Расчет резистора для светодиода: принцип работы и обозначение на схеме

Содержание
  1. История создания светодиода.
  2. Как можно подсоединять светодиоды
  3. Попробуем подсоединить последовательно
  4. Особенности питания
  5. Принцип работы.
  6. Обозначение и цветовая маркировка
  7. Графическое и буквенное изображение на схеме
  8. Виды и характеристики светодиодов.
  9. Устройство светодиода.
  10. Конструктивное устройство DIP.
  11. Конструктивное устройство SMD.
  12. Конструктивное устройство СОВ.
  13. Конструктивное устройство PCB Star.
  14. Типовая классификация
  15. Мощные светодиоды на основе COB-матриц
  16. Маломощные светодиоды
  17. Вольт-амперная характеристика светодиода.
  18. Принцип работы диодов для чайников
  19. Подключение светодиода.
  20. Последовательное подключение.
  21. Параллельное соединение.
  22. Параллельно-последовательное соединение.
  23. Производители светодиодов
  24. Насколько энергоэффективен светодиод?
  25. А какова ваша сила, господин светодиод?
  26. Ультраяркость
  27. А в чем же отличие от обычного диода?
  28. Цветовая маркировка.
  29. Основные параметры ультраярких светодиодов Cree
  30. Достоинства и недостатки светодиодов
  31. Как подключить светодиоды к сети переменного тока 220 В через блок питания

История создания светодиода.

Ему всего чуть больше ста лет. Первое упоминание о свечении диода относится к 1907 году. Британский физик Генри Раунд заметил многоцветное излучение, когда электричество проходит через соединения карбида кремния и металла. Это явление называется электролюминесценцией.

Спустя почти двадцать лет, в 1923 году, русский ученый Олег Лосев провел аналогичные эксперименты в Нижнем Новгороде. Физик обнаружил свечение в месте контакта карбида кремния со стальной проволокой. Лосев опубликовал результаты своих исследований и показал, что электролюминесценция наблюдается именно на границе раздела разнородных материалов. Они не смогли дать теоретическую основу для открытия и не получили дальнейшего развития. Хотя Лосев предвидел использование электролюминесценции для создания маломощных миниатюрных источников света. Физик даже придумал конструкцию светового реле, но дальнейшие исследования не продолжались.

В 1961 году, сорок лет спустя, американские изобретатели Д.Р. Баярд и Дж. Питтман изобрели технологию производства светодиодов из арсенида галлия. В 1962 году они получили патент и начали коммерческое производство. Однако их светодиодный элемент излучал инфракрасное излучение, то есть не было видно человеческому глазу.

Но в том же 1962 году американский физик Ник Холоняк изобрел красный светодиод. В 1971 году его соотечественник Жак Панков изобрел синий цвет. А в 1972 году Джордж Крэфорд обнаружил желтый светодиод.

Однако до 1970-х годов светодиоды оставались очень дорогими. Monsanto была первой компанией в мире, которая организовала массовое производство светодиодов в качестве индикаторов.

В 1970-е годы группа советских ученых под руководством Ж. Алферову удалось синтезировать ранее неизвестные полупроводниковые вещества. Их начали получать на предприятиях и в лабораториях. И на основе этих соединений было начато серийное производство светодиодов.

В 1983 году Citizen Electronics изобрела и представила на своих заводах светодиоды с плоскими панелями (SMD).

В 1990-х годах японские ученые И. Акасаки, Х. Амано и С. Накамура придумали, как значительно снизить стоимость производства синего светодиода. Технология успешно тестируется Nichia с 1993 года. А с 1996 года они начали производить белые светодиодные элементы, свет которых получается за счет комбинации красного, синего и зеленого цветов. Впоследствии на основе открытия японских ученых стали стремительно развиваться новые методы изготовления осветительных приборов: лампочки, дисплеи с подсветкой и другие устройства.

В 2003 году Citizen Electronics представила новейшую технологию Chip-On-Board. Он заключается в установке полупроводникового элемента на подложку с помощью специального непроводящего клея.

Конечно, история светодиодов только набирает обороты, а технологии становятся все более совершенными.

На создание разных цветов ушло много времени.

Как можно подсоединять светодиоды

Когда мы уже много знаем о светодиодах, давайте узнаем, как их комбинировать. Для этого нам необходимо их соединить. Но как это сделать и как лучше всего?

Попробуем подсоединить последовательно

Последовательное подключение необходимо, если вам нужно значительно увеличить количество освещения (например, отрегулировать уровень яркости). Подключив светодиоды таким образом, они будут работать как один. Рекомендуется использовать в цепочке светодиоды одного типа и одного цвета.

Последовательное подключение светодиодов
Последовательное подключение светодиодов
Последовательное подключение светодиодов

Несмотря на то, что ток внутри светодиодов при последовательном соединении одинаковый, при установке резисторов обязательно придется учитывать, что напряжение также будет уменьшаться последовательно. Например, начальное напряжение составляет 1,2 В на светодиод, но напряжение на всех n светодиодах уже будет n * 1,2. То есть, если светодиодов 3, то суммарное падение будет 3,6 В. Итак, как рассчитать падение напряжения на резисторах? Все очень просто. Предположим, что все светодиоды питаются от одного и того же логического устройства 5 В. Итак:

Пример подключения светодиода
Пример подключения светодиода

Обращаю ваше внимание на то, что между резисторами Е12 нет сопротивления 140 Ом, поэтому придется использовать вариант на 150 Ом.

Особенности питания

Учитывая относительно высокую стоимость сверхъярких светодиодов, очень важно использовать для их работы надежные и качественные источники питания, так как эти полупроводниковые элементы критически важны для перегрузки по току.

После ненормальной работы устройство может оставаться в рабочем состоянии, но мощность излучаемого светового потока будет значительно снижена. Кроме того, такой элемент может вызвать повреждение других светодиодов, подключенных друг к другу.

Прежде чем говорить о сверхъярких драйверах светодиодов, давайте кратко расскажем об особенностях их блока питания. В первую очередь нужно учитывать следующие факторы:

  • мощность светового потока, излучаемого этими элементами, напрямую зависит от величины проходящего через них электрического тока;
  • сверхъяркие светодиоды характеризуются нелинейной ВАХ (вольт-амперной характеристикой);
  • температура оказывает сильное влияние на ВАХ этих полупроводниковых приборов.

Ниже показано изменение ВАХ при температуре полупроводникового элемента (сверхъяркого SMD-светодиода) от 20 ° C до 70 ° C.

Изменение характеристик от воздействия температуры
Изменение характеристик от воздействия температуры

Как видно из графика, когда на полупроводник подается стабильное напряжение 2 В, электрический ток, протекающий через него, изменяется в зависимости от температуры. При нагревании кристалла до 20 ° C он будет равен 14 мА, при повышении температуры до 70 ° C этот параметр будет соответствовать 35 мА.

Результатом этой разницы будет изменение мощности светового потока при одном и том же напряжении питания. Исходя из этого, необходимо стабилизировать не напряжение, а электрический ток, проходящий через полупроводник.

Такие блоки питания называются драйверами светодиодов и представляют собой обычные стабилизаторы тока. Это устройство можно приобрести в готовом виде или собрать самостоятельно, в следующем разделе мы приведем некоторые типовые схемы драйверов.

Принцип работы.

Кристалл состоит из слоистых полупроводниковых материалов. Свечение возникает после протекания электрического тока между границами их контакта. В одном полупроводнике (n) преобладают электроны (отрицательные частицы), а в другом (p) ионы — дырки (положительные частицы). Полупроводниковые соединения способны передавать электричество только от p-слоя к n-слою, то есть в одном направлении.

Схема появления излучения.

Под действием электричества электроны n-слоя и дырки p-слоя начинают двигаться в сторону pn-перехода. Происходит рекомбинация дырки и электрона — между границей pn течет ток. Электроны переходят на более низкий энергетический уровень, с более высоких орбиталей на более низкие. Энергия высвобождается и испускается в виде фотонов.

Описанный процесс имеет место во всех полупроводниковых диодах. Но длина волны фотона не всегда находится в спектре, видимом человеческим глазом. Для появления видимости необходимо движение элементарных частиц в определенном диапазоне: от 400 до 700 нм. Это достигается за счет выбора определенных химикатов. Каждый из них имеет определенную длину волны и цвет излучения.

Наиболее удачные материалы получаются из соединений типов AIIIBV и AIIBVI, где II, III, V и VI — значения элементов. Например, упомянутые выше арсенид галлия, фосфат индия или селенид цинка и теллурид кадмия. Такие соединения называют прямыми зазорами. Возможно получение светодиода различной люминесценции: от ультрафиолетового до инфракрасного.

Другая группа включает непрямозонные полупроводники. Это карбид кремния, сам кремний, германий и другие. Диоды от них светятся очень слабо. Однако научные работы по использованию таких веществ продолжаются. В основном поиск решения ведется в области технологий квантовых точек и фотонных кристаллов.

Р-n переход не только излучает свет, но и выделяет тепло. Для его снятия понадобится радиатор (часто в этой роли выступает корпус изделия) или радиатор.

Обозначение и цветовая маркировка

У каждого производителя своя светодиодная маркировка. Например, в обозначении светодиода — LED-WW-SMD5050 расшифровываются его буквенные и цифровые элементы:

  • LED — светодиод;
  • WW — Warm White, цвет свечения — теплый белый 2700-3500 К;
  • SMD — корпус для поверхностного монтажа;
  • 5050 — размер корпуса в десятых долях миллиметра — 5,0 × 5,0.

Варианты сокращений оттенков белого света:

  • DW — Day White — белый день (4000-5000 К);
  • W — белый, чисто-белый (6000-8000К);
  • CW или WC — Cool White — холодный белый (8000-10000 К);
  • WSC — White Super Cool — супер холодный белый цвет, цветовая температура 15 000 К с характерным голубоватым оттенком;
  • NW — нейтральный белый — нейтральный белый — 5000 K.

Существуют и другие обозначения светодиодов и цветов, система еще не полностью стандартизирована, поэтому производители используют разные числовые значения и названия оттенков белого света.

Графическое и буквенное изображение на схеме

Анод, который также является плюсом светодиода в электрических цепях, представлен треугольником. Катод (минус) — поперечная черточка.

Что такое светодиод: подробное описание характеристик и видов
Внешний вид светодиода АЛ307 и его обозначение на чертежах и схемах.
Что такое светодиод: подробное описание характеристик и видов
Обычно используется латинская аббревиатура HL

Виды и характеристики светодиодов.

Светодиоды отличаются дизайном корпуса:

  1. ДИП — маломощные цилиндрические индикаторные элементы. Подсветка экрана, индикация, световые гирлянды обязательны.
  2. Piranha — это четырехконтактный DIP. Они прочнее держатся на месте и меньше нагреваются. Востребован в автомобилестроении для подсветки.
  3. SMD — внешне похож на параллелепипед. Благодаря своей надежности и универсальности они востребованы во многих секторах светотехники.
  4. Звездочка для печатной платы. Этакий SMD.
  5. OWL — SMD квартира. Более новый тип.

Независимо от конструкции корпуса выделяют следующие светодиоды:

  1. Два тона. Они излучают два цвета одновременно. У них есть три контакта, один из которых общий.
  2. RGB в цвете (красный-зеленый-синий). Они состоят из трех полупроводниковых кристаллов под общей линзой и имеют четыре электрода. Одна клемма для каждого полупроводникового элемента и одна общая клемма. В SMD устройство будет иметь шесть выводов.

Пропорциональное смешение цветов дает всевозможные светлые оттенки. Например, при включении красного на 100% зеленый станет желтым.

  1. Адресные светодиоды представляют собой своего рода полноцветные. Они отличаются от обычных RGB тем, что включены по собственному индивидуальному коду. Это требуется в лентах, где для адресуемого светодиода можно установить неповторяющийся цветовой тон. В этом случае светодиодный диод имеет собственный адрес, на который поступают команды от специального управляющего драйвера. Цвета контролируются с помощью микрочипов, которые встроены рядом с адресуемыми светодиодами.
  2. Сверхмощные (сверхъяркие) светодиоды — элементы мощностью более 1 Вт при токе 300 мА и более. (Мощность обычных светодиодов часто измеряется в милливаттах.) Такие устройства светят очень ярким светом. Используется в фонариках, фарах, прожекторах и т.д.

Светодиодные элементы также делятся на:

  1. Индикатор — малая мощность.
  2. Освещение — приборы большой мощности.
  3. Инфракрасный: излучение инфракрасного спектра, невидимого для человеческого глаза.

Инфракрасные диоды. Благодаря специально подобранным проводящим материалам они излучают невидимые глазу инфракрасные лучи. Они безвредны для живых существ, но очевидны для систем электронной записи. Они востребованы во многих технических устройствах и станках во всех отраслях промышленности.

Светодиодные индикаторные светодиоды. Они служат индикаторами технологий, подсветки дисплея и т.д. Они делятся по типу полупроводников, используемых в:

  • двойной: ярко-зеленый и оранжевый;
  • тройной — светится желтым и оранжевым;
  • тройной: светится красным и желто-зеленым.

Независимо от типа светодиоды характеризуются некоторыми параметрами.

Цвет излучения. Из-за химического состава полупроводников. Некоторые вещества и соответствующие им цвета указаны в таблице.

Яркость. Он пропорционален силе тока, протекающего через элемент. Среди светодиодных диодов, которые светят белым светом, выделяются яркие (20-25 миллисекунд) и сверхяркие (более 20 тысяч милликсандл).

Текущая сила. Светодиоды очень чувствительны к силе тока. Если его значение будет превышено выше номинального, светодиод может перегореть. Поэтому не рекомендуется превышать максимальный постоянный ток элемента. Точные значения для конкретного светодиода приведены в таблице данных.

Падение напряжения. Он характеризует допустимую разницу между значениями входного и выходного напряжения. Значение напряжения для светодиодов имеет максимальное значение, превышение которого приведет к повреждению светодиода. Значения указаны в техническом описании.

Полярность. Поскольку ток в светодиодах течет только от p-слоя к n-слою, полярность используется для предотвращения повреждения. Обычно его идентифицируют по внешнему виду, отметинам или специальным отметинам на теле. (Подробнее см. Статью «Определение полярности»). Также полярность можно узнать из технической документации.

Угол рассеивания света. Это определяется формой линзы, дизайном кристалла и веществами, из которых он изготовлен. Он может составлять от 15 до 180 градусов.

Устройство светодиода.

Светодиодный диод состоит из закрепленного на подложке полупроводникового кристалла, корпуса с контактами и оптической системы.

Внешне устройства индикаторных элементов (DIP), плоских (SMD) и COB отличаются.

Конструктивное устройство DIP.

Секционный DIP-светодиод.

Контакты установлены на основании устройства. К катоду прикреплен кристалл (один или несколько). К кристаллу прикреплена нить. Подключите полупроводники к аноду. Это необходимо для того, чтобы сгруппировать два проводника с разным типом проводимости. Сверху светодиодный элемент заклеен линзой. Корпус устройства выполнен в виде цилиндра из эпоксидной смолы, край которого срезан со стороны катода. Монтаж светодиодного элемента происходит путем сварки длинных кабелей.

Конструктивное устройство SMD.

Секционный светодиод SMD.

Корпус выполнен в виде параллелепипеда. Его основа — кристаллический радиатор. На нем закреплен полупроводниковый элемент. Контактный провод соединяет его с анодом. Контакты плоские. Сверху элемент заклеен линзой.

Конструктивное устройство СОВ.

COB технология — новое направление в производстве.

Такие светодиоды имеют в основании теплопроводящую подложку (обычно алюминий). К нему с помощью непроводящего клея прикреплены полупроводниковые кристаллы, которые объединены в параллельную цепь последовательно. Сверху все покрыто фосфором.

Этот тип светодиода прост в установке, излучает хороший световой поток и не искажает цвета. Они востребованы при изготовлении небольших ярких точечных светильников и декоративного освещения. В отличие от DIP и SMD они способны работать при высоких температурах. Но из-за своих устройств у них более короткий срок службы по сравнению с ними.

Если на подложке установлено множество кристаллов, такой светодиодный элемент называется светодиодной матрицей.

Конструктивное устройство PCB Star.

Он состоит из большого кристалла, установленного на звездообразной алюминиевой подложке. За счет увеличенной площади кристалла увеличивается мощность светодиода. Его направленность упрощена. Поэтому PCB Star востребована при изготовлении источников света: от фонарей до прожекторов.

Типовая классификация

Типы светодиодов включают:

  • одиночные светодиоды на одном кристалле большой мощности (COB-матрица);
  • пары светодиодов в одном корпусе — светодиоды, мигающие попеременно двумя цветами, например красным и желтым;
  • тройки или триады излучателей трех основных цветов — красного, зеленого и синего или RGB: красный — красный, зеленый — зеленый, синий — синий.

Три кристалла светодиода
Три кристаллических светодиода в корпусе SMD для поверхностного монтажа на печатной плате.

Если трехкристаллический светодиод имеет кристаллы одного яркого цвета, мы получаем сверхяркий светодиод. С различными цветами кристалла мы получаем триаду RGB или многоцветное управляемое светоизлучающее устройство.

SMD означает устройство для поверхностного монтажа. Он используется для автоматизации размещения и пайки электронных компонентов на печатных платах, в т.ч и светодиодов. Их используют в лентах, линейках, формах и обычных печатных платах.

К основным цветам также относится пара цветов YB: желтый, желтый и синий, синий. Есть и другие цветовые сочетания, дающие белый цвет после смешивания.

Мощные светодиоды на основе COB-матриц

У больших моделей есть монтажные отверстия в углах корпуса. Маленькие модели припаиваются к печатной плате.

Помимо обычных характеристик светодиодов, у мощных моделей добавляется несколько дополнительных параметров:

  • номинальная мощность, Вт;
  • размер чипа, мм;
  • номинальный рабочий ток кристалла или матрицы;
  • срок службы соответствует нормам L 70, L80 и др.

Маломощные светодиоды

По потребляемой мощности это светодиоды от 0,05 до 0,5Вт, рабочий ток — 20-60мА (средняя мощность — 0,5-3Вт, сила тока 0,1-0,7А, большая — более 3Вт, сила тока 1А и выше).

Конструктивно маломощные светодиоды включают в себя несколько групп светодиодных излучателей света:

  • светодиоды в SMD корпусах обычные и сверхъяркие;
  • диоды типа DIP в цилиндрических корпусах — для установки в отверстия на печатных платах;
  • в корпусах типа пираньи — для установки в отверстия.

Маломощные светодиоды в нескольких корпусах
Маломощные светодиоды в нескольких корпусах.

На изображении светодиоды расположены сверху вниз:

  1. В цилиндрических корпусах DIP — с гибкими проводами для впайки в отверстия платы.
  2. В случае пираний типа они тоже суперфлюкс, вварены в отверстия.
  3. В корпусах с плоскими проводниками для монтажа на контактных площадках односторонних и двусторонних печатных схем или в «колодцах» многослойных плат.

Вольт-амперная характеристика светодиода.

Он носит нелинейный характер. Светодиод начинает пропускать ток от определенного значения напряжения. Это называется порогом. Пороговое напряжение определяется химическим составом полупроводников.

Вольт-амперная зависимость.

Синяя кривая описывает поток электроэнергии при прямом подключении. Красная кривая — при перезапуске.

UMAX и UMAX — максимально допустимые значения напряжения. Если они превышены, элемент сгорает.

UMIN — минимальное значение напряжения. Начинается свечение.

Диапазон между минимумом и максимумом — это рабочая зона. Именно в нем и излучается диод.

IMAX — это максимально допустимое текущее значение. При превышении светодиод перегорает.

Принцип работы диодов для чайников

Чтобы понять, как работает светодиод, нужно знать, что такое pn переход. Это область, где соприкасаются полупроводники стержневого типа, в результате чего один тип проводимости переключается на другой. Тип N содержит электроны проводимости в качестве носителей заряда. Полупроводник p-типа представляет собой носитель положительного заряда (дырки).

Анод (p-тип) — положительный электрод, катод (n-тип) — отрицательный электрод. На внешней поверхности катода и анода расположены металлические контактные площадки с припаянными проводниками. Когда положительный электрический заряд прикладывается к аноду, а отрицательный — к катоду, ток начинает течь в pn переходе между кристаллом и катодом.

Если включение прямое, электроны в n-области и дырки в p-области устремятся навстречу друг другу. В процессе легирования (обмена электронами) их обмен будет происходить на границе перехода дырка-электрон. Если отрицательное напряжение приложено со стороны материала n-типа, возникает прямое смещение. Во время рекомбинации (обмена) энергия выделяется в виде фотонов.

Чтобы преобразовать поток фотонов в видимый свет, материал выбирается так, чтобы длина волны фотонов попадала в видимую область цветового спектра с длиной волны от 700 до 400 нм.

Чтобы облегчить работу с диодными осветительными приборами или, например, гирляндами, узнайте, как проверить светодиод мультиметром.

Светодиодное устройство
Принцип работы светодиода

Подключение светодиода.

Самый простой способ подключения светодиода — резистор. Последнее необходимо для ограничения тока, чтобы исключить выгорание светодиода при колебаниях напряжения.

При подключении светодиодных элементов по любой схеме не забывайте соблюдать полярность! В противном случае полупроводниковый прибор не загорится и не перегорит.

Схема электрического подключения светодиода (LED) и резистора (R).

При подключении нескольких светодиодов возможны разные варианты подключения.

Последовательное подключение.

Схема последовательного подключения.

Элементы соединены последовательно с соблюдением полярности. В схеме величина тока постоянная и добавляется напряжение на светодиодных элементах.

Параллельное соединение.

Схема параллельного подключения светодиодов через резистор.

В этом случае напряжение в цепи остается постоянным, а токи на элементах складываются. У такого типа подключения есть недостаток. На разных светодиодах может быть разное падение напряжения. Таким образом, ток на любом элементе может превысить допустимое значение, что приведет к поломке.

Чтобы этого избежать, подключите разные резисторы к каждой ответвленной цепи.

Схема параллельного подключения.

Параллельно-последовательное соединение.

При подключении большого количества светодиодов стоит использовать параллельную последовательную схему. В этом случае напряжение в параллельных ветвях одинаковое.

Схема подключения параллельно-последовательного соединения.

Производители светодиодов

Установка светодиодов.

Несколько всемирно известных компаний являются лидерами в оценке производителей. Именно они производят продукцию высочайшего качества на рынке.

  1. Philips. Пожалуй, продюсер с самым известным именем. Под этим брендом выпускается множество товаров, от лампочек до телефонов. Компания имеет заводы более чем в шестидесяти странах мира. Активно инвестируйте в новейшие разработки. Покупайте другие небольшие фабрики и предприятия, производящие светодиоды.
  2. Я создаю. Американская компания, которая начала с производства телефонных чипов. Специализируется на производстве светодиодной продукции различного назначения. PPa разрабатывает и производит ярко светящиеся светодиоды из карбида кремния.
  3. Японская компания Nichia. Один из старейших в области светодиодной техники. Именно она разработала и внедрила производство светодиодов синего и белого цветов. Специализируется на производстве кристаллов. Лидер рынка по обороту.
  4. Osram немецкий производитель. Он работает в тандеме с Siemens более ста лет. Выпускает светодиоды, соответствующие международным стандартам качества.

Среди российских производителей можно отметить «Оптоган» и «Светлану-Оптоэлектроника». Обе компании базируются в Санкт-Петербурге и производят светотехническую продукцию. Однако кристаллы для производства закупаются за рубежом.

Насколько энергоэффективен светодиод?

Светодиод не отличается «прожорливостью» по потреблению электроэнергии. При токе 10-30 мА и напряжении 2-4 В потребляет от 20 до 120 мВт. Здесь отлично соблюдается принцип экономии: традиционная малогабаритная лампа накаливания «ест» 12 В и требует тока 50–100 мА.

А какова ваша сила, господин светодиод?

Производство светодиодов расширяется, и производители стараются, чтобы каждый светодиод полностью отвечал потребностям клиентов. Например, есть мощные светодиоды и спрос на них постоянно растет. Как этого добиться? Три в одном, языком рекламы. Для увеличения мощности в один корпус устанавливают не один и не два, а несколько кристаллов одного цвета, чтобы они одновременно излучали свет.

Увеличение мощности светодиода часто достигается четырьмя такими кристаллами в одном корпусе.

Ультраяркость

Для достижения световых характеристик светодиодов производятся так называемые «сверхъяркие» копии. Мощность сверхъярких светодиодов достигает 60 мВт (это примерно 1/16 Вт) и если для работы поместить их в корпус среднего размера, то для хорошей мощной подсветки потребуется установить от 15 до 20 штук.

Действительно, средний «сверхъяркий» светодиод имеет мощность 240 мВт (это 1/4 Вт), и для получения нормального светодиодного освещения (не в самом большом случае, но и не в самом маленьком) нам нужно от 4 до 8 светодиодов. Очень мощные светодиоды — это светодиоды, мощность которых измеряется одним ваттом, и это очень эффективные светодиоды, потому что буквально с помощью одной или двух таких частей вы можете безопасно осветить весь корпус.

А в чем же отличие от обычного диода?

Оказывается, светодиод все же отличается от обычного (сигнального) диода. Основное отличие, конечно же, заключается в дизайне. Таким образом, светодиод имеет специальную полусферическую защиту, которая защищает его от ударов и других механических воздействий извне. Также очень любопытен тот факт, что сам светодиодный переход излучает несколько фотонов. Именно по этой причине корпус светодиода специально изготовлен из эпоксидной смолы, которая позволяет направлять фотоны, поднимаясь вверх в других направлениях.

Иногда встречаются светодиоды очень необычной формы. Среди них есть прямоугольная и цилиндрическая и даже стреловидная форма. Все зависит от того, где вы хотите сфокусировать свет, и от цели, для которой был создан этот светодиод.

Цветовая маркировка.

Светодиодная маркировка не стандартизирована в мире. Производитель сам решает, что будет маркировать на корпусе.

Светодиоды российского производства имеют цветовую маркировку. Он состоит из цветных кружков или штрихов. Примеры маркировки показаны на следующем рисунке.

Цветовая кодировка российских индикаторных светодиодов.

Рассмотрим маркировку известных мировых производителей.

Philips.

Возьмем для примера Luxeon Rebel. Он обозначен как LXML-ABCD-EFGH. Следующее зашифровано этой аббревиатурой:

  • LXML — серия;
  • ABC — информация о свете: как он распространяется, цветовая температура;
  • D — текущее значение;
  • E — запасное письмо для будущих моделей;
  • FGH — яркость (в люменах).

Я создаю.

Компания предлагает обозначение SSSCCC-BD-0000-NNNNN, где:

  • ССС — серия;
  • CCC — описание цвета:
  • BD — индекс цветопередачи:
  • 0000 — код производителя;
  • NNNNN — индивидуальный номер в зависимости от цветовой температуры и яркости. Стоит уточнить в техпаспорте.

Основные параметры ультраярких светодиодов Cree

В таблице 1 приведены параметры сверхъярких светодиодов Cree в круглых корпусах диаметром 5 мм.

Таблица 1. Параметры круглых сверхъярких светодиодов CREE

Название серии Цвет Диаметр, мм Угол излучения, град. Сила света, мкд Длина волны, нмбез оконечных ограничителей с оконечными ограничителями мин. Тип максимального мин. Максимальный тип

503 C503B-AAN C503B-AAS Янтарь 5 15 5860 13000 23500 584 591 596
C503B-ABN C503B-ABS 23 3000 5000 12000
C503B-CAN C503B-CAS тридцать 3000 5000 8200
C503B-BAN C503B-BAS Синий 15 5860 11000 23500 465 470 480
C503B-BCN C503B-BCS тридцать 2130 4100 8200
C503B-GAN C503B-ГАЗ Зеленый 15 16800 34000 64600 520 527 535
C503B-GCN C503B-GCS тридцать 5860 12500 23500
C503B-RAN C503B-RAS Красный (красный) 15 5860 12000 23500 618 624 630
C503B-RBN C503B-RBS 23 3000 5000 12000
C503B-RCN C503B-RCS тридцать 3000 5100 12000
C503B-WAN Белый 15 14400 18000 32900
C503C-WAN C503C-ERA 16800 24000 32900
513 C513A-WSN C513A-WSS 55 2130 4000 8200
535 C535A-WJN 110 770 1400 3000
* — последняя буква S (Stopper) указывает на наличие ограничителей на выводах светодиода
** — последняя буква N (No Stopper) означает отсутствие ограничителей на выводах светодиода

Светодиоды со сквозным отверстием доступны с фиксатором штифта или без него. Производитель устанавливает четкие допустимые пределы минимальных и максимальных значений силы света и длин волн видимого диапазона излучения. Это характеризует очень высокую культуру производства светодиодов и отлаженный технологический процесс.

Для некоторых приложений, таких как светодиодные экраны, часто более целесообразно использовать овальные светодиоды с асимметричной диаграммой направленности. Различная мощность излучения по двум осям позволяет оптимально распределить энергию излучения светодиодов. Параметры сверхъярких овальных светодиодов Cree с размером корпуса 4 и 5 мм приведены в таблице 2.

Таблица 2. Параметры сверхъярких овальных светодиодов CREE

Название серии Цвет Размеры, мм Уголрадиация, град. Сила света, мкд Длина волны, нмМин Тип максимума мин. Максимальный тип

4SM C4SME-RJS* Красный (красный) 4 100 × 45 770 1100 2130 619 621 624
C4SMF-RJS Синий 550 1000 2130 460 470 475
C4SMF-GJS Зеленый 2130 4000 8200 520 527 535
C4SMF-RJS Красный (красный) 1100 1900 г 4180 619 621 624
C4SMG-BJS Синий 390 900 1520 460 470 475
C4SMG-GJS Зеленый 1100 2200 1480 520 527 535
C4SMG-RJS Красный (красный) 550 1100 2130 619 621 624
5см C5SMA-RJS Красный (красный) 5 110 × 50 280 450 770 620 624 628
C5SMB-AJS Янтарь 390 600 1100 584 591 596
C5SMB-BJS Синий 200 350 770 465 470 475
C5SMB-GJS Зеленый 1100 1750 3000 520 527 535
C5SMB-RJS Красный (красный) 390 750 1100 620 628 635
C5SME-RJS Красный (красный) 100 × 35 770 1100 2130 619 621 624
C5SMF-AJS Янтарь 770 2100 3000 584 591 596
C5SMF-BJS Синий 550 1100 2130 460 470 475
C5SMF-GJS Зеленый 2130 4400 8200 520 527 535
C5SMF-RJS Красный (красный) 1100 2200 4180 619 621 624
566 C566C-AFN** Янтарь 65 × 35 1520 2500 4180 584 591 596
C566C-AFS
C566C-BFN Синий 770 1500 4180 460 470 475
C566C-BFS
C566C-GFN Зеленый 2130 5200 12000 520 527 535
C566C-GFS
C566C-RFN Красный (красный) 1100 2200 4180 619 621 624
C566C-RFS
* — последняя буква S (Stopper) указывает на наличие стопоров на выводах светодиода ** — последняя буква N (No Stopper) указывает на отсутствие стопоров на выводах светодиода

Самые мощные сверхяркие светодиоды Cree P4 доступны в популярном корпусе «пиранья». Сила света этих светодиодов достигает 13,2 кд при угле излучения 100… 120 ° (минимальная гарантированная сила света 4… 5 кд). Параметры светодиодов серии P4 приведены в таблице 3.

Таблица 3. Параметры сверхъярких светодиодов серии CREE P4

Название серии Цвет Размеры, мм Уголрадиация, град. Сила света, мкд Длина волны, нмМин Тип максимума мин. Максимальный тип

P41 CP41B-ADS Янтарь 7,6 × 7,6 дюйма 40 4400 6500 11000 584 591 599
CP41B-AFS 70 5500 7500 13200
CP41B-AHS 100 5500 8000 13200
CP41B-BFS Синий 70 1650 2500 3300 462 470 475
CP41B-GFS Зеленый 70 4400 6500 8730 515 527 535
CP41B-RDS Красный (красный) 40 4400 7000 11000 620 628 637
CP41B-RFS 70 4400 7500 11000
CP41B-RHS 100 4400 8000 13200
CP41B-WES Белый 60 3850 7000 11000
CP41B-WGS 90 3850 7000 11000
P42 CP42B-AKS Янтарь 120 5500 7000 13200 584 591 599
CP42B-BKS Синий 120 1100 1500 3300 462 470 475
CP42B-GKS Зеленый 120 4400 6500 11000 515 527 535
CP42B-RKS Красный (красный) 120 4400 6000 11000 618 624 630
P43 CP43B-AGS Янтарь 90 2130 5000 8200 584 591 599
CP43B-RGS Красный (красный) 90 2130 4500 8200 618 624 630

Очень популярны сверхяркие светодиоды Cree для поверхностного монтажа (SMD). Серийные параметры этих светодиодов представлены в таблице 4. Серии LP6 и LN6 отличаются максимальной мощностью излучения. Максимальная сила света белых светодиодов серии LP6 достигает 14… 18 кд при угле излучения 120 °. Для белых светодиодов серии LN6 производитель предоставляет значения светового потока в люменах. Максимальные значения этого параметра достигают 85… 100 лм (типовые значения от 65 до 80 лм).

Таблица 4. Параметры сверхярких светодиодов CREE для поверхностного монтажа (SMD

Название серии Цвет Размеры, мм Угол излучения, град. Сила света, мкд(* Световой поток, лм) Длина волны, нмМин Тип максимума мин. Максимальный тип

LM1 CLM1B-AKW Янтарь 3,2 × 2,7 120 355 600 900 584 591 596
CLM1B-BKW Синий 280 450 710 460 470 480
CLM1B-GKW Зеленый 710 1300 2240 520 527 540
CLM1B-RKW Красный (красный) 450 650 1120 618 624 630
CLM1C-WKW Белый 710 1200 1800
LM2 CLM2B-AEW Янтарь 60 3550 5000 9000 584 591 599
CLM2B-REW Красный (красный) 2240 3700 5600 618 624 630
LM3 CLM3A-WKW Белый 2,7 × 2,0 120 1120 1600 2240
CLM3C-AKW Янтарь 355 700 900 584 591 596
CLM3C-MKW Теплый белый 1120 1560 2800
CLM3C-RKW Красный (красный) 560 740 1400 618 624 630
CLM3C-WKW Белый 1400 1850 г 3550
LM4 CLM4B-AKW Янтарь 3,2 × 2,7 1120 1500 2800 584 591 599
CLM4B-BKW Синий 355 550 900 460 470 480
CLM4B-GKW Зеленый 1400 1800 3550 515 527 535
CLM4B-PKW Апельсин 1120 2000 г 2800 610 615 622
CLM4B-RKW Красный (красный) 1120 1600 2800 618 624 630
LP6 CLP6B-MKW Теплый белый 6 × 5 7100 9500 14000
CLP6B-WKW Белый 7100 11000 18000
CLP6C-FKB Синий 280 400 560 460… 480
Зеленый 1120 1600 2240 520… 540
Красный (красный) 560 700 1120 619… 624
CLP6C-AKW Янтарь 2800 4200 7100 584 591 596
CLP6C-RKW Красный (красный) 3550 4800 7100 618 624 630
LA1 CLA1A-MKW Теплый белый 3,2 × 2,8 дюйма 1400 2000 г 3550
CLA1A-WKW Белый 1800 2600 4500
LA2 CLA2A-WKW Белый 2240 3400 5600
LV1 CLV1A-FKB Синий 180 320 450 460… 480
Зеленый 560 850 1400 520… 540
Красный (красный) 355 550 900 619… 624
LV6 CLV6A-FKB Синий 5,5 × 5,5 280 400 560 460… 480
Зеленый 1120 1600 2240 520… 540
Красный (красный) 560 400 1120 619… 624
LN6 CLN6A-MKW Теплый белый 5x5x1,3 115 51* 65* 85,6*
CLN6A-WKW Белый 60,5* 80* 101,8*
* — для светодиодов серии LN6 значения светового потока выражены в люменах (лм)

Удобная и автоматизированная установка светодиодов SMD, их небольшие размеры, низкий нагрев и высокая светоотдача позволяют дизайнерам выбирать оптимальные и интересные решения для создания систем освещения.

Заказывая белые светодиоды, нужно обращать внимание на тару и цветовую температуру. Бин кодирует цветовую температуру и силу света излучения белых светодиодов в довольно узком спектральном диапазоне, поэтому при заказе необходимо внимательно изучить документацию (даташит), где указаны возможные варианты.

По прогнозам экспертов, внедрение в нашу жизнь сверхъярких светодиодов (и, конечно же, мощного освещения) со временем будет продвигаться все более быстрыми темпами. Когда они производятся серийно, их цена будет постоянно падать. Придет время, и наши глаза будут все больше и больше радоваться светодиодному освещению, управляя оттенками которого тоже можно поднять настроение. Остается только пожелать читателю успехов в использовании сверхъярких светодиодов Cree.

Достоинства и недостатки светодиодов

Профессионалов

  • Высокая механическая и вибростойкость.
  • Немного разогрева.
  • Небольшие габариты, легкий вес
  • Продолжительность.
  • Низкое энергопотребление и мощность.
  • Возможность регулировки интенсивности свечения.
  • Высокие декоративные качества — разнообразие цветов и оттенков света.
  • Инерция: сразу запускается на полной мощности.
  • Возможность работы при низких температурах.
  • Низкая цена светодиодных индикаторов.
  • Безопасность: низкие значения рабочего напряжения и тока.

Против

  • Высокая цена SMD.
  • Ухудшение качества кристаллов со временем: чем дольше горит светодиод, тем он темнее.
  • Повышенные требования к мощности.
  • Недопустимо даже небольшое превышение минимальных и максимальных значений электрических параметров.

Как подключить светодиоды к сети переменного тока 220 В через блок питания

Есть несколько типов блоков питания:

  • Стабилизированные источники постоянного напряжения для светодиодов на 5 и 12 вольт. При колебаниях параметров сети напряжение на выходе такого источника питания остается постоянным и равным заявленному в паспорте значению. Светодиодные лампы подключаются через резисторы.
  • Драйвер — импульсный блок питания со стабилизированным током. Характеристики, которые учитываются при его выборе: максимальное и минимальное выходное напряжение, выходной ток (рабочий). Драйвер содержит схему стабилизации тока при входном напряжении 220 В. При подключении светодиодного эмиттера к драйверу резистор не требуется.
Оцените статью
Блог про Arduino
Adblock
detector