Какие бывают виды сверхярких светодиодов. Каковы их основные технические характеристики. Где применяются сверхяркие светодиоды. Как правильно подключать и использовать сверхяркие светодиоды.
Что такое сверхяркие светодиоды и чем они отличаются от обычных
Сверхяркие светодиоды — это особый класс светодиодов, обладающих повышенной яркостью свечения по сравнению с обычными светодиодами. Их основные отличия:
- Световой поток от 50 лм и выше (у обычных светодиодов — до 20-30 лм)
- Рабочий ток до 1000 мА и более (у обычных — до 20-30 мА)
- Мощность от 1 Вт и выше (обычные светодиоды — до 0,1 Вт)
- Специальная конструкция для эффективного отвода тепла
- Применение более совершенных полупроводниковых материалов
Благодаря высокой яркости, сверхяркие светодиоды позволяют создавать мощные осветительные приборы, способные заменить традиционные источники света.
Основные виды и типы сверхярких светодиодов
Сверхяркие светодиоды классифицируются по нескольким признакам:
По типу конструкции и монтажа:
- DIP (с выводами для монтажа в отверстия)
- SMD (для поверхностного монтажа)
- COB (безвыводные матричные)
- Filament (в виде нити накаливания)
По цвету свечения:
- Белые (холодные, нейтральные, теплые)
- Красные
- Зеленые
- Синие
- Желтые
- RGB (многоцветные)
По мощности:
- Маломощные (до 1 Вт)
- Средней мощности (1-3 Вт)
- Мощные (3-10 Вт)
- Сверхмощные (более 10 Вт)
Наиболее распространены SMD светодиоды мощностью 0,5-3 Вт и COB матрицы мощностью 10-100 Вт.
Технические характеристики сверхярких светодиодов
Основные параметры, на которые следует обращать внимание при выборе сверхярких светодиодов:
- Световой поток (лм) — характеризует яркость свечения
- Световая отдача (лм/Вт) — показывает эффективность преобразования энергии в свет
- Цветовая температура (К) — определяет оттенок белого света
- Индекс цветопередачи (CRI) — характеризует качество передачи цветов
- Угол рассеивания света (градусы) — ширина светового пучка
- Рабочее напряжение (В) — номинальное напряжение питания
- Рабочий ток (мА) — номинальный ток через светодиод
- Мощность (Вт) — потребляемая электрическая мощность
Например, типичный SMD светодиод мощностью 1 Вт имеет следующие характеристики: световой поток 100-130 лм, световая отдача 100-130 лм/Вт, цветовая температура 2700-6500К, CRI 80+, угол 120°, напряжение 3-3,6В, ток 350 мА.
Где применяются сверхяркие светодиоды
Благодаря высокой яркости и эффективности, сверхяркие светодиоды нашли широкое применение в различных сферах:
- Общее освещение жилых и офисных помещений (светильники, люстры)
- Уличное и архитектурное освещение (прожекторы, фонари)
- Автомобильная светотехника (фары, габаритные огни)
- Декоративная подсветка и световая реклама
- Промышленное освещение (цеха, склады)
- Аварийное и эвакуационное освещение
- Медицинское и лабораторное оборудование
- Фото- и видеотехника (вспышки, прожекторы)
Сверхяркие светодиоды позволяют создавать компактные и экономичные источники света практически для любых задач освещения.
Преимущества и недостатки сверхярких светодиодов
Основные достоинства сверхярких светодиодов:
- Высокая световая отдача (до 200 лм/Вт)
- Длительный срок службы (до 100 000 часов)
- Низкое энергопотребление
- Отсутствие ультрафиолетового и инфракрасного излучения
- Экологическая безопасность
- Устойчивость к механическим воздействиям
- Малые габариты и вес
К недостаткам можно отнести:
- Высокую стоимость
- Необходимость применения драйверов питания
- Чувствительность к перегреву
- Сложность замены в случае выхода из строя
Однако преимущества сверхярких светодиодов значительно перевешивают их недостатки, что обуславливает их все более широкое применение.
Особенности подключения и эксплуатации сверхярких светодиодов
При использовании сверхярких светодиодов необходимо соблюдать ряд правил:
- Обязательное применение драйвера (источника стабилизированного тока)
- Соблюдение полярности при подключении
- Обеспечение эффективного теплоотвода (радиатор)
- Не превышение максимально допустимого тока
- Защита от влаги и пыли при наружном применении
- Использование оптики для формирования требуемой диаграммы направленности
При правильном подключении и соблюдении температурного режима сверхяркие светодиоды способны служить десятки тысяч часов без заметного снижения яркости.
Перспективы развития технологии сверхярких светодиодов
Технология сверхярких светодиодов продолжает активно развиваться. Основные направления совершенствования:
- Повышение световой отдачи (до 300-400 лм/Вт)
- Улучшение качества света и цветопередачи
- Снижение стоимости производства
- Создание новых типов корпусов и конструкций
- Разработка более эффективных люминофоров
- Применение новых полупроводниковых материалов
Ожидается, что в ближайшие годы сверхяркие светодиоды станут основным источником света, вытеснив традиционные лампы практически во всех сферах применения. Это позволит значительно снизить энергопотребление и повысить качество освещения.
Светодиод 3 вольта
Светодиоды разного цвета имеют свою рабочую зону напряжения. Если мы видим светодиод на 3 вольта, то он может давать белый, голубой или зеленый свет. Напрямую подключать его к источнику питания, который генерирует более 3 вольт нельзя.
Расчет сопротивления резистора
Чтобы понизить напряжение на светодиоде, в цепь перед ним последовательно включают резистор. Основная задача электрика или любителя будет заключаться в том, чтобы правильно подобрать сопротивление.
В этом нет особой сложности. Главное, знать электрические параметры светодиодной лампочки, вспомнить закон Ома и определение мощности тока.
R=Uна резисторе/Iсветодиода
Iсветодиода – это допустимый ток для светодиода. Он обязательно указывается в характеристиках прибора вместе с прямым падением напряжения. Нельзя, чтобы ток, проходящий по цепи, превысил допустимую величину. Это может вывести светодиодный прибор из строя.
Зачастую на готовых к использованию светодиодных приборах пишут мощность (Вт) и напряжение или ток. Но зная две из этих характеристик, всегда можно найти третью. Самые простые осветительные приборы потребляют мощность порядка 0,06 Вт.
При последовательном включении общее напряжение источника питания U складывается из Uна рез. и Uна светодиоде. Тогда Uна рез.=U-Uна светодиоде
Предположим, необходимо подключить светодиодную лампочку с прямым напряжением 3 вольта и током 20 мА к источнику питания 12 вольт. Получаем:
R=(12-3)/0,02=450 Ом.
Обычно, сопротивление берут с запасом. Для того ток умножают на коэффициент 0,75. Это равносильно умножению сопротивления на 1,33.
Следовательно, необходимо взять сопротивление 450*1,33=598,5=0,6 кОм или чуть больше.
Мощность резистора
Для определения мощности сопротивления применяется формула:
P=U²/ R= Iсветодиода*(U-Uна светодиоде)
В нашем случае: P=0,02*(12-3)=0,18 Вт
Такой мощности резисторы не выпускаются, поэтому необходимо брать ближайший к нему элемент с большим значением, а именно 0,25 ватта. Если у вас нет резистора мощность 0,25 Вт, то можно включить параллельно два сопротивления меньшей мощности.
Количество светодиодов в гирлянде
Аналогичным образом рассчитывается резистор, если в цепь последовательно включено несколько светодиодов на 3 вольта. В этом случае от общего напряжения вычитается сумма напряжений всех лампочек.
Все светодиоды для гирлянды из нескольких лампочек следует брать одинаковыми, чтобы через цепь проходил постоянный одинаковый ток.
Максимальное количество лампочек можно узнать, если разделить U сети на U одного светодиода и на коэффициент запаса 1,15.
N=12:3:1,15=3,48
К источнику в 12 вольт можно спокойно подключить 3 излучающих свет полупроводника с напряжением 3 вольта и получить яркое свечение каждого из них.
Мощность такой гирлянды довольно маленькая. В этом и заключается преимущество светодиодных лампочек. Даже большая гирлянда будет потреблять у вас минимум энергии. Этим с успехом пользуются дизайнеры, украшая интерьеры, делая подсветку мебели и техники.
На сегодняшний день выпускаются сверхяркие модели с напряжением 3 вольта и повышенным допустимым током. Мощность каждого из них достигает 1 Вт и более, и применение у таких моделей уже несколько иное. Светодиод, потребляющий 1-2 Вт, применяют в модулях для прожекторов, фонарей, фар и рабочего освещения помещений.
Примером может служить продукция компании CREE, которая предлагает светодиодные продукты мощностью 1 Вт, 3Вт и т. д. Они созданы по технологиям, которые открывают новые возможности в этой отрасли.
Сверхъяркие светодиоды белого свечения.
Конструкция и особенности мощных светодиодов
Сейчас, наверное, только глухой не слышал о светодиодных лампах и сверхъярких светодиодах. В среде радиолюбителей сверхъяркий светодиод уже давно стал объектом пристального изучения и главным элементом самодельных новаторских устройств. Да, это и не мудрено, сверхъяркие светодиоды интересны в первую очередь своей экономичностью и хорошими характеристиками по светоотдаче. Светодиоды обладают хорошей механической прочностью, не бояться вибрации и тряски. Не зря мощные светодиоды всё больше применяют в автомобилестроении.
Ещё одним важным положительным качеством светодиодов можно считать то, что они начинают излучать мгновенно после подачи питания. Люминесцентные лампы, например, в этом плане уступают светодиодам. Для долговечной работы люминесцентной лампы рекомендуется горячий запуск, когда происходит предварительный разогрев нитей накала. Лампа при этом включается спустя несколько секунд.
В начале девяностых годов фирма Nichia представила миру первый светодиод синего и белого цвета свечения. С тех пор началась технологическая гонка в производстве сверхъярких мощных светодиодов.
Сам по себе светодиод не может излучать белый свет, так как белый свет является суммой всех цветов. Светоизлучающий диод излучает свет строго определённой длины волны. Цвет излучения светодиода зависит от ширины энергетической запрещённой зоны перехода, где и происходит рекомбинация электронов и дырок.
Ширина энергетической запрещённой зоны в свою очередь зависит от материала полупроводника. Для получения белого света на кристалл синего светодиода наносят слой люминофора, который под действием синего излучения испускает жёлтый и красный свет. В результате смешения синего, жёлтого и красного получается белый свет.
Это одна из нескольких широко распространённых технологий получения белого света посредством светоизлучающих диодов.
Напряжение питания сверхъярких белых светодиодов, как правило, лежит в пределах от 2,8 до 3,9 вольт. Точные характеристики светодиода можно узнать из описания (datasheet).
Мощные сверхъяркие белые светодиоды хоть и доступны, но всё ещё дороги по сравнению с индикаторными светодиодами красного и зелёного цвета свечения, поэтому при использовании их в осветительных установках следует уделять внимание качественному питанию светодиодов.
Несмотря на то, что ресурс светодиодов довольно велик, любой светоизлучающий полупроводник очень чувствителен к перегрузкам по току. В результате перегрузок светодиод может сохранить работоспособность, но светоотдача его будет существенно меньше. В некоторых случаях частично рабочий светодиод может служить причиной выхода из строя и остальных, включенных совместно с ним светодиодов.
Чтобы исключить перегрузки светодиодов, а, следовательно, и выход их строя, применяются драйверы питания на специализированных микросхемах. Драйвер питания представляет собой не что иное, как стабилизированный источник тока. Для регулировки яркости светодиодов рекомендуется применять импульсную модуляцию.
Не исключено, что в скором времени производители мощных светодиодов будут встраивать чип стабилизатора тока непосредственно в конструкцию мощного светодиода, по аналоги с мигающими светодиодами (blinking led), в которых встроен чип генератора импульсов.
Светодиод может работать десятки лет, но при условии, что светоизлучающий кристалл не будет сильно нагреваться вследствие протекания тока. В современных мощных светодиодах ток питания может достигать более 1000 mA (1 Ампер!) при напряжении питания от 2,5 до 3,6 – 4 вольт. Такими параметрами обладают, например, мощные светодиоды Lumileds. Для отвода избыточного тепла в таких светодиодах применяется алюминиевый радиатор, конструктивно объединённый с кристаллом светодиода. Производители мощных белых светодиодов также рекомендуют устанавливать их на дополнительные радиаторы. Вывод очевиден – хочешь длительной работы светодиода – обеспечь хороший отвод тепла.
При монтаже мощных светодиодов нужно помнить, что теплопроводящее основание светодиода не является нейтральным электрически. В связи с этим необходимо обеспечить электрическую изоляцию оснований светодиодов при монтаже на общем радиаторе.
Так как типовое напряжение питания сверхъярких светодиодов составляет 3,6 вольт, то такие светодиоды можно легко использовать для светодиодных фонариков совместно с аккумуляторными батарейками формата AA. Для питания светодиода понадобятся 3 последовательно включенных аккумуляторных батарейки напряжением по 1,2 вольт. Суммарно напряжение составит как раз необходимое 3,6 вольт. В этом случае не понадобиться никаких преобразователей напряжения.
Всё ещё высокая цена мощных светодиодов связана со сложностью изготовления мощного светодиода. Стоимость современных технологических установок, на которых производят кристаллы мощных светодиодов методом эпитаксиальной технологии, составляет 1,5 – 2 млн. долларов!
Конструктивно мощный светодиод представляет довольно сложное устройство.
На рисунке показано устройство сверхъяркого светодиода Luxeon III фирмы Lumileds, мощностью 5 Ватт.
Как видно из рисунка, современный сверхъяркий светодиод представляет собой сложное устройство, требующее многих технологических этапов при изготовлении.
В настоящее время производители мощных светодиодов пробуют различные технологии изготовления светодиодов с применением различных материалов и компонентов. Всё это направлено на снижение себестоимости светодиодов и обеспечения необходимого качества продукта.
Следует заметить, что мощный светодиод, изготовленный с нарушением технологического процесса и применением некачественных материалов, спустя некоторое время работы теряет свою расчётную светоотдачу. Как правило, такие светодиоды дешевле аналогов. Дешёвые светодиоды в течение первых 4000 часов работы теряют свою яркость на 35%. Связано это с тем, что желтеет эпоксидный материал светодиодной колбы, а также снижается излучающая способность синего светодиодного чипа и нанесённого на него слоя люминофора. У качественных светодиодов за 50 000 часов наработки яркость снижается не более чем на 20%.
Главная » Технологии » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
5 видов светодиодов — какие самые яркие. Таблицы характеристик, цена и сравнение.
Условно все светодиоды можно разделить на две большие группы:
- осветительные
Осветительные это те, которые могут обеспечить световой поток не меньше, чем у традиционных источников света. Некоторые модели даже их превосходят.
- SMD
- COB
- Filament
- PCB STAR
К индикаторным относится dip светодиоды. Рассмотрим сперва их.
Сокращение DIP расшифровывается как Direct In-line Package. Именно их в первую очередь начали массово выпускать в недалеком прошлом.
Трудно представить, но первые неказистые экземпляры для рядовых пользователей стоили от 200$ за штуку.
На сегодняшний день они уже не так распространены, но все же применяются:
- в устройствах индикации
- в панелях электронных приборов
- световых табло
- или елочных украшениях
По форме корпуса они могут быть круглыми, овальными или прямоугольными. Самые популярные типоразмеры с выпуклыми линзами – 3,5,8,10мм.
Напряжение питания 2,5-5В, при токе до 25мА.
Бывают разноцветными и многоцветными (RGB). Это когда в одном корпусе спрятано 3 перехода, а внизу есть 4 вывода.
В электрических схемах все светодиоды обозначаются как обычный диод с двумя стрелочками.
Несмотря на малые размеры и свою “древность”, отдельные модели из-за специфической формы корпуса, могут выдать в 1,5-2 раза больше яркости, чем некоторые SMD.
К тому же потребление энергии у DIP меньше чем SMD, да и стоят они дешевле. Однако SMD технология не стоит на месте и с каждым годом их параметры стремительно сближаются.
Круглые 3ммКруглые 5ммКруглые 8ммКруглые 10ммПрямоугольныеКвадратныеОвальныеЦилиндрические
Данный вид на сегодня является самым популярным. SMD расшифровывается с английского = Surface-Mount-Device.
В своей конструкции они имеют полупроводниковый чип или кристалл, установленный на подложку. Снизу расположены контакты для подключения.
Каждый такой светодиод закрывается в корпусе, который напрямую можно припаивать к любой поверхности. Поэтому то их и называют ”изделиями поверхностного монтажа”.
Несмотря на одинаковое название “СМД”, в продаже можно встретить модели обладающие абсолютно разными:
- типоразмерами
- напряжением питания
О популярности данного типа могут говорить следующие цифры. Общее количество производимых светодиодов SMD, только в одном корпусе 2835, за год составляет несколько миллиардов штук.
Почему они так популярны? Конечно из-за своих достоинств:
- малая стоимость
- высокая надежность
- продолжительный срок службы
- ну а самое главное – высокая светоотдача
Таблицы всех технических характеристик наиболее популярных марок светодиодов марки SMD 2835, 3528, 5050, 5730:
SMD 2835SMD 3528SMD 5050SMD 5730
COB – Chip On Board. У этого вида большое количество маленьких кристаллов размещено на единой подложке и все это собрано в одном корпусе.
Схема соединения этих кристаллов – последовательно параллельная. Сверху они заливаются люминофором.
По-другому их называют светодиодными матрицами. Их достоинства:
- легкость монтажа
- хороший световой поток
- разнообразная форма сборки светодиодов
Все эти преимущества очень кстати подошли для изготовления ярких и компактных прожекторов. Также КОБы активно применяют там, где нужна акцентированная и декоративная подсветка.
Однако из-за близости расположения кристаллов друг к другу, происходит сильный нагрев корпуса, даже если вы и обеспечите нормальное охлаждение. Поэтому если вам нужна качественная фокусировка, придется использовать силиконовую оптику.
На абы какую поверхность COM матрицы ставить нельзя. Ее необходимо предварительно подготовить.
В противном случае, от перепадов температур, подложка деформируется, что еще больше повысит температуру светодиода и приведет к его повреждению.
Кстати, это основная причина выхода из строя светодиодных прожекторов.
Приблизительно на один светодиодный ватт в режиме 100Лм/Вт нужно 20см2 площади радиатора.
По норме от 6 до 10Вт может пассивно принять воздух, в то время как теплопроводность алюминия 200-300 Вт/(м*К).
Есть у COB светодиодов и другие недостатки:
- светоотдача и срок службы меньше чем у SMD видов
Поэтому на сегодня, для решения именно энергоэффективных задач в освещении, КОБ модели не совсем подходят. Это будет экономически не целесообразным.
Таблицы технических характеристик COB светодиодов:
COB 3ВтCOB 5ВтCOB 7ВтCOB 9ВтCOB 10ВтCOB 15ВтCOB 20ВтCOB 30Вт
И матриц:
Матрица 50ВтМатрица 150ВтМатрица 10Вт
Filament светодиоды
Филаментные модели представляют из себя стеклянную полоску с наклеенными поверх нее светодиодами. С двух концов полоски металлизируются.
Через них подается питание. Если здесь применить различные кристаллы, то можно добиться достаточно высокого CRI.
Люминофор наносится сверху. При этом вся конструкция помещена в стеклянную колбу, как в обычной лампочке.
Однако для всей этой конструкции, как и в любом ярком светодиоде требуется охлаждение.
Для этого здесь применяют газ — гелий. Именно благодаря ему, происходит отвод тепла на внешние стенки колбы филаментной лампочки.
По простому можно сказать, что филаментная лампочка – это КОБ светодиод, который поместили в газовую среду. Достоинства филаментных моделей:
- можно легко изготавливать привычные нам всем модели лампочек классического вида (груша, свеча, шарик). При этом начинка у них будет модернизированная.
- одинаковое светораспределение как и у ламп накаливания
Именно поэтому их применяют как альтернативная замена обычным лампочкам в светильниках и люстрах.
Однако свечение такой лампы все же сопровождается высоким нагревом. Вследствие чего, наблюдается постепенная деградация диодов, и как итог – их непродолжительный срок службы.
Таблица сравнения филаментных моделей и других видов ламп и источников света:
PCB Star светодиоды
Если исходить из занимаемой площади, то эти светодиоды занимают первое место по величине светового потока.
Данный светодиод состоит из одного единственного кристалла, имеющего большую площадь (относительно моделей SMD).
Однако по большому счету, это тот же самый SMD вид. Он напаивается к подложке из алюминия, напоминающую по форме звезду.
Если у вас очень мощный источник света, а не множество кристаллов, то и фокусировка его упрощается. Поэтому из таких типов светодиодов PCB Star и начали массово делать яркие мощные прожекторы и не менее яркие ручные фонарики.
Таблицы всех технических характеристик светодиодов “звезда”:
Star 1ВтStar 1Вт без платыОтдельно платыStar 3ВтStar 3Вт без платыStar 5ВтStar 5Вт без платы
Из всех представленных видов на сегодняшний день, SMD модели являются самыми универсальными. Из них делают множество световой продукции:
При этом производители добиваются вполне оптимальных решений по цене и светоотдаче.
конструкция и принцип работы, где используются, виды сверхярких ламп
Благодаря современным технологиям, за последнее время произошла серьёзная модернизация осветительных приборов. Привычные лампы накаливания сменились более экономичными и долговечными. Особым этапом является появление светодиодных ламп, характеризующихся высокой яркостью. Яркие светодиоды нашли применение в разных сферах.
Разновидности ламп
Сегодня спектр ламп для освещения представлен различными моделями от стандартных до суперсовременных. Все они обладают разными характеристиками:
- Лампы накаливания. Долгое время они были единственными источниками освещения, имели мощность от 15 до 300 Вт. Современные лампы разделяются на два вида. В криптоновых применяется инертный газ криптон, обеспечивающий хорошую светоотдачу. Их минимальная мощность равна 40 Вт, максимальная — 100 Вт. Биспиральные модели функционируют за счёт дугообразной нити из вольфрама, могут иметь зеркальную, прозрачную либо опаловую поверхность.
- Люминесцентные. Излучают свет благодаря люминофорному покрытию, на которое действуют ультрафиолетовые лучи газового разряда. Обеспечивают мягкий рассеянный свет разной мощности (от 8 до 80 Вт). Дают в 7−8 раз больше светового потока, чем лампы накаливания, служат в 10−20 раз дольше. Отличаются мерцающим светом и чувствительностью к температурным перепадам.
- Галогенные. Выпускаются в разных формах и размерах. Излучаемый ими свет может быть рассеянным или в виде концентрированных пучков. Благодаря возможности светить очень яркими насыщенными оттенками, галогенные светильники широко применяются в современном дизайне для создания оригинальных световых решений в жилых помещениях и уличных пространствах. Лампы галогенного типа имеют множество вариантов установки. Их можно подвесить вверху или на стенах, встроить в подвесной потолок в виде точечных приборов, закрепить на мебели. В поворотных моделях имеется специальный вращающийся держатель, позволяющий направлять лучи света в нужную сторону.
Среди всего ряда осветительных ламп светодиоды выделяются самым низким потреблением электроэнергии, поэтому пользуются большой популярностью среди потребителей. Они характеризуются высокой яркостью, светопередачей порядка 60 — 80 Лм/Вт. Срок службы приборов мощностью от 7 до 21 Вт/час может достигать 100 тысяч часов.
Отдельной разновидностью светодиодов являются автономные лампы, работающие за счёт аккумуляторных и солнечных батарей. Такие светильники эффективны, как при высоких (+50), так и низких (-30) температурах. Имеют свойство включаться самостоятельно с наступлением темноты, поэтому успешно применяются для уличного освещения.
Конструкция светодиода
Светодиодный светильник имеет довольно сложное устройство. В его конструкцию входит несколько элементов, каждый из которых выполняет определённую функцию:
- Светодиодные чипы. Выступают в роли основных деталей, обеспечивающих свечение. В зависимости от размера светильника и желаемой мощности, в нём может содержаться от одного до нескольких десятков взаимосвязанных между собой чипов. При поломке одного из них другие также перестают работать. От качества чипов зависят характеристики лампы и срок ее службы.
- Печатная плата. Производится из сплавов алюминия, хорошо отводящих тепло и обеспечивающих температуру, необходимую для функционирования чипов.
- Радиатор. На него отводится тепло от печатной платы с чипами. Изготавливаются из алюминиевых сплавов и форм с множеством отдельных пластин. С помощью этих пластин увеличивается площадь теплоотведения радиатора.
- Драйвер. Сглаживает, уменьшает и стабилизирует напряжение на входе электрической цепи. Бывает выносным или встраиваемым. Второй тип используется чаще.
- Конденсатор. Ликвидирует пульсацию напряжения, которое поступает с драйвера на светодиодные кристаллы.
- Цоколь. Служит для подключения патронов. Для его производства применяется латунь с покрытием из никеля. Эти материалы обеспечивают хорошее соединение и долговременную защиту от коррозии.
- Полимерное основание. Вплотную прилегая к цоколю, гарантирует защиту корпуса от электрических пробоев. Также основание предохраняет пользователей от электротравм при замене лампочек.
- Рассеиватель. Имеет форму полусферы, изготавливается из матированного поликарбоната или прозрачной пластмассы, исключающей риск повреждения при падении. Предназначается для увеличения угла равномерного рассеивания светового пучка. Практически не нагревается во время свечения лампы.
Особенность светодиодов заключается в расположении области максимального нагрева. Если в других видах осветительных лампах тепловая энергия распространяется от внешней стороны поверхности, то в диодных светильниках печатная плата нагревается изнутри. Поэтому для обеспечения эффективной и безопасной работы необходимо регулярное отведение тепла из лампы.
Виды и характеристики
С развитием технологий на основе обычных светодиодных лампочек началось производство полупроводниковых приборов, характеризующихся очень высокой яркостью свечения. Сверхяркие светодиоды имеют определённую классификацию.
Лампы тайваньского производителя Epistar характеризуются компактными размерами и высокими качественными показателями. Имеют очень долгий срок эксплуатации.
Продукция бренда Smd имеет несколько серий (3528,3014, 3020, 2835 и д. р.). Наиболее востребованы яркие светодиоды серии SMD 5050, отличающиеся белым мощным свечением (мощность доходит до 1 Вт). Часто используются в комплекте со специальными блоками питания, снижающими действующее напряжение до 12 В.
Модельный ряд компании XLamp состоит из трёх вариантов сверхярких светодиодов — XR, XP и MC. Каждый из них имеет индивидуальный размер и форму, но все используют большой рабочий ток, превышающий 350 мА, и имеют высокоэффективную систему теплоотвода. Применяются для внутреннего и наружного освещения современных автомобилей.
Одним из ярких примеров мощных светодиодов являются лампы американской компании Cree. Она выпускает осветительные приборы в разных корпусах:
- С выводами STD (серии 374, 512, 503, 4SM, 5SM и д. р.). Стандартные корпуса имеют круглое сечение размером 3 и 5 мм и овальное сечение размером 4 и 5 мм.
- В корпусе «Пиранья» типа P4 (серия Р41, Р42, Р43).
- В корпусе типа PLCC (серии LM1, LM3, LM4, LP6, LN6, LA1 и т. д. ). Подходят для поверхностного монтажа.
Вне зависимости от типа сверхяркие светодиоды функционируют по одному принципу протекания направленного потока электронов от p-анода к n-катоду. Для образования перехода светодиодные чипы внутри лампы покрываются легированными примесями. Оттенок и длина волны светового потока в каждом светильнике повышенной яркости определяются шириной рабочей p-n зоны.
Качество работы диодов определяется по яркости светового потока и углу рассеивания. В зависимости от температуры, свечение бывает оранжевым, янтарным, зелёным, синим, красным или белым. Белый свет делится на холодный (5000 — 7000K) и тёплый (2700−3500К).
Угол рассеивания также бывает различным от 15 до 120 градусов. За счёт лампочек с разными углами рассеивания создаются оригинальные световые решения с подсвечиванием разных зон.
Особенности монтажа
Прежде чем устанавливать сверхяркий светодиод, следует обратить внимание на то, какие токовые характеристики он имеет. Основной величиной является его постоянный рабочий ток. Средний показатель для большинства сверх ярких приборов находится в диапазоне 15 — 20 мА. Максимальные значения ультраярких ламп достигают 1 А.
Следующий важный показатель — рабочее напряжение — зависит от оттенка излучаемого света. Для инфракрасного цвета характерна минимальная величина от 1,5 до 1,9 В, для белого — максимальная, достигающая 3,7 В. К одному драйверу с постоянным выходным напряжением 12 В можно присоединить 4 ярких диода с напряжением по 3 В либо 12 диодов по 1 В каждый. Драйвер, выходное напряжение которого равно 12 В, следует подключать к сети 220 В.
Главным условием установки любой диодной лампы считается соблюдение полярности питания. Поскольку в светильниках с большой яркостью происходит сильный нагрев световых кристаллов, необходимо обеспечить эффективную систему охлаждения. В большинстве сверхярких моделей она реализована с помощью теплоотводящих радиаторов. Если такие радиаторы не предусмотрены производителем, об охлаждении нужно позаботиться самостоятельно. В процессе установки нужно обеспечить качественную электроизоляцию.
Правильно установленный LED-светильник может проработать не менее 50 тысяч часов. При этом его использование будет экономически выгодным и не нанесёт вреда окружающей среде ввиду отсутствия паров газов, ртути и других опасных компонентов. Ярким светодиодам присущи такие качества, как невосприимчивость к скачкам напряжения и температуры, виброустойчивость и ударопрочность. Компактные лампы способны выдержать большое количество включений.
Все преимущества, которыми обладают сверхяркие диоды, отражаются на их стоимости. Их цена достаточно высокая, но долгий срок эксплуатации и качественные характеристики позволяют добиться окупаемости приборов.
Каждый LED-светильник обладает индивидуальными характеристиками. Поэтому при помощи нескольких диодных ламп трудно добиться равномерной освещённости (даже если они изготовлены одним производителем и относятся к одной серии). Заявленная цветопередача также не всегда соответствует реальной. Регуляторами яркости оснащаются не все осветительные приборы.
Область применения
Высокие технические и эксплуатационные показатели позволяют широко использовать сверхяркие светодиоды. Самыми распространёнными сферами применения являются:
- Мобильные устройства. Выполняют роль подсветки как в одноцветных, так и в многоцветных дисплеях, работающих на жидких кристаллах.
- Дорожные знаки. Применяются в светофорах, уличных указателях, поскольку не требуют частого технического обслуживания после установки.
- Световая реклама. Используются для освещения объёмных букв, световых коробов, рекламных вывесок и ультратонких лайтбоксов. Белый свет, излучаемый диодами, является более эффективной альтернативой применяемому ранее неону.
- Алфавитно-цифровые табло. Прямой свет служит инструментом для передачи информации на одноцветных табло и полноцветных видеодисплеях в торговых центрах и на спортивных стадионах.
- Транспорт. За счёт малых размеров и сверхвысокой яркости обеспечивают работу внешних сигнальных устройств (индикаторов поворота, стоп-сигналов) и приборных панелей, установленных в салонах транспортных средств (автомобилях, автобусах, мотоциклах, самолётах).
- Архитектура и ландшафт. Показывают высокую эффективность при освещении фасадов зданий и различных ландшафтных композиций.
Диоды высокой яркости находят применение не только в сферах общего пользования, но и в быту. К примеру, ими всё чаще заменяют традиционное освещение при установке натяжных потолков.
