Светодиоды маркировка характеристика подключение: Светодиоды. Характеристики и основные схемы подключения на 12 вольт и 220В

Содержание

SMD светодиоды. Основные технические параметры и маркировка SMD светодиодов Smd светодиоды 3 вольта

Разнообразие SMD светодиодов расширяется с каждым днем. SMD светодиоды 3528, 2835, 5050, 3014, 5630 и 5730 – лишь основные типоразмеры, которые уже обрели всемирную популярность. Параллельно с ними под знаком «Made in China» штампуют планарные светодиоды самых разных размеров с непредсказуемыми параметрами.

Если проверенные временем характеристики светодиодов SMD 3528 и SMD 5050, в большинстве своем, соответствуют заявленным параметрам, то к светоизлучающим диодам нового форм-фактора много вопросов. Китайцы лихо научились подделывать всё-то, что востребовано на потребительском рынке, включая LED-продукцию. Учитывая, что светодиодные лампы и ленты именитых европейских компаний тоже собираются в Китае, какое качество в них заложено?

Чтобы внести ясность и увидеть отличия среди наиболее применяемых ныне светодиодных чипов для поверхностного монтажа, предлагаем сравнить их электрические, оптические и конструкционные параметры.

Но сначала несколько фраз о сфере их применения.

Область применения

SMD LED используют везде, где нужно что-то осветить, подсветить или попросту украсить. Они стали базовым элементом в лампочках общего освещения, в индикаторных панелях и ЖК-телевизорах, в системах аварийного освещения. Самым популярным товаром, собранным на SMD светодиодах по-прежнему остаётся светодиодная лента, а также её модификации в виде линеек и модулей.

В новой вариации многоцветные ленты конструируют на группах, которые состоят из четырёх мощных светодиодов разного цвета «R+G+B+W». В сумме их светоотдача намного больше, чем у привычных светодиодов SMD 5050, а наличие независимого white LED расширяет световые оттенки.

Краткие технические характеристики

Теперь рассмотрим каждый наиболее популярный типоразмер в индивидуальном порядке. С помощью цифр мы постараемся дать объективную оценку каждому виду, раскрыть сильные и слабые стороны.

Компания-изготовитель имеет право изменять опто-электрические показатели SMD светодиодов, указывая об этом в паспортных данных. Например, SMD 5730 от Samsung и Sanan будут немного отличаться световым потоком.

Планарные светоизлучающие диоды этого типа можно смело назвать первопроходцами, благодаря им технология поверхностного монтажа достигла нынешних высот и продолжает прогрессировать. LED SMD 3528 имеет прямоугольную форму с соотношением сторон 3,5 на 2,8 мм и высотой 1,4 мм. С каждой из противоположных сторон меньшей длины видно по два контакта. На корпусе со стороны катода виден срез (ключ). Рабочая поверхность имеет круглую форму, покрытую люминофором.

Падение напряжения при номинальном токе 20 мА зависит от цвета излучения. Для белых LED оно может быть в пределе 2,8-3,4В, а световой поток 7,0-7,5 лм. Яркость SMD 3528 сильно зависит от температуры и при 80°C она снижается на 25%.

Этот тип светодиода можно назвать усовершенствованной версией SMD 3528. Конструкция SMD 5050 позволила реализовать многоцветные светодиоды на базе синего, красного и зелёного кристаллов с возможностью раздельного управления каждым цветом. Внутри корпуса 5,0 на 5,0 мм расположено три кристалла с техническими параметрами идентичными SMD 3528.

Соответственно производитель не рекомендует превышать значение рабочего тока более чем 60 мА. При этом прямое напряжение составит 3,3В, а световой поток 18 лм. Суммарное энергопотребление одного SMD 5050 равняется 200 мВт в диапазоне рабочих температур -40/+65°C.

Со светодиодами осветительные приборы шагнули на новую ступень развития. В корпусе размером 5,6 на 3,0 мм ученые сделали не только новый форм-фактор, но ещё и полупроводниковый прибор с некоторыми конструктивными особенностями, изготовленный с применением новых материалов. В отличие от предшественников, SMD 5630 характеризуется большей мощностью и светоотдачей.

Световой поток может достигать 58 лм, измеренный при прямом токе 150 мА. Через фирменные SMD 5630 разрешается пропускать до 200 мА постоянного и до 400 мА импульсного тока с коэффициентом заполнения 25%. Величина прямого напряжения зависит от оттенка белого света и может составлять от 3,0 до 3,6В.

Светодиод SMD 5630 имеет 4 вывода с ключом около первого контакта. Из них задействовано всего два вывода: 2 – катод (-) и 4- анод (+). Как и во многих современных LED SMD чипах снизу есть подложка, способствующая улучшению отвода тепла.

SMD 5730

Светоизлучающие диоды этой модификации появились почти одновременно с корпусом 5630 и являются их аналогами. В свою очередь они подразделяются на два вида: SMD 5730-05 и SMD 5730-1 с мощностью потребления 0,5 и 1,0 Вт соответственно. Оба вида относятся к разряду высокоэффективных светодиодов с тепловым сопротивлением всего 4°C/Вт. В отличие от SMD 5630 светодиоды 5,7 на 3,0 мм визуально выше (на 0,5 мм) и, вместо четырёх, имеют два контакта.

SMD 5730-05 выдерживает ток до 180 мА, рассеивая при этом 0,5 Вт активной мощности. Также он прекрасно работает в импульсном режиме с амплитудой импульса до 400 мА, длительность которого не более 10% от периода. Работая на номинальном постоянном токе, SMD 5730-05 обеспечивает яркость до 45 лм.

SMD 5730-1 можно эксплуатировать на постоянном токе до 350 мА и импульсном токе с коэффициентом заполнения не более 10% до 800 мА. Типовое падение напряжение в рабочем положении – 3,2В с мощностью до 1,1 Вт. Кристалл выдерживает температуру p-n-перехода в 130°C и нормально функционирует в пределах от -40 до +65°C. В сравнении с SMD 5050 он обладает меньшим тепловым сопротивлением и в 6 раз большим световым потоком, который в фирменном исполнении достигает 110 лм.

SMD 3014

SMD 3014 – относительно новый типоразмер, относящийся к классу слаботочных светодиодов. Максимальный прямой ток кристалла не должен превышать 30 мА. Зона прямого напряжения 3,0–3,6В. У белых светодиодов теплых оттенков светоотдача минимальна (8 лм), а у холодных – максимальна (13 лм). Размеры SMD 3014 составляют 3,0х1,4х0,75 мм. Выводы анода и катода не ограничиваются пайкой с торцов. Они уходят на нижнюю часть корпуса, что должно учитываться во время изготовления печатной платы. Увеличенный размер контактных площадок улучшает отвод тепла и крепление светодиода. Вывод анода в 2 раза длиннее катода.

Разработчики SMD 2835 снабдили его самыми лучшими качествами, которые были у предшественников. Типоразмер 28 на 35 мм повторяет форму SMD 3528. Но у нового SMD 2835 гораздо больше эффективная площадь излучения, которая имеет прямоугольную форму покрытую люминофором. Высота элемента не более 0,8 мм. Несмотря на столь малые размеры, заявленный световой поток может достигать 50 лм.

По остальным электрическим характеристикам SMD 2835 очень схож с SMD 5730-05. В свою очередь, конструктив элемента идентичен светодиоду SMD 3014, когда выводы анода и катода выполняют функцию теплоотводящей подложки.

Особенности

По мере исследования китайских SMD LED нового формата этот раздел можно расширять бесконечно. Пока больше всего вопросов к мощности потребления. Приобретая, к примеру, несколько SMD 5730 для сборки светильника своими руками или линейку на SMD 3014 пользователь рассчитывает получить световой поток, приведенный в data sheet. Однако нередко простой замер тока нагрузки и несложные вычисления показывают, что реальная мощность одного светодиода ниже в 3–4 раза. Почему так?

Потому что размер 5,7 на 3,0 мм не означает, что внутри смонтирован соответствующий кристалл. Таким искусным способом китайцы вводят покупателей в заблуждение. Самое интересное то, что у покупателя практически нет выбора. Найти фирменный товар с правильно подобранными параметрами сложно.

При проектировании источника питания своими руками, нужно стремиться к тому, чтобы реальный ток в нагрузке составлял примерно 95% от указанного в технических характеристиках. Немного недогружая светодиод, можно добиться увеличения рабочего ресурса даже в случае с некачественными китайскими светодиодами.

У всех моделей светодиодов значения светового потока указаны для цветовой температуры 5000–5500°K. Более тёплые тона будут иметь светоотдачу меньше на 10%, а более холодные – больше на 10%. Кроме этого стоит помнить о погрешности во время тестирования, которая может достигать 7%. Так что не удивляйтесь, если вместо заявленных 50 люмен чип выдаст не больше 43 лм.

Перед первым включением всегда проверяйте светодиод мультиметром, так как цоколёвка, в случае с подделкой, может не совпадать. Возле ключа может быть как анод, так и катод чипа.

В дешёвых монохроматических светодиодных лентах SMD 5050 можно увидеть, как все три чипа одного светодиода включены в параллель и запитаны от одного резистора. Такой подход упрощает разводку токоведущих дорожек гибкой печатной платы, уменьшает количество используемых резисторов, а значит, снижает затраты на производство. Конечно, срок службы такой ленты тоже снижается.

Китайские умельцы научились создавать SMD светодиоды любой произвольной формы, в чём можно легко убедиться. Достаточно снять защитный рассеиватель с нескольких лампочек разных фирм (цоколь Е14, Е27) и прочесть тип установленного светодиода на плате. Кажется, разнообразию нет предела. Технические характеристики подобных чипов предугадать невозможно.

Читайте так же

Светодиодные осветительные приборы известны своей производительностью, мощностью, экономичностью и долговечностью. В последние годы популярность стали завоевывать SMD светодиоды. Благодаря лучшему теплоотводу элементы можно монтировать на любую поверхность.

SMD светодиоды – что это такое

LED SMD – светодиодные лампы поверхностного монтажа. Главное их отличие от обычных диодов – способ установки, что обуславливает конструкционные особенности. В стандартном выводном варианте имеются длинные выводы для установки лампы через отверстия в плате. В SMD устройстве есть только контактные площадки – планерные выводы, поэтому изделие закрепляют прямо на плату. Этот способ и называют поверхностным монтажом. Установка диодов очень проста и может выполняться неспециалистом.

Такое решение имеет еще один существенный плюс. Характеристики SMD светодиодов включают большую световую мощность при низком потреблении электричества. Однако реализация такого достоинства требует очень хорошего теплоотведения. Массивные короткие выводы более эффективны и лучше отводят тепло. Кроме того, диод практически сидит на плате и передает тепло и ей.

SMD светодиоды более устойчивы к вибрациям и механическим повреждениям за счет более плотной «посадки».

Расшифровка маркировки SMD светодиодов

Марки светодиодов обозначают для того, чтобы сделать их применение более удобным. Используются для этого только 4 цифры, так что «разгадать» обозначение несложно.

Устройства классифицируют по размерам, и маркировка, по сути, указывает на величину изделия. Цифры обозначают длину и ширину в миллиметрах. Например, модель 3528 имеет размеры 3,5*2,8 мм. Остальные сведения о приборе можно получить из инструкции.

Важно! Изучать инструкцию полезно, поскольку многие китайские производители устанавливают в типичный корпус чипы меньшей мощности. При этом легко приобрести светодиод мощностью в 0,1 Вт вместо 1 Вт.

Размеры SMD светодиодов

Типоразмеры SMD светодиодов, в какой-то мере определяют параметры изделия. Видов их существует множество, но к наиболее популярным относят следующие 6.

Размеры, мм

Количество кристаллов

Мощность, Вт

Световой поток, Лм

Температура эксплуатации, С

Таблица включает лишь основные параметры, но позволяет сравнить световой поток и мощность прибора.

Важно! Мощность светового потока зависит от цвета светодиода.

Помимо перечисленных, выпускают еще и множество светодиодов в 3 и 6 вольт, использующихся для подсветки LED-телевизоров, компьютерных мониторов, планшетов, смартфонов.

Характеристики СМД светодиодов

Каждый вид SMD светодиода характеризуется не только величиной излучения и количеством потребляемого тока, но и другими параметрами. Тип изделия определяет применение прибора и особенности монтажа.

Характеристики светодиода 3528

Как видно из таблицы, светодиод SMD 3528 бывает однокристальным и трехкристальным. В первом случае он может генерировать белый нейтральный и теплый свет, а также желтый, синий, зеленый и красный. Во втором подает сразу несколько цветов. Однокристальный вариант оборудован 2 выводами для подсоединения, а трехкристальный – 4 (1 катод и 3 анода). Чтобы предупредить влияние окружающей среды, кристаллы заливаются прозрачным компаундом. Материал может включать люминофор: так выравнивают цветовые показатели прибора.

Световой поток, который излучает прибор, невелик. Зато SMD 3528 обладает миниатюрными размерами и регенерирует разные цвета. Благодаря этому светодиоды используют в лентах подсветки и недорогих декоративных светильниках.

Характеристики светодиода 5050

Светодиод SMD 5050 может включать 3 или 4 кристалла. Для одноцветного светильника выбирают одинаковые или близкие по оттенку кристаллы. 5050 отличается более высокой яркостью – в 3 раза больше, чем 3528. В диодах предусмотрена такая же защита: прозрачный компаунд или люминофор.

Прибор отличается лучшим соотношением мощности и цены и обеспечивает любой цвет светового потока. Как правило, 5050 устанавливают на декоративные осветительные ленты – одноканальные, RGB, RGBW. Если увеличить плотность крепления – до 60 штук на 1 м, светодиодную ленту можно использовать не только как украшение, но и для освещения интерьерных элементов. Ленты оснащены контроллерами, что позволяет регулировать оттенок и интенсивность света.

Характеристики светодиода 5630

Элемент 5630 имеет только однокристальное исполнение, но отличается высокой мощностью: генерирует световой поток в 57 люменов. Цвет белый, с разной температурой: холодный, дневной, теплый. Прибор защищен 2 старисторами и может выдерживать импульс тока до 400 мА.

У светодиода 4 вывода, но работу элемента обеспечивает только 2. 2 других вместе с подложкой требуются для отвода тепла. Применяют диод при изготовлении мощных ламп и прожекторов.

Важно! Яркость диода зависит от температуры воздуха. При +85 градусов показатель падает на 25%.

Характеристики светодиода 5730

Однокристальный вариант обладает такой же мощностью, что и 5630, а вот трехкристальный SMD светодиод 5730 втрое мощнее: изучает свет яркостью до 158 люменов. Также предназначен для получения светового потока белого цвета, но с разной цветовой температурой.

Модификация отличается очень низким тепловым сопротивлением, что позволяет обойтись без двух дополнительных выводов, как в 5630. При этом она выдерживает также импульсный ток.

Элемент отличается высокой производительностью и используется также как и 5630 – при производстве мощных светодиодных светильников.

Характеристики светодиода 3014

Однокристальный элемент умеренной мощности – до 11 люменов, и очень небольших размеров. В качестве защиты используется компаунд. Светодиод генерирует белый свет – теплый, холодный, основные цвета, а также оранжевый. Эту относительно недавно появившуюся модификацию относят к категории слаботочных.

При монтаже изделия нужно учитывать его особенность: выводы у него нетипично длинные и достигают нижней части корпуса. Таким образом, улучшается теплоотвод.

Главное назначение 3014 – модули и ленты декоративной подсветки. Нередко диоды применяют при производстве автомобильных ламп и настольных приборов.

Характеристики светодиода 2835

Из всех типов SMD светодиодов модель является самой мощной: излучает примерно на 20% больше света, чем 5730. Так можно уменьшить энергопотребление. Однокристальный прибор производят в трех версиях разной мощности. Он излучает белый свет разной температуры. По размерам близок к элементу 3528, но имеет круглую линзу.

Этот вариант наиболее популярен, так как применяют его при изготовлении буквально любых осветительных приборов: ламп на улице, прожекторов, бытовых светодиодных светильников. А это означает большое количество подделок, где вместо одноваттного диода устанавливают элемент меньшей мощности.

Применение SMD светодиодов

Используют светодиодные лампы настолько широко, что перечислить все сферы применения невозможно.

Чаще всего приборы такого рода встречаются в следующих изделиях:

  • карманные и тактические фонарики – здесь ставят светодиодные лампы в 6 вольт;
  • лампы и поворотники на автомобилях;
  • бытовые осветительные изделия разных видов;
  • декоративная подсветка, монтируемая как внутри здания, так и снаружи, применяют кристаллы, генерирующие разный цвет;
  • вывески, указатели, светофоры, рекламные щиты;
  • необыкновенно популярны SMD светодиоды в ландшафтном дизайне, элементы не боятся вибрации и низкой температуры, что позволяет организовать самые интересные варианты подсветки;
  • слаботочные модификации активно используют для индикации.

В каждом случае подбирают диоды необходимой мощности. При этом учитывают цвет светового потока.

Требования к подключению

Устанавливать диоды можно на любой поверхности: на бетонном потолке, оклеенном обоями, на пластиковой панели, рядом с натяжными пленками. Благодаря хорошему теплоотводу исключается возможность повредить материал. Но хотя монтаж приборов весьма прост по сравнению с выводными, установка требует выполнения нескольких рекомендаций:

  • чтобы подключить изделие к источнику питания, нужно использовать драйвер, в противном случае светодиод может выйти из строя или работать в некорректном режиме;
  • если используют только 1 резистор, элементы следует соединять последовательно, чтобы избежать разброса параметров;
  • запрещается соединять последовательно диоды с разными показателями по рабочему току, в этом случае часть элементов будет светить тускло;
  • при слишком высоком токе светодиод перегревается и перегорает, соответственно, допускается установка резистора только с достаточным сопротивлением.

Если предполагается монтаж садовой подсветки, следует выбирать изделия, защищенные от действия влаги и пыли.

Заключение

SMD светодиоды отличаются очень хорошим теплоотводом, что, с одной стороны, обеспечивает их работу при довольно высоких температурах, а с другой – позволяет монтировать на любую поверхность. Видов элементов очень много, так что для любого случая – от прожектора до индикации, можно подобрать соответствующую модификацию.

SMD светодиоды представляют собой современные осветительные приборы, которые устанавливаются в качестве дополнительной подсветки. Они стали базовыми комплектующими в индикаторах ЖК-панелей, в системах аварийного освещения и общего. Самой популярной модификацией стала , используемая для украшения квартир и коммерческих предприятий.

Особенности маркировки

Каждый светодиод smd имеет символьное обозначение, при помощи которого можно узнать габаритные размеры чипа. Это значит, что если размер равен 4,5х2,0, то маркировка соответственно – SMD 4520. Самыми популярными типоразмерами для современной светодиодной ленты считаются — 3528, 5050 и 5630, в этот список также можно добавить 5730. При помощи них выполняется полное освещение жилых и коммерческих помещений. Они практически заменяют стандартные лампы накаливания.

Среди всех указанных, самым ярким считается 5630 тип, который зачастую используют в комнатах с большими окнами. Каждый диод smd отличается своими параметрами:

Яркость и мощность освещения;

Энергопотребление;

Рассеивающая способность;

Срок эксплуатации;

Температура освещения.

Все эти аспекты учитываются при покупке светодиодной ленты или диодов по-отдельности. Особенно важен параметр температуры и рассеивания, которые существенно влияют на количество света и его цветность. Более дешевые модели обладают неприятным желтым оттенком, а более дорогие – холодными, светлыми тонами.

Разновидности

Первопроходец: SMD 3528

СМД 3528 можно назвать одними из первых диодов, которые положили начало развития такой технологии освещения. Их размеры составляют 3,5 на 2,8 (что можно узнать из маркировки), высота – 1,4 мм. На обеих сторонах расположены два контакта, а со стороны катода – ключ. Сверху покрыт люминофорным светящимся порошком.

Стандартный рабочий ток равен 20 мА и влияет на цветность освещения. Производительность диода также зависит от общей температуры: при достижении 80С – показатель понижается практически на треть. Световой поток составляет 7,0 Лм.

Обновленные: 5050

Новая технология позволила реализовать разноцветные светодиоды, и возможность регулировать их цветность раздельно. Размер корпуса составляет 5х5, внутри которого расположены 3 кристалла по типу вышеописанной модели.

Не советуется повышать максимальную мощность более, чем 60 мА из-за потери качества. Рабочая температура составляет: от -45 до +65 С. Световой поток не более 18 Лм.

Новейшая разработка: SMD 5630Х

Характеристики светодиодов smd были улучшены, вместе с данной вариацией. В небольшом корпусе 5,6х3,0 был реализованы новые размеры и полупроводник. В сравнении с предыдущими версиями, показывает высокую эффективность и светоотдачу.

Рассеивание может достигать отметки 58 Лм, при мощности в 150 мА. Уровень напряжения напрямую зависит от уровня белого освещения. Благодаря небольшой подложке, отвод тепла происходит намного быстрее и проще. Обладает четырьмя выводами, расположенными рядом с меткой первого контакта.

Аналогом данного варианта можно назвать 5730, работающие в сети импульсивного тока. Обладает меньшим световым сопротивлением и увеличенным потоком, достигающим отметки 110 Лм.

С минимальным потреблением

Считаются наиболее эффективными и простыми в использовании. SMD led такого формата, обладают уменьшенным размером корпуса, что существенно влияет на возможность их размещения более плотно на платах. Максимальное рассеивание составляет до 13 Лм, а минимальное всего 8 Лм. Использование именно их, позволяет достичь более яркого света, но и существенно уменьшить энергопотребление целой ленты.

Заключение

Форматы светодиодов могут быть самыми разными: те, что используются в подсветке экранов, для освещения целых помещений или отдельных объектов. Их основные характеристики влияют на общее энергопотребление, а рассеивающая способность — на возможность организовать правильную подсветку при помощи светодиодных лент. Современные технологии не стоят на месте и можно заметить уже новые, ультра-яркие варианты, используемые в электронной технике или определенной категории оборудования.

Что такое smd светодиоды? Surface Mounted Device – радиоэлементы, не имеющие дополнительных монтажных отводок. Они крепятся непосредственно на поверхность монтажной платы.

Этот тип сверхъярких светодиодов широко используется в осветительных конструкциях. Благодаря отсутствию корпуса увеличивается плотность монтажа и существенно снижается вес конечной конструкции.

Расшифровка маркировки светодиодов

Рассмотри маркировку на примере SMD 3528 матрицы теплого белого света.

LED-WW-SMD3528

  • LED – светодиод;
  • WW – warm white – тёплый белый;
  • SMD – диод для поверхностного монтажа;
  • 3528 – размеры матрицы.

Многие производители пытаются уникализировать свой товар различными уловками. Так появляются серии 5636, 5736. Характеристики их полностью идентичны базовым моделям, а последняя цифра говорит лишь о незначительных изменениях типоразмера.

Технические характеристики SMD 3528 (datasheet)

SMD 3528 – однокристальная матрица с малым потреблением тока и относительно небольшой яркостью. Но именно благодаря этому можно конструировать любую подсветку не заботясь о дополнительном теплоотводе. Эта сборка применяется в лентах ночного освещения, в системах подсветки рекламных лайтбоксов, светящихся указателей.

В варианте (RGB) в матрице используется три кристалла.

Тип свветодиодаЦвет свеченияРазмер, ммСветовой поток, ЛмУгол, град.Ток, мАНапряжение, В
LED-WW-SMD3528Белый теплый3,5 x 2,84,5-5,0120-140202,8-3,2
LED-CW-SMD3528Белый
LED-B-SMD3528Синий0,6-0,85
LED-G-SMD3528Зеленый2,8-3,5
LED-Y-SMD3528Желтый1,2-1,61,8-2,0
LED-R-SMD3528Красный
LED-RGB-SMD3528RGB0,6120-140202,0-2,8
1,6203,2-4,0
0,320

Размеры SMD 3528


Типоразмеры 3528

Оригинальный datasheet SMD 3528 можете скачать по ссылке .

Технические характеристики SMD 5050 (datasheet)

SMD 5050 – трехкристальная матрица. Мощность светодиода 5050 пропорциональна трём матрицам 3528, помещенных в один корпус. 5050 применяется в системах поверхностного монтажа, где требуется повышенная яркость подсветки при ограниченной площади светоизлучателя.

Тип свветодиодаЦвет свеченияРазмер, ммСветовой поток, ЛмУгол, град.Ток, мАНапряжение, В
LED-WW-SMD5050Белый теплый5,0 x 5,010,0-12,0120-1403 x 203,2-3,4
LED-CW-SMD5050Белый
LED-B-SMD5050Синий2,0-2,5
LED-G-SMD5050Зеленый8,0-8,5
LED-Y-SMD5050Желтый4,5-5,01,9-2,2
LED-R-SMD5050Красный
LED-RGB-SMD5050RGB1,6120-140201,6-2,0
2,5202,8-3,2
0,620

Размеры SMD 5050


Размеры 5050

Оригинальный datasheet SMD 5050 можете скачать по ссылке .

Технические характеристики SMD 5630 и 5730 (datasheet)

Сравнительные таблицы параметров

Общая таблица технических характеристик 3528, 5050, 5630, 5730:


Сравнительная таблица технических характеристик 3528, 5050, 5630, 5730

Тип светодиода различают по строению кристалла и цветности:

Исключение представляет светодиоды с тремя кристаллами на светодиодной матрице.

Трехкристальная SMD матрица, например, в серии 5050, имеет три анода и три катода. Подключается она как три самостоятельных элемента. Для RGB модели 5050 характеристики в datasheet прописаны для каждого диода, так как у них различные параметры энергопотребления.


Светодиоды 5050 — схема включения

Такие требования к подключению вызваны тем, что даже у абсолютно одинаковых кристаллов будут различия в токе питания и подключение без токоограничителя попросту выведет один из них из строя.

ЗАПОМНИТЕ!

  1. Не рекомендуется подключать любые модели светодиодов к источнику питания без резистора. При использовании одного резистора допустимо только последовательное подключение одного типа светодиодов.
  2. В случае использования трехкристальный диодов, каждый канал подключается через отдельный резистор и соединяется с таким же диодом в следующем модуле.
  3. Не подключайте светодиоды с разными нагрузочными характеристиками. Простыми словами не подключайте вместе 3528 и 5050.
  4. Категорически противопоказано использовать резисторы с сопротивлением меньше номинального. Это увеличит нагрузочный ток светодиода и сократит срок его службы.

Сверхъяркие светодиоды, изобретенные относительно недавно, уже прочно вошли в нашу жизнь. Компактные и экономичные, они с успехом используются как в переносных осветительных приборах, так и в стационарных системах освещения и подсветки. Особой популярностью в последнее время стали пользоваться мощные и компактные smd светодиоды, о которых мы сегодня и поговорим. Прочитав эту статью, ты узнаешь, почему они так называются, чем отличаются друг от друга и где могут встречаться.

Особенности SMD-светодиодов

Основное визуально заметное отличие smd светодиодов от обычных состоит в конструкции их корпуса:

Обычные с аксиальными выводами (слева) и SMD светодиоды

Если обычный диод имеет достаточно длинные выводы для монтажа через отверстия в плате, то их smd аналоги имеют лишь небольшие контактные площадки (планарные выводы) и монтируются прямо на плату.


Монтаж светодиода обычным способом (слева) и методом поверхностного монтажа

Такой метод сборки называется поверхностным монтажом, отсюда и название светодиодов: smd (англ. Surface Mount Device – прибор для поверхностного монтажа). Такой монтаж наиболее прост, и его можно поручить роботам.


Сборку устройств на smd компонентах можно поручить роботу

Кроме того, стал возможен эффективный отвод тепла от кристалла благодаря очень коротким, но относительно массивным выводам и тому, что прибор практически лежит на плате. Ведь несмотря на свою экономичность, сверхъяркие диоды в процессе работы нагреваются. Эта особенность конструкции позволила изготавливать очень миниатюрные, но мощные smd светодиоды, требующие хорошего отвода тепла.

Сегодня мировая промышленность выпускает множество типов smd светодиодов, отличающихся друг от друга как габаритами, так и электрическими параметрами.

Как расшифровать маркировку

Сверхъяркие smd светодиоды принято маркировать четырьмя цифрами, а линейка выпускаемых сегодня приборов выглядит примерно так:


Типоразмеры и внешний вид наиболее популярных smd светодиодов

Типов приборов, конечно, намного больше, но для разбора маркировки нам хватит и этих. Как же разобраться в этой маркировке и что обозначают цифры? Оказывается, ничего сложного тут нет: цифрами обозначены горизонтальные размеры корпуса smd светодиодов – длина и ширина в сотых миллиметра. К примеру, прибор 5050 имеет размеры 5.0х5.0 мм, а 3528 – 3.5х2.8 мм. Больше никакой информации маркировка не несет. Технические характеристики ты можешь узнать только из сопроводительной документации или же поверить на слово продавцу.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Покупая светодиоды, обязательно ознакомься с сопроводительной документацией – наши “друзья” из Китая имеют привычку встраивать в стандартный корпус кристаллы самой различной мощности (обычно меньшей). Если продавец об этом умолчит, то ты запросто можешь получить светодиод мощностью, к примеру, 0.09 Вт вместо одноваттного, но маркировка и внешний вид у него будут тот же!

Краткие технические характеристики

Хотя никакой информации о характеристиках smd светодиодов их цифровая маркировка не несет, все же некоторая связь между типоразмерами и параметрами приборов есть. Рассмотрим параметры самых распространенных видов светоизлучающих smd полупроводников:

Основные технические характеристики светодиодов smd

Тип прибора

Размеры корпуса, мм

Количество кристаллов

Мощность, Вт

Световой* поток, лм

Рабочий ток, мА

Температура эксплуатации, °С

Телесный угол, °

Цвет свечения

35283.5х2.81 или 30.06 или 0.20.6 – 5.0* 20-40 … +85120 – 140белый, нейтральный, теплый, синий, желтый, зеленый, красный, RGB
50505.5х1.63 или 40.2 или 0.262 – 14* 60 или 80-20 … +60120 – 140белый, теплый, синий, желтый, зеленый, красный, RGB, RGBW
56305.6х3.010.557150-25 … +85120
57305.7х3.01 или 20.5 или 150 или 158150 или 300-40 … +65120холодный, белый, нейтральный, теплый
30143.0х1.410.129 – 11* 30-40 … +85120холодный, нейтральный, теплый, синий, желтый, зеленый, красный, оранжевый
28352.8х3.510.2 или 0.5 или 120 или 50 или 10060 или 150 или 300-40 … +65120холодный, нейтральный, теплый

* – зависит от цвета свечения кристалла

А теперь рассмотрим каждый из этих типов более подробно.

smd 3528

smd светодиод этого типа может быть однокристальным (белый, нейтральный, теплый, синий, желтый, зеленый, красный) или трехкристальным (RGB). В первом случае прибор имеет два вывода для подключения, во втором – четыре: один общий (катоды) и три анода. Кристаллы для защиты от окружающей среды заливаются прозрачным компаундом или компаундом с добавлением люминофора, выравнивающего цветовую характеристику диода.


Внешний вид одно- и трехкристального светодиода 3528

Как видно из таблички, этот тип светодиода имеет относительно малый световой поток. Но благодаря небольшим габаритам, умеренной стоимости и способности светить разными цветами, включая RGB, он все же нашел широкое применение в недорогих осветительных приборах и приборах декоративной подсветки.

Очень часто светодиоды 3528 входят в состав lcd лент подсветки. Такая лента с smd-светодиодами используется чаще всего в декоративных целях.


Автомобильные лампы и светодиодная лента, собранные на 3528

smd 5050

В отличие от 3528, 5050 имеет исключительно трехкристальное или четырехкристальное (RGBW) исполнение. Если прибор одноцветный, то все три кристалла имеют одинаковый или близкий (для выравнивания цветовой характеристики) цвет светового излучения. Это значит, что диод 5050 имеет втрое большую яркость, чем его однокристальный собрат smd 3528. Как и в первом случае, кристаллы защищены компаундом с люминофором или без него.


Трехкристальный светодиод 5050

Это, пожалуй, наиболее популярный прибор, используемый для декоративной подсветки и освещения. Он имеет оптимальное отношение стоимость/мощность и может обеспечить любой цвет подсветки (в случае использования rgb5050), включая белый повышенной яркости (четырехкристальный вариант), за счет простого изменения мощности на каждом из кристаллов.

Чаще всего такие светодиоды встраивают в такие светодиодные декоративные ленты, как:

  • одноканальная, где три кристалла соединены параллельно и питаются одним напряжением;
  • RGB и RGBW, имеющие три и четыре канала соответственно.

Благодаря достаточно высокой мощности диодов уже при их плотности 60 шт. на 1 метр светодиодной ленты она может успешно использоваться не только для декоративной подсветки, но и для освещения интерьера. При этом цветовую температуру и даже цвет освещения пользователь может изменять самостоятельно, для этого достаточно установить соответствующий контроллер.


Светодиодные ленты 5050 одноцветная (слева), RGB и RGBW

smd 5630 и 5730

smd 5630 представляет собой однокристальный мощный прибор (см. таблицу выше), способный создать световой поток до 57 люмен. Благодаря встроенной защите, собранной на двух стабисторах, прибор в состоянии выдерживать импульсный ток до 400 мА и переполюсовку. Светодиод имеет 4 вывода, но в работе кристалла участвуют только два. Оставшиеся два и металлическая подложка используются для лучшего теплоотвода. Цвет свечения светодиода – белый разной цветовой температуры.


Внешний вид и внутренняя схема светодиода 5630

Приборы 5730 могут быть как одно, так и двухкристальными. Первые имеют сходные с 5630 характеристики, вторые вдвое мощнее (1 Вт) и в состоянии создавать световой поток до 158 лм.


Внешний вид светодиода 5730

Оба типа приборов излучают белый свет различной цветовой температуры и могут использоваться для изготовления мощных светодиодных лент, ламп, прожекторов.


Автомобильная лампа на 5630 и стоваттный прожектор на 5730

Однокристальный компактный прибор умеренной (0.12 Вт) мощности и световым потоком до 11 лм. В зависимости от исполнения может излучать белый свет разной цветовой температуры, а также синий, желтый, зеленый, красный и оранжевый. Для защиты от окружающей среды и коррекции цветовой температуры кристалл покрывается компаундом с люминофором.


Светодиод smd 3014

Основная область применения smd 3014: светодиодные ленты и модули для декоративной подсветки, точечные светильники и лампы к ним. Нередко используются для изготовления автомобильных ламп.


Автомобильная лампа, настольный и встраиваемый светильники, лента на основе диодов smd 3014

smd 2835

Однокристальный светодиод повышенной мощности. Выпускается в трех исполнениях: 0.2, 0.5 и 1 Вт. Излучает белый свет различной цветовой температуры, по размерам корпуса совпадает с прибором 3528, но отличается от последнего прямоугольной линзой (у 3528 она круглая).


smd 2835 (слева) и smd 3528

Из-за высокой популярности приборов выпускается очень много подделок, в которые устанавливаются кристаллы меньшей мощности. Так, хотя китайский smd 2835 и выпускается официально, но оснащается он кристаллом всего 0.09 Вт. Внешне отличить его от одноваттного бывает невозможно из-за добавленного в компаунд люминофора, поскольку он непрозрачен, соответственно, оценить размеры кристалла на глаз не получится.

Светодиоды (led) — принцип работы, подключение и виды led

Светодиод – это устройство для освещение, ставшие крайне популярными в последнее десятилетие. Он имеет маленькие размеры, различный спектр света, долгий срок эксплуатации, минимальное энергопотребление. Любой светодиод состоит из кристалла, находящимся на токопроводящей основе. К этой пластинке подключены контакты и особая оптическая система. В английском языке светодиод называется LED и переводится как light emitting diode.

Для достижения большого пространства между линзой и кристаллом заполняется силиконом, а пластина является кроме базой, также теплоотводом. В статье подробно рассмотрены все особенности устройства светодиодов и принцип их работы. В качестве бонуса статья содержит два ролика и одну подробную статью.

Различные светодиоды.

Технические характеристики

Часто в руки попадает светодиод, параметры которого нам не известны. Подключение светодиода напрямую к источнику питания, при малейшем превышении номинального рабочего напряжения резко увеличит протекающий через него ток и выведет из строя. Обычно в таких случаях я “на глазок” включал последовательно с ним резистор 1- 1.5КОм (при низковольтном питании) и светодиод работал уже в довольно широких приделах напряжения. Но бывают случаи, когда необходимо более точно определить параметры неизвестного светодиода, а идентифицировать его марку нет возможности.

Светодиод это устройство с односторонней проводимостью на базе полупроводниковых кристаллов, преобразующее электрический ток в световое излучение в узком диапазоне спектра посредством диффузии электронно-дырочного перехода.

Более-менее точно определить параметры можно экспериментально, используя его стабилизирующие свойства по следующей методике, для ее реализации нам потребуется блок питания с плавной регулировкой выходного напряжения от нуля до 10-12в, тестер (мультиметр) и конечно же ваши очумелые ручки. Сразу оговорюсь что к лазерным светодиодам такая методика не подходит. Исследуемый светодиод в соответствии с полярностью (полярность можно прозвонить при помощи того-же мультиметра, но если ошибитесь – ничего страшного, светодиод просто не будет светится) подключают к регулируемому блоку питания включив последовательно в цепь резистор сопротивлением около 500 Ом.

Материал в тему: все о тепловом реле.

Постепенно увеличивают напряжение выдаваемое блоком питания, постоянно измеряя и сравнивая значения напряжения на выводах блока питания и ножках светодиода  т.е. до токоограничивающего резистора и после него. Удобнее когда блок питания имеет собственную индикацию выдаваемого напряжения или проводить измерения двумя вольтметрами.

Таблица использования светодиодных источников с разной температурой свечения.

Если светодиод не светится возможно он инфракрасный (посмотрите на него через объектив цифрового фотоаппарата). Запоминаем это напряжение, добавляем процентов 15-20 (в зависимости от яркости свечения), это будет приближенное номинальное напряжение исследуемого светодиода. Если напряжение на ножках светодиода и выходе блока питания изменяется пропорционально от нуля до максимального значения выдаваемого вашим блоком питания (но не более 20 вольт), при этом свечения светодиода не наблюдается, значит вероятнее всего светодиод неисправный или неправильно соблюдена полярность при подключении.

Светодиодные лампы.

Если напряжение на ножках светодиода и выходе блока питания изменяется пропорционально от нуля до почти максимального значения, но светодиод нормально светится начиная с 3-5 вольт, то скорее всего токоограничивающий резистор находится внутри светодиода. В этом случае лучше просто ограничить значение тока протекающего через светодиод не более 17-20 мА ориентируясь по яркости свечения светодиода. Затем выставив на регулируемом блоке питания ноль вольт, подключаем к нему светодиод напрямую или для гарантии через резистор сопротивлением 10 ОМ, включив в цепь миллиамперметр (А) и плавно поднимаем напряжение до расcчитанного (измеренное плюс 10-15 %).

Таблица зависимости рабочего напряжения светодиода от его цвета.

Ток протекающий через светодиод в этом состоянии будет в пределах его номинального значения. Определенные таким образом значения параметры светодиода будут довольно “грубыми” но ими уже можно руководствоваться при расчете или попытке подобрать по ним светодиод из справочника. Чтобы “набить руку и глаз :-))” можно сначала поэкспериментировать со светодиодами с известным характеристиками.

Из чего состоит

Светодиод – диод с p-n переходом, испускающим определённый спектр при пропускании тока в прямом направлении. Цвет свечения  напрямую зависит от материалов полупроводника. Важно помнить, что в обратном направлении светодиод ток не пропускает. Светодиод начинает испускать фотоны при переходе напряжения через определённое значение, причём для каждого цвета оно разное – именно поэтому каждому цвету желательно подбирать свой резистор, иначе мы сталкиваемся с частой ошибкой – подключение RGB-светодиода через одинаковые резисторы, что приводит к неравномерной интенсивности цветов. Важно помнить, что хоть светодиоду и необходимо некоторое конкретное напряжение для работы, более важным параметром является ток.

У каждого типа светодиодов он также свой, но имеются средние значения. Например, для большинства 3 – и 5 мм светодиодов максимальный ток чуть превышает 20 мА. Однако, лучше держать его чуть пониже для увеличения ресурса – около 10 мА. Если Вам не нужно освещать им конкретную площадь, то будет достаточно и меньшего тока, например, для индикации события.

Красный, синий, желтый, зеленый светодиоды.

Плюсы светодиодов:

  • Яркие точные цвета
  • Большой срок службы (стремится к бесконечности)
  • Большой КПД, малый нагрев
  • Миниатюрный размер кристалла

Недостатки:

  • Необходима схема ограничения тока (сложнее, чем ограничение напряжения для ламп накаливания)
  • Неизбежное повреждение при превышении тока

Разновидности

Светодиоды отличаются по:

  • Размеру внешнего корпуса
  • Форме корпуса (круглые – самые популярные, но прямоугольные тоже часто встречаются)
  • Типу линзы (направленная – прозрачная – или рассеивающая, матовая)

По форме светодиоды бывают самые разнообразные, но кристалл в основе не зависит от внешней оболочки. По размеру – от самых мелких светодиодов в корпусе типоразмера 0402 (0.5×1мм) до 100-ваттных светодиодов размером 50×50 мм. В зависимости от эффекта, ставят несколько кристаллов одного или разных цветов.

Одного – для повышения мощности, в таком случае они подключаются параллельно и в итоге фокусируются как единый светодиод. Разных – для многоцветного эффекта, например, для индикации (обычно синий-красный, встречается во многих аккумуляторных устройствах как индикатор работы/зарядки) или для отображения большого спектра цветов (как например RGB-светодиод, способный отобразить все возможные цвета – состоит из 3 кристаллов, красного (R), зелёного (G), синего (B)).

Параметры редких светодиодов представлены в таблице ниже:

Таблица основных параметров редких светодиодов.

Светодиоды отличаются по длине волны – они способны точно испускать свет определённого спектра, в частности, ультрафиолетовыми светодиодами можно засвечивать фоторезист, а фидосветодиоды ускоряют рост растений. Граничное напряжение светодиода меняется от 1.9 В (инфракрасный) до 3.7 В (белый). Часто светодиоды собирают в последовательные сборки (например, в дешёвых светодиодных лентах), чтобы запитать, например, 5 2.2-вольтовых светодиодов от 12В, потеряв всего 1В на резисторе.

Если Вы используете светодиоды на большой ток, то, скорее всего, придётся ставить мощные резисторы, на которых всё равно будет теряться большое количество тепла. В таком случае можно использовать импульсные стабилизаторы тока (на основе DC-DC преобразователей или самодельные) – при большом КПД они обеспечивают большой ток и практически не греются! Светодиоды от 100 мА желательно подключать уже именно так. Понятно, что все светодиоды имеют различные характеристики, но как же найти нужный номинал резистора для правильного подключения светодиода? В этом деле нам поможет давно забытый школьный курс физики, а именно закон Ома.

Контакты светодиода

Для примера, возьмём светодиод с падением напряжения 2В, который нам нужно запитать от 3.3 В. Ток возьмём по среднему для всех «мелких» светодиодов значению – 20 мА, а чтобы не убить его раньше времени – 15 мА. Разница в напряжении между напряжением питания и напряжением, нужным для светодиода, составляет 3.3 – 2 = 1.3 В. Вспоминаем закон Ома для замкнутой цепи – I = U/R. Преобразуем её относительно сопротивления . Поделим 1.3 на 0.015 (15мА в А), получим 86.7 Ом. Значение крайне нестандартное, поэтому возьмём ближайшее удобное (в большую сторону) – например, 100 Ом. Светодиоду по режиму будет только лучше, а ток изменится незначительно (13 мА) – невооружённым взглядом вы вряд ли заметите это изменение.

Как подключить

В сети часто встречаются схемы параллельного или последовательного подключения светодиодов, при которых задействуется всего 1 резистор. Схемы имеют право на жизнь, но лишь в случае низкого тока через светодиоды и только при условии одинаковости всех диодов. Допустим, несколько светодиодов для индикации какого-либо события так подключить можно, но только обычных (часто применяемых, 3 или 5мм диодов с током до 20мА и напряжением примерно 2-3В) и с маленьким током (около 5мА). Мощные светики по 200мА не рекомендуется подключать таким образом – во-первых, у них могут сильнее различаться характеристики из-за неравномерного нагрева кристаллов, а вот-вторых понадобится мощный резистор, который и то, возможно, будет греться.

Материал по теме: Что такое реле времени

Лучше подключать каждый светодиод со своим резистором, или использовать линейные или импульсные стабилизаторы тока. Из-за уникальности каждого светодиода при подключении большого их количества может накопиться довольно большое отклонение от теоретических расчётов параметров, чему будут результатом сгоревшие диоды. Одно из интересных применений светодиодов – засветка фоторезиста для изготовления печатных плат. Если вы когда-либо занимались этой технологией или хотя бы читали о ней, Вы явно видели засветку с помощью лампы, похожей на энергосберегающую. Такие лампы малоэффективны, на засветку требуется порядка 10 минут, а с помощью самодельного устройства из 100 УФ-светодиодов мы достигли времени засветки 35 секунд! Для регулировки тока применялось 5 линейных стабилизаторов тока на 200мА, итоговый ток – 10мА на светодиоде, что продлит срок службы!

Свечение красного светодиода.

Использование

Единственный недостаток технологии – высокая стоимость. На данный момент цена одного люмена, излученного светодиодом, в 100 раз выше, чем люмена излученного лампой накаливания. Впрочем производители прогнозируют снижение этого показателя в ближайшие годы в 10 раз. Светодиоды на основе фосфида и арсенида галлия, излучающие в желто-зеленой, желтой и красной областях спектра были разработаны еще в 60-х – 70-х годах прошлого столетия. Их применяли в световых индикаторах, табло, приборных панелях автомобилей и самолетов, рекламных экранах, различных системах визуализации информации. По светоотдаче светодиоды обогнали обычные лампы накаливания. По долговечности, надежности, безопасности они тоже их превзошли. Долго не существовало светодиодов синего, сине-зеленого и белого цвета.

Цвет светодиода зависит от ширины запрещенной зоны, в которой рекомбинируют электроны и дырки, то есть от материала полупроводника и легирующих примесей. Чем «синее» светодиод, тем выше энергия квантов, а значит, тем больше должна быть ширина запрещенной зоны. Голубые светодиоды удалось изготовить на основе полупроводников с большой шириной запрещенной зоны — карбида кремния, соединений элементов II и IV группы или нитридов элементов III группы. Однако, у светодиодов на основе SiC оказался слишком мал КПД и низок квантовый выход излучения (то есть число излученных квантов на одну рекомбинировавшую пару). У светодиодов на основе твердых растворов селенида цинка ZnSe квантовый выход был выше, но они перегревались из-за большого сопротивления и оказались недолговечны. Первый голубой светодиод удалось изготовить на основе пленок нитрида галлия на сапфировой(!) подложке.

Квантовый выход — это число излученных квантов света на одну рекомбинировавшую электронно-дырочную пару. Различают внутренний и внешний квантовый выход. Внутренний — в самом p-n-переходе, внешний — для прибора в целом (ведь свет может теряться «по дороге» — поглощаться, рассеиваться). Внутренний квантовый выход для хороших кристаллов с хорошим тепло-отводом достигает почти 100%, рекорд внешнего квантового выхода для красных светодиодов составляет 55%, а ддя синих — 35%. Внешний квантовый выход — одна из основных характеристик эффективности светодиода.

Белый света от светодиодов можно получить несколькими способами. Первый — смешать цвета по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается при помощи оптической системы, например линзы. В результате получается белый свет. Второй способ заключается в том, что на поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне (есть и такие), наносится три люминофора, излучающих, соответственно, голубой, зеленый и красный свет. По принципу люминесцентной лампы. Третий способ – это когда желто-зеленый или зелено-красный люминофор наносятся на голубой светодиод. При этом два или три излучения смешиваются, образуя белый или близкий к белому свет.

Материал в тему: Что такое кондесатор

У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Технология RGB в принципе позволяет не только получить белый цвет, но и перемещаться по цветовой диаграмме при изменении тока через разные светодиоды. Получается целый осветительный комплекс, которым можно управлять вручную или посредством программы. Такие эффекты широко используются дизайнерами и производителями елочных гирлянд и аналогичных устройств. Кроме того, большое количество светодиодов в матрице обеспечивает высокий суммарный световой поток и большую осевую силу света. Недостатком системы является неодинаковый цвет в центре светового пятна и по краям. Кроме этого, из-за неравномерного отвода тепла с краев матрицы и из ее середины светодиоды нагреваются по-разному, и, соответственно, по-разному изменяется их цвет в процессе старения — суммарные цветовая температура и цвет «плывут» за время эксплуатации. Это неприятное явление достаточно сложно и дорого скомпенсировать.

Светодиоды.

Белые светодиоды с люминофорами существенно дешевле, чем светодиодные RGB-матрицы (в пересчете на единицу светового потока), и позволяют получить хороший белый цвет. Недостатки их: во-первых, у них меньше, чем у RGB-матриц, светоотдача из-за преобразования света в слое люминофора; во-вторых, достаточно трудно точно проконтролировать равномерность нанесения люминофора в технологическом процессе и, следовательно, цветовую температуру; и наконец в-третьих — люминофор тоже стареет, причем быстрее, чем сам светодиод.

Промышленность выпускает как светодиоды с люминофором, так и RGB-матрицы — у них разные области применения. Обычный светодиод, применяемый для индикации, потребляет от 2 до 4 В постоянного напряжения при токе до 50 мА. Светодиод, который используется для освещения, потребляет такое же напряжение, но ток выше — от нескольких сотен мА до 1 А в проекте. В светодиодном модуле отдельные светодиоды могут быть включены последовательно и суммарное напряжение оказывается более высоким (обычно 12 или 24 В).

Заключение

Более подробно о светодиодах можно прочитать в статье Устройство современных светодиодов. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.

Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.sestek.ru

www.howitworks.iknowit.ru

www.optogid.ru

www.voltiq.ru

 

Предыдущая

ПолупроводникиНесколько фактов о лазерном диоде

Следующая

ПолупроводникиЧем стабисторы отличаются от стабилитронов?

устройство, полярность, обозначение на схеме, характеристики, маркировка

На чтение 10 мин Просмотров 3.4к. Опубликовано Обновлено

Светодиодные светильники успешно вытесняют с рынка лампы накаливания и люминесцентные. Причина – ряд характеристик, которые делают этот прибор более выгодным в использовании и более функциональным.

Общая информация о светодиодах

Светодиод – это полупроводник, который генерирует видимое излучение при прохождении сквозь него электрического тока. В этом состоит его принципиальное отличие от любой другой лампы. В обычных вариантах светится от нагрева нить накала или газ, наполняющий трубку или корпус. Полупроводник не нагревается. Излучение является реакцией материала на прохождение тока, а не на нагрев какой-то части.

Светодиод дает почти монохромное излучение с определенной цветовой температурой. Полупроводники генерируют цветное излучение любого оттенка. В отличие от обычной лампочки, которая может изменить цвет только с помощью светофильтра, полупроводник именно излучает красный или синий свет.

Важное преимущество светодиода – возможность сформировать направленный световой поток. В обычных источниках света он рассеивается во все стороны и направление можно сформировать только за счет формы светильника и плафона. Полупроводник генерирует направленное излучение под углом от 15 до 180 угловых градусов. Уличный фонарь такого рода освещает именно дорогу под ногами прохожего, а не воздух на аллее.

В 1909 году Генри Раунд и Маркони Лебс впервые описали электролюминесценцию. В 1923 году советский инженер Лосев запатентовал устройство под названием «световое реле», где источником света служит полупроводниковый переход. Но только в 1961 году разработанный Ником Холоньяком инфракрасный светодиод получил промышленное применение. Источник белого света, который можно было использовать для освещения, был разработан только в начале 90-х и появился на рынке в 1993 году.

Принцип работы

Состоит конструкция из полупроводникового кристалла на подножке. Вокруг размещается корпус с контактными выводами и оптической системой из пластиковой линзы. Размеры устройства очень малы – 3*2 мм самый большой.

При пропускании электрического тока в прямом направлении, носители заряда – электроны и дырки – движутся навстречу. Они рекомбинируются на обедненном слое диода и благодаря переходу электронов на другой энергетический уровень излучают оптический свет.

Валера

Голос строительного гуру

Задать вопрос

Не все полупроводники одинаково хорошо генерирует свет при рекомбинации. Диоды из кремния, карбида кремния, германия практически не дают света. Прямозонные полупроводники, например, соединение галлия и арсения, кадмия и теллура, генерируют излучение куда более мощное. Варьируя состав полупроводника, добиваются излучения любой длины: от ультрафиолета до среднего инфракрасного диапазона.

Сфера применения

Используются светодиоды чрезвычайно широко. Полупроводники при испускании света не нагреваются. Эта особенность вместе с минимальными размерами делает полупроводники особенно удобными.

Сферы применения светодиода:

  • уличное, промышленное и бытовое освещение – выпускаются светильники, лампы, прожекторы, светодиодные ленты для любых вариантов освещения;
  • индикация – в виде одиночных вариантов или буквенно-цифрового табло – цифры на часах, например;
  • уличные экраны и информационное табло – основой выступает массив светодиодов;
  • автомобилестроение – светодиоды применяются и как подсветка, и как лампы тормозного освещения;
  • светодиоды служат источником света в оптоволоконных линиях связи, где они модулируют изучение, чтобы сформировать сигнал;
  • подсветка ЖК-экранов в мониторах, телевизорах, мобильных телефонах;
  • применяются для изготовления светодиодных дорожных знаков;
  • используются в играх, игрушках, USB-устройствах;
  • изготовление фитоламп – светильников для теплиц, оптимизированных под фотосинтез в растениях.

По интенсивности излучения и расходу электроэнергии светодиодные светильники еще несколько уступают люминесцентным. Однако они намного безопаснее и дольше служат. Последняя особенность и делает их привлекательным даже при обустройстве уличного освещения.

Высокая световая отдача – 146 люмен на ватт

Высокая прочность и стойкость к вибрациям

Низкое потребление электричества

Длительный срок службы – 30-10 тысяч часов

Количество включений и выключений не влияет на срок службы

Разная цветовая температура

Высокая спектральная чистота

Отсутствие инерционности — сразу включается на полную яркость

Регулируемый угол излучения

Безопасность

Нечувствительность к низким температурам

Отсутствие фосфора, ртути, УФ облучения

Высокая цена

Ограниченная сфера применения

Чувствительность к высоким температурам

Разновидности и устройство

Все светодиоды разделяют на категории индикаторные и осветительные.

Индикаторные устройства

Назначение состоит в индикации процессов и состояния. Также используются для подсветки приборных палений, мониторов. Мощность их сравнительно невелика – до 0,02 Вт, яркость умеренная.

Классификация диодов связана с конструкцией.

  • DIP – светоизлучающий маломощный кристалл заключен в корпус, обычно с выпуклой линзой. Форма корпуса цилиндрическая с диаметром от 3 мм и прямоугольная. Выпускаются модели, излучающие свет от инфракрасного до ультрафиолетового. Могут быть одно- и многоцветными, если требуется сложная индикация. Минус устройства – небольшой угол рассеяния, не более 60 градусов.
  • Super Flex «Pirahna» – сверхъяркий полупроводник в прямоугольном корпусе с 4 выводами. Конструкция легко крепится на плату. Диод используют для подсветки автомобильных приборов, рекламных вывесок холодных огней. Выпускают красный, зеленый, синий и 3 белых светодиодов. Корпусов всего 2: на 3 и 5 мм с линзой и без нее. Угол рассеивания – от 40 до 120 градусов.
  • Straw Hat – по виду напоминают двухвыводные цилиндрические модели, но меньшей высоты с линзой с большим радиусом. Полупроводник здесь расположен намного ближе к стенке линзы, что обеспечивает больший угол рассеивания – 100–140 градусов. Выпускают синие, красные, зеленые, желтые и белые светодиоды. Они чаще используются в декоративных целях, так как создают рассеянный, а не направленный свет. Обычная сфера применения – места, где требуется равномерная подсветка.
  • SMD – вариант для поверхностного монтажа. Кристаллы помещаются в корпуса прямоугольные и квадратные, но плоские. Размеры указаны в маркировке – 0603, 0805, где цифры обозначают длину и ширину в сотых дюйма. Есть разновидности с выпуклой линзой и без нее. Светодиоды сверхъяркие, мощность до 0,1 Вт, как цветные, так и белые. SMD-модели получили широкое применение при монтаже подсветки.

Осветительные светодиоды

Лазерный светодиод

Такие полупроводники применяются для освещения: помещений, улиц, автомобилей. Они намного мощнее и выпускаются только в белом цвете разной температуры: белый холодный, белый теплый, дневной.

На самом деле белого излучения в природе не существует. Чтобы получить генератор белого света, комбинируют три базовых цвета – красный, синий, желтый.

  • SMD LED – большинство осветительных светодиодов имеет такое исполнение. От индикаторных их отличает только большая мощность. Угол рассеивания – 100–130 градусов, поэтому для равномерного освещения нужно много LED.
  • COB – по сути, аналог платы, в которую интегрировано большое количество кристаллов SMD – несколько десятков. Угол рассевания – 180 градусов, так что этот вариант подходит для формирования только рассеянного излучения.
  • Filament LED – спектр излучения близок к лампе накаливания. Чаще используется для освещения жилых комнат и для создания декоративного освещения. КПД модели выше, чем у SMD.

Выпускают еще один необычный вариант – лазерный светодиод. Полупроводниковые кристаллы в них излучают узконаправленный поток света – в 5–10 градусов. Применяются в лазерных устройствах, наподобие строительного уровня, в линиях оптоволоконной связи, в целеуказателях.

Основные характеристики

При покупке светодиодов необходимо оценить его важнейшие параметры. К ним относится величина номинала тока, напряжения, вольтамперная характеристика и другие.

Вольтамперная характеристика

Светодиод на схеме функционирует, если ток пропускают в прямом направлении. Однако вольтамперная характеристика в этом направлении нелинейная. То есть, чтобы полупроводник начал проводить ток, последний должен достичь определенного порогового напряжения.

Эта характеристика определяется материалом прибора. ВАХ позволяет только подобрать токоограничительный резистор и в точности рассчитать, какое напряжение нужно приложить к кристаллу.

Прямой номинальный ток и падение напряжения

Прямой номинальный ток – это рабочий ток, при котором светодиод не перегорит, p-n-переход не будет пробит, а прибор будет нормально работать.

Указывают в паспорте и пиковый ток – максимальный, который прибор может проводить только импульсами.

Номинальный ток светодиода вызывает падение напряжения на p-n-переходе. Величина зависит от состава полупроводника, длины волны. Так, оранжевый светодиод излучает при подаче напряжения от 2,03 до 2,1 вольт, а белый – при 3,5 вольт.

Максимальное обратное

Вольтаж, при котором происходит пробой кристалла. В среднем обратный максимум составляет 5 В. Для COB величина больше, а для инфракрасных индикаторов всего 1–2 В.

Световой поток

Сила света или интенсивность в заданном направлении источника. Чем меньше угол рассеивания, тем больше сила света при одинаковом световом потоке.

Показатели измеряются при температуре +25°С. Выражается обычно в люменах.

Угол рассеивания

Параметр изменяется от 15 до 180 градусов, а в отдельных моделях составляет даже 5 градусов. Чем шире угол излучения, тем более рассеянный свет генерирует прибор. Но обычно светодиод оснащают фокусирующей линзой, поэтому яркость света неодинаковая по углу рассеяния.

Длина волны и цветовая температура

Показатель указывает на характер излучения. Длина волны инфракрасного излучения составляет более 760 нм, видимого желтого – от 560 до 590 нм, ультрафиолетового – менее 400 нм.

Цветовая температура обычно указывается в белых светодиодах. Она точно определяет оттенков белого, например, холодный белый имеет температуру в 6000 К, дневной – 4500 К.

Световая отдача

Характеристика осветительных светодиодов, которая определяет, сколько люменов генерирует светильник при определенной мощности – в 1 Вт. В среднем для светодиодов это составляет 100 Лм/Вт. Появились модели, в которых этот показатель выше, чем у люминесцентных и достигает 150 и более Лм/Вт.

Как определить напряжение и полярность

Светодиод пропускает ток только в одном направлении. Поэтому важно подключить устройство в схему правильно. Для этого нужно определить, который из выводов корпуса является катодом, а который анодом.

  • Визуально – традиционно ножка катода короткая, а анода длинная. Катод имеет знак «минус», анод – «плюс». Можно найти катод и по-другому. Внимательно посмотрев через корпус, можно увидеть кристаллик на подставке. Вывод подставки и будет катодом.
  • Подключение к источнику питания – выбирают устройство, напряжение которого не выше допустимого для светодиода напряжения. Обычно это батарейка или резистор. При правильном положении светодиод светится ярче.
  • Использование мультиметра – выставляют шкалу на приборе в режим измерения сопротивления и прикасаются щупами к выводам светодиода. Контакт очень короткий. При обратном подключении мультиметр ничего не показывает, при правильном – замеряет сопротивление в районе 1,7 кОм.

Напряжение светодиода измерять не нужно. Это справочный параметр, он указывается в паспорте. Но если документ утерян, можно оценить напряжение с опрометью мультиметра. Для этого прибор настраивают на режим «проверка на обрыв» и поочередно щупами касаются выводов.

Как подключить два светодиода — Все о Лада Гранта

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.

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

* 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 =

Итак! Что мы имеем!

Бортовая сеть легкового авто – 12-14,5 Вольта. В зависимости заглушён двиратель или заведён.

Типичный светодиод с характеристиками: (напряжение падения 3,2 Вольта и ток 20мА = 0,02Ампера)

«Падение напряжения» и «рабочий ток» — это основные характеристики светодиода. Питается светодиод током – это ВАЖНО! Напряжение он возьмёт столько, сколько ему надо, а вот ток нужно ограничить. Падение напряжения типичного белого светодиода – 3,2 Вольта. Но у светодиодов разных цветов оно отличается для желтых и красных светодиодов — 2 — 2,5 Вольта.; для синих, зеленых, белых — 3-3,8 Вольта. Так что при выборе цвета светодиода учитывайте его падение напряжения. Ток маломощных светодиодов, как правило, не более 20мА

Что такое падение напряжения? Если мы подключим наш белый светодиод падение напряжения, которого — 3,2 Вольта, а рабочий ток 20мА=0,02 Ампера к источнику 12 Вольт, то этот светодиод съест 3,2 Вольта. Напряжение после этого светодиода снизится (упадёт) на 3,2 Вольта. 12-3,2=8,8. Но не забываем – что светодиод питается током а не напряжением т.е. сколько тока дадите — столько он через себя пропустит, а ток нужно задать. Как понять задать?! Задать – значит ограничить. Ограничить ток можно резистором, либо запитать светодиод через драйвер. Давайте рассмотрим на примерах как рассчитать и подключить светодиод к источнику воображаемой бортовой сети автомобиля, напряжение которой колеблется от 12 до 14,5 Вольт. Что бы наш светодиод не сгорел при длительном включении — рассчитывать мы будем исходя того, что в нашем автомобиле 14,5 Вольт а не 12,5 Вольта. Светодиод в этом случае будет светить менее ярко, но зато дольше прослужит. В одном из пунктов этой статьи мы рассмотрим как подключить светодиод или цепочки из светодиодов через микросхему-стабилизатор напряжения. Такой способ подключения — сохранит яркость светодиодов при изменении оборотов двигателя.

Сперва делаем расчёты. Вычитаем из имеющегося исходного напряжения 14,5 Вольта напряжение питания светодиода (3,2 Вольта). 14,5В — 3,2В =11,3В Получаем 11,3 Вольта. Вот на эти оставшиеся 11,3 Вольта нужно задать ток 20мА — что бы светодиод не сгорел. Далее нам в помощь Закон Ома для участка электрической цепи, то есть для вашего светодиода и резистора. R=U/I . Где R — сопротивление резистора, U — напряжение, которое нужно погасить, I — ток в цепи. То есть, чтобы получить сопротивление гасящего резистора, нужно разделить напряжение, которое нужно погасить, на ток, который нужно получить. Ток в формулу подставляется в амперах, в одном ампере 1000 миллиампер, то есть в нашем случае 20 мА — 0,02 А. Пользуясь формулой вычисляем. R = 11,3 / 0,02. Получаем 565 Ом. Итак, нам нужен резистор номиналом 565 Ом. Самый ближайший по номиналу, который вы сможете найти в радиомагазине будет 560 Ом. Мощность резистора желательно взять 0,25Вт. Этот резистор мы подключаем последовательно к светодиоду причём не важно к АНОДУ(плюсовому) или КАТОДУ(минусовому) выводу — главное что бы на АНОД вы подали плюс, а на КАТОД минус. Так сказать — соблюдали полярность. И наш резистор благополучно рассеет лишний ток в тепло. Резистор рекомендуется припаивать непосредственно к светодиоду.

Светодиоды — это современные, экономичные, надежные радиоэлементы, применяемые для световой индикации. Мы думаем об этом знает каждый и все! Именно исходя из этого опыта, столь высоко желание применить именно светодиоды, для конструирования самых различных электрических схем, как в бытовой электронике, так и для автомобиля. Но здесь возникают определенный трудности. Ведь самые распространенные светодиоды имеют напряжение питания 3…3,3 вольта, а бортовое напряжение автомобиля в номинале 12 вольт, при этом порой поднимается и до 14 вольт. Само собой здесь всплывает закономерное предположение, что для подключения светодиодов к 12 вольтовой сети машины, необходимо будет понизить напряжение. Именно этой теме, подключению светодиода к бортовой сети автомобиля и понижению напряжения, будет посвящена статья.

Два основных принципа о том как можно подключить светодиод к 12 вольтам или понизить напряжение на нагрузке

Прежде, чем перейти к конкретным схемам и их описаниям, хотелось бы сказать о двух принципиально разных, но возможных вариантах подключения светодиода к 12 вольтовой сети.
Первый, это когда напряжение падает за счет того, что последовательно светодиоду подключается дополнительное сопротивление потребителя, в качестве которого выступает микросхема-стабилизатор напряжения. В этом случае определенная часть напряжения теряется в микросхеме, превращаясь в тепло. А значит вторая, оставшаяся, достается непосредственно нашему потребителю — светодиоду. Из-за этого он и не сгорает, так как не все суммарное напряжение проходит через него, а только часть. Плюсом применения микросхемы является тот факт, что она способна в автоматическом режиме поддерживать заданное напряжение. Однако есть и минусы. У вас не получиться снизить напряжение ниже уровня, на которое она рассчитана. Второе. Так как микросхема обладает определенным КПД, то падение относительно входа и выхода будет отличаться на 1-1,5 вольта в меньшую сторону. Также для применения микросхемы вам необходимо будет применить хороший рассеивающий радиатор, установленный на ней. Ведь по сути тепло выделяемое от микросхемы, это и есть невостребованные нами потери. То есть то, что мы отсекли от большего потенциала, чтобы получить меньший.
Второй вариант питания светодиода, когда напряжение ограничивается за счет резистора. Это сродни тому, если бы большую водопроводную трубы взяли бы и сузили. При этом поток (расход и давление) снизились бы в разы. В этом случае до светодиода доходит лишь часть напряжения. А значит, он также может работать без опасности быть сожженным. Минусом применения резистора будет то, что он также имеет свой КПД, то есть также тратит невостребованное напряжение в тепло. В этом случае бывает трудно установить резистор на радиатор. В итоге, он не всегда подойдет для включения в цепь. Также минусом будет являться и то обстоятельство, что резистор не поддерживает автоматического удержания напряжение в заданном пределе. При падении напряжения в общей цепи, он подаст настолько же меньшее напряжение и на светодиод. Соответственно обратная ситуация произойдет при повышении напряжения в общей цепи.
Конечно, тот и другой вариант не идеальны, так при работе от портативных источников энергии каждый из них будет тратить часть полезной энергии на тепло. А это актуально! Но что сделать, таков уж принцип их работы. В этом случае источник питания будет тратить часть своей энергии не на полезное действие, а на тепло. Здесь панацеей является использование широтно-импульсной модуляции, но это значительно усложняет схему… Поэтому мы все же остановимся на первых двух вариантах, которые и рассмотрим на практике.

Подключение светодиода через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

Начнем, как и в абзаце выше, с варианта подключения светодиода к напряжению в 12 вольт через резистор. Для того чтобы вам лучше было понять как же происходит падение напряжение, мы приведем несколько вариантов. Когда к 12 вольтам подключено 3 светодиода, 2 и 1.

Подключение 1 светодиода через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

Итак, у нас есть светодиод. Его напряжение питания 3,3 вольта. То есть если бы мы взяли источник питания в 3,3 вольта и подключили к нему светодиод, то все было бы замечательно. Но в нашем случае наблюдается повышенное напряжение, которое не трудно посчитать по формуле. 14,5-3,3= 11,2 вольта. То есть нам необходимо первоначально снизить напряжение на 11,2 вольта, а затем лишь подать напряжение на светодиод. Для того чтобы нам рассчитать сопротивление, необходимо знать какой ток протекает в цепи, то есть ток потребляемый светодиодом. В среднем это около 0,02 А. При желании можете посмотреть номинальный ток в даташите к светодиоду. В итоге, по закону Ома получается. R=11,2/0,02=560 Ом. Сопротивление резистора рассчитано. Ну, а уж схему нарисовать и того проще.

Мощность резистора рассчитывается по формуле P=UI=11.2*0,02=0,224 Вт. Берем ближайший согласно стандартного типоряда.

Подключение 2 светодиодов через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

По аналогии с предыдущим примером все высчитывается также, но с одним условием. Так как светодиода уже два, то падение напряжения на них будет 6,6 вольта, а оставшиеся 14,5-6,6=7,9 вольта останутся резистору. Исходя из этого, схема будет следующей.

Так как ток в цепи не изменился, то мощность резистора остается без изменений.

Подключение 3 светодиодов через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

И еще один вариант, когда практически все напряжение гасится светодиодами. А значит, резистор по своему номиналу будет еще меньше. Всего 240 Ом. Схема подключения 3 светодиодов к бортовой сети машины прилагается.

Напоследок нам лишь осталось сказать, что при расчетах было использовано напряжение не 12, а 14,5 вольт. Именно такое повышенное напряжение обычно возникает в электросети машины, когда она заведена.
Также не трудно прикинуть, что при подключении 4 светодиодов, вам и вовсе не потребуется применение какого либо резистора, ведь на каждый из светодиодов придется по 3,6 вольта, что вполне допустимо.

Подключение светодиода через стабилизатор напряжения к 12 вольтам в машине (через микросхему)

Теперь перейдем к стабилизированной схеме питания светодиодов от 12 вольт. Здесь, как мы уже и говорили, существует схема, которая регулирует собственное внутреннее сопротивление. Таким образом, питание светодиода будет осуществляться устойчиво, независимо от скачков напряжения бортовой сети. К сожалению минусом применения микросхемы является тот факт, что минимальное стабилизированное напряжение, которое возможно добиться будет 5 вольт. Именно с таким напряжением можно встретить наиболее широко известные микросхемы – стабилизаторы КР142 ЕН 5Б или иностранный аналог L7805 или L7805CV. Здесь разница лишь в производителе и номинальном рабочем токе от 1 до 1,5 А.

Так вот, оставшееся напряжение с 5 до 3,3 вольт придется гасить все по тому же примеру что и в предыдущих случаях, то есть с помощью применения резистора. Однако снизить напряжение резистором на 1,7 вольта это уже не столь критично как на 8-9 вольт. Стабилизация напряжения в этом случае все же будет наблюдаться! Приводим схему подключения микросхемы стабилизатора.
Как видите, она очень простая. Реализовать ее может каждый. Не сложнее чем припаять тот же резистор. Единственное условие это установка радиатора, который будет отводить тепло от микросхемы. Его установить нужно обязательно. На схеме написано что микросхема может питать 10 цепочек со светодиодом, на самом деле этот параметр занижен. По факту, если через светодиод проходит около 0,02 А, то она может обеспечивать питанием до 50 светодиодов. Если вам необходимо обеспечить питание большего количества, то используйте вторую такую же независимую схему. Использование двух микросхем подключенных параллельно не правильно. Так как их характеристики немного, да будут отличаться друг от друга, из-за индивидуальных особенностей. В итоге, у одной из микросхем будет шанс перегореть намного быстрее, так как режимы работы у нее будут иные — завышенные.
О применение аналогичных микросхем мы уже рассказывали в статье «Зарядное устройство на 5 вольт в машине». Кстати, если вы все же решитесь выполнить питание для светодиода на ШИМ, хотя это вряд ли того стоит, то эта статья также раскроет вам все секреты реализации такого проекта.

Подводя итог о подключение светодиода к 12 вольтам в машине своими руками

Подводя итог о подключении светодиода к 12 вольтовой сети можно сказать о простоте выполнения схемотехники. Как со случаем где применяется резистор, так и с микросхемой – стабилизатором. Все это легко и просто. По крайней мере, это самое простое, что может вам встретиться в электронике. Так что осилить подключение светодиода к бортовой сети машины в 12 вольт должен каждый и наверняка. Если уж и это не «по зубам», то за более сложное и вовсе браться не следует.

Видео по подключению светодиода к сети в автомобиле

. а теперь чтобы вам было легче прикинуть какой номинал сопротивления нужен и какой мощностью для вашего конкретного случая, можете воспользоваться калькулятором подбора резистора

SMD светодиоды: характеристики и параметры

Светодиоды становятся все более популярными в современных системах освещения. Они активно используются при оформлении дизайна, декорировании, для автомобильных подсветок и в других областях. Светодиодные источники излучают чистый свет, являются экономичными и безопасными. В настоящее время все чаще используются SMD светодиоды, известные как surface mounted device, что означает устройство с креплением на поверхность. Их мощность и световой поток постоянно повышаются так же как и у традиционных лампочек с длинными ножками и круглой пластиковой линзой.

Общее устройство и принцип работы SMD светодиодов

Главным преимуществом таких светодиодов является их максимально близкое расположение кристалла относительно теплоотвода. Этот фактор имеет важное значение при излучении мощного светового потока с выделением большого количества тепла. Мощность одного SMD светодиода находится в диапазоне 0,01-0,2 Вт, а на отдельную керамическую подложку может быть установлено от 1 до 3 кристаллов.

Благодаря своей конструкции, контактные площадки подложки светодиодов непосредственно соединяются с монтажной платой. Широкий угол освещения и другие параметры позволяют изготавливать светодиодные лампы со стандартным цоколем. Данные светодиоды широко применяются в различных дисплеях и табло за счет небольших размеров корпуса. Они легко монтируются на платы, объединяются в ленты и линейки, удобные для последующего разделения и монтажа. Широкий ассортимент типоразмеров корпусов существенно расширяет сферу использования SMD светодиодов.

Для выращивания кристаллов применяется стандартная технология, представляющая собой металлоорганическую эпитаксию. Толщина каждого выращенного слоя постоянно измеряется и строго контролируется. В отдельные слои добавляются специальные примеси – акцепторы или доноры, обеспечивающие получение р-п-перехода, когда электроны концентрируются в п-области, а дырки – в р-области.

На определенном этапе протравливаются пленки, создаются контакты к слоям переходов, контактные выводы покрываются металлической пленкой. Такая пленка выращивается на общей подложке, после чего она разрезается на множество чипов, площадью 0,06-1,0 мм. В дальнейшем эти чипы используются для изготовления светодиодов.

Готовые кристаллы устанавливаются в специальные корпуса. Затем к ним подводятся контакты, а в конце на кристалл монтируется оптическое покрытие для отражения излучения или, наоборот, для просветления поверхности. Например, при изготовлении белого светодиода выполняется равномерное нанесение люминофора. На следующем этапе от корпуса с кристаллом отводится тепло, а затем он покрывается пластиковым куполом для фокусирования света под нужным углом. Изготовление светодиодов таким способом предполагает использование новых технологий, составляющих около половины стоимости всего источника света.

Существует специальная технология размещения SMD светодиодов на единую подложку. Сокращенно она называется СОВ, что означает chip-on-board или чип на плате. При использовании данной технологии на плате размещается сразу несколько кристаллов, у которых отсутствуют керамические подложки и корпуса. Установленные кристаллы в дальнейшем покрывает общий слой люминофора, что позволяет значительно улучшить характеристики и снизить общую стоимость всей матрицы.

Независимо от технологии изготовления, все SMD светодиоды монтируются на общей металлической подложке, нередко выполняющей охлаждающую функцию. Если же светодиодная сборка обладает повышенной мощностью, устраивается дополнительное охлаждение с использованием радиатора и вентилятора.

Таким образом, маломощные SMD светодиоды, установленные в большом количестве в светильник, позволяют получить качественный рассеянный свет не применяя для этого какие-либо специальные оптические системы. В этом случае устанавливается лишь защитное стекло, поглощающее только 8% светового потока.

Плюсы и минусы светодиодов SMD

Несмотря на более низкую мощность по сравнению с люминесцентными лампами, светодиоды данного типа относятся к одним из наиболее перспективных. За счет белого излучения обеспечивается высокая точность передачи цветов и оттенков. SMD светодиоды за счет отличной световой отдачи, достигающей 146 люменов на Вт, позволяют экономить электрическую энергию в системах освещения.

Конструкции этих светодиодных источников света отличаются повышенной устойчивостью к вибрациям и механическому воздействию. Поэтому они активно используются в промышленном и уличном освещении. Срок службы таких светодиодов составляет около 30 тыс. часов, при ежедневной работе не менее чем 8 часов. Все типы устройств, в том числе SMD 3528, SMD 5050 и другие способны выдерживать любое количество циклов включений и выключений.

Светильники SMD отличаются широким спектром цветовой гаммы, куда входит не только интенсивность излучения, но и оттенки. В связи с этим отпадает надобность в использовании светофильтров. Многие светодиоды, например, SMD 5630 и SMD 5730 обладают низкой инерционностью, то есть они сразу начинают работать на полную мощность. Не нужно ждать нагрева и последующего свечения, как это бывает у обычных светильников.

Светодиоды SMD 3014, SMD 2835 и прочие аналогичные элементы отличаются разными углами излучения. Во время работы происходит генерация направленного светового потока, освещающего конкретную площадь, а не все окружающее пространство. Несомненным достоинством таких светильников является их абсолютная нечувствительность к холодам.

В качестве недостатков можно отметить непереносимость высоких температур, требующая проведения дополнительных мероприятий по вентиляции и отводу тепла. Следует отметить и высокую стоимость этих устройств, которая полностью окупается в процессе дальнейшей эксплуатации.

Характеристики SMD элементов

Светодиоды этого типа отличаются от других изделий собственными специфическими характеристиками. Прежде всего, вся их конструкция предназначена для поверхностного монтажа, в результате отпадает необходимость в пайке, креплениях и сборке. Большинство SMD светодиодов обладают низким тепловым сопротивлением, то есть они не нагреваются и могут располагаться на любых поверхностях – потолках, пластиковых панелях, возле натяжных полотен и т.д.

В зависимости от марки, размеры smd светодиодов могут быть самыми разными, в связи с чем они успешно используются в любых местах. В процессе работы мощность излучения этих элементов остается неизменной.

Многие светодиоды имеют силиконовое покрытие, способствующее герметизации и улучшенному отводу тепла. Для того чтобы правильно подобрать нужное изделие, применяется специальная маркировка smd светодиодов, в которой отображаются все основные параметры.

Более наглядно технические характеристики отображены в таблице:

Параметры

3528

5050

5630

5730

2835

Световой поток (Лм)

5

15

40

100

50

Мощность (Вт)

0,06

0,2

0,5

1,0

0,2

Температура (С)

65

65

80

80

65

Сила тока (А)

0,02

0,06

0,15

0,3

0,18

Напряжение (В)

3,3

3,3

3,3

3,4

3,3

Размеры (мм)

3,3х2,8

5,0 х 5,0

5,6х3,0

5,7х3,0

2,8х3,5

Светодиодная лента — подробный обзор, виды, характеристики

Содержание:

Светодиодные ленты — это уникальный источник света, способный реализовать самые смелые задумки по организации сценариев освещения.

Конструктивно светодиодная лента представляет собой гибкую печатную плату из меди компактных размеров — высотой 2-3 мм и шириной 8-10 мм. К плате припаяны светодиоды с углом рассеивания 120°. С обратной стороны снабжена самоклеющимся слоем для монтажа на поверхность основы.

Схема устройства открытой монохромной ленты белого цвета

Гибкость и компактность ленты наделяет ее широчайшей функциональностью. Она незаменима для освещения труднодоступных мест и ограниченных пространств, используется как дизайнерский акцент для выделения потолочных конструкций, ниш, ступеней, контурной подсветки пола и предметов интерьера. Так же применяют как самостоятельный источник света для шкафов, рекламных конструкций, прозрачных световых панелей.

Виды светодиодной ленты

Всё многообразие светодиодных лент можно условно разделить на несколько основных групп в зависимости от ключевых характеристик и области применения. По цвету свечения делятся на монохромные и многоцветные RGB-ленты. По степени защищенности различают открытые и герметичные. Еще можно выделить типы «Бегущий огонь» и бокового свечения.

Изучим каждую группу подробнее.

Монохромные

Монохромная лента белого цвета

Монохромные ленты отличаются тем, что дают только один цвет свечения. Палитра ограничена шестью цветами — белым, красным, синим, зеленым, желтым, оранжевым и розовым.

Ограниченность цветовой гаммы компенсируется экономической выгодой — монохромные ленты самый доступный по цене вариант. Основное применение — контурная подсветка навесных конструкций, ниш, полок, лестниц.

Многоцветные RGB

RGB светодиодная лента

Многоцветные RGB ленты позволяют принудительно изменять цвет свечения в широком диапазоне оттенков. Подобный эффект достигается за счет совмещения в одной ленте по сути трёх цветных: красной (Red), зеленой (Green) и синей (Blue). Оптическое смешение этих цветов и даёт многообразие палитры.

За регулировку цвета отвечает специальный контроллер. Базовые модели контроллеров способны передавать около 3 миллионов цветов. Продвинутые — до 16 миллионов. Кроме этого контроллер позволяет настраивать алгоритмы автоматической смены цвета, управлять яркостью свечения и дистанционно включать/выключать подсветку.

RGBW — светодиодная лента

Особой разновидностью многоцветных лент является RGBW. В ней к RGB-светодиодам добавлен диод «холодного» белого цвета (около 6000 кельвин). Отдельный белый канал может работать в независимом режиме или же дополнять цветные, смягчая их интенсивность.

Открытые

В базовом исполнении светодиодные ленты выпускаются открытыми. Все элементы — печатная плата, светодиоды, резисторы — ничем не защищены.

Открытая светодиодная лента белого цвета

В таком виде светодиодная лента уязвима к воздействию влаги или механическим повреждениям, но зато отличается низкой ценой . Поэтому этот тип применяют в качестве скрытой подсветки в мебели и декоративных конструкциях интерьера. Или же ее закладывают в специальные световые короба, выполняющие функцию внешней защитной оболочки.

Герметичные

Для защиты светодиодов от внешнего воздействия — влаги, пыли или предметов покрупнее — на ленту наносят слой прозрачного герметика, не проводящего ток.

Герметичная светодиодная лента класса IP65

Варьируя состав и толщину герметика, производители выпускают изделия разной степени защищенности.

Класс защищенности присваивается по системе Ingress Protection Rating (IP), соответствующей международному стандарту IEC 60529. Первая цифра в кодировке — защита от проникновения предметов. Вторая цифра — защита от влаги.

Класс Защита от предметов Защита от влаги
IP33 от крупных предметов диаметром более 2,5 мм от дождя и брызгов, падающих под углом 60°
IP65 полная защита контакта от пыли от водяных струй с любого направления
IP67 полная защита контакта от пыли от кратковременного погружения в воду на 1 метр

Сфера применения герметичных лент — это в первую очередь помещения с повышенной влажностью (ванные комнаты, бани, сауны, бассейны). За счет того, что герметик защищает еще и от механических воздействий — случайных ударов, упавших предметов или наступания ногой, такие ленты подходят для монтажа в полу или на ступенях лестниц.

Ленты «Бегущий огонь»

В светодиодных лентах типа «Бегущий огонь» за счет особой конструкции печатной платы, в которую вмонтированы адресные микросхемы управления, можно задавать цвет и яркость каждого светодиода в отдельности.

Светодиодная RGB-лента «Бегущий огонь»

В результате с помощью контроллера можно создавать сценарии освещения, которые недоступны обычным монохромным и RGB-лентам. Например, создать эффекты переливающихся цветов или мерцания, огней, бегущих в разных направления и с разной интенсивностью.

«Бегущий огонь» излюбленный способ декорирования и организации освещения в развлекательных заведениях, клубах и ресторанах.

Сложности с выбором светодиодных светильников?

Подготовим полный расчет стоимости, необходимого оборудования и 3D визуализацию для освещения вашего объекта. Это БЕСПЛАТНО — еще до покупки и заключения договора, вы сможете узнать: «Сколько и какие светильники подойдут?», «Сколько это будет стоить?», «Как это будет выглядеть?» и даже «Сколько будет наматывать счетчик?».

Подробнее об этом

Ленты бокового свечения

В лентах бокового свечения применяются цилиндрические светодиоды, которые припаяны к торцу платы.

Лента бокового свечения

Торцевое расположение светодиодов изменяет направление света — светодиоды светят вдоль освещаемой плоскости. Подобные ленты часто используются для подсветки плазменных экранов и мониторов, а также в рекламных конструкциях.

Технические характеристики светодиодной ленты

Чтобы подобрать светодиодную ленту, максимально соответствующую текущей задаче по освещению, необходимо правильно определить технические параметры. К ним относятся рабочее напряжение, вид светодиодов, число на метр ленты, цвет свечения, цвет основы, класс защищенности и параметры резки.

Рабочее напряжение

Стандартное рабочее напряжение составляет 12В. Такие ленты комплектуются блоком питания постоянного тока.

У ленты с мощными светодиодами, которые создают повышенную нагрузку на печатную плату, рабочее напряжение выше — 24 или 36В. Некоторые модификации способны работать и с напряжением 220В от бытовой сети.

Виды светодиодов

Вид светодиодов определяется их размером, который обозначается четырехзначным числом — 2835, 3528, 5060, 5730 и другие.

Виды диодов

Первые две цифры означают длину светодиода в миллиметрах, вторые две цифры — ширину в миллиметрах. Так, наиболее распространенные светодиоды 3528 и 5050 имеют соответственно размеры 35х28 мм и 50х50 мм.

Число светодиодов на 1 метр

Плотность светодиодов на один метр длины определяет в первую очередь яркость свечения. Чем больше светодиодов, тем ярче будет светить лента.

Варианты плотности светодиодов типа 3528 на каждые 5 см

Различные модификации выпускаются со следующим количеством светодиодов на метр — 30, 60, 90, 120 и 240.

Цвет свечения

По цвету свечения светодиодные ленты делятся на монохромные — белые теплого и холодного свечения, синие, красные, зеленые, желтые, оранжевые и розовые, а также многоцветные RGB и RGBW.

Подбирать цвет свечения нужно исходя из будущих сценариев освещения, которые будут использоваться в помещении.

Цвет основы

Основа — покрытие лицевой стороны гибкой печатной платы. Встречаются модификации с прозрачной, белой, серой и коричневой основой.

Цвет основы влияет на то, как светодиодная лента выглядит в выключенном состоянии. Поэтому его нужно учитывать при открытом монтаже. Если же изделие устанавливается в скрытые полости или закрывается матовым световым коробом, то цветом основы можно пренебречь.

Класс защищенности

В ассортименте светодиодных лент по степени защиты от механических воздействий и влаги наиболее распространены классы IP20, IP33, IP65, IP67, IP68.

Минимальный класс IP20 имеют обычные открытые ленты. Они справляются с небольшим физическим контактом — их можно трогать, нажимать, протирать от пыли. Но контакт с водой им противопоказан. Наивысший класс IP68 — это ленты, залитые толстым слоем герметика, защищающего даже от ударных нагрузок и позволяющего монтировать освещение на дне бассейна.

Параметры резки

Параметр резки определяется шагом, с которым можно разделять ленту на модули с минимальной длиной свечения (МДС). Его еще называют кратность резки.

Параметры резки

С основными показателями кратности резки наиболее распространенных типов светодиодных лент можно ознакомиться в таблице ниже.

Вид светодиодной ленты Кратность резки
SMD 3528 60 LED 12V 3 светодиода – 5 см
SMD 3528 120 LED 12V 6 светодиодов – 5 см
SMD 3528 240 LED 24V 12 светодиодов – 5 см
SMD 5050 30 LED 12V 3 светодиода – 10 см
SMD 5050 60 LED 12/24V 6 светодиодов – 10 см
SMD 5050 120 LED 24V 12 светодиодов – 10 см

Маркировка светодиодных лент

Маркировка светодиодной ленты как VIN автомобиля. В ней закодирована вся основная информация и технические характеристики.

К примеру, маркировка LED-CW-SMD3528/30 IP20 расшифровывается так:

Элемент маркировки Значение Другие варианты
LED Источник света — светодиод
CW Цвет свечения — белый R — красный
G — зеленый
B — синий
RGB — многоцветный
SMD3528 Тип светодиода — безвыводной (SMD) размером 35х28 мм
30 Плотность светодиодов — 30 шт на 1 метр 60 — 60 шт на 1 метр
90 — 90 шт на 1 метр
120 — 120 шт на 1 метр
240 — 240 шт на 1 метр
IP20 Класс защищенности

Другой вариант маркировки RT 2 5000 12V Warm (3528, 300 LED, LUX) расшифровывается так:

Элемент маркировки Значение Другие варианты
RT Серия ленты — открытая лента (фронтального свечения – от плоскости) RTW – герметичная лента (фронтального свечения – от плоскости)
RS – открытая лента бокового свечения (вдоль плоскости)
RSW – герметичная лента бокового свечения (вдоль плоскости)
2 Номер завода изготовителя
5000 Длина ленты — 5000 мм или 5 метров 4000 – 4 метра
3000 – 3 метра
2500 – 2.5 метра

Для герметизированных лент добавляется буква, обозначающая тип герметизации:
5000 P – 5 метров, силиконовая трубка прямоугольного сечения
5000 SЕ – 5 метров, верхняя заливка тонким слоем силиконового герметика
5000 PGS – 5 метров, силиконовая трубка, заполненная герметиком

12V Напряжение питания — 12В 24V
36V
Warm Цвет свечения — Белый теплый (2700-3500 К) Day – Белый дневной (4000-5000 К)
White – Белый чистый (6000-8000 К)
Cool – Белый холодный (8000-10000 К)
Red – Красный
Yellow – Желтый
Green – Зеленый
Blue – Синий
Orange – Оранжевый
Pink – Розовый
Violet – Ультрафиолет
RGB – многоцветный (управление контролером)
SPI – RGB лента с адресным управлением, позволяет создавать эффект «Бегущие огни»
3528 Тип светодиода — размером 35х28 мм
300 LED Количество светодиодов — 300 на 5 метров длины 2Х – двойная плотность
2Х2 – двойная плотность, два ряда
LUX Цвет основания ленты — лента улучшенного качества на белой плате W – на белой плате
B – на черной плате

Как подключить светодиодную ленту

Существует большое количество вариаций подключения светодиодных лент. Ниже приведены наиболее часто встречающиеся из них.

Подключение одной монохромной ленты

В простейшем варианте подключения понадобятся только блок питания и провода.

Схема подключения монохромной светодиодной ленты

Подключение нескольких монохромных лент

В том случае, если понадобится смонтировать несколько лент одновременно, используется параллельная схема. Каждый последующий источник света подключается с помощью проводов сечением 1,5 мм.

Схема подключения нескольких монохромных светодиодных лент

Подключение многоцветной RGB-ленты

В случае подключения многоцветной ленты помимо блока питания и проводов применяется RGB-контроллер. Некоторые модели контроллеров комплектуются пультами дистанционного управления.

Схема подключения многоцветной RGB-ленты

Подключение нескольких RGB-лент без усилителей

Две и более многоцветных лент можно подключить через один блок питания и один RGB-контроллер. Для этого применяется параллельная схема. Но есть ограничение — один контроллер имеет фиксированную мощность (до 200 Вт), и каждый лишний метр ленты увеличивает нагрузку на него. Если превысить допустимую нагрузку, контроллер может перегореть.

Схема подключения нескольких RGB-лент без усилителей

Подключение нескольких RGB-лент c усилителем

Чтобы снизить нагрузку на RGB-контроллер и смонтировать достаточно длинную цепь из нескольких многоцветных лент, рекомендуется применять RGB-усилители. Помимо разгрузки контроллера они еще и обеспечат равномерное свечение светодиодов по всей длине.

Схема подключения нескольких RGB-лент c усилителем

Как Подключить Светодиодную Ленту, Маркировка LED Лент

Купить светодиодную ленту проще простого, а вот правильно подключить – это уже задача посложнее. Но не стоит спешить сразу же звонить электрикам, вы сможете подключить ее самостоятельно. Прежде чем приступить к порезке и монтажу, важно ознакомиться с техническими характеристиками продукта, которые можно узнать по маркировке.


Содержание



Маркировка LED лент

Производители оставляют за собой право самостоятельно решать, какую маркировку наносить на продукцию. Мы будем исходить из технических обозначений на лентах ТМ Brille: эти данные соответствуют типовому варианту маркировки товара, которым пользуются большинство производителей.

Для чего нужны обозначения? Так проще отличить одно изделие от другого. На рынке представлены товары различных компаний и таким образов в них легче ориентироваться. К тому же, некоторые символы обозначают важные свойства и технические характеристики, которые нужно знать для монтажа.

Знаки маркировки печатают на печатной плате, сопроводительной документации (паспорт, описание), упаковке. Основные из них интуитивно понятны, что сделано для максимального упрощения расшифровки характеристик пользователями.

Основные обозначения такие:


R, G, B, W

SMD

2835*

120*

IP20*

RGB, RGBW, RGBWW

Светодиоды: красный, зеленый, синий, белый Поверхностный монтаж (чипы led размещены на плате) Ширина чипа составляет 2,8 мм, длина – 3,5 мм Количество светодиодов (шт.) на отрезке длиной 1 м Степень защиты оболочки Обозначаются каналы управления диодами (в многоцветных моделях)

CE

RoHS

RR, RG, RB, RW

+/-

DC 12V*

Рисунок ножниц

Подтверждение соответствия стандартам Европейского союза Обозначение соответствия сертификату качества (европейская директива, ограничивающая содержание вредных веществ) Место размещения токоограничивающих резисторов для каждого из диодов Полярность напряжения для подсоединения контактов источника питания Рабочее напряжение Линия разреза для деления на отрезки

* Может иметь разное значение, в зависимости от модели.


Режем светодиодную ленту

Низковольтная ЛЕД лента режется просто: с интервалами 5 или 10 см на поверхности каждой модели товара нанесены метки, по которым отрезаются фрагменты необходимой длины. Если метки отсутствуют, отсчитываем три светодиода и режем. Если ошиблись и отрезали неправильно, то утратится всего один участок, а вся полоса будет работать. Воспользоваться можно обычными ножницами, никаких специальных инструментов не требуется. С каждой стороны от разреза находятся контакты для подсоединения провода. Модели на 220 В режут фрагментами кратными 1 м.

Существуют ленты влагозащищенные (в силиконе) и без силикона. Перед подключением к блоку питания влагозащищенной следует аккуратно срезать силиконовое покрытие с контактов. Как выбрать блок питания для ленты читайте здесь.



Подключаем одноцветную светодиодную ленту

Следующим шагом является подключение питающих проводов. Для LED полосы это осуществляется двумя способами: припаивая их непосредственно к контактам на ее конце или подсоединяя к специальному коннектору.


Провода от коннектора припаиваются к проводам блока питания или фиксируются в его клеммах (в зависимости от типа БП). Для того, чтобы припаять их, необходимо вооружиться паяльником. Для одноцветной ленты понадобится два провода: красного (+) и черного (-) цвета с сечением около 0,75 мм. Если она типа RGB (разноцветная), желательно использовать провода красного, синего, зеленого и, например, желтого цвета. Это упростит подключение к контроллеру.

Если нужно соединить несколько отрезков между собой, тогда концы отрезков спаивают проводами (сохраняя полярность) или воспользоваться специальными соединителями. В случае с влагозащищенными моделями соединитель защищает место соединения от попадания влаги.

Одноцветная ЛЕД модель подключается к блоку питания, соединяясь с его низковольтным выходом. Сложнее будет при длине 10 м и больше. Сделать это последовательно не получится, поскольку на каждом отрезке будет происходить падение тока, а вместе с этим и уменьшение яркости. Кроме этого, светодиоды, которые расположены ближе к БП, будут перегреваться, что приведет к выходу всей полосы из строя. На помощь придет параллельное подсоединение всех фрагментов. Можно воспользоваться либо одним мощным блоком, либо несколькими менее мощными.

Также подробную информацию о работе LED лент вы можете получить из видео:


Подключаем светодиодную RGB ленту

Для того, чтобы подключить led ленту RGB, используют блок питания и контроллер, управляющий режимами и цветом свечения, поскольку без него не удастся достигнуть динамического светового эффекта. Диоды будут статичными с непрерывным свечением. Для управления цветами и их плавным переключением пользуются контроллеры с дистанционным пультом управления. Стандартная и самая простая схема заключается в следующем: к блоку подключается контроллер, а уже к самому контроллеру – лента. Соединяется она с контроллером посредством четырех проводов: синего, красного, зеленого (которые отвечают за цвет свечения) и желтого – общего провода.

Подробную информацию о работе LED лент RGB вы можете получить из видео:

Что такое светодиод?

Что такое светодиод?
Далее: Что такое независимый Вверх: Фон Предыдущий: Что такое резистор?

Диод — двухвыводной полупроводниковый прибор. Это можно рассматривать как электронный клапан, который позволяет только ток должен течь в одном направлении. Символ для диод показан на левом рисунке рисунка 5. Символ имеет форму стрелки, указывающей на направление, в котором может течь ток.Терминал отмечен с положительным знаком называется анод , а вывод, отмеченный знаком минус, называется катодом . Правая рука На картинке изображено физическое устройство. Это похоже на резистор, за исключением того, что он имеет одну полосу на одном конце. В диоде, смещенном в прямом направлении, ток будет течь от конец без ленты до конца цилиндра с группа.

Рисунок 5: Диод

Когда напряжение положительное и превышает минимальное пороговое напряжение, то диод говорит быть смещенным вперед .Диод, смещенный в прямом направлении, будет проводить ток в направлении, указанном на фигура. Если диод не смещен в прямом направлении, то мы говорим, что это с обратным смещением . Диод с обратным смещением будет также проводить ток, который имеет противоположное значение что показано на рисунке 5. Это обратное ток, однако, будет крайне мал, так что диод с прямым смещением рассматривается как проводящий, тогда как диод с обратным смещением считается непроводящим.

Как и резистор, диод полностью охарактеризовать, как только мы узнаем взаимосвязь между напряжение и ток.ВАХ диода удовлетворяет следующему уравнению


где заряд электрона, постоянная Больцмана ( Дж/К) и температура материала (Кельвин). Ссылка ток обычно очень мал, порядка или ампер. График этой функции приводит к ВАХ, показанной слева график фигуры 6. Обратите внимание, что этот график на самом деле V-I кривой, поскольку она показывает, как ток изменяется в зависимости от Напряжение.
Рисунок 6: ВАХ диода

Левый график на рисунке 6 имеет три различных действующие регионы. Область прямого смещения соответствует тем положительным напряжениям, которые выше установленный пороговый уровень. Пороговое напряжение, , является функцией физических свойств полупроводниковый материал. Общие значения для этого пороговое напряжение лежит между и вольт. При напряжениях ниже этого порога диод по существу перестает проводить.Есть небольшая утечка ток порядка . Но как заметил раньше этот ток был крайне мал. Если мы далее уменьшить напряжение, то мы входим в другую область операцию, известную как область пробоя.

Обычно мы используем диод либо в прямом, либо в режимы с обратным смещением. В частности, мы обычно идеализируйте это поведение, чтобы мы могли думать о диоде как о клапан, который открыт, когда больше, чем пороговое напряжение и замкнут в противном случае.Эти соображения приводят к упрощенной ВАХ что показано на правом графике рисунка 6. В этом упрощенном график, мы видим, что область обратного смещения идеализирована так что в этой области проходит нулевой ток, если . Если диод смещен в прямом направлении, то ток потенциально неограничен, что означает, что диод ведет себя как короткое замыкание. Другими словами, форвард смещенный диод ведет себя как короткое замыкание и обратное смещенный диод действует как разомкнутая цепь.

Светодиод представляет собой светоизлучающий диод . Светодиод излучает светится, когда он смещен вперед, и не излучает свет, когда это обратное смещение. Интенсивность света пропорциональна квадрату тока, протекающего через Устройство. На рис. 7 показано изображение ВЕЛ. Обратите внимание, что светодиоды имеют два вывода. Один отвод длиннее чем другой. Эти выводы используются для указания того, какой конец диода положительный (анод), а какой отрицательный (катод). Во многих случаях более длинный провод является анодом, но Вы можете легко проверить это, подключив светодиод к батарее. и увидеть, какая ориентация заставляет светодиод загораться.

Рисунок 7: Светоизлучающий диод


Далее: Что такое независимый Вверх: Фон Предыдущий: Что такое резистор?
Майкл Леммон 2009-02-01
Драйверы светодиодов

: постоянный ток и постоянное напряжение

‘Какой тип драйвера для светодиодов мне нужен?’ Поиск драйверов для светодиодов может быть сложнее, чем вы думаете, учитывая разнообразие доступных вариантов.Есть много факторов, на которые следует обратить внимание при выборе того, который лучше всего подходит для вас, мы подробно рассмотрели это в нашем руководстве по светодиодным драйверам здесь. Одним из важных вариантов выбора является выбор драйвера светодиодов постоянного тока вместо драйвера светодиодов постоянного напряжения. Теперь известно, что драйверы светодиодов считаются устройствами постоянного тока, так почему же производители предлагают драйверы постоянного напряжения и для светодиодов? Как мы можем определить разницу между этими двумя?

Драйверы светодиодов постоянного тока

по сравнению с

Драйверы постоянного напряжения для светодиодов

Драйверы постоянного тока и постоянного напряжения являются жизнеспособными вариантами источника питания для светодиодных источников света, разница заключается в способе подачи питания. Драйверы светодиодов являются движущей силой, которая обеспечивает и регулирует необходимую мощность для обеспечения безопасной и последовательной работы светодиодов. Понять разницу между двумя типами можно:

  1. Помощь в правильном питании светодиодов
  2. Избегайте серьезных повреждений ваших светодиодных вложений

Что такое драйвер постоянного тока для светодиодов?

Драйверы светодиодов постоянного тока

предназначены для определенного диапазона выходных напряжений и фиксированного выходного тока (мА).Светодиоды, которые рассчитаны на работу с драйвером постоянного тока, требуют определенного источника тока, обычно указанного в миллиамперах (мА) или амперах (А). Эти драйверы изменяют напряжение в электронной цепи, что позволяет току оставаться постоянным во всей светодиодной системе. Драйвер постоянного тока Mean Well AP является хорошим примером, показанным ниже:

Более высокие номинальные токи делают светодиод ярче, но если его не отрегулировать, светодиод будет потреблять больше тока, чем он рассчитан. Термический разгон относится к избыточному току сверх максимального тока возбуждения светодиодов, что приводит к значительному сокращению срока службы светодиодов и преждевременному перегоранию из-за повышения температуры.Драйвер постоянного тока — лучший способ управлять мощными светодиодами, поскольку он поддерживает постоянную яркость для всех светодиодов в серии.

Что такое драйвер постоянного напряжения для светодиодов?

Драйверы постоянного напряжения

рассчитаны на одно выходное напряжение постоянного тока. Наиболее распространенные драйверы постоянного напряжения (или блоки питания) имеют напряжение 12 В или 24 В постоянного тока. Светодиодный светильник, рассчитанный на постоянное напряжение, обычно указывает величину входного напряжения, необходимую для правильной работы.

Блок питания постоянного напряжения получает стандартное линейное напряжение (120–277 В переменного тока).Это тип питания, который обычно выводится из настенных розеток по всему дому. Драйверы постоянного напряжения переключают это напряжение переменного тока (VAC) на низкое напряжение постоянного тока (VDC). Драйвер всегда будет поддерживать постоянное напряжение, независимо от того, какая токовая нагрузка на него возложена. Пример источника постоянного напряжения приведен ниже в Mean Well LPV-60-12.

LPV-60-12 будет поддерживать постоянное напряжение 12 В постоянного тока, если ток остается ниже максимального значения 5 ампер, указанного в таблице.Чаще всего драйверы постоянного напряжения используются в светильниках под шкафами и других гибких светодиодных лентах, но они не ограничиваются этими категориями.

Итак, как узнать, какой тип драйвера светодиода мне нужен?

Футляр для драйверов постоянного тока :

Если вы посмотрите на мощные светодиоды, то увидите одну уникальную характеристику — экспоненциальную зависимость между приложенным к светодиоду прямым напряжением и током, протекающим через него. Это хорошо видно из электрических характеристик Cree XP-G2, приведенных ниже на рисунке 1.Когда светодиод включен, даже самое маленькое изменение напряжения на 5 % (с 2,74 В до 2,87 В) может создать 100-процентное увеличение тока, подаваемого на XP-G2, как вы можете видеть по красным меткам – ток изменился с 350 мА до 700 мА. .

Рисунок 1

Теперь более высокий ток делает светодиод ярче, но он также в конечном итоге приведет к перенапряжению светодиода. См. рис. 2, где приведены характеристики Cree по максимальному прямому току и кривые снижения номинальных характеристик при различных температурах окружающей среды. В приведенном выше примере мы по-прежнему могли бы управлять светодиодом XP-G2 при токе 700 мА, однако, если бы у вас не было устройства ограничения тока, светодиод потреблял бы больше тока, поскольку его электрические характеристики изменились из-за повышения температуры.Это в конечном итоге подтолкнет текущий уровень выше предела… особенно в более жарких условиях. Избыточный прямой ток приведет к дополнительному нагреву системы, сокращению срока службы светодиодов и, в конечном итоге, к выходу их из строя. Мы называем это тепловым разгоном, который более подробно объясняется здесь. По этой причине предпочтительным методом питания мощных светодиодов является драйвер светодиода постоянного тока. С источником постоянного тока, даже когда напряжение изменяется в зависимости от температуры, драйвер поддерживает постоянный ток, не перегружая светодиод и предотвращая тепловой разгон.

Рисунок 2

Когда следует использовать драйвер светодиодов постоянного напряжения ?

Вышеприведенный пример относится к мощным светодиодам и в меньшем масштабе, поскольку мы говорили только об использовании одного светодиода. Что касается освещения в реальном мире, то создавать все вручную из одного диода неудобно и неэкономично, светодиоды обычно используются вместе в последовательных и / или параллельных цепях для достижения желаемого результата. К счастью для дизайнеров освещения, производители представили на рынке множество светодиодных продуктов, в которых несколько светодиодов уже собраны вместе, например, светодиодные ленты, светодиодные полосы и т. д.

Наиболее распространенные светодиодные ленты состоят из группы светодиодов, последовательно соединенных с токоограничивающим резистором. Производители следят за тем, чтобы резисторы были правильного номинала и находились в правильном положении, чтобы светодиоды на полосках были менее подвержены изменению источника напряжения, как мы говорили с XP-G2. Поскольку их ток уже регулируется, все, что им нужно, — это постоянное напряжение для питания светодиодов.

Когда светодиоды или массив светодиодов сконструированы таким образом, они обычно указывают рабочее напряжение.Поэтому, если вы видите, что ваша полоса потребляет 12 В постоянного тока, не беспокойтесь о драйвере постоянного тока, все, что вам нужно, это источник постоянного напряжения 12 В постоянного тока, поскольку ток уже регулируется встроенной схемой, встроенной производителем.

Преимущество использования драйвера светодиодов постоянного тока

Поэтому, когда вы создаете свой собственный светильник или работаете с нашими мощными светодиодами, в ваших интересах использовать драйверы постоянного тока, потому что:

  1. Они не превышают максимальный ток, указанный для светодиодов, что позволяет избежать перегорания/теплового выхода из строя.
  2. Дизайнерам проще управлять приложениями, и они помогают создать свет с более постоянной яркостью.

Преимущество использования драйвера светодиодов с постоянным напряжением

Драйвер светодиодов с постоянным напряжением используется только при использовании светодиодов или массивов, рассчитанных на определенное напряжение. Это полезно как:

  1. Постоянное напряжение — это гораздо более знакомая технология для инженеров-конструкторов и монтажников.
  2. Стоимость этих систем может быть ниже, особенно в крупномасштабных приложениях.

Не стесняйтесь взглянуть на наш путеводитель по светодиодным лентам, в котором есть много устройств, которые могут работать от постоянного напряжения. Кроме того, если вам нужна помощь в выборе драйвера светодиода постоянного тока, перейдите к нашему полезному сообщению о том, как выбрать правильный драйвер.

Светодиодная лента SMD 5630 и 5730 мощность и характеристики

Рассмотрим самые мощные светодиодные ленты SMD 5630 и SMD 5730. Они значительно уступают по популярности другим модификациям на диодах 3528 и 5050.Устанавливайте их только на радиатор в виде алюминиевого профиля или на поверхность, способную отводить тепло.

Светодиодная лента Power 5630 и 5730

Сравнение светодиодной ленты 5630 на другом со вторым верхом

Мощность складывается из количества установленных диодов на 1 метр, этот параметр указывает маркировка. Но это правило можно использовать только для компа, мощность которого 0,5 Вт. В магазине вас в первую очередь интересуют недорогие диодные ленты на 5630, которые в полтора раза дешевле других.Это в отличие от ценовых средств, в которых использовались устаревшие некачественные китайского производства мощностью 0,15 Вт. Цена в среднем 200 руб. за квадратный метр, даже такую ​​продукцию легко узнать по отсутствию названия производителя. На фирменных, таких Эра, Гаусс, Навигатор светодиоды не используются.

У китайцев есть две версии:

  1. на 0,15Вт, 12 лм, хорошо используется в обычной кукурузе;
  2. на 0,09Вт, 6 люмен, используются в новой модели кукурузы, отвратительная работа.

Диод 0 покупать не рекомендую.09 Вт. Светодиодная лента на них обычно выдает 360 люмен на метр и стоит дешево по сравнению с другими. Лучше купить проверенную светодиодную ленту SMD 5050 на .

Сравните модели Power 5630 и 5730 с другими типами.
В таблице приведена потребляемая мощность в зависимости от плотности светодиодных элементов. Под производителем и моделью написана мощность одного светодиода.

Диоды
на метр
B рядный 0,5 Вт Китай
0,09 Вт
Китай
0,15 Вт
2835
0,2 Вт
3528
0,08 Вт
5050
0,2 Вт
15 7,5 1.35 1,8 1,2 3
30 15 2,7 3,6 6 2,4 6
60 30 5,4 7,2 12 4,8 12
72 6,5 11 14,4 5,8 14,4

Фирменные мощные светодиоды тоже могут быть разной мощности, например у корейских LG и Samsung может быть 0.3 Вт, тогда как новые кристаллы могут быть 1 Вт. Но это скорее исключение, чем правило. Теперь вы можете легко совершать покупки в зарубежных интернет-магазинах, поэтому имейте в виду, что если вас обманут, вернуть деньги обратно будет сложно, к тому же и никаких гарантий. В таблице ниже я дал характеристики самых популярных групп. Световой поток дешевого ДВС диода от китайцев составляет 6-12 люмен, а хорошего фирменного до 40 люмен.

По таблице видно, что слабенькая брендовая светодиодная лента 3528 может быть светового потока Китай на 5630.

Сравните характеристики освещения

3 разные цветовая температура, световой поток

В таблице указано количество люменов на метр в зависимости от плотности светодиодов. Под производителем и типом написана мощность одного светодиода.

Диоды
на метр
B рандом
0,5 Вт
Китай
0,09 Вт
Китай
0,15 Вт
2835
0,2 Вт
3528
0,08 Вт
5050
0,2 Вт
15 600 90 180 60 200
30 1200 180 360 600 120 400
60 2400 360 720 1200 240 800
72 430 860 1440 290 940

В таблице указаны средние параметры нейтрального белого света для различных магазинов в диапазоне от -10 до +10%.Продавцы обычно переоценивают дешевые варианты и редко признают их заниженными, хотя это видно по цене.

Если не хотите заморачиваться с подбором и расчетом освещения, выбирайте готовые комплекты. Специалист в магазине учтет все ваши пожелания, все подберет и рассчитает, сформирует готовый комплект с инструкцией по установке.

Особенности монтажа и установки

Малый профиль Для светодиодных лент

5630 и 5730 требуется алюминиевый радиатор для охлаждения, он необходим при мощности более 10 Вт/м.Стоимость алюминиевого радиатора равна цене одного метра полосы, поэтому иногда выгоднее купить слабенький, чем ставить мощную систему охлаждения. Для этого слабее и продается в виде более обычного двухместного, соединенного в два узких широких.

Перегрев грозит вам активной деградацией светодиодов, то есть быстрым снижением яркости. Срок службы правильных вендоров для записи яркости уменьшается на 30%. После окончания жизни он просто сияет так ярко дальше. .

Особо хорошее охлаждение требует водонепроницаемая лента с силиконовым покрытием.Силикон препятствует отводу тепла наружу.

Что означает маркировка, например 5630?

Сравнить светодиоды 5630

Указывает на размер своего корпуса, но не на производительность. Размер корпуса 5,6 мм. 3,0 мм. В стандартном корпусе можно настроить светодиодный чип, мощный или слабый. В таблице указано обозначение светодиода и его размеры.

Вопросы от читателей

Двойная светодиодная лента шириной в два раза

1. Как обойтись без охлаждения.
Ко мне часто обращаются с вопросом такого плана, мы купили 25 метров мощной полосы, но в магазине нам не сказали, что она нужна для охлаждения.Купить алюминиевый профиль для светодиодной ленты дорого, да и в разработанную конструкцию он не вписывается, будет некрасиво висеть на стене или потолке. У них наверняка есть уголок, накладные, врезные, может есть из чего выбрать лучшее. В этой ситуации есть два варианта, чтобы мощность не превышала 10 Вт/м:

  • уменьшить напряжение питания на блоке питания;
  • используйте обычный диммер на 12 вольт, что уменьшит яркость.

2. Отличие блока питания от драйвера.
Многие спрашивают в чем разница между силовыми светодиодными фонарями и лентами? Отличие в том, что драйвер лампы установлен, источник тока, то есть резистор, определяющий ток, установлен внутри блока питания. Получается, что драйвер рассчитан только на определенное количество диодов.

Напряжение питания светодиодной ленты от сопротивления блока питания, которое задает ток на ленте. На каждые 3 светодиода резисторный элемент, поэтому можно резать только в обозначенных местах по три штуки.Это делает проектирование светодиодного освещения доступным и простым.

3. Что купить, дешево и хорошо при той же яркости?
Например, вы покупаете светодиодную ленту для подсветки потолка или освещения помещения. Фирменные прослужат раза в 2-3 дольше китайских. Потому что диоды сертифицированы в соответствии с международными требованиями, а у китайцев почти никакой информации по ним нет, но больше всего плохих отзывов о работе именно их продукции. Если не хотите переделывать подсветку через несколько лет работы, все врозь, купите новую и поставьте вместо старой, чтобы тратить свое время или платить за работу, покупайте марку.Достаточно хорошо раздеться до следующего капитального ремонта всей вашей квартиры.

Ввод символов с диакритическими знаками при использовании Magic Keyboard на iPhone

Чтобы ввести символ с диакритическими знаками, нажмите клавишу Option на Magic Keyboard, чтобы выбрать знак.

  1. Выполните одно из следующих действий:

    • Добавьте языковую клавиатуру, поддерживающую диакритические знаки, затем в приложении переключитесь на эту языковую клавиатуру.

      Например, добавьте Испанскую (Мексика) клавиатуру, затем в приложении нажмите и удерживайте клавишу Control на Magic Keyboard, затем нажимайте клавишу пробела, пока не выберите Испанский (Мексика).

    • Выберите «Настройки» > «Основные» > «Клавиатура» > «Аппаратная клавиатура», затем выберите альтернативную раскладку клавиатуры, которая поддерживает диакритические знаки.

      Например, если у вас клавиатура на английском языке (США), коснитесь «Английский (США)», затем выберите «Международный вариант США — ПК» или «ABC — расширенный».

  2. В приложении нажмите и удерживайте клавишу Option, затем нажмите клавишу, которая вводит диакритический знак.

    Например, испанская (Мексика) клавиатура и U.S. International — альтернативная раскладка для ПК поддерживает следующие диакритические знаки:

    • Акцент (например, é ): Вариант-E.

    • Надгробный акцент (например, и ): Опция-`.

    • Тильда (например, ): Вариант-N.

    • Диэрезис или умлаут (например, ü ): Вариант-U.

    • Circumflex (например, ê ): Вариант-I.

  3. Нажмите на букву.

    Например, чтобы ввести с помощью испанской (мексиканской) клавиатуры или альтернативной раскладки «Международный США — ПК», нажмите Option-N, затем введите n .

Примечание: Расширенная альтернативная раскладка ABC также позволяет вводить знаки тона для набора текста на китайском языке в орфографии пиньинь. Например, чтобы ввести ǚ в lǚxíng («путешествие»), нажмите Option-V, затем введите v .Кроме того, раскладка ABC — Extended позволяет вводить диакритические знаки и буквы нескольких европейских языков, таких как чешский, французский, немецкий, венгерский и польский.

Источники видимого света. Знакомство со светоизлучающими диодами

За последние несколько десятилетий произошла непрерывная и быстро развивающаяся череда технологических революций, особенно в области цифровых технологий, которые кардинально изменили многие аспекты нашей повседневной жизни. Развивающаяся гонка среди производителей светодиодов ( светодиодов ) обещает произвести, буквально, самый заметный и далеко идущий переход на сегодняшний день.Недавние достижения в разработке и производстве этих миниатюрных полупроводниковых устройств могут привести к устареванию обычной лампочки, возможно, самого распространенного устройства, используемого современным обществом.

Лампа накаливания является самым известным из крупных изобретений Томаса Эдисона и единственным, которое продолжает использоваться (и почти в своем первоначальном виде) до наших дней, спустя более века после его появления. За последние несколько десятилетий фонографы, телеграфные ленты и мимеографы были заменены цифровыми технологиями, а в последнее время широкое распространение получают светодиодные устройства полного спектра, которые могут привести к исчезновению ламп накаливания и люминесцентных ламп.В то время как некоторые приложения светодиодной технологии могут быть такими же простыми, как замена одной лампочки на другую, гораздо более дальновидные изменения могут включать в себя новые кардинальные механизмы использования света. В результате предсказанной эволюции стены, потолки или даже целые здания могут стать мишенями для специализированных сценариев освещения, а изменения дизайна интерьера могут быть достигнуты за счет эффектов освещения, а не за счет перекраски или новой мебели. По крайней мере, повсеместный переход от ламп накаливания к светодиодам приведет к огромной экономии энергии.

Хотя светоизлучающие диоды используются повсюду вокруг нас, например, в видеомагнитофонах, радиочасах и микроволновых печах, их использование ограничивается в основном функциями отображения на электронных приборах. Крошечные красные и зеленые индикаторы на компьютерах и других устройствах настолько знакомы, что тот факт, что первые светодиоды были ограничены тусклым красным светом, вероятно, не получил широкого признания. На самом деле, даже появление зеленых диодов представляет собой значительный шаг в развитии технологии.За последние 15 лет или около того светодиоды стали намного мощнее и доступны в широком спектре цветов. Прорыв, позволивший в начале 1990-х годов изготовить первый синий светодиод, излучающий свет на противоположном конце спектра видимого света от красного, открыл возможность создания практически любого цвета света. Что еще более важно, это открытие сделало технически возможным получение белого света крошечными полупроводниковыми устройствами. Недорогая версия белого светодиода для массового рынка является наиболее востребованной целью исследователей и производителей, и это устройство, скорее всего, положит конец столетней зависимости от неэффективных ламп накаливания.

До широкого использования диодных приборов для общего освещения еще несколько лет, но во многих случаях светодиоды начинают заменять лампы накаливания. Существует ряд причин для замены обычных источников света накаливания современными полупроводниковыми альтернативами. Светоизлучающие диоды намного эффективнее ламп накаливания при преобразовании электричества в видимый свет, они прочные и компактные, и часто могут прослужить 100 000 часов при использовании или примерно в 100 раз дольше, чем лампы накаливания.Светодиоды в основном представляют собой монохроматические излучатели, и приложения, требующие высокой яркости, одноцветных ламп, находят наибольшее применение в текущем поколении усовершенствованных устройств. Использование светодиодов увеличивается для автомобильных задних фонарей, сигналов поворота и боковых габаритных огней. В качестве одного из первых применений в автомобилестроении высокие стоп-сигналы на легковых и грузовых автомобилях представляют собой особенно привлекательное место для установки светодиодов. Долгий срок службы светодиодов дает производителям больше свободы для интеграции стоп-сигналов в конструкцию автомобиля без необходимости их частой (и простой) замены, как это требуется при использовании ламп накаливания.

Приблизительно 10 процентов красных светофоров в Соединенных Штатах были заменены светодиодными лампами. Более высокая первоначальная стоимость светодиодов может быть возмещена всего за один год из-за их более высокой эффективности производства красного света, что достигается без необходимости фильтрации. Светодиоды красного светофора потребляют от 10 до 25 Вт по сравнению с 50–150 Вт для лампы накаливания с красным фильтром аналогичной яркости. Долговечность светодиодов является очевидным преимуществом в снижении затрат на техническое обслуживание сигналов.Одноцветные светодиоды также используются в качестве огней взлетно-посадочных полос в аэропортах и ​​в качестве предупредительных огней на радио- и телевышках.

По мере повышения эффективности производства и возможности производить светодиоды практически с любым выходным цветом, в центре внимания исследователей и промышленности стали диоды белого света. Два основных механизма используются для получения белого света от устройств, которые в основном являются монохроматическими, и оба метода, скорее всего, будут продолжать использоваться для различных приложений.Один метод включает в себя смешивание света разных цветов от нескольких светодиодов или разных материалов в одном светодиоде в пропорциях, которые приводят к тому, что свет кажется белым. Второй метод основан на использовании светодиодного излучения (обычно невидимого ультрафиолета) для получения энергии для возбуждения другого вещества, такого как люминофор, который, в свою очередь, излучает белый свет. У каждого метода есть как преимущества, так и недостатки, которые, вероятно, будут постоянно меняться по мере дальнейшего развития светодиодной технологии.

Основы полупроводниковых диодов

Детали фундаментальных процессов, лежащих в основе работы светоизлучающих диодов, и материалов, используемых в их конструкции, представлены в последующем обсуждении. Однако основной механизм, с помощью которого светодиоды излучают свет, можно обобщить простым концептуальным описанием. Знакомая лампочка зависит от температуры, чтобы излучать видимый свет (и значительно больше невидимого излучения в виде тепла) посредством процесса, известного как накал.Напротив, светоизлучающий диод использует форму электролюминесценции, которая возникает в результате электронного возбуждения полупроводникового материала. Базовый светодиод состоит из перехода между двумя различными полупроводниковыми материалами (показанного на рисунке 2), в котором приложенное напряжение создает ток, сопровождаемый испусканием света, когда носители заряда, инжектированные через переход, рекомбинируют.

Основным элементом светодиода является полупроводниковая микросхема (похожая на интегральную схему), которая смонтирована в стакане отражателя, поддерживаемом выводной рамкой, соединенной с двумя электрическими проводами, а затем встроена в твердую эпоксидную линзу (см. рис. 1). ).В одной из двух полупроводниковых областей, образующих переход в микросхеме, преобладают отрицательные заряды (область n-типа ; рис. 2)), а в другой преобладают положительные заряды (область p-типа ). Когда на электрические выводы подается достаточное напряжение, ток течет, и электроны перемещаются через переход из области n в область p , где отрицательно заряженные электроны объединяются с положительными зарядами. Каждая комбинация зарядов связана с уменьшением уровня энергии, что может высвободить квант электромагнитной энергии в виде светового фотона.Частота и воспринимаемый цвет испускаемых фотонов характерны для полупроводникового материала, и, следовательно, различные цвета достигаются путем внесения изменений в полупроводниковый состав чипа.

Функциональные детали светоизлучающего диода основаны на свойствах, общих для полупроводниковых материалов, таких как кремний, которые имеют переменные характеристики проводимости. Чтобы твердое тело могло проводить электричество, его сопротивление должно быть достаточно низким, чтобы электроны могли более или менее свободно перемещаться по объему материала.Полупроводники обладают промежуточными значениями электрического сопротивления между проводниками и изоляторами, и их поведение можно смоделировать в рамках зонной теории твердых тел. В кристаллическом твердом теле электроны составляющих его атомов занимают большое количество энергетических уровней, которые могут очень мало отличаться как по энергии, так и по квантовому числу. Широкий спектр энергетических уровней имеет тенденцию группироваться в почти непрерывные энергетические полосы, ширина и расстояние между которыми значительно различаются для разных материалов и условий.

На все более высоких энергетических уровнях, идущих наружу от ядра, могут быть определены две отдельные энергетические зоны, которые называются валентной зоной и зоной проводимости (рис. 3). Валентная зона состоит из электронов на более высоком энергетическом уровне, чем внутренние электроны, и они имеют некоторую свободу взаимодействовать попарно, образуя тип локализованной связи между атомами твердого тела. На еще более высоких энергетических уровнях электроны зоны проводимости ведут себя аналогично электронам в отдельных атомах или молекулах, возбужденных выше основного состояния, с высокой степенью свободы перемещения внутри твердого тела.Разница в энергии между валентной зоной и зоной проводимости определяется как ширина запрещенной зоны для конкретного материала.

В проводниках валентная зона и зона проводимости частично перекрываются по энергии (см. рис. 3), так что часть валентных электронов всегда находится в зоне проводимости. Ширина запрещенной зоны для этих материалов практически равна нулю, а при свободном перемещении части валентных электронов в зону проводимости в валентной зоне возникает вакансий или дырок.Электроны движутся с очень небольшим вкладом энергии в дырки в полосах соседних атомов, а дырки свободно мигрируют в противоположном направлении. В отличие от этих материалов, изоляторы имеют полностью занятые валентные зоны и большие запрещенные зоны, и единственный механизм, с помощью которого электроны могут перемещаться от атома к атому, заключается в перемещении валентного электрона в зону проводимости, что требует больших затрат энергии.

Полупроводники имеют маленькую, но конечную ширину запрещенной зоны, и при нормальных температурах теплового возбуждения достаточно, чтобы часть электронов переместилась в зону проводимости, где они могут вносить свой вклад в электрическую проводимость.Сопротивление можно уменьшить, увеличив температуру, но многие полупроводниковые устройства сконструированы таким образом, что приложение напряжения вызывает необходимые изменения в распределении электронов между валентной зоной и зоной проводимости, чтобы обеспечить протекание тока. Хотя расположение зон одинаково для всех полупроводников, существуют большие различия в ширине запрещенной зоны (и в распределении электронов между зонами) при определенных температурных условиях.

Элемент кремний является простейшим собственным полупроводником и часто используется в качестве модели для описания поведения этих материалов.В чистом виде кремний не имеет достаточного количества носителей заряда или соответствующей структуры запрещенной зоны, чтобы его можно было использовать в конструкции светоизлучающих диодов, но он широко используется для изготовления других полупроводниковых устройств. Характеристики проводимости кремния (и других полупроводников) можно улучшить за счет введения в кристалл малых количеств примесей, которые служат для обеспечения либо дополнительных электронов, либо вакансий (дырок) в структуре. Благодаря этому процессу, известному как легирование , производители интегральных схем получили значительные возможности адаптации свойств полупроводников к конкретным приложениям.

Процесс легирования для изменения электронных свойств полупроводников легче всего понять, рассматривая относительно простую кристаллическую структуру кремния. Кремний является членом группы IV периодической таблицы, имеющим четыре электрона, которые могут участвовать в связывании с соседними атомами в твердом теле. В чистом виде каждый атом кремния делит электроны с четырьмя соседями без дефицита или избытка электронов сверх тех, которые необходимы в кристаллической структуре. Если небольшое количество элемента группы III (имеющих три электрона на самом внешнем энергетическом уровне) добавляется к кремниевой структуре, то существует недостаточное количество электронов для удовлетворения требований связывания.Дефицит электронов создает вакансию или дырку в структуре, и получающийся в результате положительный электрический характер классифицирует материал как р-тип. Бор является одним из элементов, который обычно используется для легирования чистого кремния для достижения характеристик p-типа.

Легирование для получения материала противоположного типа с отрицательным общим зарядом (n-типа) осуществляется путем добавления элементов группы V , таких как фосфор, которые имеют «дополнительный» электрон в их внешний энергетический уровень.Полученная полупроводниковая структура имеет избыток доступных электронов по сравнению с числом, необходимым для ковалентной связи кремния, что дает возможность действовать как донор электронов (характерно для материала n-типа).

Хотя кремний и германий обычно используются в производстве полупроводников, ни один из этих материалов не подходит для изготовления светоизлучающих диодов, поскольку соединения, в которых используются эти элементы, выделяют значительное количество тепла, но лишь небольшое количество излучения инфракрасного или видимого света.Фотонно-излучающий диод p-n переходы обычно основаны на смеси элементов групп III и V, таких как арсенид галлия, фосфид арсенида галлия и фосфид галлия. Тщательный контроль относительных пропорций этих и других соединений, содержащих алюминий и индий, а также добавление примесей, таких как теллур и магний, позволяет производителям и исследователям производить диоды, излучающие красный, оранжевый, желтый или зеленый свет. Недавно использование карбида кремния и нитрида галлия позволило внедрить диоды с синим излучением, а комбинирование нескольких цветов в различных комбинациях обеспечивает механизм для получения белого света.Природа материалов, составляющих p- и n-стороны перехода устройства, и получающаяся в результате структура энергетических зон определяет уровни энергии, которые доступны во время рекомбинации заряда в области перехода, и, следовательно, величину высвобождаемых квантов энергии. как фотоны. Как следствие, цвет света, излучаемого конкретным диодом, зависит от структуры и состава p-n перехода.

Фундаментальным ключом к управлению свойствами твердотельных электронных устройств является природа p-n перехода.Когда разнородные легированные материалы соприкасаются друг с другом, протекание тока в области перехода отличается от того, что происходит в любом из двух материалов по отдельности. Ток будет легко течь в одном направлении через переход, но не в другом, что составляет базовую конфигурацию диода. Это поведение можно понять с точки зрения движения электронов и дырок в двух типах материалов и через соединение. Дополнительные свободные электроны в материале n-типа имеют тенденцию перемещаться из отрицательно заряженной области в положительно заряженную область или к материалу p-типа.В области p-типа, которая имеет вакантные электронные узлы (дырки), электроны решетки могут перескакивать с дырки на дырку и будут стремиться удалиться от отрицательно заряженной области. Результатом этой миграции является то, что дырки кажутся движущимися в противоположном направлении или от положительно заряженной области к отрицательно заряженной области (рис. 4). Электроны из области n-типа и дырки из области p-типа рекомбинируют вблизи перехода, образуя -зону (или слой) обеднения , в которой не остается носителей заряда.В зоне истощения устанавливается статический заряд, который препятствует любому дополнительному переносу электронов, и никакой заметный заряд не может течь через переход, если ему не помогает внешнее напряжение смещения.

В диодной конфигурации электроды на противоположных концах устройства позволяют прикладывать напряжение таким образом, чтобы преодолеть эффект обедненной области. Подключение области n-типа диода к отрицательной стороне электрической цепи, а области p-типа к положительной стороне заставит электроны двигаться от материала n-типа к материалу p-типа, а дырки двигаться в противоположное направление.При приложении достаточно высокого напряжения энергия электронов в обедненной области повышается, они диссоциируют с дырками и снова начинают свободно двигаться. При работе с этой полярностью цепи, называемой прямым смещением p-n перехода, зона истощения исчезает, и заряд может перемещаться по диоду. Дырки направляются к соединению из материала p-типа, а электроны направляются к соединению из материала n-типа. Комбинация дырок и электронов на переходе позволяет поддерживать непрерывный ток через диод.

Если полярность цепи изменить на противоположную по отношению к областям p-типа и n-типа, электроны и дырки будут тянуться в противоположных направлениях с сопутствующим расширением обедненной области на стыке. В p-n переходе с обратным смещением не возникает непрерывного тока, хотя первоначально будет протекать переходный ток, когда электроны и дырки отрываются от перехода. Поток тока прекратится, как только растущая зона обеднения создаст потенциал, равный приложенному напряжению.

Конструкция светоизлучающих диодов

Управление взаимодействием между электронами и дырками в p-n переходе является фундаментальным при проектировании всех полупроводниковых устройств, а для светоизлучающих диодов основной целью проектирования является эффективное генерирование света. Инжекция носителей через p-n-переход сопровождается падением энергетических уровней электронов из зоны проводимости на нижние орбитали. Этот процесс происходит в любом диоде, но производит фотоны видимого света только в тех, которые имеют определенный состав материала.В стандартном кремниевом диоде разница уровней энергии относительно невелика, и возникает только низкочастотное излучение, преимущественно в инфракрасной области спектра. Инфракрасные диоды используются во многих устройствах, включая пульты дистанционного управления, но конструкция диодов, излучающих видимый свет, требует изготовления из материалов с более широким зазором между зоной проводимости и орбиталями валентной зоны. Все полупроводниковые диоды испускают ту или иную форму света, но большая часть энергии поглощается самим материалом диода, если только устройство не предназначено специально для испускания фотонов извне.Кроме того, чтобы быть полезными в качестве источника света, диоды должны концентрировать световое излучение в определенном направлении. Состав и конструкция полупроводникового чипа, а также конструкция корпуса светодиода влияют на характер и эффективность излучения энергии устройством.

Основная структура светоизлучающего диода состоит из полупроводникового материала (обычно называемого кристаллом ), выводной рамки, на которой размещен кристалл, и герметизирующей эпоксидной смолы, окружающей сборку (см. рис. 1).Полупроводниковый чип светодиода установлен в чаше рефлектора, отчеканенной на конце одного электрода ( катод ), и в типичной конфигурации верхняя поверхность чипа соединена золотым проводом со вторым электродом (). анод ). Некоторые конструкции соединительной структуры требуют двух соединительных проводов, по одному на каждый электрод. В дополнение к очевидным различиям в длине волны излучения различных светодиодов существуют различия в форме, размере и диаграмме направленности. Типичный светодиодный полупроводниковый чип измеряет приблизительно 0.25 квадратных миллиметров, а корпус из эпоксидной смолы имеет диаметр от 2 до 10 миллиметров. Чаще всего корпус светодиода круглый, но они могут быть прямоугольными, квадратными или треугольными.

Хотя цвет света, излучаемого полупроводниковым кристаллом, определяется комбинацией материалов микросхемы и способом их сборки, некоторые оптические характеристики светодиода можно контролировать с помощью других переменных в корпусе микросхемы. Угол луча может быть узким или широким (см. рис. 5) и определяется формой стакана отражателя, размером светодиодного чипа, расстоянием от чипа до верхней части корпуса или линзы из эпоксидной смолы, а также геометрией эпоксидная линза.Оттенок эпоксидной линзы не определяет цвет излучения светодиода, но часто используется как удобный индикатор цвета лампы, когда она неактивна. Светодиоды, предназначенные для приложений, требующих высокой интенсивности и отсутствия цвета в выключенном состоянии, имеют прозрачные линзы без оттенка или рассеяния. Этот тип обеспечивает наибольшую светоотдачу и может иметь самый узкий луч или угол обзора. Линзы без рассеивателя обычно имеют углы обзора плюс-минус 10–12 градусов (рис. 5).Их интенсивность позволяет использовать их для подсветки, например, для подсветки дисплеев электронных устройств.

Для создания светорассеивающих светодиодных линз мельчайшие частицы стекла заделываются в герметизирующую эпоксидную смолу. Диффузия, создаваемая включением стекла, распространяет свет, излучаемый диодом, создавая угол обзора примерно 35 градусов по обе стороны от центральной оси. Этот тип линз обычно используется в приложениях, в которых светодиод просматривается напрямую, например, для индикаторных ламп на панелях оборудования.

Выбор систем материалов и методов изготовления в конструкции светодиодов определяется двумя основными целями: максимизация генерации света в материале чипа и эффективное извлечение генерируемого света. В pn-переходе с прямым смещением дырки инжектируются через переход из p-области в n-область, а электроны инжектируются из n-области в p-область. Равновесное распределение носителей заряда в материале изменяется в результате этого процесса инжекции, который называется инжекцией неосновных носителей.Происходит рекомбинация неосновных носителей с основными носителями для восстановления теплового равновесия, а продолжающийся ток поддерживает инжекцию неосновных носителей. Когда скорость рекомбинации равна скорости инжекции, устанавливается стационарное распределение носителей. Рекомбинация неосновных носителей может происходить излучательным образом, с испусканием фотона, но для этого должны быть созданы соответствующие условия сохранения энергии и импульса. Выполнение этих условий не является мгновенным процессом, и возникает временная задержка, прежде чем может иметь место излучательная рекомбинация инжектированных неосновных носителей.Эта задержка, время жизни неосновных носителей, является одной из основных переменных, которые необходимо учитывать при разработке материалов для светодиодов.

Хотя процесс излучательной рекомбинации желателен в конструкции светодиодов, это не единственный механизм рекомбинации, который возможен в полупроводниках. Полупроводниковые материалы не могут быть получены без некоторых примесей, структурных дислокаций и других кристаллических дефектов, и все они могут улавливать инжектированные неосновные носители. Рекомбинации этого типа могут давать фотоны света, а могут и не давать.Рекомбинации, не дающие излучения, замедляются за счет диффузии носителей к подходящим местам и характеризуются временем жизни безызлучательного процесса, которое можно сравнить со временем жизни излучательного процесса.

Очевидная цель проектирования светодиодов, учитывая только что описанные факторы, состоит в том, чтобы максимизировать излучательную рекомбинацию носителей заряда по сравнению с безызлучательной. Относительная эффективность этих двух процессов определяет долю инжектированных носителей заряда, которые комбинируются радиационно, по сравнению с общим количеством инжектированных, что можно определить как внутреннюю квантовую эффективность материальной системы.Выбор материалов для изготовления светодиодов зависит от понимания зонной структуры полупроводника и средств, с помощью которых можно выбирать энергетические уровни или управлять ими для получения благоприятных значений квантовой эффективности. Интересно, что некоторые группы соединений III-V имеют внутреннюю квантовую эффективность почти 100%, в то время как другие соединения, используемые в полупроводниках, могут иметь внутреннюю квантовую эффективность всего 1%.

Радиационное время жизни конкретного полупроводника во многом определяет, происходят ли излучательные рекомбинации до безызлучательных.Большинство полупроводников имеют аналогичную простую структуру валентной зоны с пиком энергии, расположенным вокруг определенного кристаллографического направления, но с гораздо большим разнообразием структуры зоны проводимости. Энергетические долины существуют в зоне проводимости, и электроны, занимающие долины с самой низкой энергией, располагаются так, чтобы легче участвовать в рекомбинации с неосновными носителями в валентной зоне. Полупроводники можно классифицировать как прямых или косвенных в зависимости от относительного положения энергетических долин зоны проводимости и энергетической вершины валентной зоны в пространстве энергия/импульс.В прямых полупроводниках дырки и электроны расположены непосредственно рядом с одинаковыми координатами импульса, так что электроны и дырки могут относительно легко рекомбинировать, сохраняя при этом сохранение импульса. В непрямом полупроводнике соответствие между долинами энергии зоны проводимости и дырками, которое позволило бы сохранить импульс, не является благоприятным, большинство переходов запрещены, и в результате радиационное время жизни велико.

Кремний и германий являются примерами непрямых полупроводников, в которых излучательная рекомбинация инжектированных носителей крайне маловероятна.Радиационное время жизни в таких материалах составляет несколько секунд, и почти все инжектированные носители объединяются безызлучательно через дефекты в кристалле. Прямые полупроводники, такие как нитрид галлия или арсенид галлия, имеют короткое время жизни излучателя (примерно от 1 до 100 наносекунд), и материалы могут быть получены с достаточно низкой плотностью дефектов, так что излучательные процессы столь же вероятны, как и безызлучательные. Чтобы событие рекомбинации произошло в материалах с непрямой щелью, электрон должен изменить свой импульс перед объединением с дыркой, что приводит к значительно более низкой вероятности рекомбинации для возникновения межзонного перехода.Квантовая эффективность светодиодов, изготовленных из двух типов полупроводниковых материалов, ясно отражает этот факт. Светодиоды из нитрида галлия имеют квантовую эффективность до 12 процентов по сравнению с 0,02 процента, типичными для светодиодов из карбида кремния. На рис. 6 представлена ​​диаграмма энергетических зон для GaN с прямой запрещенной зоной и SiC с непрямой запрещенной зоной, которая иллюстрирует природу перехода энергии между зонами для двух типов материалов.

Длина волны (и цвет) света, излучаемого при излучательной рекомбинации носителей, инжектированных через p-n-переход, определяется разностью энергий рекомбинирующей электронно-дырочной пары валентной зоны и зоны проводимости.Приблизительные энергии носителей соответствуют верхнему уровню энергии валентной зоны и самой низкой энергии зоны проводимости из-за тенденции электронов и дырок уравновешиваться на этих уровнях. Следовательно, длина волны ( λ ) испущенного фотона аппроксимируется следующим выражением: света, а E(bg) — ширина запрещенной зоны.Чтобы изменить длину волны испускаемого излучения, необходимо изменить ширину запрещенной зоны полупроводникового материала, используемого для изготовления светодиода. Арсенид галлия является распространенным диодным материалом и может использоваться в качестве примера, иллюстрирующего способ изменения зонной структуры полупроводника для изменения длины волны излучения устройства. Арсенид галлия имеет ширину запрещенной зоны примерно 1,4 электрон-вольта и излучает в инфракрасном диапазоне на длине волны 900 нанометров. Для увеличения частоты излучения в видимой красной области (около 650 нанометров) ширина запрещенной зоны должна быть увеличена примерно до 1.9 электрон-вольт. Этого можно достичь, смешав арсенид галлия с совместимым материалом, имеющим большую ширину запрещенной зоны. Фосфид галлия, имеющий ширину запрещенной зоны 2,3 электрон-вольта, является наиболее вероятным кандидатом на эту смесь. Светодиоды, изготовленные из соединения GaAsP (фосфид арсенида галлия), могут быть настроены для получения ширины запрещенной зоны с любым значением от 1,4 до 2,3 электрон-вольт за счет регулировки содержания мышьяка по отношению к фосфору.

Как обсуждалось ранее, максимизация генерации света в диодном полупроводниковом материале является основной целью проектирования при производстве светодиодов.Еще одним требованием является эффективное извлечение света из чипа. Из-за полного внутреннего отражения только часть света, изотропно генерируемого внутри полупроводниковой микросхемы, может выйти наружу. Согласно закону Снеллиуса, свет может переходить из среды с более высоким показателем преломления в среду с более низким показателем преломления только в том случае, если он пересекает границу раздела двух сред под углом, меньшим критического угла 9000° для двух сред.В типичном светоизлучающем полупроводнике, имеющем кубическую форму, только от 1 до 2 процентов генерируемого света выходит через верхнюю поверхность светодиода (в зависимости от конкретного чипа и геометрии p-n перехода), остальная часть поглощается полупроводниковыми материалами.

Рисунок 7 иллюстрирует выход света из многослойной полупроводниковой микросхемы с показателем преломления n(s) в эпоксидную смолу с меньшим показателем преломления ( n(e) ). Угол, образуемый выходным конусом, определяется критическим углом θ(c) для двух материалов.Световые лучи, выходящие из светодиода под углами менее θ(c) , проникают в эпоксидную смолу с минимальными потерями на отражение (штриховые линии), в то время как лучи, распространяющиеся под углами больше θ(c) , испытывают полное внутреннее отражение при границы, и не избежать чипа напрямую. Из-за кривизны купола из эпоксидной смолы большинство световых лучей, выходящих из полупроводникового материала, встречаются с поверхностью раздела эпоксидная смола/воздух почти под прямым углом и выходят из корпуса с небольшими потерями на отражение.

Доля света, излучаемого светодиодным чипом в окружающую среду, зависит от количества поверхностей, через которые может излучаться свет, и от того, насколько эффективно это происходит на каждой поверхности. Почти все светодиодные структуры основаны на той или иной форме многослойного расположения, в котором процессы эпитаксиального роста используются для осаждения нескольких материалов с согласованной решеткой друг на друга, чтобы адаптировать свойства чипа. Используется широкий спектр структур, при этом каждая система материалов требует различной архитектуры слоев для оптимизации эксплуатационных свойств.

Большинство структурных устройств светодиодов основаны на вторичном этапе выращивания для осаждения монокристаллического слоя поверх монокристаллического материала подложки, выращенного в объеме. Такой многоуровневый подход позволяет разработчикам удовлетворять, казалось бы, противоречивые или непоследовательные требования. Общим для всех структурных типов является то, что p-n-переход, в котором происходит излучение света, практически никогда не располагается в кристалле подложки, выращенном в объеме. Одна из причин этого заключается в том, что выращенный в массе материал обычно имеет высокую плотность дефектов, что снижает эффективность генерации света.Кроме того, наиболее распространенные материалы, выращенные в массе, включая арсенид галлия, фосфид галлия и фосфид индия, не имеют подходящей ширины запрещенной зоны для желаемых длин волн излучения. Еще одним требованием для многих светодиодных приложений является низкое последовательное сопротивление, которое может быть обеспечено за счет соответствующего выбора подложки, даже в тех случаях, когда низкое легирование, необходимое в области p-n перехода, не обеспечивает адекватной проводимости.

Методы эпитаксиального выращивания кристаллов включают нанесение одного материала на другой, близкого по параметрам атомной решетки и коэффициенту теплового расширения, для уменьшения дефектов в слоистом материале.Для создания эпитаксиальных слоев используется ряд методов. К ним относятся жидкофазная эпитаксия ( LPE ), парофазная эпитаксия ( VPE ), металлорганическое эпитаксиальное химическое осаждение из паровой фазы ( MOCVD ) и молекулярно-лучевая эпитаксия ( MBE ). Каждый из методов выращивания имеет преимущества в определенных системах материалов или производственных условиях, и эти факторы широко обсуждаются в литературе.

Детали различных эпитаксиальных структур, используемых в производстве светодиодов, здесь не приводятся, но обсуждаются в ряде публикаций.Однако, как правило, наиболее распространенными категориями таких структур являются выращенные и диффузные гомопереходы , а также одинарные ограничения или двойные ограничения гетеропереходы . Стратегии, лежащие в основе применения различных компоновок слоев, многочисленны. К ним относятся структурирование областей p и n и отражающих слоев для повышения внутренней квантовой эффективности системы, буферные слои с градиентным составом для преодоления несоответствия решеток между слоями, локально изменяющаяся ширина запрещенной зоны для обеспечения удержания носителей и боковое ограничение. инжекции носителей для контроля области излучения света или для коллимации излучения.

Несмотря на то, что он обычно не содержит области p-n перехода, материал подложки светодиода становится неотъемлемой частью функции и выбирается таким образом, чтобы он подходил для осаждения желаемых эпитаксиальных слоев, а также для его светопропускания и других свойств. . Как указывалось ранее, доля генерируемого света, фактически излучаемого светодиодным чипом, зависит от количества поверхностей, которые эффективно пропускают свет. Большинство светодиодных чипов относятся к категории устройств с поглощающей подложкой ( AS ), где материал подложки имеет узкую запрещенную зону и поглощает все излучение с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны.Поэтому свет, идущий в стороны или вниз, поглощается, и такие чипы могут излучать свет только через верхнюю поверхность.

Микросхема с прозрачной подложкой ( TS ) предназначена для увеличения светоотдачи за счет включения подложки, прозрачной для длины волны излучаемого света. В некоторых системах прозрачность в верхних эпитаксиальных слоях позволяет также извлекать свет, прошедший к боковым поверхностям под определенными углами. Также используются гибридные конструкции, имеющие свойства подложки, промежуточные между устройствами AS и TS, и значительное повышение эффективности извлечения может быть достигнуто за счет постепенного изменения показателя преломления от светодиодного чипа к воздуху.В структуре светодиода остается множество других механизмов поглощения, которые уменьшают излучение и которые трудно преодолеть, например, передние и задние контакты на кристалле и дефекты кристалла. Однако чипы, изготовленные на прозрачных, а не поглощающих подложках, могут демонстрировать почти пятикратное повышение эффективности экстракции.

Разработка многоцветных светодиодов

Первый коммерческий светоизлучающий диод, разработанный в 1960-х годах, использовал галлий, мышьяк и фосфор для получения красного света (длина волны 655 нанометров).Дополнительный материал, излучающий красный свет, фосфид галлия, позже был использован для производства диодов, излучающих свет с длиной волны 700 нанометров. Последняя версия имеет ограниченное применение, несмотря на высокую эффективность, из-за низкой кажущейся яркости в результате относительной нечувствительности человеческого глаза в этой области спектра. На протяжении 1970-х годов технологические разработки позволили ввести дополнительные цвета диодов, а производственные усовершенствования повысили контроль качества и надежность устройств.

Изменения в пропорциях элементов, легировании и материалах подложки привели к разработке арсенид-галлий-фосфорных ( GaAsP ) диодов, дающих оранжевое и желтое свечение, а также более эффективного красного излучателя. Также были разработаны зеленые диоды на основе микросхем GaP . Внедрение и усовершенствование использования арсенида галлия-алюминия ( GaAlAs ) в 1980-х годах привело к быстрому росту числа применений светоизлучающих диодов, в основном из-за улучшения яркости на порядок. по сравнению с предыдущими устройствами.Такой выигрыш в производительности был достигнут за счет использования многослойных гетеропереходных структур при изготовлении микросхем, и хотя эти GaAlAs-диоды ограничены излучением в красной области (660 нанометров), их стали использовать в наружных вывесках, сканерах штрих-кодов, медицинском оборудовании. и оптоволоконной передачи данных.

светодиодах изменения цвета
Имя цвета Длина волны
(Нм)
Semiconductor
Состав
Инфракрасные 880 GaAlAs / GaAs
Ультра Red 660 GaAlAs / GaAlAs
Супер Красный 633 AlGaInP
Супер Оранжевый 612 AlGaInP
Оранжевый 605 GaAsP / GaP
Желтый 585 GaAsP / GaP
Лампа накаливания
Белый
900 24
4500K (КТ) InGaN / SiC
Бледно Белый 6500K (КТ) InGaN / SiC
Холодный белый 8000K (КТ) InGaN / SiC
Чистый зеленый 555 GaP / GaP
Супер Синий 470 GaN / SiC,
Синий Фиолетовый 430 GaN / SiC
Ультрафиолетовое 395 InGaN / SiC
Таблица 1

основным развитие произошло в конце 1980-х годов, когда разработчики светодиодов заимствовали технологии из быстро развивающейся индустрии лазерных диодов, что привело к производство высокоярких диодов видимого света на основе системы индий-галлий-алюминий-фосфид ( AlGaInP ).Этот материал позволяет изменять цвет излучения путем регулировки ширины запрещенной зоны. Следовательно, одни и те же технологии производства могут использоваться для производства красных, оранжевых, желтых и зеленых светодиодов. В таблице 1 перечислены многие распространенные материалы светодиодных чипов (эпитаксиальные слои и, в некоторых случаях, подложка) и длины волн их излучения (или соответствующая цветовая температура для светодиодов белого света).

Совсем недавно были разработаны синие светодиоды на основе нитрида галлия и карбида кремния. Производство света в этой более коротковолновой и более энергичной области видимого спектра долгое время было недостижимым для разработчиков светодиодов.Высокие энергии фотонов обычно увеличивают частоту отказов полупроводниковых устройств, а низкая чувствительность человеческого глаза к синему свету увеличивает требования к яркости полезного синего диода. Одним из наиболее важных аспектов синего светоизлучающего диода является то, что он дополняет семейство основных цветов красного, зеленого и синего ( RGB ), чтобы обеспечить дополнительный механизм получения твердотельного белого света путем смешивания этих компонентов. цвета.

Исследователи полупроводников стремились разработать ярко-синий источник света с момента разработки первых светоизлучающих диодов.Хотя светодиоды, использующие карбид кремния, могут излучать синий свет, они имеют крайне низкую светоотдачу и не способны давать яркость, необходимую для практических применений. Недавние разработки в области полупроводников на основе нитрида группы III привели к революции в технологии диодов. В частности, система нитрида галлия-индия ( GaInN ) стала основным кандидатом для производства синих светодиодов, а также основным материалом на развивающемся рынке белых светодиодов.Система материалов GaInN развилась в 1990-х годах с достижением p-легирования в GaN, за которым последовало использование двойной гетероструктуры GaInN/GaN для изготовления светодиодов, а затем коммерческая доступность синих и зеленых GaInN-светодиодов высокой яркости в конец 1990-х.

Светодиоды белого света

Роль системы полупроводниковых материалов галлия-нитрида индия распространяется на разработку диодов белого света. Добавление ярких синих светодиодов к ранее разработанным красным и зеленым устройствам позволяет использовать три светодиода, настроенных на соответствующие выходные уровни, для получения любого цвета в спектре видимого света, включая белый.Другие возможные подходы к получению белого света с использованием одного устройства основаны на преобразователях длины волны люминофора или красителя или полупроводниковых преобразователях длины волны. Концепция белого светодиода особенно привлекательна для общего освещения из-за надежности полупроводниковых устройств и возможности обеспечения очень высокой светоотдачи по сравнению с обычными лампами накаливания и люминесцентными лампами.

В то время как обычные источники света имеют среднюю мощность от 15 до 100 люмен на ватт, эффективность белых светодиодов, по прогнозам, достигнет более 300 люмен на ватт благодаря дальнейшему развитию.На рис. 8 показаны значения светоотдачи для ряда типов светодиодов и обычных источников света, а также кривая светимости CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) для видимого диапазона длин волн. Эта кривая представляет реакцию человеческого глаза на излучатель со 100-процентной эффективностью. Некоторые из современных систем светодиодных материалов демонстрируют более высокие световые характеристики, чем большинство обычных источников света, и вскоре ожидается, что светоизлучающие диоды станут наиболее эффективными доступными излучателями.

Белые светодиоды, безусловно, подходят для использования в дисплеях и вывесках, но для того, чтобы их можно было использовать для общего освещения (как и предполагалось) и для приложений, требующих точной и эстетически приятной цветопередачи (включая освещение для оптической микроскопии). белый» свет должен быть серьезно рассмотрен. Человеческий глаз воспринимает свет как белый, если три типа клеток фотосенсорных колбочек, расположенных в сетчатке, стимулируются в определенных соотношениях.Три типа колбочек демонстрируют кривые отклика, пик чувствительности которых приходится на длины волн, представляющие красный, зеленый и синий цвета, а комбинация ответных сигналов вызывает в мозгу различные цветовые ощущения. Широкий спектр различных цветовых смесей способен создавать похожий воспринимаемый цвет, особенно в случае белого, который может быть реализован посредством множества комбинаций двух или более цветов.

Диаграмма цветности представляет собой графическое средство представления результатов, полученных при смешивании цветов.Монохроматические цвета появляются на периферии диаграммы, а диапазон смесей, представляющих белый цвет, расположен в центральной области диаграммы (см. рис. 9). Свет, который воспринимается как белый, может генерироваться различными механизмами. Один из методов состоит в том, чтобы комбинировать свет двух дополнительных цветов в правильном соотношении мощностей. Соотношение, вызывающее трехцветную реакцию сетчатки (вызывающее восприятие белого цвета), различается для разных цветовых комбинаций. Набор дополнительных длин волн указан в таблице 2 вместе с отношением мощностей для каждой пары, которое дает координаты цветности стандартного источника света, обозначенного Международной комиссией по освещению (CIE, Международная комиссия по освещению) как D(65) . эклер).

Другим способом получения белого света является комбинирование излучения трех цветов, которые создают восприятие белого света при правильном соотношении мощностей. Белый свет также может быть получен за счет широкополосного излучения вещества, излучающего в большой области видимого спектра. Этот тип излучения приближается к солнечному свету и воспринимается как белый. Кроме того, широкополосное излучение можно комбинировать с излучением в дискретных спектральных линиях для получения воспринимаемого белого цвета, который может иметь особые желательные цветовые характеристики, отличающиеся от характеристик белого света, получаемого другими методами.

Комбинация красных, зеленых и синих диодов в одном дискретном корпусе или в ламповом узле, содержащем группу диодов, позволяет генерировать белый свет или любой из 256 цветов за счет использования схемы, которая управляет тремя диодами независимо. В приложениях, требующих полного спектра цветов от одного точечного источника, этот тип диодного формата RGB является предпочтительным методом.

В большинстве диодов белого света используется полупроводниковый чип, излучающий на короткой длине волны (синий, фиолетовый или ультрафиолетовый) и преобразователь длины волны, который поглощает свет от диода и подвергается вторичному излучению на большей длине волны.Таким образом, такие диоды излучают свет с двумя или более длинами волн, которые при объединении выглядят как белые. Качество и спектральные характеристики комбинированного излучения варьируются в зависимости от возможных вариантов конструкции. Наиболее распространенные материалы преобразователей длины волны называются люминофорами , которые проявляют люминесценцию, когда поглощают энергию от другого источника излучения. Обычно используемые люминофоры состоят из неорганического вещества-хозяина, содержащего оптически активную легирующую добавку.Иттрий-алюминиевый гранат ( YAG ) является распространенным исходным материалом, и для диодных применений он обычно легирован одним из редкоземельных элементов или редкоземельным соединением. Церий является распространенным легирующим элементом в люминофорах YAG, разработанных для диодов белого света.

комплементарного цвет Длина
1,79 570,4 1,09
комплементарная Длина Коэффициент Мощности
λ 1 (нм) λ 2 (нм) P (λ 2 ) / P(λ 1 )
390 560.9 0,00955
410 561,3 0,356
430 562,2 1,42
450 564,0
470
480 584.6 0,562
484 602,1 0,440
486 629,6 0,668
Таблица 2

Первый коммерчески доступный белый светодиод (производимый и распространяемый корпорацией Nichia) был основан на полупроводниковом устройстве из нитрида галлия-индия ( GaInN ), излучающем синий свет, окруженном желтым люминофором.На рис. 1 показана структура поперечного сечения устройства. Люминофор представляет собой легированный церием YAG, производимый в виде порошка и взвешенный в эпоксидной смоле, используемой для герметизации кристалла. Смесь люминофора и эпоксидной смолы заполняет чашку отражателя, которая поддерживает матрицу на выводной рамке, и часть синего излучения чипа поглощается люминофором и переизлучается на более длинной длине волны фосфоресценции. Сочетание желтого фотовозбуждения с синим освещением идеально, поскольку требуется только один вид преобразователя.Дополнительные длины волн синего и желтого цветов объединяются посредством аддитивного смешения для получения желаемого белого света. Результирующий спектр излучения светодиода (рис. 10) представляет собой комбинацию излучения люминофора с синим излучением, которое проходит через люминофорное покрытие без поглощения.

Относительные вклады двух полос излучения могут быть изменены для оптимизации световой эффективности светодиода и цветовых характеристик общего излучения. Эти регулировки могут быть выполнены путем изменения толщины эпоксидной смолы, содержащей фосфор, окружающей кристалл, или путем изменения концентрации люминофора, взвешенного в эпоксидной смоле.Голубовато-белое излучение диода фактически синтезируется путем аддитивного смешения цветов, а его цветовые характеристики представлены центральным положением (0,25, 0,25) на диаграмме цветности CIE (рис. 9; Голубовато-белый светодиод ).

Диоды белого света могут генерировать излучение по другому механизму, используя люминофоры широкого спектра, которые оптически возбуждаются ультрафиолетовым излучением. В таких устройствах для передачи энергии на люминофор используется ультрафиолетовый диод, и все видимое излучение генерируется люминофором.Люминофоры, которые излучают в широком диапазоне длин волн, производя белый свет, легко доступны в качестве материалов, используемых в производстве люминесцентных ламп и электронно-лучевых трубок. Хотя люминесцентные лампы получают свое ультрафиолетовое излучение в результате процесса газового разряда, ступень излучения люминофора, производящая белый свет, такая же, как и в белых диодах с ультрафиолетовой накачкой. Люминофоры имеют хорошо известные цветовые характеристики, а диоды этого типа имеют то преимущество, что они могут быть разработаны для приложений, требующих критической цветопередачи.Однако существенным недостатком диодов с ультрафиолетовой накачкой является их более низкая светоотдача по сравнению с белыми диодами, использующими синий свет для возбуждения люминофора. Это происходит из-за относительно высоких потерь энергии при преобразовании ультрафиолетового света в более длинные видимые волны.

Красители являются еще одним подходящим типом преобразователя длины волны для применения в белых диодах и могут быть включены в эпоксидный герметик или в прозрачные полимеры. Коммерчески доступные красители обычно представляют собой органические соединения, которые выбирают для конкретной конструкции светодиода с учетом их спектров поглощения и излучения.Свет, генерируемый диодом, должен соответствовать профилю поглощения преобразующего красителя, который, в свою очередь, излучает свет с желаемой большей длиной волны. Квантовая эффективность красителей может быть близка к 100 %, как при преобразовании люминофора, но недостатком их является более низкая долговременная операционная стабильность, чем у люминофоров. Это серьезный недостаток, так как молекулярная нестабильность красителей приводит к тому, что они теряют оптическую активность после конечного числа абсорбционных переходов, а возникающее в результате изменение цвета светодиода ограничивает срок его службы.

Были продемонстрированы светодиоды белого света на основе полупроводниковых преобразователей длины волны, которые в принципе аналогичны типам преобразования люминофора, но в которых используется второй полупроводниковый материал, который излучает другую длину волны в ответ на излучение пластины первичного источника. Эти устройства называются полупроводниками с рециркуляцией фотонов (или PRS-LED ) и включают кристалл синего светодиода, соединенный с другим кристаллом, который реагирует на синий свет, излучая свет с дополнительной длиной волны.Затем две длины волны объединяются для получения белого цвета. В одной возможной структуре для этого типа устройства используется диод GaInN в качестве активной области с инжекцией тока, соединенной с активной областью AlGaInP с оптическим возбуждением. Синий свет, излучаемый первичным источником, частично поглощается вторичной активной областью и «рециркулирует» в виде переизлучаемых фотонов с более низкой энергией. Структура полупроводника с рециркуляцией фотонов схематически показана на рисунке 11. Чтобы комбинированное излучение давало белый свет, отношение интенсивностей двух источников должно иметь определенное значение, которое можно рассчитать для конкретных дихроматических компонентов.Выбор материалов и толщину различных слоев в конструкции можно изменить, чтобы изменить цвет вывода устройства.

Поскольку белый свет может создаваться несколькими различными механизмами, использование белых светодиодов в конкретном приложении требует рассмотрения пригодности метода, используемого для генерации света. Хотя воспринимаемый цвет света, излучаемого различными методами, может быть схожим, его влияние на цветопередачу или, например, на результат фильтрации света может быть совершенно разным.Белый свет, создаваемый широкополосным излучением, смешением двух дополнительных цветов в дихроматическом источнике или смешением трех цветов в трехцветном источнике, может располагаться в разных координатах на диаграмме цветности и иметь разные цветовые температуры по отношению к источникам света, обозначенным как стандарты CIE. Однако важно понимать, что даже если разные источники света имеют одинаковые координаты цветности, они все же могут иметь существенно разные характеристики цветопередачи (таблица 3) из-за различий в деталях выходного спектра каждого источника.

LED Эффективность и Индекс цветопередачи
Тип LED Luminous
Эффективность (лм / Вт)
Цветность
Координаты (х, у)
Общие CRI

двухцветные СИД
336 (0,31, 0,32) 10
Расширена Выход двухцветные СИД 306 (0.31, 0,32) 26

Трихроматический светодиод
283 (0,31, 0,32). Таблица 3 возможности цветопередачи.Свойство, называемое индексом цветопередачи ( CRI ), используется в фотометрии для сравнения источников света и определяется как способность источника к цветопередаче по отношению к способности стандартного эталонного источника освещения. Можно продемонстрировать, что существует фундаментальный компромисс между светоотдачей и способностью цветопередачи светоизлучающих устройств, как показано в таблице 3. Для таких приложений, как вывески, в которых используются блоки монохроматического света, эффективность имеет первостепенное значение, а индекс цветопередачи значения не имеет.Для общего освещения необходимо оптимизировать оба фактора.

Спектральный характер освещения, излучаемого устройством, сильно влияет на его способность цветопередачи. Хотя максимально возможная светоотдача может быть получена путем смешивания двух монохроматических дополнительных цветов, такой дихроматический источник света имеет низкий индекс цветопередачи. В практическом смысле логично, что если красный объект освещать диодом, излучающим белый свет, созданный совмещением только синего и желтого света, то внешний вид красного объекта будет не очень приятным.Однако тот же диод вполне подойдет для подсветки прозрачной или белой панели. Источник белого света с широким спектром, имитирующий видимый спектр солнца, обладает самым высоким индексом цветопередачи, но не обладает светоотдачей дихроматического излучателя.

Светодиоды на основе люминофора, которые либо сочетают длину волны синего излучения с более длинноволновым цветом фосфоресценции, либо излучают свет исключительно за счет излучения люминофора (как в светодиодах с ультрафиолетовой накачкой), могут быть спроектированы так, чтобы иметь достаточно высокие возможности цветопередачи.Они имеют цветовой характер, во многом схожий с люминесцентными лампами. Светодиоды GaInN используют синее излучение полупроводника для возбуждения люминофоров и доступны в версиях холодного белого, бледно-белого и белого цвета накаливания, которые содержат различное количество люминофора, окружающего чип. Холодный белый цвет является самым ярким, в нем используется наименьшее количество люминофора, и он дает свет с наиболее голубоватым оттенком. Белая версия с лампой накаливания окружает излучающий синий чип с наибольшим количеством люминофора, имеет самый тусклый выход и самый желтый (самый теплый) цвет.Бледно-белый цвет имеет промежуточные характеристики яркости и цветового оттенка между двумя другими вариантами.

Долгожданное появление белых светодиодов вызвало большой интерес к применению этих устройств для решения общих задач освещения. По мере ознакомления светодизайнеров с характеристиками новых устройств предстоит развеять ряд заблуждений. Одним из них является то, что свет от белого светодиода можно использовать для освещения линзы или фильтра любого цвета, сохраняя при этом точность и насыщенность цвета.В ряде вариантов белого светодиода на выходе белого отсутствует красная составляющая или имеются другие неоднородности в спектре. Эти светодиоды нельзя использовать в качестве обычных источников для подсветки многоцветных панелей дисплея или цветных линз, хотя они хорошо работают за прозрачными или белыми панелями. Если за красной линзой используется белый светодиод GaInN на синей основе, проходящий свет будет розового цвета. Точно так же оранжевая линза или фильтр будут казаться желтыми при освещении тем же светодиодом.Хотя потенциальные выгоды от применения светодиодов огромны, необходимо учитывать их уникальные характеристики при включении этих устройств в схемы освещения вместо более привычных традиционных источников.

Соавторы

Кеннет Р. Спринг — Научный консультант, Лусби, Мэриленд, 20657.

Томас Дж. Феллерс и Майкл В. Дэвидсон — Национальная лаборатория сильного магнитного поля Ист Пол Дирак, 18.00, Университет штата Флорида, Таллахасси, Флорида, 32310.

Электрическое перенапряжение — как предотвратить выход светодиода из строя раньше, чем ожидалось — LED professional

Твердотельные световые технологии стали важным игроком в осветительной промышленности благодаря множеству характеристик преимущества, которые предлагают светодиоды. Повышение производительности этой технологии восходящей звезды, в частности ее преимущества в эффективности, привели к появлению множества новых приложений и широкому внедрению светодиодов.

Распространение твердотельных источников света подвергает светодиоды целому ряду новых и суровых условий работы и демонстрирует, что их теоретический «большой срок службы» может быть легко поставлен под угрозу различными факторами окружающей среды.Химическая несовместимость является одной из первых проблем, с которыми сталкиваются клиенты, но, к счастью, в большинстве случаев эта проблема становится очевидной довольно быстро, если она вызвана дефектом конструкции приспособления.

Скорость, с которой эти неисправности становятся очевидными, означает, что отрасль все больше осознает, что ожидаемый срок службы светодиодов может быть серьезно снижен, если они будут подвергаться воздействию летучих веществ, несовместимых с твердотельными конструкционными материалами. К сожалению, не все угрозы для светодиодов достаточно очевидны, чтобы пользователи могли предпринять необходимые шаги для устранения проблемы до того, как произойдет массовый сбой в полевых условиях.

Наиболее серьезная угроза исходит от того же источника, который питает светодиоды, и известен как «перегрузка электрическим током» (EOS). EOS возникает каждый раз, когда ток или напряжение питания светодиода превышают максимальные номинальные значения компонента. Существует множество различных типов EOS — некоторые генерируются в процессе сборки или тестирования светодиодов, а другие создаются источником питания или возникают в окружающей среде, вызванной электромагнитным полем.

EOS представляет собой наиболее опасную угрозу для технологии полупроводникового освещения, поскольку он использует тот же путь, что и светодиод.Кроме того, ущерб, который он наносит, часто не является немедленным. Во многих случаях светодиод может перестать работать через несколько дней или даже месяцев после установки. Эти две характеристики EOS означают, что предотвратить ее невероятно сложно, а решить дорого. Промежуток времени между возникновением EOS и неспособностью обнаружить неисправность может быть довольно длительным и иметь серьезные последствия, поскольку может быть произведено и установлено больше светильников, что увеличивает стоимость гарантийной замены.

Почему возникает электрическое перенапряжение

Существует много разных причин и способов, которыми может произойти EOS, но есть только один результат: отказ светодиода.EOS повреждает структуру светодиодного чипа, из-за чего он выходит из строя быстрее ожидаемого срока службы.

EOS вызван внешними источниками, такими как рабочая среда, процедура тестирования или взаимодействие с человеком, а также внутренним взаимодействием, таким как плохой или неправильный источник питания, компоновка печатной платы или неисправные компоненты, которые генерируют напряжение или ток на светодиодах, превышающие максимальное напряжение, указанное в паспорте.

Когда напряжение или ток превышают максимальные номинальные значения компонента, это называется «стресс».Чтобы лучше понять, почему происходит EOS — как при обрыве, так и при коротком замыкании — и время, которое потребуется для выхода из строя светодиода, важно учитывать энергоемкость нагрузки. Каждый раз, когда к твердотельному световому изделию прикладывается напряжение, оно создает напряжение и ток, которые протекают через полное сопротивление всей цепи (приспособление плюс окружающая среда). Это означает, что к светодиодам применяется определенное напряжение питания.

Если сигнал энергетического напряжения интегрирован, энергетическое напряжение со временем будет измеряться в джоулях.Низкое энергетическое напряжение приводит к незначительным повреждениям, а иногда и вообще к их отсутствию, в то время как среднее энергетическое напряжение повреждает светодиод, но отказ происходит только спустя долгое время после этого. С другой стороны, высокое энергетическое напряжение немедленно приводит к поломке светодиода либо из-за разрыва проводных соединений, либо из-за расплавления кристалла, прикрепленного к контактным площадкам припоя.

Важно отметить, что даже отсутствие отказа после нагрузки не означает, что светодиод не поврежден. Низко- и среднеэнергетические нагрузки могут привести к микроповреждениям (рис. 1), которые не видны сразу (рис. 3), но могут закончиться катастрофическим отказом через несколько часов работы.Вот почему каждый светодиод, который подвергается воздействию электрического перенапряжения, следует рассматривать как устройство, подверженное риску отказа.

Рис. 1: Низко- и среднеэнергетическая нагрузка приводит к длительному короткому замыканию из-за микроповреждений

Рис. 2: Высокая энергия приводит к немедленному отказу при разомкнутой цепи

Рисунок 3: Светодиод с невидимыми микроповреждениями

Различные типы электрических перенапряжений и способы предотвращения отказов

Существует много возможных источников EOS, которые могут быть вызваны проблемами конструкции светильников, человеческими ошибками и даже ограничениями правил, действовавших до того, как технология твердотельного освещения ворвалась в светотехническую промышленность.

Ниже описаны все возможные обстоятельства, которые могут вызвать EOS, а также приведены рекомендации и рекомендации по предотвращению проблем в полевых условиях. В некоторых случаях на решения сильно влияет пользовательский дизайн, поэтому производителям светодиодов важно тесно сотрудничать с клиентами, чтобы гарантировать, что их конструкции светильников защищены от EOS.

Электростатический разряд

Первый возможный источник EOS создается операторами, работающими со светодиодами или печатными платами.Этот тип EOS генерируется электростатическим разрядом (ESD). Электростатический разряд — это событие с низким энергопотреблением и очень короткой продолжительностью — всего несколько микросекунд. Электростатический разряд обычно генерируется в рабочей среде, не защищенной от электростатического разряда. Например, электрический потенциал тела оператора может сильно отличаться от электрического потенциала платы светодиодов, и когда они вступают в контакт со светодиодами, может произойти электростатический разряд.

Однако, как правило, электростатический разряд не является проблемой для светодиодов, поскольку большинство светодиодов оснащены подавителем электростатического разряда, который защищает светодиодный чип.Тем не менее, некоторые очень маленькие новые светодиоды, предназначенные для обеспечения максимальной плотности света, не оснащены подавителями электростатического разряда, поэтому необходимо использовать внешний подавитель электростатического разряда. Эти дополнительные компоненты должны быть расположены очень близко к светодиоду, чтобы защитить его должным образом. Эти подавители электростатического разряда десятилетиями использовались для защиты других электронных устройств и при необходимости могут использоваться для решения этой возможной проблемы EOS.

Блок питания

Другой возможный источник электрического перенапряжения связан с источником питания, используемым в светильнике.Существует несколько возможных условий, которые могут привести к повреждению светодиодов даже при отсутствии каких-либо неправильных действий со стороны пользователя. Каждый раз, когда выбирается новый источник питания постоянного тока, обязательно проверяйте допуски на выходе, пульсации тока, переходные пики во время фазы включения и выключения и, наконец, ток горячей замены. Допуски, пульсации и всплески могут быть тихими убийцами светодиодов, которые нарушают целостность компонентов без каких-либо явных признаков. На рис. 4 показан коммерческий источник питания постоянного тока 1050 мА, представляющий множество возможных источников EOS.

Рисунок 4: Пульсации коммерческого источника постоянного тока 1050 мА, представляющие множество возможных источников EOS

Прежде всего, каждый раз, когда включается твердотельный светильник, этот блок питания генерирует всплеск 2 А за несколько миллисекунд. Если используемый здесь тип светодиода рассчитан на 2 А или более, проблем быть не должно. Однако, если используемые устройства имеют максимальный номинальный ток 1,2 А, при постоянном токе 1,05 А источник питания может подвергаться большому риску.

Если светильник будет включаться и выключаться один или два раза в день, светодиод, скорее всего, проработает ожидаемое время. Однако в тех случаях, когда датчик присутствия или движения включает и выключает наш прибор, многие всплески в час будут нагружать наш светодиод, тем самым ставя под угрозу его срок службы.

Еще одним важным аспектом этого источника питания являются пульсации. Здесь примерно ± 40% пульсаций. Помимо нескольких потенциальных неприятных эффектов, таких как мерцание и снижение потока, эта пульсация может привести к тому, что светодиод будет работать не в соответствии со спецификацией и подвергаться нагрузке в течение непрерывных повторяющихся циклов.

Как обсуждалось ранее, при использовании светодиода с номинальным током 2 А или выше ничего не произойдет. Однако с устройством с максимальным током 1,2 А срок службы светодиода будет серьезно снижен из-за источника питания постоянного тока. Также важно учитывать допуск среднего выходного тока, который может ухудшить ситуацию, увеличив все эти значения на процент допуска.

Чтобы предотвратить сбой EOS в описанных выше сценариях, важно использовать источники питания с ограниченным пиковым переходным процессом во время фазы включения и выключения.Эти источники питания не должны превышать максимальный номинальный ток светодиода. Кроме того, типичный ток в сочетании с пульсацией и положительным допуском не должен превышать максимальный номинальный ток светодиода. При соблюдении всех этих условий блок питания не приведет ни к какому EOS.

Еще один возможный источник неисправности — неправильная полярность подключения блока питания или отрицательные импульсы. Если оператор поменяет полярность на этапе тестирования или производства, этот EOS серьезно повредит светодиод.Чтобы этого не произошло, рекомендуется использовать источник питания с защитой от короткого замыкания и оборудовать плату светодиодов диодом параллельно цепочке светодиодов в обратной полярности. Если блок питания подключен к плате светодиодов с помощью разъема, лучшим решением будет поляризованный разъем.

Последний тест, который всегда полезно провести, — это «разрушающий тест» на нескольких светодиодных платах для измерения тока горячей замены. Этот тест состоит из включения источника питания (без подключения каких-либо светодиодов), а затем горячего подключения к плате светодиодов.Сделав это, можно измерить пиковый ток горячего подключения (рис. 5), который представляет собой возможное электрическое перенапряжение в случае плохого или неправильного электрического контакта во время сборки или испытания светильника. Пик, как видно на рисунке 5, пропорционален разнице между максимальным выходным напряжением источника питания без нагрузки и общим прямым напряжением цепочки светодиодов. Это означает, что чем больше зазор, тем выше вероятность повреждения светодиода, вызванного неправильной работой или плохим электрическим контактом.

Рис. 5: Тест «пикового тока при горячем подключении» представляет собой возможное перенапряжение, и можно оценить вероятность повреждения светодиода, вызванного неправильной операцией

Чтобы предотвратить сбои EOS, вызванные током горячей замены, важно следовать процедурам сборки, исключающим потенциальные сценарии горячей замены, и выбирать соответствующий источник питания и разъемы.

В процессе сборки блок питания не должен быть подключен к электричеству, пока плата светодиодов не будет надежно подключена.Кроме того, светодиодная плата не должна быть отключена от источника питания до отключения питания. Использование источника питания со встроенным ограничителем тока также сделало бы сборку более безопасной, а также предотвратило бы любую возможную человеческую ошибку.

Наконец, качество разъема имеет решающее значение. Некачественные разъемы с плохим электрическим контактом действуют как горячая вилка, даже если плата электрически подключена к источнику питания. Как правило, если светодиод излучает вспышки или мигает, за ним, вероятно, стоит импульс тока, что может быть признаком EOS и требует дальнейшего изучения.Соблюдая эти простые правила, можно избежать любого возможного EOS во время сборочных операций.

Испытания

Другие потенциальные проблемы производственной эксплуатации, которые могут привести к перенапряжению, включают внутрисхемные и лабораторные испытания. Эти тесты демонстрируют высокий потенциал для EOS, в частности для EOS с возможностью горячей замены.

Внутрисхемные испытания, как правило, являются автоматизированными процессами и могут быть полезны при правильном выполнении. Чтобы избежать риска EOS, важно, чтобы программное обеспечение машины, выполняющее тест, было запрограммировано для выполнения этого пошагового процесса: прежде всего, подключите датчики; подать энергию на тестовую цепь; удалить энергию из цепи и, наконец, удалить контакт щупов.Следуя этому процессу, управляющая схема успешно проверит светодиод, не причинив ему вреда.

Чтобы убедиться, что программная ошибка не повредит светодиод, лучше всего использовать источник постоянного напряжения с последовательным резистором для ограничения испытательного тока. Этот тип испытаний нельзя проводить при измерении потока светодиодов, CCT и Vf, так как изменение прямого напряжения от светодиода к светодиоду может повлиять на эти параметры. Однако во всех остальных случаях это очень безопасный способ проверки светодиодов в цепи.

Лабораторные тесты более важны, так как платы обычно проверяются вручную, и вероятность человеческой ошибки очень высока. В некоторых случаях используется источник постоянного тока, в то время как в других предпочтительным выбором клиента является лабораторный источник питания с ограничителями тока, оба из которых очень опасны. В случае источника питания постоянного тока, если последовательность не будет выполняться каждый раз идеально, светодиод будет поврежден, тогда как во втором случае существует ряд вариантов, которые могут повредить светодиоды.

При использовании блока питания постоянного тока рекомендуется надеть на шнур две кнопки, соединяющие блок питания с вилкой. При этом любой оператор, даже неподготовленный, будет вынужден сначала подключить плату светодиодов к источнику питания, а затем нажать две кнопки.

Даже если источник питания подключен, первичный каскад не электризуется двумя кнопками, размыкающими цепь. Можно было бы запустить этот тест с помощью всего одной кнопки, но установка второй избавляет оператора от необходимости нажимать кнопку при одновременном подключении платы к другой, и просто обеспечивает более безопасный процесс.

При использовании лабораторного блока питания с ограничителем тока существует два основных риска. Первый заключается в том, что кто-то может непреднамеренно переместить одну из ручек, что вызовет перегрузку светодиода из-за изменения настройки. Второй риск заключается в том, что источник питания работает постоянно, а выходной каскад находится под напряжением, и если схема ограничения тока расположена перед выходными конденсаторами, то ограничитель тока начнет работать, как только светодиоды уже будут повреждены. Несмотря на то, что это воспринимается как очень безопасный режим тестирования светодиодов, это не так.

Полевые кабели с возможностью горячей замены и длинные кабели

Но твердотельные светильники предназначены не только для хранения на складах, и многие риски EOS существуют и за пределами этапа производства. Вот почему технические специалисты стремятся предвидеть потенциальные триггеры EOS после установки прибора. Для наружного применения это означает учет различных погодных условий и электромагнитных полей, а также циклов включения/выключения и других наведенных магнитных полей для внутреннего применения.

Сегодня большинство светодиодных светильников оснащены встроенным драйвером, который защищает от горячего подключения на этапе установки. В эпоху раннего внедрения светодиодов три светодиодные лампы MR16 были уничтожены на этапе установки путем горячего подключения. Наличие драйвера на плате или вместе в корпусе светильника также предотвращает EOS, вызванный длинными кабелями, которые соединяют платы светодиодов с источником питания и действуют как антенны. Они соединяют все электромагнитные поля, создаваемые радиосистемами, подъемными двигателями и т. д.

В некоторых случаях клиенты размещают ограничитель переходного напряжения (TVS) на плате светодиодов, чтобы предотвратить этот тип EOS и горячих подключений, но это неэффективно по двум причинам. Во-первых, эти ЭОС представляют собой высокочастотные сигналы, которые обходят эти подавители, а во-вторых, электрические характеристики светодиода и ТВС не совпадают.

На рис. 6 показан ряд из 12 светодиодов «типичное» и «максимальное» прямое напряжение. TVS следует выбирать с минимальным напряжением пробоя, превышающим максимальное прямое напряжение светодиода при максимальных условиях работы.Это важно, потому что TVS, параллельный цепочке светодиодов, не должен потреблять никакой энергии в стандартных рабочих условиях.

Рис. 6: Плохо спроектированный ограничитель переходного напряжения, который никогда не защищает светодиод, поскольку не пересекает характеристики светодиода

На рис. 6 зеленая кривая TVS никогда не пересекает кривые светодиодов, что означает, что TVS никогда не защитит светодиод. Вместо этого светодиод поглощает весь EOD.

Мы подробно рассмотрим, как спроектировать схему для защиты от синфазного или дифференциального режима EOS, но сначала мы обсудим лучший дизайн печатной платы.

Конструкция печатной платы

Во избежание любых потенциально опасных токопроводящих путей между корпусом прибора или радиатором и контактными площадками светодиодов очень важно, чтобы печатная плата (PCB) была сконструирована таким образом, чтобы обеспечить соответствующее расстояние утечки от медных контактных площадок и краев других металлов. детали, соединенные с корпусом. На рис. 7 любой медный путь, расположенный близко к краю, должен находиться на расстоянии, превышающем изоляционное расстояние. Минимальное рекомендуемое расстояние составляет 3 мм, хотя рекомендуемое расстояние обычно составляет от 5 до 7 мм, когда это возможно.

Еще одним важным моментом при проектировании печатной платы являются медные дорожки рядом с винтами. Расстояние необходимо рассчитывать с учетом диаметра головки винта, а не отверстия печатной платы. Когда провода приплавляются к печатной плате, а не через разъем, очень важно, чтобы изоляция проводов кабеля закрывала контактную площадку и не уменьшала путь утечки.

Печатная плата

, используемая для светодиодных плат, обычно изготавливается на основе алюминия. Алюминий и медь разделены диэлектрическим материалом, который обеспечивает электрическую изоляцию между обоими металлами.Этот диэлектрик должен быть достаточно тонким, чтобы гарантировать хорошую передачу тепла от светодиода к корпусу светильника, но достаточно толстым, чтобы обеспечить достаточную электрическую изоляцию. Обычно алюминий печатной платы находится в непосредственном контакте с радиатором крепления, поэтому уникальная изоляция гарантируется диэлектриком печатной платы. По этой причине крайне важно, чтобы поставщик печатных плат гарантировал минимальное значение напряжения пробоя печатных плат для всех поставляемых печатных плат.

Если какой-либо из путей утечки или пробивного напряжения печатной платы недостаточно, чтобы выдержать скачки напряжения окружающей среды, существует риск возникновения электрических дуг и разрядов, а также повреждения светодиода EOS (рис. 7).

Рис. 7: Если какой-либо из путей утечки или напряжения пробоя печатной платы недостаточно, риск повреждения EOS очень высок

Импульс общего и дифференциального режима

Большинство пользователей светодиодов, вероятно, знакомы с описанными выше сценариями. Прежде чем исследовать дальнейшие ситуации, вызывающие EOS, важно понять отраслевые нормы и классы защиты.

Международная электротехническая комиссия (IEC) и IEC61140:2016 определяют правила защиты людей от поражения электрическим током.В зависимости от страны и типа продукта существуют различные требования к уровню изоляции для устройств, продаваемых на каждом рынке.

Наиболее часто используемыми классификациями изоляции являются Класс I и Класс II. Корпус светильников класса I должен быть соединен с заземлением специальным кабелем. С другой стороны, светильники класса II предназначены для обеспечения требуемого уровня безопасности без какого-либо электрического заземления.

Символы классов защиты

Класс I

Класс II

 

 

 

 

Таблица 1: Символы классов защиты

Эти две разные классификации приводят к тому, что твердотельные светильники ведут себя совершенно по-разному при воздействии внешних воздействий.В целом, если электрическое заземление выполнено эффективным и надежным способом, светильники класса I меньше страдают от отказа EOS, но на самом деле оба типа светильников должны быть спроектированы эффективно, чтобы предотвратить повреждение EOS. Еще одним важным нормативным актом, который следует учитывать, является IEC60598-1:2014, который определяет общие требования и тесты для светильников, включая твердотельные светильники. Эта редакция 2014 г. заменила версию 2008 г. и содержит соответствующие изменения для продуктов класса II.

Пункт 10; Раздел 4 стандарта IEC 60598-1:2014 «Конструкция» касается светильников класса II с двойной изоляцией.В подпункте 4 (IV.10.4) этой главы указывается устройство защитного импеданса, в котором указывается, что доступные проводящие части, разделенные двойной изоляцией, могут действовать как проводящий мост с использованием резисторов или конденсаторов Y2. Они должны состоять как минимум из двух отдельных компонентов с одинаковым номинальным значением.

Эти компоненты должны соответствовать требованиям IEC. В светильниках класса II можно добавить специальные компоненты, соединяющие платы светодиодов с корпусом светильника. Это позволяет анализировать, как выглядит схема светодиода во время быстрой переходной нагрузки.На рис. 8 показаны два последовательно соединенных светодиода в простой модели, на которой показаны светодиод и защита от электростатического разряда, встроенные в их корпус. Эта модель не учитывает все паразитные компоненты или влияние светодиодной термопрокладки. Термопрокладка является жизненно важной прокладкой, которая позволяет светодиоду эффективно передавать тепло от источника (перехода) в воздух через множество металлических деталей.

Рис. 8: Простая модель из двух последовательно соединенных светодиодов с защитой от электростатического разряда

Для очень хорошей теплопередачи термопрокладка должна быть подключена к очень большой медной области на печатной плате.Это распределяет тепло по горизонтали, а затем эффективно передает его по вертикали алюминиевому слою печатной платы благодаря большой площади передачи. Два металла, разделенные изолятором, образуют конденсатор, а это означает, что ПХБ являются конденсаторами, которые следует учитывать в данном конкретном анализе. Эта паразитная емкость может быть большой или малой в зависимости от конструкции печатной платы и используемого материала. Его нельзя игнорировать, и важно понимать, как им управлять, чтобы избежать проблем с EOS.

LED и TVS могут быть смоделированы очень сложным образом, и для людей, которые любят проводить часы в симуляциях, это отличный способ развлечься. Для целей данной статьи используется упрощенная модель с конденсатором, подключенным электронным способом параллельно другим компонентам, как показано на рис. 9. Из-за паразитной емкости между каждой термопрокладкой и землей важно понимать, как соедините их. Есть два варианта: оставить их отдельными или соединить их.

Рисунок 9: Упрощенная модель светодиода и TVS с конденсатором

Существует также возможность оставить их электрически плавающими или подключить их к потенциалу электрического напряжения. Оставлять их плавающими — относительно небезопасный вариант, так как любое синфазное напряжение применяется непосредственно между термопрокладкой и электрическими прокладками светодиода — анодом и катодом. Это создает фатальный EOS, как только падение напряжения между точками, отмеченными синими стрелками (рисунок 10), превышает изоляцию корпуса светодиода.Что касается материала корпуса светодиода, керамика обеспечивает гораздо лучшую изоляцию, чем пластик, и в зависимости от расстояний между контактными площадками возможно иметь напряжение изоляции корпуса в диапазоне от нескольких десятков до сотен вольт. В любом случае синфазные сигналы могут легко достигать тысяч вольт, тем самым создавая электрическое перенапряжение для светодиодов.

Рис. 10: Оставлять светодиоды и телевизоры плавающими — относительно небезопасный вариант

Подключение термопрокладки светодиода к опорному напряжению защищает светодиод от EOS, вызванного синфазным напряжением.Сигнал следует по пути к земле через паразитную емкость термопрокладки, а напряжение на корпусе светодиода ограничено. Теперь необходимость подключения термопрокладки к какому-то электрическому потенциалу ясна, но остается вариант оставить их отдельными или соединить их все.

На рис. 11 показана схема светильника, нагруженного дифференциальным режимом. Красная стрелка показывает направление сигнала стресса при положительном всплеске, а синяя стрелка — при отрицательном всплеске.В целях этого обсуждения будет рассмотрено подключение термопрокладки к аноду, а также ее подключение к катоду.

Рисунок 11: Нагрузка на светильник, вызванная дифференциальным режимом (красная стрелка показывает направление сигнала нагрузки при положительном выбросе, а синяя стрелка указывает на отрицательный выброс

)

В случае положительного перенапряжения, когда термопрокладка подключена к аноду, напряжение будет разделено между стандартным путем через светодиодную цепочку и паразитной емкостью между термопрокладкой и землей.Коэффициент разделения определяется отношением импеданса пути светодиода к земле и первой паразитной емкостью термопрокладки. Видно, что при подключении термопрокладки паразитная емкость в n раз больше (где n — количество светодиодов), а импеданс в n раз меньше — поглощая большую часть напряжения.

Это означает, что лучше соединить все термопрокладки, чем оставлять их по отдельности. В случае отрицательного сигнала напряжения весь сигнал будет проходить через CLED, поляризуя светодиод в обратном порядке.Импеданс CLED достаточно высок, поэтому падение обратного напряжения тоже будет достаточно велико. ESD TVS способствует ограничению сигнала, но поскольку напряжение больше в среднем диапазоне энергии, светодиод EOS повреждается этой обратной поляризацией.

Когда сигнал появляется после первого светодиода, он находит паразитную емкость термопрокладки для достижения электрического заземления. Другие светодиоды в цепочке подвергаются нагрузке, но все меньше и меньше, так как каждая термопрокладка C в серии поглощает часть сигнала нагрузки.

При подключении термопрокладки к катоду положительное напряжение полностью проходит через первый светодиод, повреждая его больше, чем в предыдущем случае с подключением анода. Однако в случае отрицательной нагрузки последний светодиод серии подвергается меньшей нагрузке.

Благодаря этому первому анализу светодиодная термопрокладка должна быть соединена вместе, а затем подключена к аноду для положительного напряжения и к катоду для отрицательного напряжения. Невозможно узнать, с каким типом нагрузки (положительной или отрицательной) сталкивается светильник; поэтому наилучшей конфигурацией является симметричная, которая делит цепочку светодиодов на две группы с зеркальной конфигурацией (рис. 12).Термопрокладка светодиода с положительной стороны должна быть подключена к аноду, а с отрицательной стороны — к катоду.

Рисунок 12: Разделение цепочки светодиодов на две группы с зеркальной конфигурацией является наилучшей конфигурацией, поскольку неизвестно, какой тип напряжения (положительный или отрицательный) возникнет

Чтобы еще больше улучшить защиту этого сильного решения, добавлены два дополнительных конденсатора CP и CN на положительной и отрицательной группах светодиодов.Области термопрокладки и CP и CN должны быть спроектированы и выбраны правильно, но это возможно только при работе на физической схеме заказчика. Не следует забывать, что IEC 60598-1:2014 разрешает использовать соответствующие компоненты для подключения корпуса светильника к положительным или отрицательным клеммам выхода источника питания. Это еще больше уменьшит потенциальное влияние EOS на светодиоды.

Выводы

Ряд условий может привести к EOS, поэтому они по-прежнему являются основной причиной отказа светодиодов до истечения ожидаемого срока службы светодиодов.Причины EOS сложны, а операции и переменные условия, которые могут привести к EOS, многочисленны.

Выше рассматриваются все возможные вредные условия и обобщаются меры, которые необходимо предпринять в процессе производства светильников и на уровне схемы, чтобы сделать каждый полупроводниковый светильник более безопасным и долговечным.

Как сделать светодиодные ленты: полный процесс

Светодиодные ленты быстро становятся популярным выбором для освещения коммерческих, жилых и промышленных помещений.Это потому, что они эффективны, просты в установке и требуют минимального обслуживания. Вы можете настроить светодиодные ленты любой формы и размера, чтобы использовать их для освещения практически любого пространства.

Источник: Shutterstock

Что такое светодиодная лента?

Светодиодная лента представляет собой гибкую печатную плату с набором SMD-светодиодов (светоизлучающих диодов) и резисторами, прикрепленными к ней. Светодиодные ленты также известны как ленточные светильники или ленточные светильники.Они могут быть заполнены как аналоговыми, так и цифровыми светодиодами и могут излучать белый свет, а также свет любого другого цвета.

Светодиодные ленты на 80% эффективнее обычных ламп накаливания. Они выделяют очень мало тепла, которое легко рассеивается, и в них нет ртути. Сами по себе они могут показаться очень маленькими, но вместе они могут излучать огромное количество света, способного осветить любое пространство.

Характеристики светодиодных лент

Вот список характеристик, которые делают светодиодные ленты идеальным вариантом для освещения ваших домов, офисов, автомобилей и т. д.:

Процесс производства светодиодных лент

популярнее, процесс их изготовления также становится более упорядоченным.Светодиодные ленты в основном представляют собой печатные платы (PCB), которые свариваются вместе, чтобы получить нужную длину. В печатных платах используется процесс сборки технологии поверхностного монтажа (SMT) для монтажа светодиодов и других компонентов на плату.

Используя процесс PCBA, мы можем настроить ваши светодиоды на уровне печатной платы в соответствии с вашими конкретными потребностями в освещении. Мы также проводим контроль качества в конце каждого этапа, чтобы убедиться, что наш продукт соответствует требованиям. Вот посмотрите, как работает этот процесс:

Этап 1: Производство светодиодной ленты

Первым этапом производства светодиодной ленты является размещение светодиодов и других компонентов на катушке.Размещение всех компонентов, включая светодиоды и резисторы, на катушке обеспечивает эффективную склейку на плате позже в процессе.

В Elstar мы используем сложное оборудование для фиксации светодиодных пластин на катушке. Мы располагаем эти пластины в правильном порядке, чтобы их можно было склеить на следующем этапе процесса. Пластины фиксируются с помощью проволочных креплений. Мы используем техническое золото чистотой 99,9999%, чтобы обеспечить долговечность соединения.

Спектрофотометр автоматически сортирует светодиоды по току, напряжению и цвету.Это помогает соединять светодиоды с одинаковыми характеристиками на одном барабане. Когда светодиодные катушки или ленты готовы, мы запечатываем их в вакуумные пакеты для защиты от пыли и влаги.

Проверка качества:

После изготовления рулонов мы подвергаем их процессу запекания для осушения перед помещением в вакуумные пакеты. Мы также делаем сопоставление светлых цветов, чтобы сохранить постоянство света. Каждая катушка также проходит ручную микроскопическую проверку, чтобы обеспечить правильное размещение пластин.

Шаг 2: Печать паяльной пасты

Следующим шагом в производстве светодиодных лент является подготовка печатной платы для наклеивания на нее светодиодных компонентов. Это достигается с помощью процесса, называемого трафаретной паяльной пастой.

Паяльная паста представляет собой сероватое вещество, содержащее крошечные шарики металлов, называемые припоями. Шары изготовлены преимущественно из стали с примесями серебра и меди. Эта паста наносится на печатную плату в местах установки компонентов.

Источник: Shutterstock

Раньше это делалось вручную, но благодаря достижениям в области технологий теперь этот шаг выполняет специализированная машина.Очень важно нанести паяльную пасту точно в места крепления компонентов и в точном количестве.

Механическое крепление используется для удержания печатной платы и трафарета на месте. Тем временем аппликатор наносит точное количество припоя на каждое намеченное место на печатной плате. Затем машина равномерно распределяет паяльную пасту по печатной плате. После снятия трафарета на намеченные места наносится ровный слой паяльной пасты.

Шаг 3: Размещение компонентов

После нанесения паяльной пасты установка для поверхностного монтажа размещает компоненты на предназначенных для них местах на печатной плате.Светодиоды на катушке размещаются на печатной плате с помощью роботизированного устройства, такого как робот-манипулятор, который размещает каждый компонент именно там, где он должен быть.

Раньше этот процесс выполнялся вручную, но это приводило к проблемам с контролем качества. С тех пор станки SMT оснащены специальными устройствами, которые обеспечивают правильное размещение компонентов.

Мы используем высокотехнологичные японские станки SMT, которые помогают нам поддерживать наши высокие стандарты и качество.

Шаг 4: Пайка оплавлением

Теперь, когда припой и компоненты размещены на печатной плате, необходимо убедиться, что они остаются там.Это делается путем прохождения печатной платы через процесс, называемый пайкой оплавлением.

Печатная плата вместе с наклеенными компонентами помещается на конвейерную ленту. Этот ленточный конвейер доставляет плату в печь оплавления. Эта печь похожа на коммерческую печь для пиццы. Он состоит из ряда нагревателей, которые постепенно нагревают печатную плату, пока она не достигнет температуры 250 градусов Цельсия (480 градусов по Фаренгейту).

Источник: Shutterstock

При этой температуре плавятся припои внутри паяльной пасты.Как только они расплавятся, конвейерная лента перемещает печатную плату дальше через печь, где ряд охладителей снижает температуру. Это постепенное снижение температуры снова затвердевает припоем. Это создает постоянную связь между светодиодными компонентами и печатной платой.

Проверка качества:

После процесса оплавления пришло время протестировать наши светодиодные ленты. Мы тестируем каждую ленту, чтобы убедиться, что яркость светодиодных лент, цвет и другие характеристики соответствуют заявленным.

Этап 4: Сварка

Светодиоды выходят из оплавления в виде полос длиной 50 см.Затем их сваривают, соединяя одну полосу с другой. Полосы теперь соединяются вместе с помощью современного оборудования, такого как роботизированная сварочная рука, до любой длины, которую вы хотите, поэтому стоимость сварочного робота также необходима для надежных производителей светодиодов для обеспечения качества полос.

Проверка качества:

После сварки светодиодных лент мы проводим еще одну серию тестов, чтобы убедиться, что ленты работают так, как было обещано. Проверка освещения подтверждает, что на лентах нет незакрепленных цепей.Другие оптические и электрические тесты проводятся, чтобы убедиться, что светодиодные ленты соответствуют всем нашим стандартам и всем вашим требованиям.

Этап 5: Старение и гидроизоляция

Сваренные светодиодные ленты проходят процесс, называемый старением, для проверки их характеристик. Светодиодные ленты включаются на 12 часов подряд, чтобы проверить, будут ли они работать без сбоев. Этот тест помогает нам проверить качество светодиодных лент и устранить любые проблемы.

Источник: Shutterstock

Светодиодные полосы также проходят процесс гидроизоляции для увеличения срока их службы.Этот процесс требует покрытия светодиодной ленты силиконом, пластиком или и тем, и другим. Вы можете использовать для этого машину или выбрать ручное покрытие.

В Elstar мы используем как машинную, так и ручную проверку, чтобы убедиться, что светодиодные ленты покрыты равномерно. Светодиодные ленты Elstar 5730, 3528, 3014 водонепроницаемы, что позволяет без забот украшать жилище.

Проверка качества:

Проверка поверхности проводится на каждой светодиодной полосе, чтобы убедиться в ее качестве и производительности.

Шаг 6: Наклеивание ленты и упаковка

После того, как светодиодные ленты пройдут все проверки качества, мы приклеим к их обратной стороне ленту 3M.Это позволяет клиентам легко устанавливать светодиодные ленты в любом месте. Мы используем качественный скотч 3М, который легко приклеивается ко всем поверхностям.

Последним шагом является упаковка светодиодных лент и отправка их вам.

Проверка качества:

Наша последняя проверка качества — выборочная проверка готовых к упаковке светодиодных лент. Это помогает нам поддерживать высокие стандарты качества.

Факторы, влияющие на качество светодиодных лент

Качество светодиодных лент зависит от их качества.Проблема в том, что вы не можете точно сказать о качестве полоски, пока не начнете ее использовать. Вот почему так важно покупать светодиодные светильники у проверенного производителя светодиодных лент.

Вот некоторые из факторов, влияющих на качество светодиодных лент:

  • Качество медного провода в печатной плате

все компоненты, установленные поверх него. Качество используемого медного провода может повлиять на работу светодиодной ленты.

Если медный провод слишком тонкий, ток не сможет проходить по нему, и ваши светодиодные ленты могут не работать или страдать от падения напряжения. Низкокачественная медь также может вызвать помехи в протекании тока и повлиять на работу вашей светодиодной ленты.

  • Качество люминофора в светодиодах

Люминофор используется в светодиодах для увеличения флуоресценции света. Это необходимо для получения чистого белого света, яркого и незапятнанного. Некачественный люминофор может сделать ваши светодиодные лампы более тусклыми.Это также может привести к тому, что цвет будет не таким чистым.

Важно отметить, что люминофор со временем разлагается. Но качественный люминофор дольше сохраняет свою структуру, благодаря чему ваши светодиодные ленты будут ярко светить долгие годы.

Очень важно, чтобы компоненты светодиодов, размещенные на печатной плате, находились на своих местах. В противном случае светодиодная лента просто не будет работать. Поэтому выбор правильных устройств, таких как робот для захвата и размещения, также важен.

Еще одна ошибка — объединение светодиодов разного размера на одной полосе.Это снижает эффективность полоски и ускоряет вырождение люминофора. Различные светодиоды обычно комбинируются, чтобы светодиодная лента выглядела ярче при меньших затратах. Но эти светодиодные ленты не служат долго и в конечном итоге обходятся вам дороже.

Качество компонентов является очень важным фактором, от которого зависит качество ваших светодиодных лент. Светодиодные ленты с качественными светодиодами, резисторами и печатными платами выделяются на фоне остальных.

Светодиоды маркировка характеристика подключение: Светодиоды. Характеристики и основные схемы подключения на 12 вольт и 220В

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.