Маленький светодиод – Самые маленькие светодиоды

Самые маленькие светодиоды

Компания Kingbright Electronic вывела на рынок самые маленькие SMD светодиоды. Диоды серии KPG-0603 от Kingbright имеют площадь всего 0.65 mm x 0.35 mm при толщине 0.2 mm . Эти сверхмалые SMD LED имеют угол обзора от 135° до 145° и обеспечивают на удивление высокую яркость.

Новая серия KPG-0603 доступна в красном, оранжевом, 624nm красно-оранжевом, желто-зеленом  чистом зеленом, желтом и синем цвете.

Форм-фактор 0.65 mm x 0.35 mm x 0.20 mm отлично подходит для использования в мобильных телефонах и портативных электронных устройствах, носимых компьютерах , цифровых фото- и видеокамерах, клавиатурах, наушниках, колонках и микрофонах, слуховых аппаратах и медицинских гаджетах, словом в тех портативных электронных аппаратах, где жестко лимитирован размер светодиода и форм-фактор 0402 уже оказывается слишком велик.

Основные характеристики:

• Размеры 0.65 mm x 0.35 mm x 0.2 mm
• Широкий угол обзора
• Низкое энергопотребление
• Класс чувствительности к влаге: 2
• RoHS-совместимость
• для внутреннего использования при температурах от -40°C до +85°C

Если представить себе диод, получится очень простое электронное устройство, которое позволяет току с легкостью течь из одного места в конкретно определенное другое. Это – фундаментальная часть современной электроники, а теперь самый маленикий диод в мире был изготовлен прямо из ДНК.

Новый микродиод был создан исследователями Университетов имени Бен-Гуриона в Негеве, Израиль и Университета штата Джорджии, США. О том, чтобы сделать диод совершенным, конечно, никто не говорит. Если бы мир был совершенен, бесконечный ток мог бы течь по компонентам устройства в одном направлении, и нулевой – в другом. В реальности эти устройства не способны пропускать через себя бесконечный поток, а также, пропускают хотя бы немного в обратном направлении.

Новый диод изготовлен из единственной нити ДНК, состоящей из всего лишь одиннадцати пар нуклеотидов с небольшой молекулой под названием коралин, внедренной в определенных местах по всей длине нити.

То, насколько хорошо работает диод, характеризуется – по крайней мере, частично – соотношением прямого и обратного тока. Однако, до этого команда из Колумбийскго Университета создала диод, который позволяет только одной из 250 частей тока проходить назад. Таким образом, в этом отношении, настоящая находка – не настолько впечатляющая.

Однако, устройство ученых Университетов Негевы и Джорджии действительно является самым маленьким в мире диодом, а также предполагает возможность уменьшить размеры современной электроники, практически, до молекулярного уровня. А это уже интересно.

Avago начинает серийный выпуск самых маленьких светодиодов

Миниатюрные светодиоды выпускались и раньше: например, в прошлом году компания Agilent представила трехцветные светодиоды в корпусах для поверхностного монтажа размерами 2,5 x 1,0 х 1,0 мм и даже 1,6 x 1,5 x 0,35 мм. Однако сегодня специалисты Avago Technologies превзошли это достижение. Новые светодиоды ChipLED HSMR-CL25, которые предназначены, прежде всего, для подсветки в карманных устройствах, имеют размеры всего лишь 1,6 х 0,8 х 0,25 мм. По сути дела, это самый маленький стандартный корпус для поверхностного монтажа.

Крохи доступны в двух вариантах: синего и белого цвета свечения. Несмотря на маленькие размеры, светят светодиоды довольно ярко: яркость синего светодиода – 11,2-45 микрокандел, белого – 28,5-112,5. Указанные величины достигаются при токе потребления 5 мА и с учетом рассеивающих свойств корпуса.

Производитель полагает, что светодиоды HSMR-CL25 найдут применение в подсветке клавиатур и индикаторах состояния самых компактных сотовых телефонов и других электронных устройств. Цена миниатюрных «светлячков» — 0,14 доллара в партии из 10000 штук.

Невидимый свет

От большого к малому, именно такого принципа придерживается история развития всевозможной техники. Так на смену огромным и массивным ЭВМ на смену пришли мини-буки, да чего уж говорить, даже некоторые модели телефонов сегодня могут выполнять практически те же функции. Развитие технологий идет своим чередом и не удивительно, что недавно ученые из Вашингтона объявили о создании сверхминиатюрных светодиодов.

На данный момент, эти светодиоды являются самыми маленькими искусственными источниками света, а их толщина составляет всего лишь три атома. Данное изобретение довольно последовательно, особенно если учитывать тенденции к миниатюризации электроники, поэтому разработчики открыто говорят, что за судьбу светодиодов не беспокоятся и уже знают, где их применять.

По словам разработчиков, новый светодиод обладает отличной гибкостью и при этом сохраняет механическую прочность и добавляет, что сделать светодиод еще меньше вряд ли у кого получится, так как современный уровень развития технологий этого сделать не позволит.

Предполагается, что подобные сверхминиатюрные светодиоды будут использоваться в гибких компьютерах и иных устройствах будущего на которые возлагаются большие надежды. В свою очередь основная область применения светодиодов, это, несомненно, реализация технологии оптических коммуникаций в пределах одного чипа, которая заменит традиционную передачу сигналов в виде электрического тока.

«Наши светодиоды в 10 тысяч раз тоньше, чем человеческий волос, но излучаемый ими свет, хоть и не виден человеческим глазом, но может быть зарегистрирован при помощи достаточно обычных светочувствительных датчиков. Это огромный скачек вперед в направлении миниатюризации современной электроники, ведь при помощи миниатюрного светодиода можно сделать все то, что позволяют сделать современные кремниевые «трехмерные» светодиоды. Крошечный светодиодный источник света является идеальным кандидатом на замену электрического соединения оптическим каналом. Такие оптические каналы будут иметь большую пропускную способность, но расходовать при этом гораздо меньше энергии» — Ксиэодонг Ксу, профессор материаловедения и физики из Вашингтонского университета.

Для изготовления светодиода, ученые использовали пленки диселинида вольфрама, относящийся к двухмерной полупроводниковой группе материалов, которые изготовили из изоляционной ленты. Однако более интересно то, что при изготовлении использовали метод Андрея Гейма и Константина Новоселова, которым за данный метод была присуждена Нобелевская премия по физики в 2010 году.

Несмотря на то, что на данном этапе разработки все складывается положительно, ученым необходимо сделать еще много. Так, например, команда всерьез взялась за повышение эффективности своей разработки. Параллельно с этим ведется разработка технологии позволяющей изготавливать светодиоды сразу на кристаллах.

Источники: www.alfael.ru, forum.efind.ru, engnews.ru, www.ixbt.com, www.sciencedebate2008.com, www.svetorezerv.ru, govorim-vsem.ru

Это интересно

Реконкиста или отвоевание

Реконки́ста — длительный процесс отвоевания христианами земель на Пиренейском полуострове, занятых мавританскими королевствами. Реконкиста началась сразу же после …

---

Обратная сторона Луны

Обратная сторона Луны скрыта от непосредственного наблюдения с Земли,  поэтому выводы можно делать, только используя информацию из космоса. …

---

Аталанта — ипостась Артемиды

Аталанта — в греческой мифологии участница калидонской охоты и похода аргонавтов. Вероятно, образ Аталанты возник из слияния двух …

---

Рождество Иисуса Христа

Почему так важно для христиан Рождество Иисуса Христа? Что это за событие, которое так торжественно празднуется во …

---

Пруд с рыбками в саду

Один из самых простых способов сделать свой сад уникальным — выкопать небольшой пруд с рыбками. Водоем станет …

---

Спутник Сатурна

Уже которое десятилетие ученые всего мира пытаются с максимальной точностью предсказать возможную судьбу Земли с учетом …

---

Период оттепели в СССР

 После смерти Сталина в 1953 г. началась борьба за власть. Был расстрелян Берия — глава карательных органов, которого …

---

objective-news.ru

Маленькие светодиодные лампочки: типы, описание и назначение

Светодиод – это полупроводник, который располагается на специальной подложке, основная его функция преобразовывать подаваемое электричество в свет. Светодиодные лампы набирают популярность. Их используют как для основного освещения в помещениях, так и для декора интерьера. И также многие предпочитают вешать LED-светильники в роли подсветки на улице, в автомобилях, общественном транспорте, специальной технике и промышленности. Самый распространенный вид преобразователя в свет, конечно же, лампы. Существуют самые разные маленькие светодиодные лампочки. Они отличаются друг от друга не только конструкцией и внешним видом, но и тем, что у каждого типа существует определенный способ монтажа и свое предназначение.

Источники света LED

Промышленность не стоит на месте, и современной светотехнической продукции становится все больше, а модельный ряд – разнообразнее. Поэтому сегодня лампы от привычной лампочки накаливания отличаются не только мощностью, размером, но и типом цоколя.

Как только электронные изделия со светодиодами стали поступать в продажу, цена такой новинки была многим не по карману. Стоимость оправдывала экономия на затраты электроэнергии, а также яркое освещение и большой срок службы – до 15 лет. Ведь это основные проблемы привычных ламп накаливания. Но со временем производство усовершенствовалось, в чем-то упростилось, нашлись новые решения в изготовлении светодиодов и приборов с ними. К тому же стала проявляться огромная конкуренция в этом спектре среди производителей и продавцов. Так, с увеличением предложений сегодня приборы LED стали доступны каждому покупателю. Более того, современный продукт стал на порядок выше первоначального качества по уровню яркости, световой отдаче и другим немаловажным техническим и эстетическим параметрам.

Польза

Таким образом, заменив старого образца источники света на маленькие светодиодные лампочки, можно обезопасить себя и близких от тяжелых металлов, ртути и других веществ, без которых не существовали предыдущие осветительные приборы. А также переход на новый вид ламп существенно скажется на экономии средств, потраченных на электричество. Такие лампы не излучают ультрафиолет, и нет эффекта пульсации (он плохо сказывается на состоянии здоровья).

Цоколь

Одним из основных элементов любого типа ламп является цоколь. Главной его ролью является монтаж в патрон и плотное удерживание колбы, подающей световой поток. Через цоколь электроэнергия поступает к световому преобразователю.

Осветительные приборы делятся на классы энергетической эффективности. Именно поэтому же признаку и классифицировались изначально типы цоколей. Светодиодные приборы — аналоги изготовлены по такому признаку. Для того чтобы поменять лампу на новую, необходимо понимать всего лишь, какой тип цоколя необходим.

Резьбовые цоколи

Чаще всего используется в быту цоколь, который обозначается как E27. Этот цоколь относится к самой распространенной лампе создателя Эдисона. Он отличается резьбовым соединением со стандартным патроном и диаметром в 27 мм. Полный размерный ряд по наименованию цоколей этого типа выглядит так: Е40, Е27, Е26, Е17, Е14, Е12, Е10 и Е5. Первый цоколь относится к промышленным и уличным светильникам, это довольно широкий в диаметре цоколь. Светодиодные лампочки с маленьким цоколем, таким как Е14, в народе принято называть миньоном. Этот вид цоколя чаще всего используется в маленьких лампах типа свечей для люстр, шариков и грибочков.

Штырьковые

У этого вида цоколя соединение с патроном образуется благодаря расположенным на лампе 2-м или нескольким штырькам в виде вилки. Этот тип имеет латинское буквенное обозначение – G, GU, GX. Обычно так маркируют галогенные или люминесцентные лампы, а также их аналоги – светодиодные лампы. Вторая буква означает, что есть специфическая черта штырьков, например, утолщение на концах. Так, маркировка GU5.3, GU53 и GU10 говорит о том, что лампы имеют концы контактов в виде таблетки для надежной фиксации в патроне. Буквы X, Y, Z означают, что цоколь для крепления в патроне нужно провернуть. С маркировкой из 2-х букв лампы используются в точечных светильниках для потолков. А цифра указывает на то, какое расстояние в миллиметрах между контактами.

То есть светодиодные лампочки с маленьким цоколем G9 – это всего лишь 9 мм, а G4- 4 мм между двумя штырьками. Цоколи такого плана могут различаться не только расстоянием и концами, но и длиной самих штырьков. Так, G4 имеет чуть плотнее контакты, но короче, чем у G9. Обычно их используют в декоративных светильниках, бра и люстрах. Мощность, как правило, у них небольшая. Цоколь G13 обычно используется в люминесцентных лампах трубчатого вида типа Т8. Такие светильники бывают под потолок Армстронг, двойные и одиночные длинные или аварийные.

Утопленный контакт

Такой цоколь используется для соединения с патроном в прожекторах линейных галогенных ламп. Обозначается буквой R. Цифра указывает на диаметр контакта в миллиметрах.

Телефонный цоколь типа T. Такие маленькие светодиодные лампочки устанавливают в щиты с автоматикой и в пульты управления.

На заметку

Светодиодные лампы – это полный аналог предыдущих ламп. Но все же есть определенные моменты, на которые необходимо обращать внимание:

1. Может существенно разниться размер с теми, на которые идет замена.
2. Для светодиодных ламп нужен другой трансформатор, тот, что остается от галогенных ламп не подойдет. А если приобрести лампочки для люстры маленькие светодиодные, которые работают от 220 В, то и вовсе нет нужды в дополнительном оборудовании.
3. Несовместима работа с диммером, который был установлен для газоразрядных ламп и ламп накаливания. Для того чтобы он все же стал полноценно работать, необходимо просто заменить его контроллером с дистанционным управлением. А также можно приобрести уже со встроенной специальной микросхемой лампу для диммирования. Нужно отметить, что цена такой лампы будет на порядок выше.
4. Если требуется замена люминесцентных ламп, то прежде чем устанавливать электронный источник света, нужно снять у светильника пускорегулирующий аппарат (ПРА или ЭПРА). А LED-лампа подключается напрямую к клеммам.

Виды необычных мини-ламп

На рынке существует огромное разнообразие светодиодных светильников и люстр. Кроме стандартных ламп, производители для своей продукции выпускают даже самые маленькие светодиодные лампочки. Такие источники света работают при пониженном напряжении 3-3,5 вольт. Для группы этих источников света устанавливается в прибор трансформатор. Мощность одной такой лампочки не больше 0,8 ватт. Размер миниатюры составляет 4,8 мм. Внешне это светодиод, закрытый капсулой – колбой, с цоколем в виде двух металлических штырьков. Используются они в основном для декоративной подсветки.

А также выпускаются в продажу такие мини-лампы разных цветов. Поэтому всегда можно заменить неисправные на светодиодные маленькие лампочки в люстру — красные, синие, зеленые или фиолетовые. В основном их используют в новогодних гирляндах. А еще декорируют пространство в спальне, детской, гостиной.

Широкое применение нашли маленькие светодиодные лампочки на батарейках. Их используют для украшения платьев, костюмов, шаров, цветов, игрушек и прочего. Они представляют собой прозрачный пластиковый корпус около 3 см в длину, внутри которого расположен светодиод. Такая лампочка имеет выключатель и работает от двух сменных батареек типа AG3 (таблетка). И также на выбор покупателю предоставляется 5 цветов: красный, зеленый, желтый, голубой и белый.

Разнообразие таких необычных изделий позволяет использовать маленькие светодиодные лампочки для поделок. Можно создавать декоративные украшения к праздникам дома, на улице или в общественных местах.

Мощность светодиодных ламп

Принято считать, что потребляемая мощность светодиодных ламп – это умноженная на 10 мощность на выходе. То есть если лампа потребляет 3 Вт, то ее уровень освещения равен 30 Вт обычной лампы накаливания. Это связано с тем, что продавцы светодиодов на упаковках своей продукции именно так объясняют выгоду от приобретения. Но это не всегда так. В большинстве LED-продукции светодиоды закрывает матовая колба, которая отнимает 15-20% яркости. А также нужно понимать, что 1 Вт мощности уходит на работу драйвера. Таким образом, маленькие светодиодные лампочки, мощность которых равна 3 Вт при пересчете в Люмены – величина яркости светового потока – будет равна 200 Лм, максимум 250 Лм. А это значительно меньше яркости ЛОН 30 Вт, у которой световой поток равен 350 Лм.

Светодиоды принято закрывать матовой колбой, для того чтобы защитить глаза от сверхмощного света, который наносит вред зрению. Поэтому чтобы правильно подобрать замену нужно акцентировать внимание на уровень светового потока, который указан на коробке в люменах (Лм). Обычно у самых мощных ламп больше радиатор, основная функция которого заключается в обеспечении нормальной работоспособности диодов.

12 вольт

Это напряжение довольно низкое и не представляет угрозу для жизни человека. Лампы с таким рабочим напряжением необходимы для использования в местах повышенной опасности, чаще всего применяются в комнатах с котельным оборудованием.

А также существуют маленькие светодиодные лампочки, которые работают от напряжения в 24 Вольта. Обычно их устанавливают в грузовую или другую специальную технику для освещения с минимальным расходом энергии.

Лампы с пониженным рабочим напряжением располагают в кухонной зоне, душевой или ванной комнате. И также их применяют в подвальных помещениях, для освещения входной двери с улиц или дорожек на участке. Они работают в условиях сырости и повышенной влажности.

Маленькие светодиодные лампочки на 12 вольт дешевле обходятся с точки зрения монтажа. Ведь низкое напряжение абсолютно не требует дополнительных расходов на гофрированную трубу или кабель-канал.

Недостатки ламп с низким напряжением

К минусам ламп, которые работают от пониженного напряжения, можно отнести следующее:

1. Лампы с низким напряжением не могут работать напрямую от сети 220 В, поэтому при монтаже необходимо устанавливать трансформатор. Это прибор не застрахован от поломки независимо от работоспособности ламп. Таким образом, усложняется вся электрическая цепь и становится подвержена неисправностям.
2. Выше потребность в электрическом токе, нежели у ламп от 220 В. Разница будет заметна, если подключенные светильники в помещении расположены на разном расстоянии, то есть чем дальше прибор освещения, тем слабее он будет работать.

220 Вольт

Маленькие светодиодные лампочки на 220 вольт легко монтируются, потому как не требуют специального дополнительного оборудования. Трансформатор в светодиодной лампе встроенный. Так, светодиодная лампочка 220 Вт с цоколем GU5.3, помимо светодиодов, каждый из которых потребляет по 1 ватту, в своей конструкции имеет встроенный трансформатор, позволяющий работать от сети 220 Вт.

Еще выгоднее получается лампочка с цоколем MR16, работающая от напряжения 220 вольт. Потому что эти источники света потребляют в среднем 3-5 ватт, дополнительного оборудования при монтаже не требуют и помощь специалиста при замене не понадобится. А также в сравнении с галогенными аналогами, которые работают около 2,5 тысячи часов, светодиодные служат от 30 до 50 тысяч часов.

Негативно сказывается встроенный трансформатор в лампочке с цоколем G4. Так как небольшой размер этой лампочки не позволяет установить в ней полноценный преобразователь напряжения, то обычно в ней располагают только конденсатор и резистор. В результате чего может случиться поломка как самой лампы, так и прибора, светильника или другого изделия, в котором она применялась. И также это небезопасно для человека и может нанести вред при аварии или коротком замыкании.

В заключение

23 ноября 2009 года вышел «Закон об энергосбережении и повышении энергической эффективности». С тех пор первоначальные источники света очень изменились. Лампы работали сначала от накаливания, потом создали ртутные люминесцентные, а теперь и вовсе заменили их на светодиодные изделия. Новые приборы значительно экономичнее в использовании. Цена на сегодняшний день на них доступная, а осветительная функция не уступает предыдущим изделиям.

Разнообразие ламп на рынке велико. Можно приобрести маленькую светодиодную лампочку 220В или же подобрать аналог любой лампе старого образца. Производители не только выпускают источники со всеми видами цоколей, но и создают самые различные варианты исполнения.

fb.ru

Характеристики светодиодов для фонариков. Подбор и замена диодов

Рассмотрим светодиодную продукцию, начиная от старых 5-мм, до сверхъярких мощных светодиодов мощность которых доходит до 10 Вт.

Чтобы выбрать «правильный» фонарик для своих нужд, нужно разобраться в том какие бывают светодиоды для фонариков и их характеристики.

Какие диоды используются в фонариках?

Мощные светодиодные фонари начались с устройств с матрицей 5-мм.

LED фонари в совершенно разных исполнениях, от карманных до кемпинговых, получили широчайшее распространение в середине 2000-х. Их цена заметно снизилась, а яркость и долгий срок службы от одного заряда батареек сыграли свою роль.

5-ти миллиметровые белые сверхъяркие светодиоды потребляют от 20 до 50 мА тока, при падении напряжения 3.2-3.4 вольта. Сила света – 800 мкд.

Очень хорошо показывают себя в миниатюрных фонариках-брелках. Маленький размер позволяет носить такой фонарик с собой. Питаются они либо от «мини-пальчиковых» батареек, либо от нескольких круглых «таблеток». Часто используются в зажигалках с фонариком.

Вот какие светодиоды в китайских фонариках устанавливаются уже много лет, но их век постепенно истекает.

В поисковых фонарях при большом размере отражателя есть возможность смонтировать десятки таких диодов, но такие решения постепенно отходят на второй план, а выбор покупателей падает в пользу на фонарей на мощных светодиодах типа Cree.

Поисковый фонарь на 5мм светодиодах

Такие фонари работают от батареек типа АА, ААА или аккумуляторов. Стоят недорого и проигрывают как в яркости, так и в качестве современным фонарям на более мощных кристаллах, но об этом ниже.

В дальнейшем развитии фонарей производители перебрали множество вариантов, но рынок качественной продукции занимают фонари с мощными матрицами или дискретными светодиодами.

Какие светодиоды используют в мощных фонариках?

Под мощными фонарями подразумеваются современные фонари различных типов начиная от тех, что размером с палец, заканчивая огромными поисковыми фонарями.

В такой продукции в 2017 году актуальна марка Cree. Это название американской компании. Её продукция считается одной из наиболее передовых в области светодиодной техники. Альтернативой являются LED от производителя Luminus.

Такие вещи значительно превосходят светодиоды с китайских фонариков.

Какие светодиоды Cree в фонариках устанавливаются наиболее часто?

Модели носят название состоящие из трёх четырёх символов, разделённых дефисом. Так диоды Cree XR-E, XR-G, XM-L, XP-E. Модели XP-E2, G2 чаще всего используются для небольших фонариков, а XM-L и L2 – очень универсальные.

Их используют, начиная от т.н. EDC фонарей (для повседневного ношения) – это маленькие фонари размером меньше ладони, до серьёзных поисковых фонарей большого размера.

Давайте рассмотрим характеристики мощных светодиодов для фонариков.

Главная характеристика светодиодов для фонарей – это световой поток. От неё зависит яркость вашего фонаря и количество света, которое может дать источник. Разные светодиоды, потребляя одинаковое количество энергии, могут существенно отличаться по яркости.

Рассмотрим характеристики светодиодов в больших фонариках, прожекторного типа:

Продавцы часто указывают не полное название диода, его типа и характеристики, а сокращенную, несколько иную цифробуквенную маркировку:

• Для XM-L: T5; T6; U2;
• XP-G: R4; R5; S2;
• XP-E: Q5; R2; R;
• для XR-E: P4; Q3; Q5; R.

Фонарь может так и называться, «Фонарь EDC T6», информации в такой краткости более чем достаточно.

Ремонт фонариков

К сожалению цена таких фонариков довольно большая, как и самих диодов. И не всегда есть возможность приобрести новый фонарь, в случае поломки. Давайте разберемся как поменять светодиод в фонарике.

Для ремонта фонарика необходим минимальный набор инструментов:

• Паяльник;
• флюс;
• припой;
• отвёртка;
• мультиметр.

Чтобы добраться до источника света нужно отвинтить головную часть фонаря, она обычно закреплена на резьбовом соединении.

В режиме проверки диодов или измерения сопротивления проверьте исправность светодиода. Для этого прикоснитесь щупами черным и красным к выводам светодиода, сначала в одном положении, а затем поменяйте местами красный и черный.

Если диод исправен – то в одном из положений будет низкое сопротивление, а в другом – высокое. Таким образом вы определяете, что диод исправен и проводит ток только в одном направлении. Во время проверки диод может излучать слабый свет.

В противном случае в обеих положениях будет короткое замыкание или высокое сопротивление (обрыв). Тогда нужна замена диода в фонаре.

Теперь нужно выпаять светодиод из фонаря и, соблюдая полярность, впаять новый. Будьте внимательны при выборе светодиода, учтите его потребление тока и напряжение, на которое тот рассчитан.

Если вы будете пренебрегать этими параметрами – в лучшем случае фонарик будет быстро садиться, в худшем – драйвер выйдет из строя.

Драйвер – это устройства для питания светодиода стабилизированным током от разных источников. Промышленно изготавливаются драйвера для питания от сети 220 вольт, от автомобильной электросети – 12-14.7 вольт, от Li-ion аккумуляторов, например, типоразмера 18650. Драйвером оборудовано большинство мощных фонарей.

Увеличиваем мощность фонаря

Если вас не устраивает яркость вашего фонаря или вы разобрались как заменить светодиод в фонарике и захотели его модернизировать, прежде чем покупать сверхмощные модели изучите основные принципы работы LED и ограничения в их эксплуатации.

Диодные матрицы не любят перегрева – это главный постулат! А замена светодиода в фонарике на более мощный может привести к такой ситуации. Обратите внимание на модели, в которые устанавливаются более мощные диоды и сравните со своей, если они подобны по размерам и конструктиву – меняйте.

Если ваш фонарь меньше — потребуется дополнительное охлаждение. Подробнее о изготовлении радиаторов своими руками мы писали здесь.

Если вы попытаетесь установить в миниатюрный фонарик-брелок такой гигант, как Сree MK-R, он у вас быстро выйдет из строя от перегрева и это будут зря потраченные средства. Незначительное повышение мощности (на пару ватт) допустимо без модернизации самого фонарика.

В остальном процесс замены марки светодиода в фонарике на более мощную – описан выше.

Фонари Police

Они зарекомендовали себя на протяжении многих лет и с каждой новой моделью этих фонарей спрос не утихает. Новинкой на отечественном рынке стала модель с электрошокером.

LED фонарик Police с шокером

Такие фонари ярко светят и могут выступать в роли средства самообороны. Однако и в них случаются проблемы со светодиодами.

Как заменить светодиод в фонарике Police

Широкий модельный ряд очень трудно охватить в рамках одной статьи, но можно дать общие рекомендации по ремонту.

1. При ремонте фонаря с электрошокером будьте аккуратны, желательно используйте резиновые перчатки, чтобы избежать удара током.
2. Фонари с пылевлагозащитой собраны на большом количестве винтов. Они отличаются по длине, поэтому делайте пометки откуда вы выкрутили тот или иной винт.
3. Оптическая система фонарика Police позволяет регулировать диаметр светового пятна. При разборке на корпусе сделайте отметки в каком положении стояли детали перед снятием, иначе будет трудно поставить блок с линзой обратно.

Замена светодиода, блока преобразователя напряжения, драйвера, аккумулятора возможна с применением стандартного набора для пайки.

Какие светодиоды стоят в китайских фонариках?

Многие товары сейчас покупаются на aliexpress, где можно найти как оригинальную продукцию, так и китайские копии, которые не соответствуют заявленному описанию. Цена за такие приборы бывает сопоставимой с ценой на оригинал.

В фонарике, где заявлен светодиод Cree, его может на самом деле не быть, в лучшем случае будет стоять диод откровенно другого типа, в худшем такой, который внешне будет трудно отличим от оригинала.

Что это может за собой повлечь? Дешевые светодиоды выполняются в низкотехнологичных условиях и не выдают заявленной мощности. Имеют низкий КПД, от того у них усиленный нагрев корпуса и кристалла. Как уже было сказано, что перегрев – самый злой враг для Led приборов.

Так происходит потому, что при нагревании через полупроводник увеличивается ток, вследствие чего нагрев становится еще сильнее, мощности выделяется еще более, лавинообразно это приводит к пробою или обрыву светодиода.

Если постараться и потратить время на поиск информации, можно определить оригинальность продукции.

Сравните оригинал и подделку cree

LatticeBright – это китайский производитель светодиодов, который делает продукцию очень похожей на Cree, наверное это совпадение дизайнерской мысли (сарказм).

Сравнение китайской копии и оригинала Cree

На подложках эти клоны выглядят следующим образом. Можно заметить разнообразие форм подложек для светодиодов, производимое в китае.

Определение подделки по подложке для LED

Подделки изготавливаются довольно умело, многие продавцы не указывают об этом «бренде» в описании товара и о том, где произведены светодиоды для фонарей. Качество таких диодов не самое худшее среди китайского барахла, но и далеко от оригинала.

Установка светодиода вместо лампы накаливания

У многих в старых вещах пылятся коногонки или фонари на лампе накаливания и вы можете легко сделать его светодиодным. Для этого есть либо готовые решения, либо самодельные.

С помощью разбитой лампочки и светодиодов, если добавить немного смекалки и припоя, можно сделать отличную замену.

Железный бочонок в данном случае нужен для улучшения отвода тепла от LED. Далее нужно припаять все детали друг к другу и закрепить клеем.

При сборке будьте аккуратны – избегайте замыкания выводов, в этом поможет термоклей или термоусадочная трубка. Центральный контакт лампы нужно распаять – образуется отверстие. Продеть через него вывод резистора.

Дальше нужно припаять свободный вывод светодиода к цоколю, а резистора к центральному контакту. Для напряжения 12 вольт нужен резистор 500 Ом, а для напряжения в 5 В – 50-100 Ом, для питания от Li-ion 3.7В аккумулятора – 10-25Ом.

Как сделать из лампы накаливания светодиодную

Подобрать светодиод для фонарика гораздо сложнее чем его заменить. Нужно учитывать массу параметров: от яркости и угла рассеивания, до нагрева корпуса.

Кроме того, нельзя забывать об источнике питания для диодов. Если вы освоите все описанное выше – ваши приборы будут светить долго и качественно!

Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)

svetodiodinfo.ru

Правильное включение светодиода — ОРБИТА-СОЮЗ

Светодиод — это диод способный светится при протекании через него тока. По-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.

Цвет свечения светодиода зависит от добавок добавленных в полупроводник. Так, например, примеси алюминия, гелия, индия, фосфора вызывают свечение от красного до желтого цвета. Индий, галлий, азот заставляет светодиод светится от голубого до зеленного цвета. При добавке люминофора в кристалл голубого свечения, светодиод будет светиться белым светом. В настоящее время промышленность выпускает светодиоды свечения всех цветов радуги, однако цвет зависит не от цвета корпуса светодиода, а именно от химических добавок в его кристалле. Светодиод любого цвета может иметь прозрачный корпус.

Первый светодиод был изготовлен в 1962 году в Университете Иллинойса. В начале 1990-ых годов на свет появились яркие светодиоды, а чуть позже сверх яркие.

Преимущество светодиодов перед лампочками накаливания не оспоримы, а именно:

* Низкое электропотребления – в 10 раз экономичней лампочек
* Долгий срок службы – до 11 лет непрерывной работы
* Высокий ресурс прочности – не боятся вибраций и ударов
* Большое разнообразие цветов
* Способность работать при низких напряжениях
* Экологическая и противопожарная безопасность – отсутствие в светодиодах ядовитых веществ. светодиоды не греются, от чего пожары исключаются.

Маркировка светодиодов

Рис. 1. Конструкция индикаторных 5 мм светодиодов

В рефлектор помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор задает первоначальный угол рассеивания.
Затем свет проходит через корпус из эпоксидной смолы . Доходит до линзы — и тут начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы, на практике — от 5 до 160 градусов.

Излучающие светодиоды можно разделить на две большие группы: светодиоды видимого излучения и светодиоды инфракрасного (ИК) диапазона. Первые применяются в качестве индикаторов и источников подсветки, последние — в устройствах дистанционного управления, приемо-передающих устройствах ИК диапазона, датчиках.
Светоизлучающие диоды маркируются цветовым кодом (табл. 1). Сначала необходимо определить тип светодиода по конструкции его корпуса (рис. 1), а затем уточнить его по цветной маркировке по таблице.

Рис. 2. Виды корпусов светодиодов

Цвета светодиодов

Светодиоды бывают почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, желтый, зеленый, синий и белый. Синего и белого светодиода немного дороже, чем другие цвета.
Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса. Светодиоды любых цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать только включив его…

            Таблица 1. Маркировка светодиодов

Многоцветные светодиоды

Устроен многоцветный светодиод просто, как правило это красный и зеленый объединенные в один корпус с тремя ножками. Путём изменения яркости или количества импульсов на каждом из кристаллов можно добиваться разных цветов свечения.

Светодиоды подключаются к источнику тока, анодом к плюсу, катодом к минусу. Минус (катод) светодиода обычно помечается небольшим спилом корпуса или более коротким выводом, но бывают и исключения, поэтому лучше уточнить данный факт в технических характеристиках конкретного светодиода.

При отсутствии указанных меток полярность можно определить и опытным путём, кратковременно подключая светодиод к питающему напряжению через соответствующий резистор. Однако это не самый удачный способ определения полярности. Кроме того, во избежание теплового пробоя светодиода или резкого сокращения срока его службы, нельзя определять полярность «методом тыка» без токоограничивающего резистора. Для быстрого тестирования резистор с номинальным сопротивлением 1кОм подходит большинству светодиодов если напряжение 12V или менее.

При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5 В для одного светодиода. Почему? Как уже ясно из названия, светодиод это не выпрямительный диод, и, хотя свойство пропускать ток в одном направлении у них общее, между ними есть значительная разница. Для того, что светодиод излучал в видимом диапазоне, у него значительно более широкая запрещенная зона, чем у обычного диода. А от ширины запрещенной зоны напрямую зависит такой паразитный параметр диодов, как внутренняя емкость. При изменении направления тока, эта емкость разряжается, за какое-то время, называемое временем закрытия, зависящее от размеров этой емкости. Во время разряда емкости, светодиодный кристалл испытывает значительные пиковые нагрузки на протяжении гараздо большего времени, нежели обычный диод. При последующем изменении направления тока на «правильное» ситуация повторяется. Поскольку время закрытия / открытия у обычных диодов значительно меньше, необходимо использовать их в цепях переменного тока, включая последовательно со светодиодами, для снижения негативного влияния переменного тока на светодиодный кристалл. Если светодиодное изделие не имеет встроенной защиты от переполюсовки, то ошибка подключения также приведет к снижению срока службы. В некоторые светодиоды токоограничивающий резистор встроен «с завода» и их сразу можно подключать к источнику 12 или 5 вольт, но такие светодиоды встречаются довольно редко и чаще всего к светодиоду необходимо подключать внешний токоограничивающий резистор.

Сразу следует предупредить: не следует направлять луч светодиода непосредственно в свой глаз (а также в глаз товарища) на близком расстоянии, что может повредить зрение.

Напряжение питания

Две главных характеристики светодиодов это падение напряжения и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например, четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА , так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА. Для каждого светодиода существуют допустимые значения напряжения питания Umax и Umaxобр (соответственно для прямого и обратного включений). При подаче напряжений свыше этих значений наступает электрический пробой, в результате которого светодиод выходит из строя. Существует и минимальное значение напряжения питания Umin, при котором наблюдается свечение светодиода. Диапазон питающих напряжений между Umin и Umax называется “рабочей” зоной, так как именно здесь обеспечивается работа светодиода.

Напряжение питания — параметр для светодиода неприменимый. Нет у светодиодов такой характеристики, поэтому нельзя подключать светодиоды к источнику питания напрямую. Главное, чтобы напряжение, от которого (через резистор) питается светодиод, было выше прямого падения напряжения светодиода (прямое падение напряжения указывается в характеристике вместо напряжения питания и у обычных индикаторных светодиодов колеблется в среднем от 1,8 до 3,6 вольт).
Напряжение, указанное на упаковке светодиодов — это не напряжение питания. Это величина падения напряжения на светодиоде. Эта величина необходима, чтобы вычислить оставшееся напряжение, «не упавшее» на светодиоде, которое принимает участие в формуле вычисления сопротивления резистора, ограничивающего ток, поскольку регулировать нужно именно его.
Изменение напряжение питания всего на одну десятую вольта у условного светодиода (с 1,9 до 2 вольт) вызовет пятидесятипроцентное увеличение тока, протекающего через светодиод (с 20 до 30 милиампер).

Для каждого экземпляра светодиода одного и того же номинала подходящее для него напряжение может быть разным. Включив несколько светодиодов одного и того же номинала параллельно, и подключив их к напряжению, например, 2 вольта, мы рискуем из-за разброса характеристик быстро спалить одни экземпляры и недосветить другие. Поэтому при подключении светодиода надо отслеживать не напряжение, а ток.

Величина тока для светодиода является основным параметром, и как правило, составляет 10 или 20 миллиампер. Неважно, какое будет напряжение. Главное, чтобы ток, текущей в цепи светодиода, соответствовал номинальному для светодиода. А ток регулируется включённым последовательно резистором, номинал которого вычисляется по формуле:

R — сопротивление резистора в омах.
Uпит — напряжение источника питания в вольтах.
Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются.
I — максимальный прямой ток светодиода в амперах (указывается в характернистиках и составляет обычно либо 10, либо 20 миллиамперам, т.е. 0,01 или 0,02 ампера). При последовательном соединении нескольких светодиодов прямой ток не увеличивается.
0,75 — коэффициент надёжности для светодиода.

Не следует также забывать и о мощности резистора. Вычислить мощность можно по формуле:

P — мощность резистора в ваттах.
Uпит — действующее (эффективное, среднеквадратичное) напряжение источника питания в вольтах.
Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются. .
R — сопротивление резистора в омах.

Расчет токогораничивающего резистора и его мощности для одного светодиода

Типичные характеристики светодиодов

Типовые параметры белого индикаторного светодиода: ток 20 мА, напряжение 3,2 В. Таким образом, его мощность составляет 0,06 Вт.

Также к маломощным относят светодиоды поверхностного монтажа — SMD. Он подсвечивают кнопки в вашем сотовом, экран вашего монитора, если он с LED-подсветкой, из них изготовлены декоративные светодиодные ленты на самоклеющейся основе и многое другое. Есть два наиболее распостраненных типа: SMD 3528 и SMD 5050. Первые содержат такой же кристалл, как и индикаторные светодиоды с выводами, то есть его мощность 0,06 Вт. А вот второй — три таких кристалла, поэтому его нельзя уже называть светодиодом — это светодиодная сборка. Принято называть SMD 5050 светодиодами, однако это не совсем правильно. Это — сборки. Их общая мощность, соответственно, 0,2 Вт.
Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.

         Таблица падения напряжений светодиодов в зависимости от цвета

По величине падения напряжения при тестировании светодиодов мультиметром можно определить примерный цвет свечения светодиода согласно таблице.

Последовательное и параллельное включение светодиодов

При последовательном подключении светодиодов сопротивление ограничивающего резистора рассчитывается также, как и с одним светодиодом, просто падения напряжений всех светодиодов складываются между собой по формуле:

При последовательном включении светодиодов важно знать о том, что все светодиоды, используемые в гирлянде, должны быть одной и той же марки. Данное высказывание следует взять не за правило, а за закон.

Что б узнать какое максимальное количество светодиодов, возможно, использовать в гирлянде, следует воспользоваться формулой

Где:

* Nmax – максимально допустимое количество светодиодов в гирлянде
* Uпит – Напряжение источника питания, например батарейки или аккумулятора. В вольтах.
* Uпр — Прямое напряжение светодиода взятого из его паспортных характеристик (обычно находится в пределах от 2 до 4 вольт). В вольтах.
* При изменении температуры и старения светодиода Uпр может возрасти. Коэфф. 1,5 дает запас на такой случай.

При таком подсчете “N” может иметь дробный вид, например 5,8. Естественно вы не сможете использовать 5,8 светодиодов, посему следует дробную часть числа отбросить, оставив только целое число, то есть 5.

Ограничительный резистор, для последовательного включения светодиодов рассчитывается точно также как и для одиночного включения. Но в формулах добавляется еще одна переменная “N” – количество светодиодов в гирлянде. Очень важно чтобы количество светодиодов в гирлянде было меньше или равно “Nmax”- максимально допустимому количеству светодиодов. В общем, должно выполнятся условие: N =

Все остальные действия по расчетам производятся в аналогии расчета резистора при одиночном включении светодиода.

Если напряжения источника питания не хватает даже для двух последовательно соединённых светодиодов, тогда на каждый светодиод нужно ставить свой ограничительный резистор.

Параллельное включение светодиодов с общим резистором — плохое решение. Как правило, светодиоды имеют разброс параметров, требуют несколько различные напряжения каждый, что делает такое подключение практически нерабочим. Один из диодов будет светиться ярче и брать на себя тока больше, пока не выйдет из строя. Такое подключение многократно ускоряет естественную деградацию кристалла светодиода. Если светодиоды соединяются параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничительный резистор.

Последовательное соединение светодиодов предпочтительнее ещё и с точки зрения экономного расходования источника питания: вся последовательная цепочка потребляет тока ровно столько, сколько и один светодиод. А при параллельном их соединении ток во столько раз больше, сколько параллельных светодиодов у нас стоит.

Рассчитать ограничительный резистор для последовательно соединённых светодиодов так же просто, как и для одиночного. Просто суммируем напряжение всех светодиодов, отнимаем от напряжения источника питания получившуюся сумму (это будет падение напряжения на резисторе) и делим на ток светодиодов (обычно 15 — 20 мА).

А если светодиодов у нас много, несколько десятков, а источник питания не позволяет соединить их все последовательно (не хватит напряжения)? Тогда определяем исходя из напряжения источника питания, сколько максимально светодиодов мы можем соединить последовательно. Например для 12 вольт — это 5 двухвольтовых светодиодов. Почему не 6? Но ведь на ограничительном резисторе тоже должно что-то падать. Вот оставшиеся 2 вольты (12 — 5х2) и берём для расчёта. Для тока 15 мА сопротивление будет 2/0.015 = 133 Ома. Ближайшее стандартное — 150 Ом. А вот таких цепочек из пяти светодиодов и резистора каждая, мы уже можем подключить сколько угодною Такой способ называется параллельно-последовательным соединением.

Если имеются светодиоды разных марок то комбинируем их таким образом что бы в каждой ветви были светодиоды только ОДНОГО типа (либо с одинаковым рабочим током). При этом необязательно соблюдать одинаковость напряжений, потому что мы для каждой ветви рассчитываем свое собственное сопротивление.

Далее рассмотрим стабилизированную схему включения светодиодов. Коснёмся изготовления стабилизатора тока. Существует микросхема КР142ЕН12 (зарубежный аналог LM317), которая позволяет построить очень простой стабилизатор тока. Для подключения светодиода (см. рисунок) рассчитывается величина сопротивления R = 1.2 / I (1.2 — падение напряжения не стабилизаторе) Т.е., при токе 20 мА, R = 1,2 / 0.02 = 60 Ом. Стабилизаторы рассчитаны на максимальное напряжение в 35 вольт. Лучше не напягать их так и подавать максимум 20 вольт. При таком включении, например, белого светодиода в 3,3 вольта возможна подача напряжения на стабилизатор от 4,5 до 20 вольт, при этом ток на светодиоде будет соответствовать неизменному значению в 20 мА. При напряжении 20В получаем, что к такому стабилизатору можно подключить последовательно 5 белых светодиодов, не заботясь о напряжении на каждом из них, ток в цепи будет протекать 20мА (лишнее напряжение погасится на стабилизаторе).

Важно! В устройстве с большим количеством светодиодов протекает большой ток. Категорически воспрещается подключать такое устройство к включенному источнику питания. В этом случае, в месте подключения, возникает искра, которая ведет к появлению в цепи большого импульса тока. Этот импульс выводит из строя светодиоды (особенно синие и белые). Если светодиоды работают в динамическом режиме (постоянно включаются, выключаются и подмаргивают) и такой режим основан на использовании реле, то следует исключить возникновение искры на контактах реле.

Каждую цепочку следует собирать из светодиодов одинаковых параметров и одного производителя.
Тоже важно ! Изменение температуры окружающей среды влияет на протекающий ток через кристалл. Поэтому желательно изготавливать устройство так, чтобы протекающий ток через светодиод был равен не 20мА, а 17-18 мА. Потеря яркости будет незначительная, зато долгий срок службы обеспечен.

Как запитать светодиод от сети 220 В.

Казалось бы все просто: ставим последовательно резистор, и всё. Но нужно помнить об одной важной характеристике светодиода: максимально допустимом обратном напряжении. У большинства светодиодов оно около 20 вольт. А при подключении его в сеть при обратной полярности (ток-то переменный, полпериода в одну сторону идёт, а вторую половину — в обратную) к нему приложится полное амплитудное напряжение сети — 315 вольт! Откуда такая цифра? 220 В — это действующее напряжение, амплитудное же в {корень из 2} = 1,41 раз больше.
Поэтому, чтобы спасти светодиод нужно поставить последовательно с ним диод, который не пропустит к нему обратное напряжение.

Еще один вариант подключения светодиода к электросети 220в:

Или же поставить два светодиода встречно-параллельно.

Вариант питания от сети с гасящим резистором не самый оптимальный: на резисторе будет выделяться значительная мощность. Действительно, если применим резистор 24 кОм (максимальный ток 13 мА), то рассеиваемая на нём мощность будет около 3 Вт. Можно снизить её в два раза, включив последовательно диод (тогда тепло будет выделяться только в течение одного полупериода). Диод должен быть на обратное напряжение не менее 400 В. При включении двух встречных светодиодов (существуют даже такие с двумя кристаллами в одном корпусе, обычно разных цветов, один кристалл красного свечения, другой зелёного) можно поставить два двухваттных резистора, каждый сопотивлением в два раза меньше.
Оговорюсь, что применив резистор большого сопротивления (например 200 кОм) можно включить светодиод и без защитного диода. Ток обратного пробоя будет слишком мал, чтобы вызвать разрушение кристалла. Конечно, яркость при этом весьма мала, но например для подсветки в темноте выключателя в спальне её будет вполне достаточно.
Благодаря тому, что ток в сети переменный, можно избежать ненужных трат электричества на нагрев воздуха ограничительным резистором. Его роль может выполнять конденсатор, который пропускает переменный ток, не нагреваясь. Почему так — вопрос отдельный, рассмотрим его позже. Сейчас же нам нужно знать, что для того, чтобы конденсатор пропускал переменный ток, через него должны обязательно проходить оба полупериода сети. Но ведь светодиод проводит ток только в одну сторону. Значит, ставим встречно-параллельно светодиоду обычный диод (или второй светодиод), он и будет пропускать второй полупериод.

Но вот мы отключили нашу схему от сети. На конденсаторе осталось какое-то напряжение (вплоть до полного амплитудного, если помним, равного 315 В). Чтобы избежать случайного удара током, предусмотрим параллельно конденсатору разрядный резистор большого номинала (чтобы при нормальной работе через него тёк незначительный ток, не вызывающий его нагрева), который при отключении от сети за доли секунды разрядит конденсатор. И для защиты от импульсного зарядного тока тоже поставим низкоомный резистор. Он также будет играть роль предохранителя, мгновенно сгорая при случайном пробое конденсатора (ничто не вечно, и такое тоже случается).

Конденсатор должен быть на напряжение не менее 400 вольт, или специальный для цепей переменного тока напряжением не менее 250 вольт.
А если мы хотим сделать светодиодную лампочку из нескольких светодиодов? Включаем их все последовательно, встречного диода достаточно одного на всех.

Диод должен быть рассчитан на ток, не меньший чем ток через светодиоды, обратное напряжение — не менее суммы напряжения на светодиодах. А ещё лучше взять чётное число светодиодов и включить их встречно-параллельно.

На рисунке в каждой цепочке нарисовано по три светодиода, на самом деле их может быть и больше десятка.
Как расчитать конденсатор? От амплитудного напряжения сети 315В отнимаем сумму падения напряжения на светодиодах (например для трёх белых это примерно 12 вольт). Получим падение напряжения на конденсаторе Uп=303 В. Ёмкость в микрофарадах будет равна (4,45*I)/Uп, где I — необходимый ток через светодиоды в миллиамперах. В нашем случае для 20 мА ёмкость будет (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 мкФ. Можно поставить два конденсатора 0,15 мкф (150 нФ) параллельно.

Наиболее распространённые ошибки при подключении светодиодов

1. Подключение светодиода напрямую к источнику питания без ограничителя тока (резистора или специальной микросхемы-драйвера). Обсуждалось выше. Светодиод быстро выходит из строя из-за плохо контролируемой величины тока.

2. Подключение параллельно включенных светодиодов к общему резистору. Во-первых, из-за возможного разброса параметров, светодиоды будут гореть с разной яркостью. Во-вторых, что более существенно, при выходе из строя одного из светодиодов, ток второго возрастёт вдвое, и он может тоже сгореть. В случае использования одного резистора целесообразнее подключать светодиоды последовательно. Тогда при расчёте резистора ток оставляем прежним (напр. 10 мА), а прямое падение напряжения светодиодов складываем (напр. 1,8 В + 2,1 В = 3,9 В).

3. Включение последовательно светодиодов, рассчитанных на разный ток. В этом случае один из светодиодов будет либо работать на износ, либо тускло светиться — в зависимости от настройки тока ограничивающим резистором.

4. Установка резистора недостаточного сопротивления. В результате текущий через светодиод ток оказывается слишком большим. Поскольку часть энергии из-за дефектов кристаллической решётки превращается в тепло, то при завышенных токах его становится слишком много. Кристалл перегревается, в результате чего значительно снижается срок его службы. При ещё большем завышении тока из-за разогрева области p-n-перехода снижается внутренний квантовый выход, яркость светодиода падает (это особенно заметно у красных светодиодов) и кристалл начинает катастрофически разрушаться.

5. Подключение светодиода к сети переменного тока (напр. 220 В) без принятия мер по ограничению обратного напряжения. У большинства светодиодов предельно допустимое обратное напряжение составляет около 2 вольт, тогда как напряжение обратного полупериода при запертом светодиоде создаёт на нём падение напряжения, равное напряжению питания. Существует много различных схем, исключающих разрушающее воздействие обратного напряжение. Простейшая рассмотрена выше.

6. Установка резистора недостаточной мощности. В результате резистор сильно нагревается и начинает плавить изоляцию касающихся его проводов. Потом на нём обгорает краска, и в конце концов он разрушается под воздействием высокой температуры. Резистор может безболезненно рассеять не более той мощности, на которую он рассчитан.

Мигающие светодиоды

Мигающий сеетодиод (МСД) представляет собой светодиод со встроенным интегральным генератором импульсов с частотой вспышек 1,5 -3 Гц.
Несмотря на компактность в мигающий светодиод входит полупроводниковый чип генератора и некоторые дополнительные элементы. Также стоит отметить то, что мигающий светодиод довольно универсален — напряжение питания такого светодиода может лежать в пределах от З до 14 вольт — для высоковольтных, и от 1,8 до 5 вольт для низковольтных экземпляров.

Отличительные качества мигающих сеетодиодое:

• Малые размеры
• Компактное устройство световой сигнализации
• Широкий диапазон питающего напряжения (вплоть до 14 вольт)
• Различный цвет излучения.

В некоторых вариантах мигающих светодиодов могут быть встроены несколько (обычно — 3) разноцветных светодиода с разной периодичностью вспышек.
Применение мигающих светодиодов оправдано в компактных устройствах, где предьявляются высокие требования к габаритам радиоэлементов и электропитанию — мигающие светодиоды очень экономичны, т..к электронная схема МСД выполнена на МОП структурах. Мигающий светодиод может с лёгкостью заменить целый функциональный узел.

Условное графическое обозначение мигающего светодиода на принципиальных схемах ничем не отличается от обозначения обычного светодиода за исключением того, что линии стрелок- пунктирные и символизируют мигающие свойства светодиода.

Если взглянуть сквозь прозрачный корпус мигающего светодиода, то можно заметить, что конструктивно он состоит из двух частей. На основании катодного (отрицательного вывода) размещён кристалл светоизлучающего диода.
Чип генератора размещён на основании анодного вывода.
Посредством трёх золотых проволочных перемычек соединяются все части данного комбинированного устройства.

Отличить МСД от обычного светодиода легко по внешнему виду, разглядывая его корпус на просвет. Внутри МСД находятся две подложки примерно одинакового размера. На первой из них располагается кристаллический кубик светоизлучателя из редкоземельного сплава.
Для увеличения светового потока, фокусировки и формирования диаграммы направленности применяется параболический алюминиевый отражатель (2). В МСД он немного меньше по диаметру, чем в обычном светодиоде, так как вторую часть корпуса занимает подложка с интегральной микросхемой (3).
Электрически обе подложки связаны друг с другом двумя золотыми проволочными перемычками (4). Корпус МСД (5) выполняется из матовой светорассеивающей пластмассы или из прозрачного пластика.
Излучатель в МСД расположен не на оси симметрии корпуса, поэтому для обеспечения равномерной засветки чаще всего применяют монолитный цветной диффузный световод. Прозрачный корпус встречается только у МСД больших диаметров, обладающих узкой диаграммой направленности.

Чип генератора состоит из высокочастотного задающего генератора — он работает постоянно -частота его по разным оценкам колеблется около 100 кГц. Совместно с ВЧ-генератором работает делитель на логических элементах, который делит высокую частоту до значения 1,5- 3 Гц. Применение высокочастотного генератора совместно с делителем частоты связано с тем, что для реализации низкочастотного генератора требуется использование конденсатора с большой ёмкостью для времязадающей цепи.

Для приведения высокой частоты до значения 1-3 Гц используются делители на логических элементах, которые легко разместить на небольшой площади полупроводникового кристалла.
Кроме задающего ВЧ-генератора и делителя на полупроводниковой подложке выполнен электронный ключ и защитный диод. У мигающих светодиодов, рассчитанных на напряжение питания 3-12 вольт, также встраивается ограничительный резистор. У низковольтных МСД ограничительный резистор отсутствует Защитный диод необходим для предотвращения выхода из строя микросхемы при переполюсовке питания.

Для надёжной и долговременной работы высоковольтных МСД, напряжение питания желательно ограничить на уровне 9 вольт. При увеличении напряжения возрастает рассеиваемая мощность МСД, а, следовательно, и нагрев полупроводникового кристалла. Со временем чрезмерный нагрев может привести к быстрой деградации мигающего светодиода.

Безопасно проверить исправность мигающего светодиода можно с помощью батарейки на 4,5 вольта и последовательно включенного совместно со светодиодом резистора сопротивлением 51 Ом, мощностью не менее 0,25 Вт.

Исправность ИК-диода можно проверить при помощи фотокамеры сотового телефона.
Включаем фотоаппарат в режим съемки, ловим в кадр диод на устройстве (например, пульт ДУ), нажимаем на кнопки пульта, рабочий ИК диод должен в этом случае вспыхивать.

В заключении следует обратить внимание на такие вопросы как пайка и монтаж светодиодов. Это тоже очень важные вопросы, которые влияют на их жизнеспособность.
светодиоды и микросхемы боятся статики, неправильного подключения и перегрева, пайка этих деталей должна быть максимально быстрая. Следует использовать маломощный паяльник с температурой жала не более 260 градусов и пайку производить не более 3-5 секунд (рекомендации производителя). Не лишним будет использование медицинского пинцета при пайке. Светодиод берется пинцетом выше к корпусу, что обеспечивает дополнительный теплоотвод от кристалла при пайке.
Ножки светодиода следует гнуть с небольшим радиусом (чтобы они не ломались). В результате замысловатых изгибов, ноги у основания корпуса должны остаться в заводском положении и должны быть параллельны и не напряжены (а то устанет и кристалл отвалится от ножек).

Чтобы ваше устройство защитить от случайного замыкания или перегрузки следует ставить предохранители.

Скачать:
1. Програма для автоматического подбора резистора при подключении светодиодов — Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту
2. Программа автоматического расчета токоограничивающего резистора светодиода — Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту
3. Интернет-ресурс для автоматического расчета и подбора резисторов светодиода — Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту

os-info.ru

Светодиод – маленький свет, изменивший мир

Светодиод – маленький свет, изменивший мир 28.07.16

Сегодня мир рекламы не просто сложно, а невозможно представить без светодиодов. В свое время их изобретение стало огромным шагом в развитии человека и изменило мир рекламы не меньше, чем, например, открытие неона.

 

С массовым производством светодиодов мир начал меняться – и сегодня светодиоды нас окружают повсюду. Давайте поговорим о маленьком винтике в большой рекламной машине, без которого она бы не поехала – о светодиодах. 

 

 

Как все начиналось

 

История светодиода берет начало в Туманном Альбионе, где в 1907 году два физика-экспериментатора Генри Раунд и Маркони Лабс открыли процесс электрической люминесценции. Смысл этого процесса заключался в том, что при прохождении тока через металл и карбид кремния получалось свечение желтого, зеленого и оранжевого цветов. 

 

 

Как и в случае с неоном, свечение получили, но дальше этого эксперименты не пошли. К ним вернулся в 1923 году уже советский физик Олег Лосев.

 

Стоит сказать, что такое свечение Лосев получил самостоятельно, не зная об экспериментах британцев. И, как ученый, он понял всю значимость открытия, которое запатентовал. А именно: люминесцентное свечение позволяло создать малый по размерам, твердый (а не газообразный) и самое важное – не вакуумный источник света. 

 

 

Для человечества это было ни много ни мало – прорыв. Но, как ни странно, этот прорыв пополнил ряд множества поначалу не признанных идей.

 

Лосеву не удалось изобрести технологию массового и дешевого производства светодиодов. И полученный результат ушел в забвение на десятки лет.

 

Лишь в 1962 году в американском университете штата Иллинойс по заказу General Electric изобретатель и ученый Ник Холоньяк изобрел светодиод в современном его понимании. Самое интересное, что Ник – украинец по происхождению (Николай Голоняк), родившийся в Иллинойсе, куда его родители переехали из Закарпатья. Наш с вами соотечественник подарил миру «новый свет» и совершил настоящую техническую революцию. 

 

Именно в его лаборатории впервые были изобретены лампы, которым было достаточно для работы несколько вольт, они потребляли мало электроэнергии и были очень прочными. Знай наших!

 

Ник по сегодняшний день живет и работает в США. После светодиодных ламп он совершил еще ряд не менее значительных открытий, среди которых – технология считывания лазером, позволившая создать CD и DVD диски. 

 

Но мы возвращаемся к светодиодам. Итак, уже был получен «дешевый» свет красного, желтого, зеленого, оранжевого цветов. И в этом празднике не хватало только одного цвета, который бы в совокупности подарил миру белое свечение – синего.

 

Над этим поработали японцы – Исама Акасаки, Хироси Амано и Судзи Накамура. Поработали на славу – троим ученым в 2014 году была присуждена Нобелевская премия по физике за разработку синего светодиода.

 

 

Премию ученые получили заслуженно, ведь зеленый, красный и синий цвета, как было сказано выше, дают белый цвет. Более того – очень энергоэффективный. Это открытие дало новые возможности: производство светодиодных ламп и экранов со светодиодной подсветкой. 

 

Светодиод сегодня

 

Если сказать утрированно, светодиод по своей сути представляет прибор, который преобразует электрический ток в световое излучение. Если первые диоды применялись в различных приборах и сугубо в научных целях, то спасибо техническому прогрессу, благодаря которому светодиоды вышли далеко за пределы лабораторий.

 

 

Более того, светодиоды выиграли битву и у неона в силу многих преимуществ:

• Малое электропотребление.
• Высокая световая отдача.
• Высокая прочность, отсутствие хрупких элементов.
• Очень длительный срок службы.
• Количество включений-выключений источника никак не влияет на срок службы.
• Безопасность.
• Сохранение работоспособности в низких и сверхнизких температурах.
• Экологичность.
• Включение сразу на полную мощность.
• Разнообразие спектров свечения. 

 

Сегодня в наружном и внутреннем рекламном оформлении используются точечные светодиоды, светодиодные ленты и кластеры (или модули) – в зависимости от выполняемых задач и необходимой мощности.

 

Возможности светодиодов очень велики – современные технологии снимают любые ограничения, даруя миру не просто объекты из светодиодов, а произведения искусства.

 

 

Значение светодиодов трудно переоценить – они вошли в жизнь людей во многих областях – начиная мобильными телефонами и заканчивая датчиками на космических спутниках. Каждый из нас сталкивается с ними  повсюду.

 

 

Популярны светодиодные ленты и в интерьере. Они создают особую атмосферу, становятся настоящим украшением и изюминкой дизайна.

 

 

Благодаря светодиодам стал меняться и облик многих городов. Частично мы рассматривали это в истории рекламы в США – огромные светодиодные экраны стали визитной карточкой этой страны.

 

 

Светодиоды подарили людям праздник,  благодаря им стало возможным невероятно красивое украшение зданий и целых улиц. 

 

 

И, конечно, если вдруг убрать светодиоды из нашей жизни – она станет гораздо мрачнее и однообразнее. Ведь мы привыкли к ярким краскам везде – ни один торгово-развлекательный центр, ни одно кафе и даже государственные учреждения не обходятся без светодиодов.

 

КНР так и вообще бьет рекорды по максимально возможным размерам светодиодных экранов в мире.

 

 

И в украинских городах светодиоды очень популярны. Ну а вывески, о которых мы так много говорили, не могут обойтись без светодиодов вообще. Лампы отошли в прошлое – сегодня везде устанавливаются светодиоды. 

 

 

Вот так маленькое свечение в полупроводниковом приборе на заре ХХ века изменило историю человечества. И кто знает, какую роль еще способен сыграть маленький светодиод? 

 

 

В следующей статье мы подробно поговорим о светодиодах, которые используются в наружной рекламе – об их видах, технических характеристиках и прочем. Расскажем об особенностях выбора светодиодов, которые помогут избежать обмана и сделают Вас настоящим экспертом. До новых встреч!

 

 

adbuild.net

Самый маленький SMD RGB LED куб

Обычно светодиодные динамические кубы делают из обычных круглых 5 или 3 мм LED элементов, но недавно попался один проект, где использовались миниатюрные планарные светодиоды — получился самый маленький в мире 4х4х4 светодиодный кубик, который можно спрятать под монету. Фактически, светодиодный куб в плане меньше, чем 2,5 квадратных сантиметра. Он использует 64 RGB LED поверхностного монтажа 3.2 x 2.7 мм, на одном кристалле красный+зеленый+синий светодиод.

На чертеже ниже именно те светодиоды, которые использовались в проекте, но вы можете применить любые другие похожие по типу.

Arduino

Для управления эффектами использовался клон Ардуино Нано. Однако и большинство других Arduino с 16 или более in/out должны работать.

Куб состоит из шестнадцати столбов. Каждый столб состоит из четырех повернутых светодиодов так, что включение любых двух из четырех приведет к включению только одного цвета одного из светодиодов. В Arduino переключение светодиодов так быстро, что глаз думает, что светятся несколько светодиодов сразу.

   

   

Этот проект, как впрочем и любой другой, даже 3х3 светодиодный куб, является очень трудоемким, поэтому не поленитесь проверить все светодиоды перед пайкой, чтобы как можно раньше обнаружить и устранить неисправность.

Будет лучше сначала собрать куб на обычных светоизлучающих диодах (на макетной плате) и убедившись в работоспособности перенести на СМД. Файлы проекта в архиве.

Видео работы 4х4 LED кубика

www.instructables.com/id/The-Worlds-Smallest-RGB-LED-Cube

radioskot.ru

Виды и типы светодиодов — обзор основных характеристик

С каждым годом все больше расширяется ассортимент светодиодных осветительных приборов. Да и развитие элементов освещения на кристаллах не стоит на месте. Хотя они и были изобретены более полувека назад, применяться в бытовом освещении стали сравнительно недавно. Сейчас практически каждый знает, что потребление электроэнергии светодиодами значительно меньше, чем их предшественниками, описание этого факта можно найти где угодно.

Но перед тем как выполнить монтаж, SMD-светодиоды необходимо правильно выбрать, а как это сделать при всем предлагаемом многообразии? Как выбрать такие, которые подойдут именно под нужные параметры и какие бывают LED SMD? Ведь даже выучив наизусть все маркировки, нельзя быть уверенным в том, что купленный осветительный прибор будет соответствовать заявленным характеристикам. А бывает, что на упаковке светодиодов такие отметки вообще отсутствуют.

Нужно попытаться разобраться, возможно ли определить тип и технические характеристики светодиода, не обращая внимания на метки, проставленные производителем, заявленный им световой поток и т. п.

Таблица подскажет характеристики некоторых, наиболее распространенных. Целесообразно иметь некоторое понятие и о терминах, с которыми можно столкнуться при выборе LED-источников света.

Обозначения в технической характеристике

Каждый человек, впервые столкнувшись с выбором любого осветительного прибора, в том числе и светодиодов, находит на упаковке множество непонятной для него информации. Как раз с ней и нужно разобраться в первую очередь.

• Световым потоком называют данные такого параметра, как количество выделяемого лампой света. Единица измерения – люмены. Проще говоря, при более высоком показателе светового потока свет от прибора будет ярче.
• Мощностью называется потребляемое световым прибором количество электричества. Единица измерения – ватт. Иными словами, чем выше мощность прибора, тем больше расход электроэнергии.

  Таблица сравнения характеристик некоторых светодиодов и лампы накаливания

• Светоотдача – главный параметр работы и продуктивности светодиодной лампы. Единица измерения – люмен/ватт.
• Диаграммой излучения называют показатель мощности освещения. С его помощью происходит распределение потоков, которые излучаются светодиодом.
• Температура цвета – это его оттенок. Единица его измерения – градус кельвин (K), а интервал показаний 2 700-7 000 K. Оптимальным для зрения человека принято считать оттенок до 4 000 К, все показатели выше указанной отметки считаются «холодным белым». Обычно цена световых приборов с более теплыми оттенками выше.
• Индексом цветопередачи обозначается параметр, показывающий, будет ли визуально меняться цвет предметов при освещении данной лампой. Чем больше данная величина, тем точнее будет сохраняться цвет предмета.

Пример диаграммы коэффициента излучения SMD 5730

Виды светодиодов

Многие думают, что все светодиоды одинаковы, но это в корне неверно. Классификация светодиодов различает их не только по цветам, но и по режимам работы. Световые приборы на кристаллах могут быть нескольких разновидностей:

• Моргающими – такие элементы применяются для того, чтобы привлечь внимание. По своей структуре они мало отличны от обычных, но при их производстве применена немного другая технология, которая позволяет светодиоду моргать с интервалом в секунду. Чаще такие элементы однотонные, но существуют и более сложные, многоцветные, которые работают благодаря RGB.
• Многоцветными моргающими – их показатели довольно обширны. Обычно изготовлены в виде двух кристаллов, функционирующих во встречных направлениях, т. е. при включении одного выключается другой. По причине такой работы при смешивании основных цветов может образоваться еще один.
• Трехцветными – в одном корпусе совмещены несколько кристаллов, которые друг с другом не связаны. Работать могут как отдельно, так и все вместе, при этом управляясь по разным каналам.
• RGB-диодами с красным, синим и зеленым цветом, связанными при помощи четырех проводов и одним анодом (либо катодом).
• В виде монохромного дисплея на семь сегментов. Способны показывать определенные символы. В восьмидесятые пользовались популярностью дисплеи на их основе, но с появлением экранов на жидких кристаллах такие мониторы ушли в прошлое.

Виды светодиодов

Маркировки LED-диодов

На светильниках обычно при помощи маркировки указываются типы светодиодов, используемых в нем. Какими могут быть виды этих световых элементов и каковы их особенности – вопрос, который требует разъяснений.

Светодиоды SMD

Расшифровывается маркировка светодиодов SMD как Surface Mounted Device, что по-русски звучит как «поверхностное оборудование». Иными словами, такой LED SMD-прибор находится на поверхности светильника. Для примера можно взять световую полосу, над уровнем которой находятся именно такие SMD-диоды. Маркировка в виде чисел указывает на размеры светодиодов. К примеру, имеется название прибора – SMD 3528 LED (или 3528 SMD LED). Его размер 3.5 х 2.8 мм. Светодиодные полосы с такими диодами прекрасно гнутся, за счет чего очень удобны в случае установки. Также и их подключение не представляет никаких сложностей.

Многоцветная светодиодная лента

Светодиоды DIP LED

Еще один тип светодиода с очень похожими SMD-характеристиками. Выглядят они как цилиндр, размещенный по ленте. Отличается наличием хорошей силиконовой защиты. Цифровое обозначение указывает так же на размеры элемента (тот же пример, как и с SMD 3528). Применяется он только для стекла, к примеру, для полок гарнитура из этого материала. В отличие от ленты с SMD, светодиодная полоса с DIP сгибается не только вдоль, но и поперек.

Краткая характеристика ленты SMD 5050

Элементы этой ленты, как видно из маркировки, величиной 5.0 х 5.0 миллиметров. Прародителем этого светодиода стал диод 3528. В зависимости от цвета интервал светового потока 2–8 лм. Потребители на таких полосах светодиодов SMD разделяются по влагозащищенности, имея маркировки: IP 20 – покрытие из полиуретана, или IP 65 – из силикона. IP 20 нужно устанавливать лишь в закрытых помещениях, в то время как IP 65 не боятся влаги, и разместить их можно даже на улице. В своем составе такие элементы имеют три разных или одинаковых по цвету кристалла. Подключение контроллера к многоцветному варианту исполнения 5050 позволяет получить освещение самых разных цветов. Среди основных характеристик данных светодиодов 5050 можно назвать:

1. прозрачный и очень жесткий материал из полиуретана;
2. эти элементы качественно пропаяны;
3. плотность диодов – 60 шт/м;
4. питание от 12 или 24 В.

По сравнению с прародителем – SMD 3528 – характеристики практически те же, с той лишь разницей, что «потомок» получился крупнее, мощнее и ярче.

Краткая характеристика ленты SMD 5730

Светодиоды, относящиеся к довольно высокоэффективным. Многие даже считают 5730 одной из лучших марок в линейке SMD-светодиодов. Основные плюсы их в хорошей проводимости тепла и очень невысоком сопротивлении. Служат они довольно продолжительное время. Весьма неплохо переносят вибрацию, сырость и резкое изменение температур. Реализуются в основном лентой в катушке. Обладают комфортной светопередачей и высокой энергоэффективностью, в результате чего завоевали доверие предпринимателей, использующих 5730 в основном в торговых и офисных помещениях, в качестве надежных и мощных светодиодов. Также у них есть несколько преимуществ перед более ранними моделями:

1. значительный срок службы, стабильные показатели и качественное исполнение;
2. уменьшение освещаемости – не более одного процента после 3 000 часов;
3. материал, из которого они изготовлены, способен выдержать температуру до 260 градусов.

Одноцветная лента с LED SMD 5730

Каким бывает белый цвет?

Для домашнего освещения в основном применяются светодиоды белого цвета. Но тон его может быть разным. Нередко можно услышать, как кто-либо говорит: «Купил лампу, а она слишком холодная, нужно поменять, взять что-то потеплее». Так как же распределяются оттенки белого цвета?

Световой поток лампы имеет разную цветовую температуру. К примеру, если она составляет 2 700 кельвин, то оттенок будет чуть желтоватым, больше походящим на свечение лампы накаливания или на солнечный свет. Такой цвет называют теплым, он оказывает расслабляющее, успокаивающее действие. Для основного освещения такой оттенок не подойдет, другое дело – подсветка спальни.

Следующий за теплым – оттенок натурального (нейтрального) белого, с уровнем цветовой температуры в 4 200 кельвин. Это самый популярный и часто используемый тон. Он хорош в виде основного освещения вне зависимости от назначения помещения. Если же порог цветовой температуры остановился на 6 000 кельвин, такой оттенок будет называться холодным. У такого освещения слегка синеватый цвет. Используется в основном для рабочих помещений, т. к. свет таких ламп очень ярок. Также применим на таких объектах, как парковки, подъезды, придомовая территория, парки, аллеи и скверы.

Светодиод SMD 5050

При выборе светодиодного освещения необходимо обратить внимание на упаковку. Если она неровная, надписи нечеткие или просто вызывают подозрение – от такого приобретения лучше отказаться. Купив китайский вариант подделки известного бренда можно испортить себе настроение и впустую потратить деньги. Светить они, конечно, будут, но с меньшими показателями, чем заявлено по маркировке.

lampagid.ru