровка этой аббревиатуры выглядит как Surface Mount Devices, что в буквальном переводе означает «монтируемый на поверхности». Чтобы было понятнее, можно вспомнить, что обычные световые диоды цилиндрической формы на ножках утапливаются ими в плату и припаиваются с другой стороны. В отличие от них SMD-компоненты фиксируются лапками с той же стороны, где находятся и сами. Такой монтаж дает возможность создания двусторонних печатных плат.

Такие светодиоды намного ярче и компактнее обычных и являются элементами нового поколения. Их габариты указываются в маркировке. Но не стоит путать размер SMD светодиода и кристалла (чипа) которых в составе компонента может быть множество. Разберем несколько таких световых диодов.

Вот они, LED SMD2835. Маленькие, но света от них достаточно

Параметры LED SMD2835: размеры и характеристики

Многие начинающие мастера путают маркировку SMD2835 с SMD3528. С одной стороны они должны быть одинаковы, ведь маркировка указывает, что эти светодиоды имеют размер 2.8х3.5 мм и 3.5 на 2.8 мм, что одно и то же. Однако это заблуждение. Технические характеристики светодиода SMD2835 намного выше, при этом он имеет толщину всего 0.7 мм против 2 мм у SMD3528. Рассмотрим данные SMD2835 с различной мощностью:

Параметр	Китайский 2835	2835 0,2W	2835 0,5W	2835 1W
Сила светового потока, Лм	8	20	50	100
Потребляемая мощность, Вт	0,09	0,2	0,5	1
Температура, в градусах С	+60	+80	+80	+110
Ток потребления, мА	25	60	150	300
Напряжение, В	3,2

Как можно понять, технические характеристики SMD2835 могут быть довольно разнообразны. Все зависит от количества и качества кристаллов.

Характеристики светодиода 5050: более габаритный SMD-компонент

Довольно удивительно, что при больших габаритах этот светодиод имеет меньшую силу светового потока, чем предыдущий вариант – всего 18-20 Лм. Причиной этому малое количество кристаллов – обычно их всего два. Наиболее распространенное применение такие элементы нашли в светодиодных лентах. Плотность из в полосе обычно составляет 60 шт/м, что в общей сложности дает около 900 Лм/м. Достоинство их в этом случае в том, что лента дает равномерный спокойный свет. При этом угол ее освещения максимальный и равен 120⁰.

На таких элементах делается лампа «кукуруза»

Выпускаются такие элементы с белым свечением (холодного или теплого оттенка), одноцветными (красный, синий или зеленый), трехцветными (RGB), а так же четырехцветными (RGBW).

Характеристики светодиодов SMD5730

По сравнению с этим компонентом, предыдущие уже считаются устаревшими. Их уже можно назвать даже сверх яркими светодиодами. 3 вольта, которые питают и 5050, и 2835 выдают здесь до 50 Лм при 0.5 Вт. Технические характеристики SMD5730 на порядок выше, а значит их необходимо рассмотреть.

Параметр	Показатель
Сила светового потока, Лм	45-50
Потребляемая мощность, Вт	0,5
Диапазон рабочих температур, в градусах С	От -40 до +80
Номинальный ток, мА	150
Рабочее напряжение, В	3,1-3,2
Угол освещения	120 градусов

И все-таки это не самый яркий из SMD-компонентов светодиод. Сравнительно недавно на российском рынке появились элементы, которые в прямом смысле «заткнули за пояс» все остальные. О них сейчас и пойдет речь.

Элементы на ленте могут располагаться и в 2 ряда для яркости

Светодиоды «Cree»: характеристики и технические данные

На сегодняшний день аналогов продукции фирмы Cree не существует. Характеристики сверх ярких светодиодов их производства действительно поражают. Если предыдущие элементы могли похвастаться силой светового потока лишь в 50 Лм с одного кристалла, то, к примеру, характеристики светодиода XHP35 от «Cree» говорят о 1300-1500 Лм так же от одного чипа. Но и мощность их больше – она составляет 13 Вт.

Если обобщить характеристики различных модификаций и моделей светодиодов этой марки, то можно увидеть следующее:

Модификация	XM-L			XR-E, XP-G, XP-E, XP-C
Сила светового потока, Лм/вт	T5 (от 260 до 280)	T6 (от 280 до 300)	U2 (от 300 до 320)	Q2 (от 87,4 до 93,9)	Q3 (от 93,9 до 100)	Q4 (от 100 до 107)	Q5 (от 107 до 114)	R2 (от 114 до 122)

Сила светового потока SMD LED «Cree» называется бином, который в обязательном порядке проставляется на упаковке. В последнее время появилось очень много подделок под эту марку, в основном китайского производства. При покупке их сложно отличить, а вот уже через месяц использования их свет тускнеет и они перестают отличаться от других. При довольно высокой стоимости такое приобретение станет довольно неприятным сюрпризом.

Нить накала постепенно уходит в историю

Предлагаем Вам небольшое видео на эту тему:

Проверка светодиода мультиметром – как ее выполнить

Самым простым и доступным способом является «прозвонка». На мультиметрах есть отдельное положение переключателя, специально для диодов. Переключив прибор в нужную позицию, прикасаемся щупами к ножкам светодиода. Если на дисплее высветилась цифра «1», следует поменять полярность. В этом положении зуммер мультиметра должен издавать звуковой сигнал, а светодиод светиться. Если подобного не произошло, значит, он вышел из строя. Если же световой диод исправен, но при впайке его в схему не работает, этому может быть две причины – неправильное его расположение или выход из строя резистора (у современных SMD-компонентов он уже встроен, что будет ясно в процессе «прозвонки»).

Мультиметром довольно просто прозвонить световой диод

Цветовая маркировка световых диодов

Общепринятой мировой маркировки подобных изделий не существует, каждый производитель обозначает цвет так, как ему это удобно. В России применяют цветовую маркировку светодиодов, но ею мало кто пользуется, потому, как список элементов с буквенными обозначениями довольно внушителен и запоминать его вряд ли кому-то захочется. Наиболее распространенно буквенное обозначение, которое многие и считают общепринятым. Но такая маркировка чаще встречается не на мощных элементах, а на светодиодных лентах.

Такие обозначения могут встретится на маркировке ленты

Расшифровка кода маркировки светодиодной ленты

Для того, чтобы понять, как маркируется лента, нужно обратить внимание на таблицу:

Позиция в коде	Назначение	Обозначения	Расшифровка обозначения
1	Источник света	LED	Светодиод
2	Цвет свечения	R	Красный
		G	Зеленый
		B	Синий
		RGB	Любой
		CW	Белый
3	Способ монтажа	SMD	Surface Mounted Device (Устройство, монтируемое на поверхность)
4	Размер чипа	3028	3,0 х 2,8 мм
		3528	3,5 х 2,8 мм
		2835	2,8 х 3,5 мм
		5050	5,0 х 5,0 мм
5	Количество светодиодов на метр длины	30
		60
		120
6	Степень защиты:	IP	International Protection
7	От проникновения твердых предметов	0-6	Согласно ГОСТ 14254-96 (стандарт МЭК 529-89) «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP)»
8	От проникновения жидкости	0-6

Для примера возьмем конкретную маркировку LED CW SMD5050/60 IP68. Из нее можно понять, что перед нами светодиодная лента белого цвета для поверхностного монтажа. Элементы, установленные на ней, имеют размер 5х5мм, в количестве 60 шт/м. Степень защиты позволяет ей длительное время работать под водой.

Ассортимент ламп для дома на световых диодах довольно широк

Что можно сделать из светодиодов своими руками?

Это вопрос очень интересный. И если отвечать на него развернуто, то на это уйдет очень много времени. Наиболее частое применение световых диодов – это подсветка подвесных и натяжных потолков, рабочей зоны на кухне или даже клавиатуры компьютера.

Мнение эксперта

Игорь Мармазов

Инженер-проектировщик ЭС, ЭМ, ЭО (электроснабжение, электрооборудование, внутреннее освещение) ООО «АСП Северо-Запад»

Спросить у специалиста

“Для работы таких элементов необходим стабилизатор питания или контроллер. Его можно взять даже со старой китайской гирлянды. Многие «умельцы» пишут, что достаточно обычного понижающего трансформатора, но это не так. В этом случае диоды будут моргать.”

Стабилизатор для диодных ламп – подобный можно спаять самостоятельно

Стабилизатор тока – какую функцию он выполняет

Стабилизатор для светодиодов – это источник питания, который понижает напряжение и выравнивает ток. Другими словами, создает условия для нормальной работы элементов. При этом он защищает от повышения или падения напряжения на светодиодах. Существуют стабилизаторы, которые могут не только регулировать напряжение, обеспечивая плавное затухание световых элементов, но и управлять режимами цвета или мерцания. Они называются контроллерами. Подобные устройства можно увидеть на гирляндах. Так же они продаются в магазинах электротехники для коммутации с RGB-лентами. Такие контроллеры оснащаются пультами дистанционного управления.

Схема такого устройства не сложна, и при желании простейший стабилизатор можно изготовить и своими руками. Для этого понадобятся лишь небольшие знания в радиоэлектронике и умение держать в руках паяльник.

Схема подключения дневных ходовых огней на автомобиле

Дневные ходовые огни на автомобиль

Применение световых диодов в автомобильной промышленности довольно распространено. К примеру, ДХО изготавливаются исключительно с их помощью. Но если авто не оснащено ходовыми огнями, то их приобретение может ударить по карману. Многие автолюбители обходятся дешевой светодиодной лентой, но это не очень удачная мысль. Особенно, если сила ее светового потока невелика. Неплохим выходом может стать приобретение самоклеящейся ленты на диодах «Cree».

Вполне можно сделать ДХО и при помощи уже вышедших из строя, поместив внутрь старых корпусов новые, мощные диоды.

Важно! Дневные ходовые огни созданы именно для того, чтобы авто было заметно днем, а не ночью. Нет смысла проверять, как они будут светить, в темное время суток. ДХО должны быть заметны при свете солнца.

Такую рекламу легко можно сделать самостоятельно

Мигающие светодиоды – для чего это нужно?

Неплохим вариантом использования подобных элементов станет рекламное табло. Но если оно будет статично светиться, то это не привлечет должного внимания. Основной задачей является сборка и спайка щита – для этого нужны некоторые навыки, приобрести которые несложно. После сборки можно вмонтировать контроллер от той же гирлянды. В результате получается мигающая реклама, которая явно привлечет внимание.

Цветомузыка на световых диодах – сложно ли ее сделать

Это работа уже не для новичков. Для того, чтобы собрать полноценную цветомузыку своими руками нужен не только точный расчет элементов, но и знания радиоэлектроники. Но все же простейший ее вариант вполне по силам каждому.

Простейшая цветомузыка – осталось подключить датчик звука

В магазинах радиоэлектроники всегда можно найти датчик звука, да и во многих современных выключателях он есть (свет по хлопку). Если у Вас есть светодиодная лента и стабилизатор, то пустив с блока питания «+» на полосу через подобную хлопушку можно добиться желаемого результата.

Индикатор напряжения: что делать, если он перегорел

Современные индикаторные отвертки состоят как раз из светового диода и сопротивлений с изолятором. Чаще всего это эбонитовая вставка. При перегорании элемента внутри его вполне можно заменить на новый. А цвет уже будет выбирать сам умелец.

Этот диод можно с легкостью заменить при желании

Еще один из вариантов – это изготовление прозвонки цепи. Для этого понадобится 2 пальчиковых батарейки, провода и световой диод. Соединив элементы питания последовательно, одну их ножек элемента припаиваем к плюсу батареи. Провода будут идти от другой ножки и от минуса батареи. В итоге при замыкании диод засветится (если полярность не перепутать).

Схемы подключения светодиодов – как все правильно выполнить

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

Такова схема последовательного подключения световых диодов

Как рассчитать сопротивление светодиода

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

Разберемся, как рассчитать сопротивление для светодиода.

Сделать это можно по формуле:

R = (VS – VL) / I,где

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

При желании возможно все. Схема довольно проста – используем блок питания от сломанного мобильного телефона или любой другой. Главное, чтобы в нем был выпрямитель. Важно не переусердствовать с нагрузкой (с численностью диодов), иначе есть риск сжечь блок питания. Стандартное зарядное устройство вполне выдержит 6-12 элементов. Можно смонтировать цветную подсветку для клавиатуры компьютера, взяв по 2 синих, белых, красных, зеленых и желтых элемента. Получается довольно красиво.

При желании возможно все. Схема довольно проста – используем блок питания от сломанного мобильного телефона или любой другой. Главное, чтобы в нем был выпрямитель. Важно не переусердствовать с нагрузкой (с численностью диодов), иначе есть риск сжечь блок питания. Стандартное зарядное устройство вполне выдержит 6-12 элементов. Можно смонтировать цветную подсветку для клавиатуры компьютера, взяв по 2 синих, белых, красных, зеленых и желтых элемента. Получается довольно красиво.

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

Параллельное и последовательное соединение: как они выполняются

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

Параллельно подключенные последовательные тройки световых диодов

Подключение световых диодов на 12 В как самый оптимальный вариант

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

Идеальная подсветка потолка при помощи светодиодной ленты

В заключение

Популярность, которую набирают световые диоды, не может не радовать. Ведь это заставляет прогресс двигаться вперед. И кто знает, быть может, уже в ближайшее время появятся новые светодиоды, которые будут на порядок выше по характеристикам, чем существующие сейчас.

Надеемся, наша статья была полезна уважаемому читателю. При возникновении вопросов по теме просим задавать их в обсуждениях. Наша команда всегда готова на них ответить. Пишите, делитесь опытом, ведь он может кому-то помочь.

Видео: как правильно подключить светодиод

Лампочка Xiaomi Philips Smart LED Bulb E27 White: характеристики и инструкция

Лампочка Xiaomi Philips Smart LED Bulb E27 White

Луч света для красивой жизни

Свет в нашей жизни играет гораздо более значимую роль, чем это может показаться. Подходящее освещение способно задать правильное настроение для всех членов семьи, создать теплую атмосферу за семейным ужином или для встречи с друзьями, помочь сосредоточиться на работе или просто расслабиться… Умная лампочка Philips интегрируется со всеми умными устройствами MiJia для создания единой экосистемы​.

Удобная настройка яркости и температуры с помощью приложения

С помощью приложения MiJia Вы сможете легким движением пальца регулировать яркость и температуру света умной лампочки Philips. Доступный диапазон температуры – от 3000К до 5700К, от мягкого рассвета до чарующего заката, Вы можете повторить полный солнечный цикл у себя в комнате. Яркость можно регулировать абсолютно свободно – от темной ночи до белого дня. Холодный или теплый, яркий или тусклый – Вы настраиваете свет под себя.

4 режима естественного освещения

Удобно и быстро

Разным интерьерам подходит разный тип освещения для создания уникальной атмосферы. Вам доступно 4 быстрых режима на выбор – яркий свет, кино, уют и ночник, переключение между ними осуществляется всего одним нажатием. Вы и Ваши гости почувствуют домашний уют, глаза не будут уставать от просмотра фильмов, и ночью Вы больше не будете натыкаться на мебель. Создайте дома идеальную атмосферу и наслаждайтесь спокойствием и уютом.​

Синхронизация с другими лампочками и светильниками

Разумное расположение осветительных приборов в Вашем доме способно создать уникальную атмосферу. Приложение MiJia позволяет объединять в группы несколько умных лампочек для интегрированного управления и настройки всего одним нажатием. Кроме того, Вы можете с той же легкостью управлять несколькими группами лампочек. Например, умный потолочный светильник Philips способен менять яркость и температуру освещения, повторяя естественный цикл при рассвете, чтобы утром Вы просыпались не от будильника.​

Подключение и управление по Wi-Fi

Вы можете управлять своей умной лампочкой Philips по Wi-Fi, даже если Вас нет дома. Теперь, когда вы можете управлять всем освещением дома со смартфона, Вы можете не волноваться о том, что забыли выключить дома свет. Кроме того, Вы также можете включить дома свет, когда будете возвращаться с работы, или если поедете в отпуск. Перед сном Вам теперь не придется лишний раз вставать с постели, чтобы выключить свет, достаточно просто воспользоваться смартфоном и наслаждаться спокойным сном.​

Впишется в структуру «умного дома» Вашей мечты

Умная лампочка Philips отлично сочетается со всей линейкой умных устройств MiJia! Установите многофункциональный шлюз для управления умными устройствами, соедините его с беспроводным выключателем MiJia, и Вам будет доступно огромное множество вариантов управления освещением. Подключив датчик присутствия MiJia, можно настроить автоматическое включение света при наличии людей в комнате. Каждый предмет может добавить что-то новое и сделать Вашу жизнь еще удобнее, а Ваш дом — умнее.​

Стандартный размер с расширенными функциями

Умная лампочка Philips выполнена в форме всем привычной лампы накаливания, ее цоколь соответствует международным стандартам, ее диаметр – 60,5 мм, длина – 109,1 мм. Такая лампочка даже из самого простого патрона сделает умное устройство.​

Рассеиватель

Над рассеивателем из поликарбоната работали ведущие японские ученые-оптики, у него высокий коэффициент пропускания и низкий класс горючести — UL94-V0.

Корпус

Корпус лампочки выполнен из теплопроводящей пластмассы и особого нейлона. Он не выцветает со временем, не истирается и прекрасно рассеивает тепло.

Цоколь

В лампочке используется стандартный цоколь E27, устойчивый к воздействию высоких температур и имеющий длительный срок службы.

 

 

Яркий свет без мерцания

Благодаря качественным материалам служит до 10 лет

Умная лампочка Philips прошла строгий контроль качества и подверглась жесточайшим испытаниям. Благодаря высочайшему качеству исполнения ее электроника стабильно работает, а рассеиватель не теряет своих свойств. Отсутствие мерцания при свечении помогает сосредоточиться и не приводит к головным болям. Кроме того, лампочка отличается завидной долговечностью и выдающимися оптическими свойствами: диоды мощностью 6,5 Вт выдают яркость в 450 люмен, а срок службы может достигать 15000 часов. Если каждый день включать лампочку на 4 часа, то она прослужит целых 10 лет.​

*15000 часов. Данные о сроке службы получены от испытательной лаборатории Philips​

Простая установка — всего 3 шага!

После установки лампочки скачайте и установите приложение MiJia, найдите и подключите свое устройство. После чего Вы сможете управлять им прямо со своего смартфона: настраивать яркость, температуру, сочетать его с другими устройствами и не только.

• Установите лампочку
• Скачайте приложение MiJia
• Подключите свое устройство в приложении

*Данные получены от лаборатории Philips, конкретные показатели могут отличаться ввиду объективных различий в условиях эксплуатации.

​

Светодиоды белые

Дневной свет мы получаем от солнца, и благодаря ему видим все вокруг. Этот свет можно разложить на спектр, и понять, что он состоит из множества красок. В этом плане белые светодиоды очень напоминают природное явление. Их делают, комбинируя несколько цветов.

Белый светодиод

Содержание статьи

Виды белых светодиодов

В зависимости от принципа работы бывают два типа белых светодиодов:

• люминофорные;
• многокристальные.

Помимо этого они отличаются по мощности, цветовой температуре, размерам, углу рассеивания света и т. д. Наиболее распространенными среди белых чиповых светодиодов являются тонкие пластинки размером 5мм на 5мм или 3,5мм на 2,8мм, но встречаются меньшие и большие размеры.

Каждый производитель указывает на его взгляд самые необходимые характеристики, но в них всегда входят электрические и цветовые параметры.

Люминофорные белые светодиоды

Основой для создания белого света в люминофорных источниках является голубой (синий) или ультрафиолетовый светодиод. В чем принцип действия такого прибора?

На синий светодиод наносят слой специального желтого люминофора. Как только на него попадает излучение от светодиода, он сам начинает светиться. Спектр люминофорного излучения довольно широк, но больше всего в нем желтого цвета. Часть первоначального синего света рассеивается и смешивается с переизлученным светом, в результате чего мы видим белый.

От качества люминофора будет зависеть качество белого света. Он может быть холодным, с преобладанием синего, или теплым, с повышенным содержание желтого.

На сегодняшний белый светодиод, полученный на основе люминофорного излучения, является наиболее дешевым и востребованным. Его применяют в подавляющем большинстве бытовых осветительных приборов.

Многокристальные белые светодиоды

Если в один корпус поместить сразу три светодиода красного, синего и зеленого цветов, то в результате можно будет увидеть белый свет. Это принцип работы многокристального белого источника излучения.

Надо заметить, что встречаются и другие наборы кристаллов, но красно-сине-зеленый является самым распространенным. Его схема получила название RGB. Если вы внимательный человек, то могли замечать такую маркировку на многоцветной светодиодной ленте.

Цветопередача белых светодиодов на основе схемы RGB не очень хорошая, зато у них легко регулируется тон свечения. Это свойство используют в декоративном, праздничном освещении, в освещении, не требующем высокого качества цвета, но позволяющем подчеркнуть некоторые внешние характеристики объекта, как в рекламе.

Основные характеристики

Требования к белому свету высоки, когда речь идет о безопасности зрения. Необходимо, чтобы свет помогал нашей работе, а глазам было комфортно. В связи с этим возникают соответствующие требования к белому свету, излучаемому светодиодом.

Белый светодиод обладает следующими характеристиками света и цвета:

• световая отдача;
• яркость;
• цветовая температура;
• индекс цветопередачи.

Световая отдача показывает, насколько эффективно в светодиоде преобразуется электроэнергия. Физически ее определяют как отношение светового потока прибора к мощности, им потребляемой (люмен/Ватт).

Для сравнения скажем, что у лампы накаливания светоотдача составляет порядка 10-20 люмен/Ватт, а у лампы с белым светодиодом 50-150 люмен/Ватт. Сразу видно, какой источник освещения эффективней.

К тому же совсем недавно начали выпускать сверхмощные белые светодиоды, у которых светоотдача достигает значения в 200 Лм/Вт, и согласно теоретическим исследованиям – это не предел.

Очень часто приходится встречать такие понятия, как «теплый свет», «холодный свет», «близкий к дневному» и т. д. Все это выраженные словами показания цветовой температуры.

Помимо цветовых и световых характеристик, существуют геометрические и электрические параметры белого светодиода:

• размер;
• рабочее напряжение или ток;
• потребляемая мощность.

Когда речь идет о размерах, надо различать размеры чипа и размеры колбы, в которую помещаются кристаллы. Для описания чипа существует четырехзначное число, которое указывает на его длину и ширину. Например, 5050, означает, что чип квадратный, со стороной 5мм.

Колбы используются в RGB-структуре и чаще всего производятся цилиндрической формы. Диаметр цилиндра может составлять 3мм, 5мм или 10мм. Изредка встречаются 8 миллиметровые колбы.

Напряжение, на которое рассчитан белый светодиод, лежит в интервале от 3 до 3,7 Вольт. Мощность изменяется в зависимости от модели в пределах от нескольких мили Ватт до 20 и более Ватт.

Можно сказать, что сфера производства белых светодиодов находится только на первом этапе своего развития. Технологии постоянно совершенствуются и все возможности получения этих приборов еще не изучены до конца.

Характеристики светодиодов, обзор предложений и подключение

Эти полупроводниковые приборы отличаются хорошими потребительскими характеристиками при разумной стоимости. Их применяют в быту, для решения коммерческих и производственных задач. Для правильного выбора надо знать не только общие характеристики светодиодов. Пригодятся сведения о современных моделях, электрических схемах рабочих устройств. В этой статье вы найдете ответы на эти и другие практические вопросы.

Чадящий факел и гаснущие от дуновения ветерка свечи выглядят интересно только в компьютерных играх. В реальной жизни Лара Крофт явно отдаст предпочтение универсальному фонарю на светодиодах

Содержание статьи

Что такое светодиод – принцип действия

Принцип действия полупроводникового светодиода

На этом рисунке схематично изображено излучение (hv) c длиной волны (Lp) примерно 250 мкм. Оно создано в p-n переходе (полупроводник прямосмещенного типа) при рекомбинационном переходе инжектированных носителей на другой энергетический уровень.

В этой фразе есть несколько общеизвестных слов. Для расшифровки специфических терминов и понятий нужно изучить соответствующий раздел науки. Но на самом деле углубление в физику процесса не имеет практического значения. Вполне достаточно знать, что светодиод – полупроводниковый прибор. Он излучает в видимом диапазоне спектра при пропускании тока ограниченной величины в прямом направлении.

Конструкция и типовые части светодиодаЭлектрическая схема подключения

Мир светодиодов: краткий обзор предложений современных производителей

Первые удачные эксперименты были проведены более ста лет назад. Но только в конце 70-х прошлого века удалось создать образцы, пригодные для коммерческого применения.

Разные комбинации полупроводниковых материалов создают волны определенной длины

Для зеленого цвета применяют AlGaInP (Алюминий-Галий-Фосфид индия). Красный получается с использованием AlGaAs (Алюминий-Арсенид галлия). Долгое время не могли найти комбинацию для синего. Только в 90-х годах был найден подходящий состав, за который авторы получили Нобелевскую премию. Сочетание перечисленных цветов позволило создать белый свет. С этого времени был дан старт массовому внедрению технологий данной категории в разные сферы человеческой деятельности.

Индикаторные светодиоды

Конструкция прибора DIP типа

Для концентрации светового потока функции отражателей выполняет опорная пластина и стенки. Такие приборы выпускают с выпуклыми линзами и прямоугольными торцами диаметром от 3 до 10 мм. Их подключают к источникам питания 2,5-5 В с ограничением по току до 20-25 мА. Угол рассеивания не превышает 140°. Яркость – до 1,1 люмен.

Индикаторные светодиоды ранее применяли для создания фонарей, светофоров, информационных стендов и рекламных табло. В наши дни появились новые модификации полупроводниковых приборов с большей силой света.

Оригинальная подсветка сценических костюмов

На практике пригодятся следующие преимущества индикаторных светодиодов:

• низкая стоимость;
• хорошая защищенность от влаги и других неблагоприятных внешних воздействий;
• безопасные токи и напряжение питания;
• небольшое потребление энергии.

Последний пункт надо дополнить низким выделением тепла. Такие устройства способны функционировать долгосрочно в широком температурном диапазоне без специальных охлаждающих радиаторов.

Осветительные светодиоды

Полупроводниковые приборы SMD, как наиболее распространенные изделия, подробно рассмотрены ниже. Их создают в стандартных размерах на специальной подложке, которая хорошо приспособлена для последующего монтажа на печатную плату.

Излучающее поле лампы, созданное из SMD светодиодов

Для улучшения защищенности полупроводники закрепляют на подложке внутри литого пластикового корпуса. Верхняя полусферическая часть образует линзу, что помогает сузить световой поток.

«Пиранья». Грозное название этой категории подчеркивает высокую эффективность приборов

Следующая группа изделий создана специально для освещения. На подложке размещают синие светодиоды. Сверху – слой люминофора. В данном случае применяют большее количество кристаллов на единицу поверхности по сравнению с технологией SMD. Это позволяет получить сильный световой поток.

Мощную матрицу категории COB (Chip On Board) надо охлаждать. Такие лампы устанавливают в автомобильные фары ближнего и дальнего светаТехнология Chip On Glass («Чип-на-стекле»)

На фото изображены основные стадии производственного процесса:

1. Создается подложка из стекла нужной формы.
2. На ней закрепляют последовательно полупроводниковые кристаллы.
3. Сверху устанавливают слой люминофора.
4. Далее – финишное защитное покрытие.

В цоколе лампочки размещают блок питания, который создает постоянное напряжение с нужной силой тока.

К сведению! При сравнении разных видов изделий надо отметить позитивно ремонтопригодность SMD модификаций. Светодиоды COB при выходе из строя приходится заменять.

Плюсы и минусы осветительных светодиодов

Выяснив, какие бывают светодиоды, надо перечислить их преимущества по сравнению с альтернативными изделиями:

• Лучшие полупроводниковые приборы способны обеспечить более 200 люменов на 1 Вт энергии. Это потребление на 80-85 % меньше по сравнению с типовыми лампами накаливания.
• Качественные светодиодные светильники устойчивы к вибрациям, перепадам напряжения в сети. Долговечность лучших изделий приближается к 100 тыс. часов, что эквивалентно белее чем 11 годам непрерывной эксплуатации.
• Отсутствие ртутных и других вредных соединений вместе с прочной рассеивающей колбой повышает уровень безопасности.

Не забывайте, что в экономический расчет надо включать все сопутствующие расходы. Светодиодные источники, сделанные известными производителями, стоят дорого. Только через несколько лет получится окупить первоначальные инвестиции. Также надо отметить:

• Мерцание при недостаточно качественной сборке блока питания.
• Небольшой угол рассеивания.
• Различные технические характеристики в одной товарной партии.
• Узкий диапазон цветовой температуры, несоответствие параметра паспортным данным.

К сведению! Некоторые недостатки объясняются сомнительным происхождением готовой продукции. Для получения надежных гарантий приходится приобретать изделия известных торговых марок, что увеличивает затраты.          

Основные характеристики светодиодов

Изложенные ниже сведения следует изучить для более точного выбора изделий. В комплексной оценке учитывают следующие факторы:

• параметры источника питания;
• характеристики светового потока;
• потребление электроэнергии;
• долговечность.

Ток потребления

Приборы, которые причислены к индикаторной категории, потребляют не более 20 мА. Мощные осветительные светодиоды – до 300 мА и даже более того. Источник питания и провода должны быть рассчитаны на соответствующие нагрузки.

Следует подчеркнуть необходимость поддерживать стабильный ток светодиода. При незначительном повышении этого параметра меняются характеристики спектра, ускоряется деградация кристалла. Дальнейший рост приводит к разрушению полупроводника.

Чтобы исключить подобные негативные воздействия в цепь питания устанавливают специализированный стабилизатор тока («драйвер»)

Напряжение

Этот параметр определяет падение напряжения на светодиоде при прохождении через него номинального тока. Точная величина указана в техническом паспорте изделия. Значение не является единым даже для одинаковых групп. Так, например, на белом индикаторном светодиоде падение может составить 3 В, а на красном – 1,8 В.

Сопротивление

Минимальное электрическое сопротивление светодиодов заставляет применять в обязательном порядке защитные средства. Для ограничения силы тока при подключении к источнику питания надо обязательно использовать резистор

С применением указанных на рисунке ниже приведен пример, как рассчитать сопротивление для светодиода. Падение напряжения на нем будет составлять 7,2 В:

Uип (постоянное напряжение источника питания) – Uр (падение напряжения на светодиоде) = 9-1,8.

Сопротивление вычисляют по закону Ома:

R=U/I=7,2/0,02=360 Ом.

К сведению! Выбирайте изделие из стандартной номенклатуры с большим значением. Помните о том, что резисторы выпускают в разных классах точности, поэтому разница параметров может превышать 10% в одной партии.

При последовательном подключении складывают падение напряжения на каждом полупроводниковом элементе. Расчеты выполняют по приведенной выше схеме.

Исключите подключение светодиодов параллельно к одному резистору

Значительный разброс параметров полупроводниковых приборов будет сопровождаться разной интенсивностью свечения. Как отмечено ранее, даже небольшое превышение номинальной силы тока значительно ускоряет деградацию, увеличивает риск поломки изделия.

Мощность светодиодных ламп

Падение напряжения на подобных индикаторных светодиодах составляет 2,4 В, а ток – 20 мА

При этих исходных параметрах прибор потребляет 0,048 Вт в час (1,152 Вт – за сутки, 34,56 – за месяц). Но требования возрастают, когда нужно создать достаточно сильный источник света.

Допустим, необходим прожектор мощностью 100 Вт который составляется из полупроводниковых одноваттных матриц с падением напряжения 3 В на каждой. При параллельном подключении понадобится применить источник тока на 33 А (100 × 0,33). Это очень много. Для прокладки сети питания понадобится алюминиевый проводник сечением более 8 мм кв., соответствующий стабилизатор.Разумеется, подобные решения нецелесообразны.

Вместо них применяют такие электрические схемы

Подбирают количество элементов в каждой цепи так, чтобы напряжение питания составляло от 12 до 24 В. Для нашего примера можно применить группы по 8 светодиодов. Подойдет стабилизатор на ток 12×0,33=3,96 А, что не вызовет никаких существенных затруднений и лишних финансовых затрат.

Светоотдача, угол свечения

В наши дни почти забыты оценки эффективности осветительных приборов по мощности. Это правильно, так как «лампочка на 40 Вт» не является достаточно информативным определением. Действительное значение имеет то, какой именно результат будет обеспечен соответствующим устройством. Для этого применяют понятие светового потока. Он определяет количество энергии, которое перемещается волнами соответствующей части спектра через определенную площадь за единицу времени. Параметр измеряется в люменах.

Мощность разных осветительных приборов, Вт	Световой поток, лм
	250	400	700	900	1200	1800	2500
Лампа накаливания	20	40	60	75	100	150	200
Люминесцентная лампа	6-7	10-12	15-17	19-20	26-29	42-50	64-80
Светодиоды	1,5-2,5	4-6	6-8	8-10	11-14	17-19	21-28

К сведению! Современные полупроводниковые приборы способны при потреблении 1 Вт создавать поток света до 140 лм. Это более чем в 10 раз эффективнее по сравнению с классической лампой накаливания.

Этот рисунок наглядно демонстрирует различные углы свечения

Узконаправленные источники применяют в нишах стен, для подсветки отдельных декоративных предметов, функциональных зон. Для увеличения угла рассеивания применяют специализированные линзы. Надо понимать, что наличие дополнительных элементов в оптическом тракте несколько снижает эффективность.

Цветовая температура

Этот параметр указывают на упаковке и в сопроводительной документации

Он характеризует самые мощные составляющие в спектре излучения. Каждый человек по-своему воспринимает волны разной длины, поэтому точные универсальные рекомендации не уместны.

Для корректной оценки надо учитывать коэффициент цветопередачи (обозначение – «CRI»). При значении параметра более 80 можно говорить о хорошем качестве. В ртутных газоразрядных лампах, например, CRI от 40 до 60. Не сложно убедиться на практике в том, как сильно искажаются соответствующими уличными фонарями естественные оттенки.

Размер чипов, кристаллов, дополнительные критерии качества

Для тщательного сравнения продукции разных брендов надо проверять одновременно несколько важных параметров. Допустим, что надо купить мощные светодиоды для фонариков. Характеристики в рекламном объявлении подходят, а цены разумные. Не делайте поспешные выводы.

Убедитесь, что правильно приведены размеры кристалла. Иногда указывают «mil». Но это не привычные миллиметры, а обозначение тысячной одного дюйма. Для перевода используйте коэффициент 0,0254:

35mil×0,0254=0,889 мм.

Современный штангенциркуль с цифровой индикацией выполняет измерения с точностью до 0,01 мм

Один кристалл на мощных светодиодах потребляет до 300 мА в нормальном (долговременном) режиме использования. По количеству этих элементов можно определить суммарные показатели светодиода.

Матрица на 100 Вт

Ответственные производители применяют стандартные равные размеры сторон 30-45 mil. Сомнения возникают при обнаружении меньших габаритов. Такие прямоугольники из полупроводников отличаются меньшими токами потребления (мощностью) на 50% и более того.

Без внимательного изучения подделку сложно отличить от оригинала

Совпадают посадочные размеры, похож внешний вид. Только после включения выясняется, что сила света меньше, либо спектр излучения не тот.

Эти данные помогут сделать правильный вывод:

• Эффективный отвод тепла обеспечивает медь. Основания из алюминия дешевле. Они выполняют свои функции недостаточно качественно, что затрудняет поддержание оптимального температурного диапазона.
• В изделиях известных торговых марок питание к кристаллу подводят двумя и большим количеством проводников из тончайших золотых нитей. Дешевая альтернатива – один медный проводник.
• Современные качественные светодиоды способны выполнять свои функции на протяжении 60 тыс. часов и даже более при температуре +100°C. Недорогие подделки сомнительного качества менее долговечны. Они выходят из строя при нагреве от +60°C до +95°C.

Равномерное свечение кристаллов – признак хорошего качества

SMD светодиоды, характеристики, отличия популярных серий

Конструкция прибора

Эти светодиоды в базовом оснащении защищены от перегрева. Стандартные размеры, форма и расположение выводов упрощают монтаж с применением средств автоматизации. Такой подход позволяет применять современные производственные технологии, снижать издержки.

2835 SMD LED: параметры, особенности применения

В маркировке светодиодов зашифрованы размеры. 2835 SMD – это 2,8 мм глубина и 3,5 мм ширина по максимальным габаритам корпуса

Этот прибор создан с применением полимерных материалов, которые отличаются стойкостью к высокотемпературным воздействиям. Они без повреждений выдержат +240°С. Но такие экстремальные режимы следует исключить, чтобы не повредить полупроводниковый кристалл. Типовая деградация в качественных изделиях этой серии не превышает 5% за 3 тыс. часов. Особенность. Этой серии являются увеличенные габариты контактных элементов для ускорения отвода тепла.

Технические характеристики SMD 2835 приведены в таблице:

Параметр	Ед. измерения	Величина (диапазон)
Высота корпуса	мм	0,8
Ток потребления	мА	25; 60; 150; 300
Мощность кристаллов	Вт	0,09; 0,2; 0,5; 1
Падение напряжения	В	3,2

Бытовые лампы

Хорошие технические характеристики светодиода 2835 дополнены демократичной стоимостью. Эти приборы применяют для изготовления недорогих светильников, светодиодных лент.

Характеристики светодиодов 5050

Конструкция и особенности подключения выводов

Изделия этой серии отличаются хорошими показателями при компактных размерах. Именно на их основе в свое время были созданы первые специализированные лампы для автомобильной техники, светодиодные ленты. Разработчикам удалось разместить в небольшом корпусе три кристалла, которые при потреблении 1 Вт способны обеспечить световой поток до 80 лм.

Из этих компонентов были созданы первые «кукурузы», которые полноценно заменяли традиционные лампы накаливания мощностью 80-100 Вт

Уровень деградации за 3 тыс. рабочих часов в этих изделиях был снижен на 20% по сравнению с предыдущим примером (серия 2835). В отдельных модификациях стали применять диоды разных цветов комбинации R-G-B. Применив соответствующие контроллеры, можно организовать раздельное управление работы кристаллами.

Параметр	Ед. измерения	Величина (диапазон)
Индекс CRI (цветопередача)	Ra	80-90
Ток потребления	мА	20*3=60
Мощность кристаллов	мВт	210
Падение напряжения	В	3,3
Угол свечения	градусы	125
Световой поток	лм	18

Светодиоды SMD 5730: характеристики, важные нюансы

Эти приборы – развитие популярной серии 5050. В таблице приведены средние данные по изделиям известных брендов с применением цветовой температуры кристаллов на уровне 6 тыс. Кельвинов.

Параметр	Ед. измерения	Величина (диапазон)
Световой поток	лм	55
Ток потребления	мА	150
Мощность кристаллов	мВт	210
Падение напряжения	В	3,4
Угол рассеивания	градусов	120

Заметно увеличен световой поток, мощность. Улучшен теплоотвод. Деградация при контрольном времени 3 тыс. часов не превышает 1%. Эти приборы можно применять в схемах с питанием импульсным током (до 170 мА).

К сведению! Несмотря на повышение рабочей температуры, специалисты советуют строго соблюдать границы рекомендованного диапазона. В предельных режимах быстро вырабатывается ресурс.

Размеры светодиодов разных серий

Мощные светодиоды Cree

Если понадобились сверхяркие  светодиоды 3 Вольта надо обратить внимание на продукцию этого производителя из США.

Под брендом Cree выпускают мощные источники света для автомобилей, проекторной техники, стационарных и переносных прожекторов

Характеристики светодиодов Cree серии XM-L:

Параметр	Ед. измерения	Величина (диапазон)
Световой поток	лм	165-300 (максимум- выше 1000 лм)
Ток потребления (номинальный)	мА	700
Мощность	Вт	2
Индекс CRI (цветопередача)	Ra	80-90
Падение напряжения при токе	В/мА	2,9/700; 3,1/1500; 3,35/3000
Угол свечения	градусов	125
Рабочая температура	°C	От -40 до +85

Улучшенные характеристики светодиодов XHP35 подходят для изготовления мощных фонарей

Эти приборы рассчитаны на максимальный ток потребления до 1050 мА, мощность – до 13 Вт. Падение напряжения составляет 11,3В при 350 мА. Коэффициент CRI более 90 обеспечивает отсутствие искажений в цветопередаче.

Для получения таких характеристик сверхяркие светодиоды данной серии были созданы по специальной технологии. Мощное излучение с равномерным распределением в спектре обеспечивают 4 области в одном кристалле. Такое решение позволило уменьшить размеры, увеличило прочность конструкции, устойчивость к механическим воздействиям.

Проверка светодиода с применением мультиметра

Для тестирования этих приборов подойдут те же методики, что и для обычных полупроводниковых диодов. Следует только учитывать большее падение напряжения (от 1,8 В в индикаторных до 11 В – в световых модификациях). При работе надо применять стандартные средства снятия электростатических зарядов, чтобы не повредить p-n переход.

Тестер включают в режим проверки диодов

Соблюдая полярность, касаются щупами выводов. Исправный прибор светится. Расположение анода и катода можно найти в техническом описании конкретного изделия.

Работоспособность светодиода уточнить проще, если в мультитестере есть режим проверки pnp переходов

Для более точной проверки понадобится стабилизированный источник питания.  Мультитестером замеряют ток и напряжение по стандартным схемам (последовательное и параллельное подключение). Далее выясняют соответствие полученных данных с номинальными вольтамперными характеристиками.

Маркировка светодиодов по цвету, правила расшифровки кода маркировки светодиодной ленты

С учетом этого параметра единой системы стандартов не существует. Маркировка светодиодов по цвету непосредственно на корпусе затруднена по причине миниатюрности изделий. Обозначения делают на лентах. Ниже приведена информация о продукции CREE.

Типовое название составлено следующим образом: АААВВВ-СК-0000-ZZZZZ. Первые три буквы («ААА») – это серия. Для рассмотренной выше модификации XM-L будут указано «XML». Следующие три позиции («BBB») – цвет:

• GRN, BLU, RED и другие обозначения понятны в переводе с английского (зеленый, синий, красный соответственно).
• WHT – белый цвет.
• Однако BWT – тоже белый, но в этом варианте речь идет о приборах второго поколения.
• HEW – еще одна модификация белого. Здесь отмечена особой аббревиатурой улучшенные энергетические характеристики прибора.

Далее на позициях «СК»указывают качество цветопередачи:

• Для светильников наружного освещения этот параметр не является определяющим. Такие светодиоды маркируют «01».
• Аббревиатурой L1 обозначают типовые изделия, характеристики которых определяются в технических паспортах.
• При значениях коэффициента цветопередачи CRI от 70; 80; 85; 90 и выше применяют сочетания B1; h2; P1; U1 соответственно.

Что можно сделать из светодиодов своими руками?

Далее приведены проекты, которые можно реализовать с применением этих полупроводниковых приборов. Для индивидуальных коррекций следует изучить актуальный ассортимент производителей.

Стабилизатор тока для светодиодов

Для подключения мощных приборов рекомендуется применять импульсные источники питания

Такая схема пригодится для оснащения автомобиля. При хорошем КПД выделяется немного тепла. Доступно изменение напряжения на входе в широком диапазоне при сохранении функциональности.

ДХО из светодиодов

Такую линейку можно собрать из светодиодов 3Вт. Характеристики современных приборов подойдут для создания надежных и эффективных дневных ходовых огней транспортного средства

В данном случае пригодится длительное сохранение работоспособности устройства в условиях сложной эксплуатации.

Мигающие светодиоды

Все необходимое для успешного создания действующего устройства изображено на этом рисунке

Светомузыка на светодиодах

Эту простую схему можно применить для оснащения мобильной техники. Для питания можно применить аккумулятор на 9В

Индикатор напряжения на светодиодах

Схема точного индикатора напряжения для автомобиля. Здесь предусмотрена компенсация измерений при повышении/уменьшении температуры

Электрические схемы подключения светодиодов

В этой части статьи рассмотрены способы подключения полупроводниковых источников света к сетям питания. Применение следующих правил и рекомендаций предотвратит повреждение и продлит срок службы светодиодов.

Подключение к сети 220 В

Вместо драйвера можно применить такой вариант подключения

Резистор R1 ограничивает силу тока. Конденсатор C1 – гасит колебания. Для расчета характеристик резистора используйте рассмотренный выше алгоритм.

Подключение светодиодов к сети питания 12 В

Эта схема подойдет для подключения светодиодов общей мощностью до 1 Вт

Она обеспечивает ток потребления до 245 мА, напряжение от 12 до 24 В. Исходя из приведенных параметров выбирают подходящие светодиоды.

Если понадобилась дополнительная информация – пишите вопросы в комментариях к статье. Там же оставляйте свои предложения, приводите примеры удачных проектов.

Видео с пояснениями монтажа мощных светодиодов:

Предыдущая

ОсвещениеСхема подключения проходного выключателя с 2х мест: порядок выполнения монтажных работ

Следующая

ОсвещениеКак сэкономить на качестве: розетки и выключатели, лучшие бренды производителей

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

ТОЖЕ ИНТЕРЕСНО:

ВОЗМОЖНО ВАМ ТАКЖЕ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:

Светодиодные ленты: технические характеристики и параметры

SMD светодиоды популярны в производстве и в переводе с английского расшифровываются как «прибор, что устанавливается на поверхность» (Surface Mounted Device). LED лента имеет следующую конструкцию: на гибкую печатную плату припаиваются светодиоды. Кроме токоведущих дорожек для правильной работы элементов, на плату припаивают и транзисторы с диодами. В этой статье мы рассмотрим технические характеристики светодиодных лент типа 5050, 3528, 5630 и 2835.

Основные параметры

Итак, основными параметрами LED лент являются:

1. Тип употребляемого устройства. Этот показатель считается самым важным, который употребляется при производстве приспособления. Существует несколько видов LED: SMD 5050, 3028, 5050 RGB и т.д. Свет распространяется под углом от 120 до 160 градусов. Согласно размерам можно определить количество кристаллов. Так, например, чип с размерами 30х28 обладает лишь одним кристаллом, а 50х50 – 3 кристалла. Из этого видно, что источник света будет светиться ярче там, где три кристалла (практически в 2,5 – 3 раза). Но при этом не стоит забывать, что при большем свечении будет больше употребляться электрической энергии, и соответственно теплоты. А если диодная лампочка будет перегреваться, то это существенно сократит ее срок эксплуатации.
2. Цвет свечения. Такая техническая характеристика считается важной из-за того, что на рынках на сегодняшний день продают полоски различных цветов и, покупая определенный цвет, необходимо знать некоторые нюансы. Что касается белого цвета, то следует знать, что такая светодиодная лента не существует. Для этого применяют синий кристалл, на который наносят люминофор. Со временем элемент выгорает и кристалл начинает светить с синеватым оттенком. К недостаткам таких приспособлений относят то, что они не способны работать длительное время. Яркость ослабевает практически на треть при постоянной круглогодичной работе. Существует два оттенка белого: холодный и теплый свет. Разноцветная светодиодная полоса с RGB тремя чипами (красный, зеленый и синий) обладает отдельной системой питания, благодаря чему каждый цвет управляется отдельно. Такая диодная лента подключается с помощью четырех проводов, а не двух.
3. Численность светодиодов на один метр. От того сколько диодов будет располагаться на полосе зависит и общая потребляемая мощность. Как правило, используется светодиодная лента с 60 светодиодами на метр. Техническая характеристика каждого устройства подчеркивает, какая мощность существует на полосе. Мощность может указываться на погонный метр или, когда учитывается вся длина применяемой полосы.
4. Размеры устройства (длина). Как правило, для дома применяется светодиодная лента, параметры которой составляют 5 метров.
5. Цветовой оттенок. Диапазон оттенков колеблется от 2700 (теплый цвет) до 6500 (холодный свет).
6. Класс защищенности. Благодаря такому классу можно узнать, куда LED разрешено устанавливать. Например, самым высшим классом считается IP 65-68. Его можно устанавливать в воде. Подробнее о степени защиты IP вы можете узнать из нашей статьи.
7. Параметры резки. Каждая диодная полоса обладает определенным шагом резки. Эта техническая характеристика подразумевает, что у каждой модели устройства есть своя ширина модуля МДС. За счет такой конструкции резать полосу можно только в специально обозначенном месте (на картинке ниже указывается место разреза).
8. Рабочее напряжение. Параметры напряжения светодиодная лента имеет следующие: 12, 24 или 220 Вольт. Чаще всего используется LED в 12 Вольт. 24 В применяется для более мощных аналогов.
9. Цвет основы. Благодаря тому, что полоса имеет несколько цветов, то ее можно подбирать под цвет основы, на которую она будет клеиться.

В нашей отдельной статье мы подробно рассказали о том, как выбрать LED ленту для дома. Рекомендуем ознакомиться с предоставленным материалом.

Обзор лент

Сейчас мы рассмотрим основные параметры наиболее популярных типов LED-лент. Техническая характеристика модели SMD 5050 имеет свои особенности, которые привлекают к себе покупателей. Светодиодная лента покупается для подсветки определенного предмета, например, скрытого освещения потолка. Поэтому необходимо тщательно изучить особенности каждого элемента и параметры предмета, на который будет устанавливаться подсветка.

Техническая характеристика полосы SMD 5050:

• 30, 60 либо 120 светодиодов на один метр;
• рабочее напряжение 12 Вольт;
• разнообразие оттенков свечения;
• угол излучения 120 градусов;
• температурные ограничения колеблется в пределах от -40 до + 80 градусов;
• сегмент состоит из трех светодиодов.

Второй популярный тип диодной ленты — 3528, ее характеристики следующие:

• рабочее напряжение 12/24 В;
• угол свечения – 120 градусов;
• температура эксплуатации колеблется между -40 и + 85 градусов.
• количество светодиодов на метр: 60, 120, 180 или 240.
• цвет печатной платы: белый, черный, желтый, коричневый.

Технические характеристики светодиодной ленты 5630:

• угол освещения – 120 градусов;
• температурное ограничение LED до +85 градусов;
• напряжение питания составляет 12 В;

Модель 2835 обладает следующими параметрами:

• рабочее напряжение составляет 12-24 Вольта;
• количество светодиодов на метр: 30, 60, 120;
• температурное ограничение от -30 до +60 °C.;
• световой поток до 100 Люмен;
• сила тока колеблется от 60 до 300 мА.

Светодиодная лента 5730, ее технические характеристики (светодиодов):

Напоследок рекомендуем вам просмотреть видео, на котором производится сравнение характеристик LED-лент различных типов:

Вот мы и рассмотрели параметры и технические характеристики светодиодных лент. Надеемся, предоставленный материал был для вас полезен!

Также рекомендуем прочитать:

ВАХ белого светодиода.

Контекст 1

… люминофором и переизлучается как длинноволновая 2 фосфоресценция. Однако у этого метода есть некоторые недостатки, такие как потеря энергии стоксова сдвига, относительно короткий срок службы 1,2 и деградация люминофоров. Для решения этих проблем были предложены различные методы изготовления бесфосфорных белых светодиодов. Типичные белые светодиоды без люминофора были разработаны путем объединения двух или трех множественных квантовых ям ì MQWs.3–7 В этих методах две или три 3–6 различных квантовых ям распределены по вертикали и 7 по горизонтали между слоями n — и p -GaN. Белый свет можно также получить методом рециркуляции фотонов без люминофора, комбинируя электролюминесценцию EL свет от GaN-светодиода с фотолюминесценцией ͑ PL свет от AlGaInP 8 MQW посредством соединения пластин. В последнее время несколько групп сообщили о различных методах генерации белого цвета, демонстрируя, что эмиссия белой ФЛ может быть получена из латерально соединенных МКЯ на трехмерных шаблонах GaN, выращенных путем эпитаксиального латерального зарастания (ELOG).9–11 Белое излучение люминесценции достигалось путем смешения излучения люминесценции квантовых ям InGaN 9, выращенных на треугольных пленках ELOG GaN, и МКЯ 10,11, выращенных на трапециевидном GaN. Однако характеристики ЭЛ белых светодиодов с использованием МКЯ InGaN / GaN, выращенных на микрофацетах GaN, еще не опубликованы. В этом письме мы сообщаем об ЭЛ-излучении белого цвета от светодиода с МКЯ, выращенных на трапециевидных решетках n-GaN, состоящих из полуполярных 11–22, ͕ 1–101 боковых граней и верхних граней c-плоскости 0001 ͒. Кроме того, электролюминесцентные характеристики белого светодиода с микрогранями сравнивались с характеристиками МКЯ с боковым распределением, выращенных на c-плоскости ͑ 0001 GaN-шаблона.В этом эксперименте белые светодиоды без люминофора были выращены на ас-плоскости ͑ 0001 сапфировой подложке методом металлоорганического химического осаждения из газовой фазы ͑ MOCVD, как показано на рис. 1. После роста зародышевого слоя GaN толщиной 25 нм при 550 ° C, эпитаксиальный слой n-GaN толщиной 3 мкм был выращен при 1020 ° C. Слой SiO 2 толщиной 100 нм был нанесен в качестве маски ELOG на n-GaN с использованием плазменного химического осаждения из паровой фазы (PECVD). Рисунок маски из SiO 2 шириной 12 мкм и расстоянием между масками 6 мкм был сформирован в направлении 1 — 100 ͘ и 11-20 с помощью обычной фотолитографии и влажного травления с использованием буферного оксидного травителя. ͑ БОЕ ͒.После избирательного зарастания слоя n-GaN были сформированы трапециевидные массивы n-GaN, которые имеют полуполярные 11-22 ͖, 1-101 боковые грани и верхние грани c-plane ͑ 0001, как показано на рис. ͑ а ͒. МКЯ InGaN / GaN были выращены на микрогранцах трапециевидных массивов n-GaN при 750 ° C, затем слой p-GaN толщиной 200 нм был выращен при 950 ° C. Слой p -GaN был выращен с использованием скорости потока бициклопентадиенила. магний ͑ Cp 2 Mg ͒ выше, чем тот, который используется в обычных условиях роста для c-плоскости p -GaN, поскольку сообщалось, что эффективность включения Mg была снижена на полуполярных гранях по сравнению с c-плоскостью ͑ 0001.12 Для изготовления светодиодов слои p-GaN и MQW вытравливались индуктивно связанной плазмой (ICP) до тех пор, пока слой n-GaN не подвергался образованию омического контакта n-типа. Затем на слой p-GaN был нанесен слой оксида индия и олова ITO толщиной 200 нм в качестве прозрачного слоя, распространяющего ток. Слой Cr / Au использовался для электродов n- и p-типа, как показано на рис. 1 b. На рисунках 1 b ͒ и 1 c показаны изображения светодиодов, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа ͑ SEM. Как показано на рис.1 c ͒ светодиоды сформированы на трапециевидных решетках, которые составлены из полуполярных 11-22 ͖, ͕ 1-101 боковых граней и c-плоскости ͑ 0001 ͒. Полуполярные фасетки были подтверждены путем измерения углов между полуполярными фасетками и базисной плоскостью на поперечных сечениях СЭМ-изображений. Измеренные углы составили 58 ° и 62 °, что указывает на то, что грани представляют собой полуполярную плоскость ͕ 11–22 ͖ и ͕ 1–101 ͖ соответственно. На рис. 2 (а) показан спектр ФЛ МКЯ InGaN / GaN, выращенных на трапецеидальных массивах GaN.Как показано на рис. 2 a, два пика ФЛ наблюдались при 460 и 550 нм, показывающие белый цвет, и предполагается, что множественные пики происходят от МКЯ InGaN / GaN, выращенных на разных микрогранях. Чтобы определить происхождение множественных пиков ФЛ, микрофасетки были исследованы с помощью микроскопической спектроскопии ФЛ с размером пятна луча 2 мкм, как показано в спектрах ФЛ на рис. 2 ͑ b ͒ –2 ͑ d ͒. На рис. 2 показано, что пики фотолюминесценции при 550, 453 и 472 нм происходят от МКЯ, выращенных на верхней грани c-плоскости 0001 ͒, полуполярных 11–22 ͖ и боковых гранях 1 — 101 соответственно.Этот результат показал, что коротковолновая область излучения белого цвета ФЛ в a была получена из МКЯ, выращенных на полуполярных 11–22 ͖ и ͕ 1 — 101 ͖ микрограней, а длинноволновая область излучения была из области, выращенной на c-плоскости. ͑ 0001 ͒. Считается, что c-плоскость ͑ 0001 имеет более толстую толщину ямы InGaN и более высокий состав по In, чем полуполярные 11–22 ͖ и 1 — 101 микрограней. 10 На рисунке 3 показаны вольт-амперные характеристики белого светодиода без люминофора. Прямое напряжение при 20 мА равно 4.75 В, а последовательное сопротивление составляет 30 Ом, и эти значения выше, чем у обычных светодиодов на основе InGaN 2. Мы связываем это с повышенным общим сопротивлением из-за низкой концентрации дырок в полуполярных гранях, которые имеют более низкую эффективность включения Mg, чем c-плоскость ͑ 0001. 12 Спектры электролюминесценции были измерены для исследования оптических свойств светодиода. На рис. 4 показаны нормированные спектры электролюминесценции светодиода при увеличении тока инжекции. При низких токах инжекции в диапазоне от 50 до 80 мА доминирует длинноволновый пик излучения в области 620–640 нм.Это длинноволновое излучение происходит от МКЯ, выращенных на c-плоскости 0001, которая находится поверх трапециевидной структуры, потому что c-плоскость ͑ 0001 обеспечивает более толстую квантовую яму InGaN и более высокий состав In в InGaN, чем полуполярный ͕ 11-22 ͖ и ͕ 1 — 101 ͖ микрогрань. 10 Однако существует большая разница между пиками излучения ФЛ и ЭЛ, и пик ЭЛ смещен в сторону более низкой энергии, как показано на рис. 4. Возможная причина большого красного смещения пика ЭЛ связана с нагревом устройства из-за низкая концентрация дырок в p-GaN на полуполярных плоскостях, что также подтверждается относительно высоким прямым напряжением и последовательным сопротивлением устройства.Когда ток инжекции был увеличен до 100 мА, появляется синий пик эмиссии около 490 нм. Это излучение ЭЛ при 490 нм происходит от МКЯ, выращенных на полуполярных микрогранях, и его интенсивность увеличивается с увеличением тока инжекции. В диапазоне тока инжекции от 180 до 230 мА два пика излучения ЭЛ при 490 и 590 нм, которые испускались МКЯ, выращенными на полуполярных микрогранях и c-плоскости 0001, имели белый цвет. На рис. 4 показано, что два пика электролюминесценции смещаются в сторону более высоких энергий при высоких токах инжекции из-за кулоновского экранирования квантово-ограниченного эффекта Штарка ͑ QCSE, индуцированного пьезоэлектрической поляризацией и эффектом заполнения зоны.Эмиссия ЭЛ полуполярных МКЯ показывает небольшой сдвиг в синюю сторону на 25 мэВ при увеличении тока инжекции от 100 до 250 мА. Однако эмиссия электролюминесценции от МКЯ на c-плоскости ͑ 0001 показывает большое синее смещение 205 мэВ при увеличении тока инжекции с 50 до 250 мА. Эти результаты объясняются большими электрическими полями, индуцированными поляризацией, в МКЯ, выращенных на c-плоскости ͑ 0001 ͒ GaN, по сравнению с полями, выращенными на полупроводниковом GaN. На рис. 5 показаны интегральные интенсивности ЭЛ a ͒ и соотношение интенсивностей ͑ b МКЯ, выращенных на c-плоскости ͑ 0001 и полуполярных микрогранях.Рисунок 5 a ͒ показывает, что интегральная интенсивность ЭЛ МКЯ, выращенных на c-плоскости ͑ 0001 ͒, и полуполярных микрограней увеличивается с увеличением тока, а интенсивность ЭЛ МКЯ, выращенных на c-плоскости 0001, выше, чем у полуполярных микрограней. Также следует отметить, что интенсивность электролюминесценции МКЯ, выращенных на c-плоскости ͑ 0001, начинает увеличиваться при меньшем токе по сравнению с интенсивностью ЭЛ МКЯ, выращенных на полуполярных микрогранях. Этот результат объясняется сопротивлением c-плоскости ͑ 0001, которое ниже, чем сопротивление полуполярных граней.Концентрация дырок p-GaN на c-плоскости ͑ 0001, как полагают, выше, чем концентрация p -GaN на полуполярных гранях из-за низкой эффективности включения Mg 12 в p -GaN на полуполярных гранях. При увеличении тока инжекции до 200 мА интегральная интенсивность электролюминесценции выращенных в c-плоскости МКЯ ͑ 0001 становится насыщенной, в то время как интенсивность полуполярных граней непрерывно увеличивается. Интенсивность насыщенной электролюминесценции c-плоскости ͑ 0001 в основном объясняется более низкой квантовой эффективностью МКЯ, чем у полуполярной микрофасетки, из-за высокого состава In и большого поляризационно-индуцированного электрического поля в МКЯ на c-плоскости.Рисунок 5 ͑ b ͒ показывает, что отношение интенсивностей ЭЛ МКЯ, выращенных на полуполярной и c-плоскости ͑ 0001, увеличивается с увеличением тока инжекции, а цвет излучения ЭЛ светодиода изменяется с красноватого на голубоватый из-за изменения интенсивности. соотношение МКЯ, выращенных на c-плоскости ͑ 0001 ͒, и полуполярных микрограней, как показано цветом фона на рис. 5 b. Этот результат показывает, что соотношение интенсивностей электролюминесценции МКЯ очень отличается от результатов для белого светодиода с латерально распределенными синими и зелеными МКЯ InGaN / GaN.В случае белого светодиода с латерально распределенными синими и зелеными МКЯ, выращенными на шаблоне c-плоскости ͑ 0001 GaN, отношение интенсивностей ЭЛ обеих МКЯ очень мало изменялось с увеличением тока инжекции. Однако белый светодиод с МКЯ, выращенный на трехмерных трапециевидных решетках n-GaN с c-плоскостью 0001 и полуполярными микрогранями, показал большое изменение отношения интенсивности ЭЛ в зависимости от тока, поскольку c-плоскость 0001 и полуполярные шаблоны GaN имеют разные Mg. эффективность корпорации in-12 в p-GaN и квантовая эффективность 17,18 MQW.Таким образом, мы демонстрируем ЭЛ-излучение белого цвета светодиодов с МКЯ InGaN / GaN, выращенных на трапециевидных решетках n-GaN …

Источники белого света на светодиодах — качество и колориметрические характеристики

Оптическое излучение в видимом диапазоне, в основном белый свет с коррелированной цветовой температурой в диапазоне от 3000 до 6500 K, может испускаться электролюминесцентными диодами, доступными в различных технологиях. По этой причине светодиодные модули, встроенные светодиодные лампы и светодиодные светильники различаются по количеству и качеству испускаемого излучения.В настоящее время возможны надежные измерения и сравнения, поскольку существует множество публикаций и стандартов по колориметрическим и фотометрическим измерениям.
Опубликовано Ежи Петжиковски и Мико Пшибила ,

В настоящее время наиболее важными колориметрическими характеристиками источников света и светильников с белым светом являются:

• Цветность излучаемого источника,
• Коррелированная цветовая температура,
• D _УФ параметр,
• Индексы цветопередачи,
• Угловая однородность цвета.

Как генерируется белый светодиодный свет?

Один из методов использует один из основных законов колориметрии — смешение цветов аддитивным методом. В этом методе смешиваются волны, излучаемые отдельными источниками. Таким образом, когда добавляются три основных цвета, то есть синий, зеленый и красный, создается белый свет. Так создается белый свет в системах RGB.

Рис. 1. Принцип аддитивного смешения цветов RGB-излучения диода [1]

Другой метод — гибридный, когда слой желтого люминофора накладывается на синий диод.Таким образом, излучаемый диодом свет с длиной волны 460 — 470 нм проходит через слой люминофора, и часть излучения запускает фотолюминесцентную реакцию, в результате чего люминофор начинает светиться светом в более длинном диапазоне. волн. Это самый популярный и самый эффективный способ получить белый свет от электролюминесцентных диодов. Используется очень простая и надежная конструкция, а световая отдача диодов очень высока [2].

Фиг.2. Белый диод — зарисовка авторов на основе [2]

Колориметрические системы и диаграммы цветности

Каждая колориметрическая система имеет точно определенные эталонные цветовые стимулы и функции согласования цветов (трехцветные значения монохроматических стимулов с однородным потоком энергии). Основные колориметрические системы, используемые в колориметрии источников света и цветных объектов, включают:

• стандартная колориметрическая система X , Y , Z CIE 1931 нормальный, с эталонными цветовыми стимулами [ X ], [ Y ], [Z] и функциями согласования цветов [11].
Стандартная колориметрическая система
• X ₁₀ , Y ₁₀ , Z ₁₀ Дополнительная норма CIE 1964 с эталонными цветовыми стимулами [ X ₁₀ ], [ Y ₁₀ ], [ Z ₁₀ ] и функции согласования цветов
  Колориметрическая система X ₁₀ , Y ₁₀ , Z ₁₀ используется в некоторых приложениях, связанных с колориметрией объектов и не используется в колориметрия источников света.

Координаты цветности x, y , определяемые как отношение каждого из трех значений цветности X, Y, Z к их сумме, намного удобнее определять цветность источников света:

x = X / ( X + Y + Z ) (3)
y = Y / ( X + Y + Z ) (4)
z = Z / ( X + Y + Z ) (5)

, где x + y + z = 1

Значение координат цветности x , y может быть представлено на плоскости [5,6].Представление дает диаграмму цветности, где точки, определенные координатами цветности, представляют цветность цветовых стимулов (рис. 3).

Рис. 3. Диаграмма цветности CIE 1931 (x, y) с эллипсами Макадама, увеличенная в 10 раз

Диаграмма цветности x, y неоднородна, т.е. расстояние между точками на диаграмме цветности x, y не эквивалентно впечатлению разницы цветностей, что было подтверждено Макадамом [7, 8].В 1960 году Международная комиссия по освещению (CIE) представила однородную диаграмму цветности u, v CIE 1960. Ее координаты u, v вычисляются из трехцветных компонентов X , Y , Z или координат цветности . х , у . Диаграмма цветности u , v CIE 1960 показана на рис. 4. Эта диаграмма с значительно улучшенной однородностью имеет очень важную особенность, а именно, линии Iso-CCT пересекают геометрическое место черного тела под прямым углом.

Рис. 4. Диаграмма цветности CIE 1960 (u, v) с эллипсами Макадама, увеличенными в 10 раз

В настоящее время диаграмма однородной цветности CIE 1976 ( u ’ v’ ), представленная стандартами ISO и CIE [3], является лучшим преобразованием. Его координаты u ’ v’ вычисляются по формуле:

u ‘= 4 X / ( X + 15 Y + 3 Z ) = 4 x / ( — 2 x + 12 y + 3) (9)
v ‘= 9 Y / ( X + 15 Y + 3 Z ) = 9 y / ( — 2 x + 12 y + 3) (10)

Диаграмма цветности CIE 1976 ( u ’ v’ ) показана на рис.5.

Рис. 5. Диаграмма цветности CIE 1976 (u ’, v’) с эллипсами Мак-Адама, увеличенными в 10 раз

Коррелированный цвет температура — CCT

Определение коррелированной цветовой температуры основано на сравнении цветности излучения черного тела и цветности тестового источника. Настоящее определение коррелированной цветовой температуры дано в CIE 15 [11] и в Международном словаре освещения [4]: ​​ Коррелированная цветовая температура — это температура планковского излучателя, имеющая цветность, ближайшую к цветности, связанной с данным спектральное распределение (основанное на нормальном колориметрическом наблюдателе CIE 1931) на диаграмме, где изображены 2/3 координат планковского локуса и тестового стимула.

Приведены методы расчета коррелированной цветовой температуры, например в польском стандарте PN-91 / E-04042/03 [13] и в Оно [9] и McCamy [10]. Концепция CCT не должна использоваться, если цветность тестового источника отличается более чем на D C = [( u ¢ _t — u _p ^¢ ) ² +4/9 ( v _t ^¢ — v _p ^¢ ) ² ] ^1/2 = 5 × 10 ^-2 от радиатора Planckian.Метод приближенно-полиномиального вычисления коррелированной цветовой температуры и D _uv , описанный в Ohno Y. [9], особенно интересен, поскольку требует выполнения довольно простых компьютерных вычислений.

Как видно на рис. 6, продолжения линий Iso-CCT на диаграмме u, v CIE 1960 почти сходятся в одной точке с u ₀ = 0,292; v ₀ = 0,240 координаты. Если продолжить линию от точки u ₀ , v ₀ до точки u, v (цветность тестового источника), мы увидим, что угол между осью u и линией может быть рассматривается как параметр, который идентифицирует линию Iso-CCT, и тогда мы можем предположить, что коррелированная цветовая температура является полиномиальной функцией этого угла.

Рис. 6. Расчет коррелированного C цвет Температура T _cp и параметр D _uv методом аппроксимации полиномов

Метод аппроксимации полиномов включен в обновленный стандарт ANSI [12]. При использовании этого метода ошибка вычисления T _cp в диапазоне (2000-15000) K меньше 2 К.

D _УФ Параметр

Как указано выше, коррелированная цветовая температура может быть вычислена только тогда, когда цветность источника находится в пределах области цветности.Все чаще и чаще рекомендуется использовать D _uv для расчета расстояния цветности тестового источника от планковской кривой. D _uv , определенный в ANSI C78.377 [12], выглядит следующим образом: D _uv — ближайшее расстояние от планковского локуса на u ‘ _p , 2/3 v ‘ _p диаграмма , со знаком + для верхнего и — для нижнего локуса Планка. Схематическое положение D _uv и линий постоянных значений D _uv на u , v диаграмме CIE 1960 показано на рис.7.

Рис. 7. D _uv на u, v Диаграмма цветности CIE 1960

Индексы цветопередачи

Спектральный состав излучения, характеризующийся относительным спектральным распределением мощности излучения источника, влияет на цветовой вид освещенных объектов. Необходимо охарактеризовать изменение цветности предметов при замене дневного света искусственным.Величина изменения цветности характеризует свойства цветопередачи источников света.

Свойства цветопередачи определяются с использованием индексов цветопередачи, описанных в CIE 13 [14]. В этом методе используется набор эталонных образцов цвета из атласа Манселла, пронумерованных от 1 до 14. Вычисляется цвет образцов, освещенных тестовым источником и эталонным источником, а затем вычисляется цветовая разница D E . Для каждого стандартного образца рассчитывается специальный индекс цветопередачи R _i ( R _i — индивидуальная визуализация).Используя R _i , рассчитанный для первых восьми выборок, общий индекс цветопередачи R _a вычисляется как среднее арифметическое значений восьми конкретных индексов цветопередачи ( R _a — усредненная визуализация ).

Угловая однородность цвета

Принимая во внимание структуру светодиодов, светодиодных ламп и светильников, которые имеют разный цвет в зависимости от угла, новый европейский стандарт [15], помимо описанных выше колориметрических характеристик, также содержит метод определения и расчета углового цвета. единообразие.Угловая однородность цвета определяется как наибольшее отклонение цветности светодиодного источника, излучающего в разных направлениях, от его средней цветности. Координаты цветности измеряются с помощью гониоколориметра или гониоспектрорадиометра в диапазоне углов по вертикали 10 ° или меньше (рекомендуется 2,5 °) и в диапазоне углов по горизонтали 90 ° или меньше (рекомендуется 22,5 °).

Заключение

Применение светодиодных диодов в качестве источников белого света привело ко многим изменениям в индустрии освещения и повседневной жизни.Колориметрические функциональные характеристики светодиодных ламп, излучающих белый свет, и других источников белого света требуют разработки и применения стандартизированных тестов и методов измерения. Значительная часть документов по стандартизации, как международных, так и европейских, разработанных в последние годы и в настоящее время, создает большие проблемы для лабораторий, которые проводят испытания новых источников света и светильников.

Литература

[1] Википедия http: // fr.wikipedia.org/wiki/Utilisateur:Quark67.
[2] Wandachowicz K. Wykład nr 5 — LED Politechnika Poznańska Studia niestacjonarne.
[3] ISO / CIE 11664-5: 2015 Колориметрия. Часть 5: цветовое пространство CIE 1967 L * u * v * и шкала однородной шкалы цветности u ’, v’ .
[4] CIE S 017 / E: 2011 ILV: Международный словарь по освещению.
[5] Pietrzykowski J .: Kolorymetryczne charakterystyki funkcjonalne lamp LED o świetle białym. XXIV Krajowa Konferencja Oświetleniowa Technika świetlna ‘2015, 173–191 (2015).
[6] Pietrzykowski J .: Elipsy MacAdama и их застывание для устойчивой толерантности и цветности хроматической энергии. Осветление LED № 3, 16-17 (2015).
[7] MacAdam D.L .: Визуальная чувствительность к различиям в цвете при дневном свете. J. Opt. Soc. Am., Т. 32 (1942 г.).
[8] MacAdam D.L .: Спецификации малых разностей цветности. J. Opt. Soc. Am., Т. 33, 18-26 (1943).
[9] Оно Ю.: Расчет CCT и D _uv и практические формулы пересчета.Конференция CORM 2011, Гейтерсбург, 3-5 мая 2011 г., стр. 1-28 (2011).
[10] McCamy C.S .: Коррелированная цветовая температура как явная функция координат цветности. Цвет Res. Прил. т. 17, № 2, 142–144 (1992).
[11] Publ. CIE 15: 2004 Колориметрия.
[12] ANSI C78.377-2011 Спецификация цветности твердотельных осветительных приборов.
[13] PN-91 / E-04042/03 Pomiary promieniowania optycznego. Pomiary kolorymetryczne. Metody wyznaczania charakterystyk widmowych i kolorymetrycznych źródeł światła.
[14] Publ. CIE 13.3.3-1995 Метод измерения и определения свойств цветопередачи источников света.
[15] EN 13032-4: 2015 Свет и освещение. Измерение и представление фотометрических данных ламп и светильников. Часть 4: Светодиодные лампы, модули и светильники.

Время для переключения: светодиоды белого света

Светодиоды белого света заменяют традиционное освещение

Светоизлучающие диоды (СИД) — это полупроводниковые p-n-переходы, которые излучают свет при прямом смещении электрического тока.Пиковая длина излучаемой волны определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. С момента своего изобретения в 1960-х годах светодиоды изготавливались из обычных полупроводниковых соединений, таких как GaAs и AlGaxAsy. Пиковая длина волны этих обычных светодиодов была в инфракрасном (GaAs) или красном (AlGaxAsy) диапазоне.

Однако в 1990-х годах исследователи из Японии продемонстрировали эпитаксиальный рост светодиодов на основе InGaxNy, излучающих волны синего цвета. Эти слои InGaxNy выращиваются в виде тонких монокристаллических пленок на монокристаллических подложках.Наиболее распространенными подложками для синих светодиодов являются монокристаллический сапфир (Al2O3), карбид кремния (SiC) и кремний (Si). Монокристаллические слои InGaxNy чаще всего выращивают методом химического осаждения из паровой фазы (MOCVD). Сапфировые подложки всегда являются изолирующими, поэтому светодиоды на сапфире либо протравливаются для образования контакта с p-n переходом, либо переворачиваются для соединения с печатной платой с помощью выступов перевернутого кристалла. Подложки SiC и Si могут быть сильно легированы n-типом, поэтому ток в этих светодиодах может течь вертикально через p-n переход и вниз через подложку.

Смешивание трех или более монохроматических светодиодов = белый свет

Большинство телевизоров и компьютерных мониторов называются «RGB», что означает, что все цвета видимого спектра могут быть созданы путем смешивания различных интенсивностей красного, зеленого и синего света. Многие большие светодиодные дисплеи (например, на Таймс-сквер в Нью-Йорке) состоят из пикселей, где каждый пиксель представляет собой трио из трех разных светодиодов. Яркость каждого светодиода в каждом пикселе можно регулировать индивидуально.Если включить все три светодиода с правильной относительной интенсивностью, дисплей будет излучать белый свет. Такие светодиодные трио используются для дисплеев и для освещения с регулируемой цветностью. Например, в салоне Boeing 787 Dreamliner используется программируемая белая подсветка. Их цель — контролировать цветность и цветовую температуру огней для имитации спектра заката (время ложиться спать) и восхода солнца (время просыпаться — мы готовимся к приземлению).

От синего светодиода к белому

Рынок монохроматических синих светодиодов довольно ограничен.Однако использование этих светодиодов для генерации белого света открыло очень большой рынок освещения. В 2014 году годовые продажи светодиодов, используемых для освещения, во всем мире составили 5,3 миллиарда долларов. Наиболее распространенный подход к генерации белого света от светодиода — это размещение синего светодиода под фотолюминесцентным материалом, который будет поглощать часть синего света и повторно излучать его на более длинных волнах. Самый простой белый светодиод — это синий светодиод, помещенный под керамику из иттрий-алюминиевого граната (YAG), легированную активатором из редкоземельных элементов, например европием.На рисунках 1 и 2 показано, как устроены такие светодиоды белого света. Светодиодный чип обычно погружен в силикон, который может быть загружен частицами керамического люминофора.

Рис. 1, слева: Схематическое сечение белого света, генерируемого синим светодиодом, излучающим люминофор. (Предоставлено: презентация конференции Pacific Light Technologies)
Рисунок 2, справа : Схема белого светодиода в его упаковке. Светодиодный чип погружен в силикон, заполненный люминофором, обычно диспергированным керамическим порошком.(Источник: презентация конференции Dow Corning)

Простые двухкомпонентные светодиоды используются в недорогих устройствах, например, в недорогих перьевых светильниках. Такие светодиоды имеют сильный синеватый оттенок (цветовая температура с высокой коррелированной цветовой температурой), который имеет тенденцию вызывать головные боли у многих людей после длительного воздействия. Однако для общего освещения потребители требовали более равномерного излучения света в видимом спектре (400 нм <λ = ""> <700 = "" нм) = "" that = "" would = "" relieve = "" this = "" проблема. = "" most = "" leds = "" for = "" illumination = "" use = "" at = "" less = "" two = "" люминофор: = "" the = "" standard = "" yag: eu = "" for = "" the = "" желтый, = "" plus = "" a = "" красный = "" люминофор.= "" the = "" сочетание = "" of = "" blue = "" light = "" (emitted = "" from = "" the = "" led), = "" plus = "" желтый = "" light = "" (emitted = "" by = "" the = "" yag: eu = "" люминофор) = "" plus = "" red = "" light = "" (emitted = "" by = "" = "" red = "" люминофор) = "" can = "" be = "" Engineered = "" to = "" create = "" a = "" white = "" light = "" with = "" a = "" cct = ""> <3000k = "" that = "" is = "" приятный = "" to = "" the = "" глаз. = "" figure = "" 3 = "" (после) = "" иллюстрирует = "" a = "" "типичный =" "total =" "emitted =" "spectral =" "power =" "distribution =" "из = "" a = "" white = "" light = "" светодиод.= "" the = "" spike = "" Emission = "" at = "" λ = "455 нм" is = "" the = "" blue = "" led, = "" while = "" the = "" широкий = "" Emission = "" at = "" long = "" wavelengths = "" is = "" from = "" the = "" two = "" other = "">

Рис. 3 : Белый свет генерируется путем комбинирования синего света (пик λ = 455 нм) светодиода плюс другие длины волн (цвета), создаваемые фотолюминесценцией люминофора на вершине светодиодного кристалла. В недорогих белых светодиодах используется один люминофор, в то время как в дорогих, более качественных светодиодах используется два или три люминофора.(Презентация конференции CREE)

Что такое квантовые точки?

В дополнение к ранее обсуждавшимся порошкам керамического люминофора, разрабатываются другие фотолюминесцентные материалы, представляющие собой квантовые точки (КТ). Квантовые точки используют явление, заключающееся в том, что эффективная запрещенная зона полупроводников увеличивается по мере того, как размер частиц падает ниже 0,1 микрона. Следовательно, дисперсии таких наноразмерных полупроводниковых частиц будут фотолюминесцентными. Примером КТ являются частицы CdTe размером 5 нм. Фотолюминесцентные свойства (излучаемый цвет) квантовых точек могут быть разработаны путем управления: (1) составом полупроводника и (2) размером их частиц.Ранним продуктом, включающим квантовые точки, является рассеиватель света для заднего экрана «Quantum Dot Enhancement Film» для ЖК-дисплеев от 3M. КТ смешаны с пластиковым диффузором, так что, когда края пластиковой пленки «накачиваются» цепочкой синих светодиодов, весь диффузор будет повторно излучать белый свет за ЖК-дисплеем для ЖК-монитора.

Традиционное освещение, замененное светодиодами

Энергосберегающие белые светодиоды постепенно заменяют лампы накаливания и люминесцентные лампы для общего освещения.Светодиоды обладают множеством преимуществ по сравнению с более старыми традиционными технологиями, в том числе:
• Более высокая светоотдача на ватт потребляемой мощности (световая отдача)
• Более длительный срок службы
• Не содержит ртути
• Мгновенное включение и регулировка яркости
• Возможность использования в группах из двух или более светодиодов, чтобы обеспечить почти бесконечное количество оттенков и цветности.
В целях повышения энергоэффективности многие страны (включая США) находятся в процессе запрещения производства ламп накаливания.

Белые светодиоды становятся повсеместными. Примеры включают:
• Соотношение цена / качество заменяемых белых светодиодных ламп ежегодно улучшается. Например, CREE сейчас занимается выпуском светодиодных ламп третьего поколения, которые продаются в Home Depot.
• Суперкубок 2015 года проводился на стадионе Университета Феникса в Аризоне. Весь стадион освещался белыми светодиодами CREE.
• Несколько фирм предлагают заменители светодиодов для ламповых люминесцентных ламп. Эти сменные светодиоды можно настроить для работы с существующим люминесцентным балластом или с новым блоком питания для светодиодов.
• Philips LumiLED предлагает линейку программируемых лампочек HUE. Каждая лампа содержит несколько монохроматических светодиодов, относительная интенсивность которых может быть запрограммирована самостоятельно. Лампочки HUE поставляются с беспроводным сервером, который позволяет управлять ими с помощью выхода Wi-Fi смартфонов и планшетов.

Белые светодиоды и материалы

Продукция Materion позволяет производить светодиоды белого света. Advanced Material Group поставляет металлы с PVD-покрытием, используемые для формирования металлических контактов для светодиодов, в том числе испарительные пробки Ti, Ag и Au.Materion также является ведущим поставщиком солей-предшественников, используемых для производства люминофоров, особенно красных люминофоров. Для получения дополнительной информации свяжитесь с Ричардом Коба, менеджером по маркетингу [email protected].

Конструкция высокоэффективных светоизлучающих диодов белого цвета с преобразованием люминофора с индексами цветопередачи (R1 — R15) ≥ 95 для искусственного освещения

На рисунке 1 (a – d) показана схема светодиодов, изготовленных в этом исследовании. На рисунке 1 (d, e) показана недавно разработанная структура PKG шириной x длиной x толщиной = 5.0 мм × 5,4 мм × 1,2 мм разработан для включения трех светодиодов (одного УФ и двух синих светодиодов). Монтажная площадка, в которой непосредственно устанавливались чипы, представляла собой круглую структуру диаметром 2 мм и квадратную структуру в центре. Основным компонентом был встроенный радиатор, который непосредственно устанавливает чип и поглощает тепло, выделяемое чипом, и распределяет его по радиатору.

Рисунок 1

( a – d ) Схема, показывающая структуру светодиодных PKG, ( e ) эскиз светодиодной PKG, изготовленной с использованием двух синих светодиодов и одного УФ-светодиода, ( f ) цифровое изображение PKG, как показано в ( e ).

Изготовлено пять светодиодных ПКГ — (1) синий светодиод — желтый люминофор (1B-Y), (2) синий светодиод — зеленый и красный люминофор (1B-GR), (3) синий светодиод — синий, желтый и красный люминофор. (1B-BYR), (4) и (5) один УФ и два синих светодиода — зеленый и красный люминофор (PKG-1-1UV2B-GR и PKG-2-1UV2B-GR). Две разные PKG были изготовлены с использованием конструкции 1UV2B-GR. В PKG-1 длина волны синего светодиода составляла 452 нм, а в PKG-2 длина волны синего светодиода составляла 455 нм. Конструкция окончательной PKG конфигурации 1UV2BGR представляла собой микросхему типа 3 в 1, в которой УФ-чип размещен в центре PKG, а две голубые фишки были расположены сверху и снизу (рис.1д). На рисунке 1f показано цифровое изображение светодиодной PKG.

На рис. 2 показаны спектры излучения электролюминесценции и соответствующие точки CRI обычных комбинаций синего светодиода и люминофора. PKG 1B-Y имеет CRI R _и из 77, и большинство индексов CRI имеют низкие значения, которые не подходят для освещения спортивных стадионов и производства UHDTV (рис. 2b). В частности, значение R ₉ является отрицательным (-7), указывая на то, что PKG 1B-Y не может точно передать красный цвет из-за отсутствия красного компонента в PKG 1B-Y.Тем не менее, мы достигли наивысшей светоотдачи 133 лм / Вт в этом 1B-Y LED PKG из-за компромисса между световой эффективностью и CRI.

Рисунок 2

( a, c, e ) спектры излучения EL и ( b, d, f ) точки CRI светодиодов 1B-Y, 1B-GR и 1B-BYR.

Для достижения более высокого CRI спектр излучения должен быть как можно более широким. С другой стороны, чем шире спектр излучения, тем ниже будет световая эффективность излучения (LER). Компромисс между CRI и LER обычно представлен с помощью следующей функции, которая оптимизирует CRI и LER ²⁵ .

$$ {{\ rm {F}}} _ {{\ rm {\ sigma}}} ({{\ rm {\ lambda}}} _ {1} \ ldots. \ ,, {{\ rm { \ lambda}}} _ {{\ rm {n}}}, \, {\ Delta {\ rm {\ lambda}}} _ {1} \ ldots. \ ,, {\ Delta {\ rm {\ lambda} }} _ {{\ rm {n}}}, \, {{\ rm {I}}} _ {1} \ ldots \ mathrm {..} {{\ rm {I}}} _ {{\ rm {n}}}) = {\ rm {\ sigma}} \ mathrm {LER} + (1 — {\ rm {\ sigma}}) {\ rm {CRI}} $$

(1)

Где σ соответствует весовому коэффициенту (0 ≤ σ ≤ 1), n ​​- количество первичных светодиодов, λ ₁ , λ ₂ , Δλ ₁ , Δλ ₂ , и I ₁ , Я _2, и т. Д.- пиковые длины волн, ширины спектральных линий и световые потоки. Трехцветные белые светодиодные лампы обычно используются для достижения баланса между CRI и LER. Обратите внимание, что в формуле. (1) CRI — это CRI R _a . Отдельные точки CRI не учитываются в уравнении. Кроме того, CRI R _{, и} все еще может показывать очень высокое значение, даже если некоторые из точек CRI очень низкие. Чтобы достичь точек CRI выше 95 и LER ~ 100 лм / Вт одновременно, мы изготовили различные светодиоды с помощью комбинации синего светодиода, ультрафиолетового светодиода и люминофоров.Мы исследовали, как каждая точка CRI изменяется в зависимости от весового отношения зеленого / красного люминофора и тока через каждый светодиодный чип.

Чтобы улучшить показатели CRI, во-первых, мы попробовали два метода. Поскольку значение R ₉ (соответствующее красному компоненту) является отрицательным, мы изготовили PKG с синим светодиодом — зеленым и красным люминофором (1B-GR), а соответствующий спектр ЭЛ и точки CRI показаны на рис. 2 (в, г). Несмотря на то, что мы достигли высокого CRI R _и из 96.2 в этом PKG значения R ₃ , R ₉ и R ₁₂ все еще ниже 95. R ₁₂ представляет код Манселла 3PB 3/11, что соответствует синий цвет с максимумом излучения около 465 нм. Чтобы компенсировать это, мы изготовили PKG, состоящий из синих светодиодов — синего, желтого и красного люминофоров. Обратите внимание, что обычный синий люминофор излучает свет с максимальной длиной волны около 490 нм. Спектр ЭЛ и точки индекса CRI 1B-BYR LED PKG показаны на рис.2 (д, е). Опять же, в этой конструкции мы не смогли достичь всех точек CRI выше 95. Тем не менее, стоит отметить, что эти два светодиодных блока — 1B-GR и 1B-BYR — показывают гораздо лучшие точки CRI, чем 1B-Y PKG. В светодиодных PKG 1B-GR и 1B-BYR мы пробовали разные комбинации соотношения люминофоров; однако мы не смогли улучшить показатели CRI ≥95 вместе со световой эффективностью выше 100 лм / Вт. Обратите внимание, что мы смогли достичь CRI> 95; однако эффективность была ниже 100 лм / Вт из-за компромисса между точками CRI и эффективностью PKG.Поэтому в этом исследовании мы разработали PKG, сохранив световую отдачу около 100 лм / Вт, и, таким образом, некоторые из отдельных точек CRI были <95.

Чтобы достичь всех показателей CRI выше 95 и световой отдачи> 100 лм / Вт одновременно, мы представили микросхему УФ-светодиодов вместе с двумя синими светодиодами в PKG. Мы также изготовили одну конфигурацию микросхемы УФ и одну синюю светодиодную микросхему. Однако из-за низкой эффективности УФ-светодиода общая световая отдача PKG была значительно ниже 100 лм / Вт.Поэтому нам пришлось использовать конфигурацию с одним УФ и двумя синими светодиодами для повышения эффективности. Обратите внимание, что интеграция трех светодиодов в микросхему приводит к чрезмерному тепловыделению. Поэтому мы разработали радиатор для эффективного отвода тепла. Стратегия внедрения УФ-светодиода привела к полосе излучения около 470 нм от зеленого люминофора, что компенсировало низкий коэффициент цветопередачи R ₁₂ в светодиодах 1B-GR и 1B-BYR.

Для изготовления светодиодной PKG, состоящей из 1 УФ-светодиода, двух синих светодиодов, а также зеленого и красного люминофоров, мы разработали два корпуса.

В PKG-1 длина волны УФ-светодиода составляла 417 нм, а длина волны синего светодиода — 452 нм. В ПКГ-2 мы использовали тот же УФ-светодиод с максимальной длиной волны излучения 417 нм. Однако мы выбираем синий светодиод с максимальной длиной волны излучения 455 нм. Комбинация излучения 417 нм от УФ-светодиода и 455 нм от синих светодиодов смогла удовлетворить как высокую эффективность PKG (~ 100 лм / Вт), так и высокие показатели цветопередачи (≥95). Спектры ЭЛ и соответствующие точки CRI показаны на рис.3. В PKG-1 общий ток был оптимизирован до 60 мА (40 мА через две голубые фишки и 20 мА через УФ-чип). В PKG-2 было установлено значение 25 мА (15 мА через две голубые фишки и 10 мА через УФ-чип). Как видно на рис. 2 (а, в), излучение УФ-светодиода в ПКГ-2 высокое. Соотношение тока, протекающего через ультрафиолетовый и синий светодиоды, было оптимизировано для достижения световой отдачи ≥100 лм / Вт.

Рисунок 3 Спектры излучения

( a, c ) EL и точки CRI ( b, d ) светодиодов PKG-1-1UV2B-GR и PKG-2-1UV2B-GR.

Обратите внимание, что значения R ₁₁ и R ₁₂ были ниже 95 для PKG-1-1UV2B-GR LED PKG, потому что длина волны излучения синего чипа составляла около 452 нм. Синий чип, используемый в PKG-2-1UV2B-GR LED PKG, излучает свет с максимальной длиной волны 455 нм. Это из-за пикового излучения 455 нм от этой голубой фишки; мы могли бы достичь всех баллов CRI> 95.

На рис. 4 показаны координаты CIE (x, y) и коррелированные цветовые температуры (CCT) светодиодов WLED, изготовленных в этом исследовании.

Рисунок 4

Цветовые координаты CIE 1931 и соответствующие значения CCT для ( a ) 1B-Y, ( b ) 1B-GR, ( c ) 1B_BYR, ( d ) PKG-1- 1UV2B-GR и ( e ) PKG-2-1UV2B-GR

Каждая координата на диаграмме цветности CIE 1931 представляет значение CCT и координаты CIE (x, y), соответственно. Координаты CCT и CIE (x, y) каждой PKG приведены в таблице 1. На вставке к рис. 4 показан увеличенный вид.(a), (b) и (c) — цветовые координаты и CCT светодиодных PKG 1B-Y, 1B-GR и 1B-BYR, а (d), (e) — соответствующие координаты PKG-1- Светодиоды 1UV2B-GR и PKG-2-1UV2B-GR соответственно. По сравнению с 1B-Y LED PKG, все остальные светодиоды демонстрируют гораздо более теплое излучение из-за вклада красного компонента в 1B-GR, 1B-BYR, PKG-1-1UV2B-GR и PKG-2-1UV2B-GR. Светодиоды. Более того, координаты CIE светодиодов PKG-1-1UV2B-GR и PKG-2-1UV2B-GR лежат ниже локуса черного тела. Исследования показывают, что многие наблюдатели предпочитают источники с координатами CIE ниже локуса черного тела ^26,27,28 .Предпочтение источникам с координатами CIE ниже локуса черного тела обусловлено комбинированными эффектами цветности и цветопередачи. Исследования, основанные на моделировании, показали, что источники света с цветностью ниже локуса черного тела с большей вероятностью будут иметь более высокие баллы по относительной гамме при сохранении высоких оценок по точности.

Таблица 1 CRI R _a , R ₉ , координаты CIE (x, y), значения CCT и световая отдача изготовленных светодиодов.

Как обсуждалось ранее, CRI R ₉ для 1B-Y LED PKG был -7, что указывает на то, что 1B-Y LED PKG имеет плохую способность воспроизведения красного цвета или ее отсутствие. Поскольку точки CRI масштабируются от 0 до 100, отрицательная точка CRI не предоставляет никакой информации. Если два WLED имеют разные отрицательные точки CRI, то невозможно сравнить конкретную способность к цветопередаче. CRI R _i рассчитывается с использованием следующего уравнения: ^17,25

$$ {R} _ {i} = 100-4.6 \, \ Delta {E} _ {i} $$

(2)

где ΔE — сдвиг в различиях цвета / цвета. Если ΔE ≥ 22, то R _i покажет отрицательные значения.

Следовательно, только CRI R _i не может быть использован для оценки изготовленных светодиодов, и светодиоды дополнительно оценивались с использованием стандартного метода TM-30. В стандарте TM-30 для оценки характеристик источника света используются 99 цветовых образцов. За исключением светодиода 1B-Y, все остальные светодиодные PKG демонстрируют высокую точность цветопередачи в соответствии со стандартом TM-30.На рисунке 5 (a, c, e) показана цветная векторная графика (CVG), а на рисунке 5 (b, d, f) показаны локальные цветовые сдвиги света, излучаемого источниками 1B-Y, 1B-GR и 1B-BYR. Светодиоды (красные кружки) по сравнению с эталонным источником света (черные кружки). Стрелки на рис. 5 (a, c, e) показывают сдвиг 16 интервалов оттенков по сравнению с контрольным источником света.

Рисунок 5

( a, c, e ) цветная векторная графика TM-30-18 (CVG) и ( b, d, f ) локальные сдвиги цветности 1B-Y, 1B-GR и Светодиоды 1B-BYR.Черный кружок показывает эталонный источник света, а красные кружки представляют CVG изготовленных светодиодов. Стрелка указывает соответствующее изменение цвета, вызванное 16 ячейками оттенка по сравнению с эталонным источником света.

Как видно из CVG, светодиодные PKG 1B-Y демонстрируют уменьшение во всех 16 диапазонах оттенков, тогда как светодиодные PKG 1B-GR и 1B-BYR демонстрируют гораздо меньшие сдвиги по сравнению с эталонным источником света. Сдвиги цветности показывают относительный процент (положительный / отрицательный) сдвигов 16 интервалов угла тона.CVG светодиода 1B-Y показывает, что источник света, изготовленный с использованием светодиода 1B-Y, приведет к менее насыщенным изображениям. Как и ожидалось, 1B-Y LED PKG демонстрирует значительный сдвиг в локальных значениях цветности. Для 1B-Y LED PKG большинство значений цветности показывают отрицательный сдвиг, и наблюдается изменение до -17%.

С другой стороны, CVG 1B-GR и 1B-BYR демонстрируют меньший сдвиг по сравнению с 16 ячейками оттенков. Красные кружки (наш светодиод) практически перекрываются черным (эталонный источник света). Локальные сдвиги цветности для 1B-GR и 1B-BYR были менее 7% и 5% соответственно.D _uv — мера смещения значения CCT от локуса черного тела составляет -0,0007 для 1B-Y LED PKG. D _uv для 1B-GR составляет -0,0006 и 0 для 1B-BYR. Обратите внимание, что значение CCT для 1B-BYR LED PKG равно 3006, что находится почти на геометрическом участке черного тела, и, следовательно, нет никакого смещения от геометрического участка черного тела.

CVG и локальный сдвиг цветности светодиодов PKG-1-1UV2B-GR и PKG-2-1UV2B-GR показаны на рис. 6. Локальные сдвиги цветности для этих светодиодов составляют менее 7%, в основном положительные сдвиги.Значения D _uv составляют -0,0061 и -0,0050 для светодиодов PKG-1-1UV2B-GR и PKG-2-1UV2B-GR соответственно, что указывает на то, что эти источники света будут наиболее предпочтительными.

Рисунок 6

( a, c ) цветная векторная графика TM-30-18 (CVG) и ( b, d ) локальные сдвиги цветности для PKG-1-1UV2B-GR и PKG-2-1UV2B- GR светодиоды. Черный кружок показывает эталонный источник света, а красные кружки представляют CVG изготовленных светодиодов. Стрелка указывает соответствующее изменение цвета, вызванное 16 ячейками оттенка по сравнению с эталонным источником света.

На рисунке 7a показан график изготовленных светодиодов для R _g и R _f . Идеальное значение ( R _г , R _f ) составляет (100, 100). Отклонение значений указывает, производит ли источник света недостаточно / перенасыщенные изображения или изображения с низкой точностью. 1B-Y LED PKG показывает низкие значения R _g и R _f , что указывает на то, что светодиод создает изображения с низкой точностью и низкой насыщенностью. Все остальные светодиодные PKG демонстрируют разумные (R _g , R _f ) значения.Оптимальное значение было достигнуто для 1B-BYR LED PKG, который имеет (R _g , R _f ) значения (95, 101) и дает изображения с высокой точностью воспроизведения и почти идеальной насыщенностью. Обратите внимание, что 1B-BYR LED PKG не имеет всех точек CRI выше 95. Светодиоды PKG-1-1UV2B-GR и PKG-2-1UV2B-GR могут использоваться для получения изображений с высокой точностью воспроизведения и высокой насыщенностью из-за их высокой (R _g , R _f ) значения.

Рисунок 7

( a ) Индекс точности IES TM-30-18 ( R _f ) и индекс гаммы ( R _g ) изготовленных светодиодов.Светло-серая область — приблизительные пределы для источников на планковском локусе, темно-серая область — приблизительные пределы для практических источников света. ( b ) Термостойкость светодиода PKG-2-1UV2B-GR в стрессовых условиях — 298 К, ​​378 К и (378 К, влажность 85%).

Стоит отметить, что значение R _f ниже, чем значение CRI ( Ra ) во всех пакетах светодиодных индикаторов, потому что стандарт TM-30 использует 99 цветовых образцов, тогда как CIE R _a использует только 8 образцов цветов.Следовательно, R _f может быть меньше R _a . Наконец, долговременная стабильность и надежность недавно разработанного светодиода PKG-2-1UV2B-GR была протестирована в различных тестовых средах. На рисунке 7b показаны данные о надежности. Мы проверили термостабильность / надежность светодиодов, оставив их включенными при 298 К, ​​378 К и 378 К, влажности 85% в течение 1000 часов. Интенсивность излучения составила 99,7% от исходного значения даже после 1000 ч работы. Кроме того, образец был протестирован при температуре 378 К, при этом был приложен ток 180 мА для измерения изменения светового потока до 1000 ч и силы светового излучения 99.6% от начальной интенсивности излучения сохранялось даже после 1000 ч непрерывной работы. Наконец, светодиод PKG-2-1UV2B-GR содержался в камере с температурой 378 K и влажностью 85%, и была подтверждена его долговечность в условиях нагрузки. Светодиод PKG-2-1UV2B-GR продемонстрировал высокую интенсивность света 95,5% от начальной интенсивности излучения, что свидетельствует о высокой надежности и долговечности изготовленных светодиодов даже в стрессовых условиях.

Наконец, мы оценили энергопотребление нашей новой конфигурации.Стоит отметить, что по сравнению с обычными светодиодами 1B-Y наши светодиоды 1UV2B-GR потребляют меньше энергии, даже наши светодиоды 1UV2B-GR состоят из одного УФ и двух синих светодиодов. Мощность, потребляемая нашими светодиодами 1UV2B-GR, составляет 69 мВт, что немного ниже, чем мощность, потребляемая обычными светодиодами 1B-Y (71,3 мВт). Потребляемая мощность была рассчитана, когда оба светодиода PKG работали при прямом токе 25 мА. Недавно разработанные светодиодные PKG имеют высокую эффективность 100 лм / Вт, высокий индекс цветопередачи выше 95 и высокую долговечность. Они найдут применение в искусственном освещении стадионов, производстве UHDTV и приложениях, где требуются высокоэффективные WLED с высокой цветопередачей.

Характеристики мощных светодиодов — Технические статьи

В этой статье представлен полный обзор свойств мощных светодиодов (оптических и электрических). После введения в восприятие цвета человеческим глазом для объяснения основных концепций представления цвета, обычно используемых в технических описаниях светодиодов, представлены наиболее важные характеристики и параметры источников света.

Понимание цветового восприятия человеческого глаза

Внутри человеческого глаза есть два типа фоторецепторов, участвующих в зрении: стержней и колбочек .В то время как стержни используются для очень низкого уровня освещенности (ночное видение) и обеспечивают своего рода изображение в оттенках серого, конусы используются для различения цветов.

Рис. 1. Свет поглощается стержнями и колбочками в задней части человеческого глаза ¹ .

Существует три типа колбочек сетчатки: красные, зеленые и синие. Чувствительность каждого конуса является доминирующей для красных, зеленых или синих длин волн.

В 1931 году Международная комиссия по освещению (CIE) создала цветовое пространство CIE 1931 XYZ , которое определяет цветовое представление на основе цветов, воспринимаемых человеческим зрением.После серии экспериментов с людьми-наблюдателями CIE определила три функции сопоставления цветов для описания хроматической реакции, воспринимаемой стандартным наблюдателем CIE.

Рис. 2. Функции согласования цветов стандартного обозревателя CIE ² . {\ infty} _0 P (\ lambda) {\ bar {z}} (\ lambda) d \ lambda $$

Поскольку цвет определяется тремя значениями, полный график видимого цвета представляет собой трехмерную фигуру.CIE применил метод упрощения представления цвета. Они разделили понятие цвета на две части: яркости и цветности . Чтобы объяснить значение обоих определений, мы можем рассмотреть белый цвет, то есть яркий цвет, и серый, который считается менее яркой версией белого. Цветность белого и серого одинакова, но яркость у них разная.

Результаты экспериментов, рассмотренные CIE, показали, что яркость цвета, воспринимаемого человеческим глазом, в основном зависит от Y-компоненты.Они использовали эту особенность человеческого восприятия цвета, чтобы принять альтернативное представление цвета, в котором компонент Y рассматривается как мера яркости цвета. Затем цветность задается двумя параметрами x и y, полученными из нормированных значений трехцветного стимула X, Y, Z:

$$ x = \ frac {X} {X + Y + Z} $$

$$ y = \ frac {Y} {X + Y + Z} $$

$$ z = \ frac {Z} {X + Y + Z} = 1-x-y $$

В результате каждая комбинация x и y определяет цвет, который может быть представлен на двумерной фигуре, а Y определяет его яркость.Диаграмма цветности CIE 1931 (x, y) — это график цветов в цветовом пространстве (x, y), воспринимаемых человеческим глазом.

Рис.3 — Диаграмма цветности CIE 1931 (x, y) ³ .

На диаграмме цветности CIE 1931 (x, y) монохроматические цвета расположены по периметру, а белый цвет — в центре. Насыщенность цвета уменьшается к центру диаграммы.

Характеристики и свойства источников освещения

Поскольку восприятие цвета является, по сути, аддитивной функцией цветового пространства, может случиться так, что два источника света, которые имеют один и тот же видимый цвет (одинаковые значения тристимула XYZ, независимо от спектрального распределения света, излучающего их), состоят из разных длины волн.

Эта концепция часто не известна пользователям светодиодов, но хорошо известна производителям светодиодов. Например, они делают светодиоды, получающие одинаковый воспринимаемый белый свет от светодиода RGB (три разных излучателя света, объединенные вместе) или от светодиода, состоящего из синего излучателя света и желтого люминофорного отражателя.

Рис.4 — Два способа получения одинакового белого света с помощью светодиодов.

Белые светодиоды — это большая часть светодиодов, используемых в мире (уличное освещение, внутреннее освещение, переносные лампы и т. Д.). Все, что мы знаем, существуют разные оттенки белого, которые обычно используются для разных приложений.

Важным параметром для классификации оттенков белых светодиодов является CCT — Correlated Color Temperature .Излучатель черного тела — это идеализированный объект, который излучает излучение при нагревании, и часть результирующего спектра составляет видимый свет.

Когда металлы нагреваются до чрезвычайно высоких температур, они становятся красными, затем желтыми, затем белыми. Линия черного тела (или планковский локус) обеспечивает метод характеристики источников белого света.

Рис.5 — Диаграмма цветности CIE 1931, показывающая планковский локус и цветовые температуры ⁴ .

Каждая цветовая температура связана с разной тональностью белого цвета. Цветовая температура 1800-3000K известна как теплый белый (более желтый оттенок белого). Цветовая температура 3500–4000 К известна как , нейтральный белый (близкая к тональности солнечного света), а цветовая температура 4500–5500 К известна как холодный белый (голубоватый оттенок).

При производстве источников света необходимо учитывать один важный аспект — воспроизводимость излучаемого цвета. Производимые светодиоды будут иметь допуски, и каждый светодиод будет иметь белую тональность, которая будет отличаться от других.

Дэвид МакАдам провел ряд экспериментов, чтобы задокументировать различия в восприятии цвета разными пользователями. Примерно в 1940 году он показал, что пользователи склонны группировать свое восприятие похожих цветов в эллипсы в цветовом пространстве CIE (x, y). Он назвал эллипс, содержащий цвета, неотличимые обычным человеческим глазом, вокруг эталонного цвета, как одноступенчатый эллипс. Другие концентрические эллипсы того же эталонного цвета называются двухступенчатыми, трехступенчатыми, четырехступенчатыми и т. Д.

ANSI определил стандарт C78.377-2008, где изначально был создан биннинг для ламп КЛЛ на основе 7-ступенчатого эллипса МакАдама. Эти ячейки расположены по центру линии черного тела, и ANSI классифицировал их как параллелограммы, размер и ориентацию которых приблизительно равны эллипсу МакАдама.

Рис.6 — Иллюстрация из стандарта ANSI C78.377-2008 ⁵

Сегодня, после перехода от ламп CFL к светодиодным лампам, биннинг на основе трехступенчатого эллипса McAdam обычно является самым маленьким, предлагаемым производителями светодиодов.

Еще одним фундаментальным оптическим параметром в мире светодиодов является CRI — индекс цветопередачи . Каждый объект имеет определенный цвет, который является результатом спектрального состава источника света, который освещает объект, и того, как объект отражает этот свет.

Источник света с полным спектральным составом (присутствуют все видимые длины волн) считается идеальным источником света, поскольку он позволяет объектам отображать все цвета (отражать их все).Считается, что этот образец источника света имеет значение CRI 100%.

Для источников света, в которых одни длины волн преобладают над другими, значение CRI ниже (т. Е. 70%), потому что соответствующие цвета, отраженные от объектов, в результате изменяются по сравнению с идеальными, которые могут быть результатом идеального источника света.

В обычных применениях светодиодного освещения обычно используется значение CRI 70%, в то время как CRI 80% или выше считается очень хорошим значением.

Обобщение характеристик мощных светодиодов

В первой части статьи представлен обзор оптических свойств мощных светодиодов, включая введение в принципы восприятия цвета человеческого глаза, которые представляют собой фон, необходимый для понимания терминологии и параметров колориметрии, которые обычно используются в технические характеристики светодиодов.

ССЫЛКИ

1. «Жезлы и колбочки человеческого глаза»
2. «Цветовое пространство CIE 1931»
3. «Колориметрия»
4. «Планковские источники и цветовая температура»
5. NEMA ANSI ANSLG C78.377-2008, «Спецификации цветности твердотельных осветительных приборов для электрических ламп»

Хотите узнать больше о характеристиках светодиодов? Подробнее читайте у этого автора.

светоизлучающих диодов: грунтовка | источники света | Справочник по фотонике

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

Расс Даль, Opto Diode Corporation


Диапазон длин волн серийно выпускаемых светодиодов с одноэлементной выходной мощностью не менее 5 мВт составляет от 275 до 950 нм. Каждый диапазон длин волн сделан из определенного семейства полупроводниковых материалов, независимо от производителя. В этой статье будет представлен обзор работы светодиодов и краткий обзор отрасли.Также будут обсуждаться различные типы светодиодов, соответствующие длины волн, материалы, используемые в их составе, и некоторые применения для конкретных ламп.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Теория работы светодиодов

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

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

Доступность длины волны и соображения эффективности

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

---

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

---


У каждой технологии материалов есть точка в диапазоне длин волн, где она наиболее эффективна, и эта точка находится очень близко к середине каждого диапазона.По мере того, как уровень легирования полупроводника увеличивается или уменьшается от оптимального уровня, страдает эффективность. Вот почему синий светодиод имеет гораздо большую мощность, чем зеленый или ближний УФ, желтый — больше, чем желто-зеленый, а ближний ИК — лучше, чем 660 нм. Когда у вас есть выбор, гораздо лучше проектировать для центра диапазона, чем для краев. Также проще закупить изделия, которые не попадают в технологический край материала.

Подача тока и напряжения на светодиоды

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

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

---

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

---

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

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

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

Светодиоды в приложениях, видимых человеком

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

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

Преимущества и применение светодиодов

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

Светодиоды

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

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




Повышение эффективности белых светодиодов за счет отражения

Светодиоды становятся все более важными в последние годы из-за преимуществ, которые они имеют по сравнению с традиционными методами освещения (например, более быстрое время отклика, меньший размер, более длительный срок службы и более высокая светоотдача). ^1–4 На сегодняшний день был предпринят ряд подходов с целью повышения световой отдачи этих устройств.Такие методы включают использование подложек с рисунком, полидиметилсилоксана с рисунком, воздушных пустот и включение рассеивающих частиц в качестве присадок. ^{3, 5–8} Чтобы определить характеристики белых светодиодов, необходимо учитывать многие важные факторы, такие как световая отдача, индекс цветопередачи и коррелированная цветовая температура (CCT). Однородность цвета — еще один важный параметр при производстве белых светодиодов. Светодиоды с удаленной структурой (то есть те, в которых люминофор расположен на расстоянии от светодиодного чипа) имеют отличную светоотдачу, поскольку увеличивается вероятность поглощения синих фотонов.Однако эти устройства демонстрируют худшую однородность цвета, чем типичные устройства (например, дозирующие и конформные светодиоды). Это происходит из-за того, что слой люминофора находится на возвышении, что приводит к очень разной угловой зависимости испускаемых синих и желтых фотонов и вызывает явление, называемое «желтым кольцом».

При явлении желтого кольца по окружности излучаемого света видна полоса желтого цвета. В настоящее время ведутся многочисленные исследования, чтобы попытаться найти способ решить эту проблему. ^9–14 Распределенные брэгговские отражатели (DBR) — одномерные фотонно-кристаллические структуры, состоящие из чередующихся диэлектрических слоев с разными показателями преломления, которые обеспечивают высокий коэффициент отражения. ¹⁵ — перспективны для решения этой проблемы в светодиодах с удаленным люминофором. Кроме того, конструкция РБО является универсальной, и, изменяя толщину диэлектрических слоев, можно получить подходящую полосу заграждения (т. Е. Диапазон отраженных длин волн). ¹⁶

Таким образом, мы разработали структуру РБО, состоящую из чередующихся слоев оксида гафния / диоксида кремния (HfO ₂ / SiO ₂ ). ¹⁷ Эта структура оптимизирует отражательную способность и угловую однородность CCT при использовании в белом светодиодах с выносным люминофором (иттриевый алюминиевый гранат). Поперечное сечение корпуса удаленного люминофора, покрытого нашей структурой DBR, показано на рисунке 1 (а). Спектры отражения для трех различных пленок DBR HfO ₂ / SiO ₂ , которые мы разработали (с парами 2,5, 3,5 и 5,5) для различных диапазонов длин волн, показаны на рисунке 1 (b). Показатели преломления материалов (1.96 для HfO ₂ и 1,55 для SiO ₂ ) и толщины пленки (57,4 и 72,58 нм для HfO ₂ и SiO ₂ , соответственно) позволяют создать стек четвертьволновых зеркал.

Рис. 1. (a) Поперечное сечение структуры удаленного светодиода, покрытой тонкопленочным распределенным брэгговским отражателем (DBR). Материал люминофора — иттрий-алюминиевый гранат. (б) Экспериментальные спектры оптического отражения для РБО из 2,5, 3,5 и 5,5 пар оксид гафния / диоксид кремния.

Измерения спектров излучения — см. Рис. 2 (а) — показывают, что синий свет подавляется, а желтый свет усиливается в корпусах светодиодов, покрытых DBR. Мы также обнаружили, что зависящий от тока световой поток увеличивается (см. Рис. 2 (b)), поскольку слой DBR отражает непоглощенные синие фотоны обратно в слой люминофора, что позволяет более эффективно использовать синий свет. Тем самым увеличивается вероятность генерации желтых фотонов, и, поскольку человеческий глаз более чувствителен к желтым фотонам, происходит эффективное увеличение светового потока.Устройства, в которых реализовано более 3,5 пар DBR, можно использовать для достижения увеличения светового выхода более чем на 10%.

Рисунок 2. (а) Спектры излучения (при 120 мА) и (б) световой поток (при токах 0–250 мА) для светодиодов с 2,5-, 3,5- и 5,5-парным покрытием DBR, а также для устройство без уровня DBR (используется в качестве эталона). а.е.: Произвольные единицы. лм: люмен.

Измеренная угловая отражательная способность наших структур РБО от 20 до 60 ^° в диапазоне падающих длин волн показана на рисунке 3.Структуры DBR на 3,5 и 5,5 пары имеют очень высокий коэффициент отражения на длине волны около 450 нм и гораздо более низкий коэффициент отражения в желтом цвете. Эта разница приводит к значительному уменьшению синих лучей в нормальном направлении и, следовательно, к уменьшению CCT в центре. В случае 2,5-парного образца DBR коэффициент отражения между синими и желтыми фотонами намного меньше во всех направлениях, что приводит к относительно плоской диаграмме CCT.

Рисунок 3. Контурные графики, представляющие коэффициент отражения (0–100%) при разных углах падения (20–60 ^° ) для светодиодов с 2.5-, 3,5- и 5,5-парные слои DBR. Наиболее сильно (∼60%) синий свет отражается в устройстве с 2,5-парным слоем РБО при угле падения 20 ^° .

Диаграмма на рисунке 4 (a) показывает угловое распределение CCT, демонстрируемое светодиодом с удаленным люминофором со слоями DBR и без них. Отклонения CCT для обычного устройства (т.е. без покрытия DBR) и устройств с 2,5-, 3,5- и 5,5-парными пленками DBR составили 1735, 140, 954 и 680K соответственно. Обычное устройство имеет наибольшее отклонение CCT (ΔCCT), вызывающее явление желтого кольца, показанное на рисунке 4 (b).ΔCCT уменьшается из-за структуры DBR (см. Рис. 4 (c)), что значительно сводит на нет это явление. Однако при увеличении уровня DBR до 5,5 пар возникает обратное явление («синее кольцо»), как показано на рисунке 4 (d). Это указывает на то, что, хотя использование пленок DBR позволяет рассеивать нормальный синий луч и изменять неблагоприятный ламбертовский узор, существует порог, выше которого ΔCCT увеличивается. Это происходит, когда слишком много синих фотонов отражается в центре и процент желтых фотонов увеличивается, что в конечном итоге вызывает пожелтение света в центре.Мы наблюдали такое поведение в устройствах с 3,5 и 5,5 парами. Оптимальные результаты были получены при использовании 2,5-парного покрытия DBR.

Рис. 4. (a) Спектр коррелированной цветовой температуры, зависящей от угла, при 0,12 A с РБО с парами 2,5, 3,5 и 5,5. Изображения в дальнем поле излучения светодиодного корпуса с удаленным люминофором и иллюстрации поведения отражательной способности для случая (b) пленки без DBR, (c) 2,5-парного DBR и (d) 5,5-парного DBR показано.

Таким образом, мы изготовили белый светодиод с дистанционным люминофором с превосходными характеристиками, используя покрытие DBR.Покрытие DBR вызывает отражение ламбертовских синих лучей, что приводит к повторному возбуждению люминофора и последующему увеличению светового потока на 10%. Мы считаем, что включение структур DBR в обычные пакеты с белыми светодиодами может улучшить производительность этих устройств и, следовательно, должно быть рассмотрено для применения в корпусах твердотельного освещения следующего поколения. Мы намерены продолжить работу над дизайном, который может полностью оптимизировать светоотдачу CCT и интенсивность этих устройств.Хотя структуры DBR представляют собой наиболее популярный подход к проектированию функциональных пленок, мы также хотели бы исследовать другие более сложные полосовые фильтры и всенаправленные отражатели. Кроме того, мы надеемся уменьшить общую толщину пакетов, чтобы сделать их более привлекательными для коммерческого применения

Chien-Chung Lin, Kuan-Yu Wang

Институт фотонной системы
Национальный университет Цзяо-Дун

Тайнань, Тайвань

Чиен-Чунг Линь — доцент.Его текущие исследования сосредоточены на разработке, моделировании и производстве новых оптоэлектронных устройств.

Куан-Ю Ван в настоящее время учится в магистратуре. Его исследования сосредоточены на корпусах светодиодов белого света, которые могут улучшить однородность CCT в зависимости от угла и увеличить световой поток.

Хуан-Ю Линь, Куо-Джу Чен, Шэн-Вэнь Ван, Цзе-Ру Ли, Хао-Чунг Куо

Кафедра фотоники и институт электрооптической техники
Национальный университет Цзяо Дун
Синьчжу, Тайвань


Хуан-Ю Линь в настоящее время является докторантом.Его работа сосредоточена на фосфатах, возбуждаемых ультрафиолетом, с хорошим качеством цвета и высокой светоотдачей для применения в дисплеях.

Куо-Джу Чен в настоящее время является кандидатом наук, и его исследование сосредоточено на светодиодах большой мощности, включая их изготовление, моделирование и определение характеристик.

Шэн-Вен Ван в настоящее время является докторантом кафедры материаловедения и инженерии. Его исследование сосредоточено на наноструктурах и фотонных кристаллах, а также на светодиодах на основе GaN с высокой внешней квантовой эффективностью для применения в твердотельном освещении.

Цзе-Ру Ли в настоящее время учится в магистратуре. Его исследования сосредоточены на упаковке светодиодов белого света, в частности, на дозирующей, конформной и удаленной люминофорной структуре.

Хао-Чун Куо — профессор, и его области исследований включают производство устройств, полупроводниковые лазеры на нитридных соединениях III-V и выращивание светодиодных материалов, нанотехнологию нитридов III-V и высокоэффективную наноструктурированную фотовольтаику.

Хуан-Мин Чен
Кафедра фотоники и института дисплеев
Национальный университет Цзяо Дун
Синьчжу, Тайвань

Хуан-Мин Филип Чен — профессор, области его исследований включают жидкокристаллические фотонные устройства с быстрым переключением, газовые сенсоры и т. Д. Технология струйной печати для гибкой электроники.

Артикулы:

1. S. Nakamura, T. Mukai, M. Senoh, InGaN / AlGaN высокой яркости, двойные гетероструктурные синие светодиоды класса Candela, Appl. Phys. Lett. 64, стр. 1687-1689, 1994.

2. Э. Ф. Шуберт, Дж. К. Ким, Твердотельные источники света становятся умными, Science 308, с. 1274-1278, 2005.

3. Х. С. Чен, К. Дж. Чен, К. Х. Ван, К. С. Лин, С. С. Йе, Х. Х. Цай, М. Х. Ши, Х. С. Куо, Т. К. Лу, Новая структура люминофора с произвольной текстурой для высокоэффективных белых светодиодов, Nanoscale Res.Lett. 7, стр. 188, 2012. DOI: 10.1186 / 1556-276X-7-188

4. С. Фудзита, А. Сакамото, С. Танабе, Люминесцентные характеристики стеклокерамического люминофора YAG для белого светодиода, IEEE. J. Sel. Темы Quant. Электрон. 14, стр. 1387-1391, 2008.

5. Дж. К. Хуанг, Д. В. Лин, М. Х. Сних, К. Ю. Ли, Дж. Р. Чен, Х. В. Хуанг, С. Ю. Куо и др., Исследование и сравнение светодиодов на основе GaN, выращенных на наноконусе с большим аспектным отношением. и обычная сапфировая подложка с микроконусами, IEEE J.Display Technol. 9, стр. 947-952, 2013.

6. Желева Т.С., Желева О.-Х. Нам, М. Д. Бремзер, Р. Ф. Дэвис, Уменьшение плотности дислокаций посредством боковой эпитаксии в селективно выращенных структурах GaN, Appl. Phys. Lett. 71, стр. 2472-2474, 1997.

7. DS Wuu, WK Wang, KS Wen, SC Huang, SH Lin, SY Huang, CF Lin, RH Horng, Уменьшение дефектов и повышение эффективности излучателей, близких к ультрафиолетовому излучению, за счет латерально зарастающего GaN на GaN / узорчатом сапфировом шаблоне, Appl. .Phys. Lett. 89, стр. 161105, 2006. DOI: 10.1063 / 1.2363148

8. К.Дж. Чен, Х.В. Хан, Х.К. Чен, С.К. Линь, С.Х. Чиен, С.К. Хуанг, Т.М. Чен, М.Х. Ши, Х.С. Куо, Белые светоизлучающие диоды с повышенной однородностью CCT и световым потоком с использованием наночастиц ZrO2, Nanoscale 6, п. 5378-5383, 2014.

9. Дж. К. Ким, Х. Луо, Э. Ф. Шуберт, Дж. Чо, К. Сон, Ю. Парк, Сильно увеличенная эффективность люминофора в белых светодиодах GaInN с использованием конфигурации выносного люминофора и чашки диффузного отражателя, Jpn.J. Appl. Phys. 44, стр. L649, 2005. DOI: 10.1143 / JJAP.44.L649

10. K.-J. Чен, Х.-К. Чен, М.-Х. Ши, Ч.-Х. Ван, Х.-Х. Цай, С.-Х. Чиен, К.С. Линь, Х.-К. Куо, Повышенная световая эффективность WLED с использованием двухслойной структуры удаленного люминофорного корпуса, J. Lightwave Technol. 31, стр. 1941-1945, 2013.

11. K.-J. Чен, Х.-К. Чен, К.-К. Lin, C.-H. Ван, К.-К. Ага, Х.-Х. Цай, С.-Х. Чиен, М.-Х. Сюн, Х.-К. Куо, Исследование оптического анализа в белых светодиодах с конформной и удаленной люминофорной структурой, J.Display Technol. 9, стр. 915-920, 2013.

12. З. Лю, С. Лю, К. Ван, X. Луо, Оптический анализ распределения цвета в белых светодиодах с различными методами упаковки, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, стр. 2027-2029, 2008г.

13. К. Зоммер, П. Хартманн, П. Пахлер, М. Швайгарт, С. Таш, Г. Лейзинг, Ф. П. Венцль, Подробное исследование требований к угловой однородности мощных белых светодиодов с преобразованием люминофора. источники, Опт. Матер. 31, стр.837-848, 2009.

14. Ю. Шуай, Ю. Хе, Н. Т. Тран, Ф. Г. Ши, Угловая однородность CCT преобразованной люминофором угловая однородность CCT преобразованных люминофором упаковочных структур, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, стр. 137-139, 2011.

15. Х. Сугавара, К. Итая, Г. Хатакоши, Распределенные брэгговские отражатели гибридного типа InGaAlP / GaAs для светодиодов InGaAlP, Jpn. J. Appl. Phys. 33, стр. 6195-6198, 1994.

16. Дж. Р. О, С. Х. Чо, Х. К. Парк, Дж.

Характеристики белые светодиоды: Светодиоды: классификация, назначение, основные характеристики