Ток потребления светодиода на 3 вольта: Потребляемый ток светодиодом. Каковы основные характеристики светодиодов?

Содержание

Отличие светодиода на 1 ватт и 3 ватта. | Пелинг

Решил заснять небольшой ролик в котором можно наглядно увидеть разницу между двумя одинаковыми снаружи но разными внутри светодиодами. А именно сравним визуально светодиод 1 Ватт и 3 Ватта.

Многие меня спрашивают откуда я знаю как светит тот или иной диод, ответ прост просто у меня фотографическая память, которая мне помогает делать выводы в сравнении, несмотря на характеристики светодиодов.

Как и всегда говорил и буду говорить, цена не зависит от качества. Можно найти и NONAME светодиоды неплохого а иногда и отличного качества, но к сожалению это редкость. И если вы хотите себе нормальную лампу которая светит на ура то самый простой способ это простая замена светодиодов на более высокого качества.
На видео я максимально уровнял напряжение чтобы визуальный тест получился более наглядный.

3 ватт имеет следующие характеристики :

Потребляемый ток: мах — 700 mA

Напряжения питания: 3.0V ~ 3.8V

Угол света: 120 град.

Световой поток: 160 lm ~ 220 lm

Выходная мощность: 3 Вт

Спектр цвета: белый 5700-6500 K

Подложка СД:aluminum

Срок жизни:50 000 часов

1 ватт имеет следующие характеристики :

Потребляемый ток: 350mA

Напряжения питания: 3.0V ~ 3.6V

Угол света: 120 град.

Световой поток: 80 lm ~ 110 lm

Выходная мощность: 1 Вт

Спектр цвета: белый 5700-6500 K

Подложка СД:aluminum

Срок жизни:50 000 часов

Ну и само видео:

Другие статьи

  • 05.01.2014 Как ведут себя светодиоды в мороз!
    Ну вот и грянули морозы, и я не долго думая так как еще и праздники идут можно немного и […] Posted in LED
  • 28.01.2017 Светодиодные линейки нового образца на чипах 4014 посылка из Китая
    Данные светодиодные линейки меня попросил купить один из подписчиков из США, для того […] Posted in LED
  • 12.05.2016 Обзор черновика по светодиодам, сравнение матрицы 10 ватт с COB светодиодом 6 Ватт
    Обзор черновика по светодиодам, сравнение матрицы 10 ватт с COB светодиодом 6 Ватт: […] Posted in LED
  • 07.11.2015 Онлайн трансляция в Записи. Все части, 1,2,3,4,5,6,7 в Full HD от последней встречи.
    Онлайн трансляция в Записи. Все части, 1,2,3,4 в Full HD от последней встречи. Все части […] Posted in Прямые трансляции
  • 05.07.2015 Стресс тест красных одно ватных светодиодов разных производителей. С летальным исходом!
    Стресс тест красных одно ватных светодиодов разных производителей. С летальным исходом! […] Posted in LED

Поделиться ссылкой:

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Правильное подключение светодиодов

Применение светодиодов в автомобиле является сегодня привлекательным, популярным, и достаточно выгодным тюнингом. Они ярко светят и потребляют, при этом, очень мало энергии. Но чтобы светодиоды нормально работали в бортовой сети автомобиля, быстро не перегорали и не мерцали, их необходимо корректно подключать.

Характеристики светодиодов

Для начала следует твердо усвоить, как работает светодиод и какими ключевыми характеристиками обладает. Это упростит понимание нижеизложенного материала и исключит часто допускаемые автолюбителями ошибки.

Стандартный светодиод имеет всего два важных параметра:

1.       Падение напряжения (В).

2.       Ток питания (мА).

Первая характеристика указывает на то, какое напряжение будет падать на работающем светодиоде. Этот параметр никак не означает, что для его питания необходимо точно столько же вольт. Стандартный светодиод с падением напряжения 3,2 В вполне можно подключить и к 12 В и даже к 220 В, но не ниже, чем к 3,2 В. Светодиод напряжением не питается, а его параметр 3,2 В означает, что после него напряжение в сети понизится на 3,2 В.

Светится светодиод как раз благодаря тому, что через него протекает ток. И его сила обязательно должна быть в пределах указанного для конкретного изделия значения. Например, все тот же стандартный маломощный светодиод потребляет 20 мА. Это значит, что если ток, который через него проходит, будет значительно большим, то он выйдет из строя.

Следовательно, для нормальной работы светодиода необходимо обеспечить стабильный ток в известных пределах. А вот чтобы его свечение не было мерцающим, необходимо стабилизировать имеющееся в сети напряжение.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы напряжения предназначены для поддержки одного и того же напряжения в сети. Они бывают линейные и импульсные. Линейные стабилизаторы способны только понижать имеющееся напряжение и удерживать его на каком-то одном значении. Если на них подавать меньшее напряжение, чем то, на которое они рассчитаны, то и на выходе будем получать пропорционально меньше.


Импульсные стабилизаторы способны как понижать имеющееся в сети напряжение, так и повышать его до требуемого на выходе значения. Например, в бортовой сети автомобиля напряжение «скачет» от 12 В до 14,5 В. Соответственно, если нам нужно на выходе получать стабильные 13 В, то необходим именно импульсный стабилизатор.


Стабилизаторы и ограничители тока

Стабилизатор стабилизирует проходящий в цепи ток до одного нужного значения, ограничитель, соответственно, ограничивает его. Простейший ограничитель тока, который можно использовать для подключения светодиодов в автомобиле – это резистор. Его номинал рассчитывается индивидуально, исходя из характеристик и количества светодиодов и имеющегося в сети напряжения.


Стабилизатор работает автоматически. Он рассчитан на какое-то определенное значение стабилизации силы тока, которое он поддерживает независимо от скачков напряжения в сети. В отношении светодиодов такие приборы еще называются драйверами.


Порядок подключения светодиодов к бортовой сети автомобиля

Самый простой способ подключить светодиод к сети автомобиля – применение токоограничивающего резистора. Его номинал рассчитывается по приведенному ниже алгоритму с наглядным примером.

Допустим, необходимо подключить светодиод с падением напряжения 3,2 В и током питания 20 мА. Максимальное напряжение в сети автомобиля 14,5 В. Нам нужно получить ток 20 мА из разницы напряжений сети автомобиля и падения на светодиоде, что в примере соответствует 14,5-3,2=11,3 В. Согласно закону Ома необходимое сопротивление равно R=11,3/0,02=565 Ом. Где 0,02 – это ток 20 мА выраженный в амперах.

Для подключения двух или трех светодиодов последовательно падение напряжения на них суммируется и расчет выполняется аналогично. Более трех светодиодов последовательно в одну цепочку подключить не получится, так как не хватит напряжения бортовой сети.

Для подключения нескольких светодиодов или их групп параллельно необходимо рассчитывать и устанавливать токоограничивающие резисторы на каждую ветку.

Более простой способ – применение стабилизаторов тока или так называемых драйверов. Они подбираются в соответствии с напряжением бортовой сети и требуемой силы тока на выходе. При этом, не стоит использовать драйверы для мощных светодиодов, подключая к ним в параллель несколько веток маломощных светодиодов. Это вскоре приведет к выходу из строя одной из веток, и ток с нее добавится к другим веткам. Последствие – выход из строя остальных светодиодов.

В завершение стоит отметить, что даже при использовании драйвера для светодиодов последние будут постоянно изменять яркость свечения в зависимости от оборотов двигателя и от того, работает он или нет. Чтобы добиться одновременно и долговечной работы светодиодов, и равномерности их свечения, перед драйвером в цепь добавляется стабилизатор напряжения, желательно импульсный.

Характеристики светодиодов: потребление тока, напряжение, мощность и светоотдача. Светодиоды: подробно простым языком

Светодиод — диод с простым P-N переходом, главной особенностью которого является то, что он испускает свет, когда через него проходит ток. Используется во многих цифровых дисплеях, а также в других типах индикаторных устройств.

Принцип работы светодиода

Основные рабочие характеристики любого светоизлучающего диода сходны с характеристиками обычного диода. Когда подается напряжение, то электроны двигаются от материала N-типа через P-N переход и соединяются с отверстиями в материале P-типа. В обычных диодах энергия, которая возникает в результате соединения электронов с отверстиями, выделяется в виде тепла. Однако, когда речь идет о светодиодах, то энергия в них выделяется в первую очередь в виде света.

Светодиоды могут изготавливаться таким образом, что будут испускать красный, зеленый, голубой, инфракрасный или ультрафиолетовый свет. Это достигается путем изменения количества и типа материалов, которые используются в качестве присадки. Яркость света также может изменяться, что осуществляется с помощью управления количеством тока, проходящего через светодиод. Однако, как и любой другой диод, СИД имеет предельные значения тока, которые он может выдержать.

Где используются светодиоды

Одной из основных областей применения светодиодов является использование их в качестве сигнальных лампочек. Например, этот прибор может использоваться для того, чтобы проконтролировать идет ли по цепи ток или она обесточена.

Цепь с сигнальной лампочкой представляет собой ряд приборов, последовательно соединенных между собой: светодиод, резистор, выключатель и источник постоянного тока.

Когда выключатель цепи с сигнальной лампочкой замкнут, то напряжение прямого смещения от источника тока подается на светодиод (который разработан таким образом, чтобы срабатывать только, когда имеется прямое смещение). Электроны, которые прорываются через P-N переход, соединяются с отверстиями, в результате чего энергия высвобождается в виде света. Резистор, установленный в этой цепи, ограничивает протекание тока по ней, с тем, чтобы защитить светодиод от повреждений, которые может вызвать чрезмерный ток.

Светодиоды могут также использоваться в цифровых дисплеях, например, в наручных часах или калькуляторах.

С помощью высвечивания различных комбинаций из семи элементов на дисплее можно отображать любую цифру от нуля до девяти.

Каждый светодиод соединен последовательно с резистором и выключателем, где каждый выключатель представляет собой внешнюю управляющую цепь. Выключатели имеют обозначения от А до G, чтобы соответствовать элементам дисплея. Семь последовательных проводов соединены параллельно с источником постоянного тока. Для того, чтобы подать питание на какой-либо светодиод, замыкается соответствующий выключатель. Каждый последовательно включенный в цепь резистор ограничивает ток, проходящий по проводу, и, тем самым, предотвращает повреждение светодиодов от чрезмерно большого тока.

Цифры появляются на цифровом дисплее в результате различных сочетаний семи выключателей. Например, если выключатели А и В замкнуты, то соответствующие элементы на дисплее загорятся и образуют цифру 1. Подобным же образом цифра 2 может быть образована с помощью выключателей A, C, D, F и G, которые будут замкнуты одновременно.

Замыкая соответствующие выключатели в определенных комбинациях, на дисплее можно получать цифры от 0 до 9. Если элементы расположить несколько иным образом, то на дисплее можно получить знак плюса, минуса, десятичные точки или же буквы алфавита.

Светодиоды могут использоваться даже для обеспечения искусственного освещения для роста растений. Основными преимуществами светодиодов в этом случае являются: низкое потребление электричества и тепловыделения, а также возможность настройки необходимого спектра излучения.

В двух словах, светодиод (LED) представляет собой полупроводниковое устройство, излучающее свет при прохождении через него электрического тока. Свет возникает, когда частицы, несущие ток (известные как электроны и дырки) объединяются в полупроводниковом материале в зоне p-n перехода.

Поскольку свет генерируется в твердом полупроводниковом материале, светодиоды описываются как твердотельные устройства. Термин твердотельное освещение, которое также включает в себя органические светодиоды (OLED), отличает эту технологию освещения от других источников света, таких как лампы накаливания, галогенные лампы, флуоресцентные лампы.

Различные цвета светодиодов

Внутри полупроводникового материала светодиода электроны и дырки находятся в энергетических зонах. Ширина запрещенной зоны определяет энергию фотонов (частиц света), излучаемых светодиодом.

Энергия фотона определяет длину волны испускаемого света и, следовательно, его цвет. Различные полупроводниковые материалы с различными запрещенными зонами создают разные цвета света. Точная длина волны (цвет) могут быть настроены путем изменения состава светоизлучающей или активной области.

Светодиоды состоят из соединений полупроводниковых элементов из III и V группы периодической таблицы химических элементов Менделеева. Примерами таких материалов, которые обычно используются в производстве светодиодов, являются арсенид галлия (GaAs) и фосфид галлия (GaP).

До середины 90-х годов светодиоды имели ограниченный диапазон цветов, в частности, коммерческие синие и белые светодиоды не существовали. Разработка светодиодов на основе нитрида галлия (GaN) завершила палитру цветов и открыла множество новых устройств.

Основные материалы, используемые при изготовлении светодиодов

Основными полупроводниковыми материалами, используемыми для производства светодиодов, являются:

  • InGaN: синие, зеленые и ультрафиолетовые светодиоды высокой яркости
  • AlGaInP: желтые, оранжевые и красные светодиоды высокой яркости
  • AlGaAs: красные и инфракрасные светодиоды
  • GaP: желтые и зеленые светодиоды

Подключение светодиодов

Как уже было сказано выше, светодиоды имеют различные цвета и рабочие напряжения. Важной характеристикой светодиода является его номинальный ток. В зависимости от рабочего напряжения нам необходимо , чтобы избежать повреждения светодиода большим током.

В электронных устройствах с напряжением питания 5 вольт для большинства маломощных светодиодов, как правило, сопротивлением около 220 Ом вполне достаточно.

Светодиоды имеют полярность. Поэтому, чтобы светодиод светился, его анод должен быть соединен с плюсом источника питания, а катод с минусом. Обычно у светодиода ножка анода длиннее, чем ножка катода. К тому же, со стороны катода корпус светодиода скошен.

Не следует беспокоиться при ошибке в полярности подключения. Со светодиодом ничего не случиться, просто он не будет светиться. За исключением особого случая, когда вы подали очень большое напряжение.

Помимо простых светодиодов, существуют также RGB-светодиоды , которые могут отображать любой цвет, основанный на системе RGB. Светодиод RGB можно представить в виде отдельных трех светодиодов в одном корпусе: красный (R), зеленый (G), синий (B). Изменяя интенсивность свечения каждого из них, мы можем получить любой цвет.

У RGB светодиодов есть четыре вывода для подключения — по одному для каждого цвета (три вывода) и один для плюса (общий анод) или минуса (общий катод) питания.

Если у вас RGB светодиод с общим катодом, то схема подключения будет следующей:

Здесь мы видим, что три вывода подключаются через резисторы к источнику питания или к микроконтроллеру (например, Arduino), а четвертый вывод к минусу питания.

Если же у вас RGB светодиод с общим анодом, то схема подключения будет следующей:

Следует обратить внимание, что нужно подключать сопротивления к каждому цвету, поскольку светодиоды работают с меньшим напряжением, чем выход микроконтроллера. Обычно для светодиода красного цвета достаточно резистора сопротивлением 150-180 Ом и 75-100 Ом для зеленого и синего цвета.

Если у вас нет именно этих сопротивлений, то используйте большее сопротивление (это верно во всех случаях, когда сопротивление используется для защиты от перенапряжения — мы выбираем меньше напряжения, в пользу сохранения светодиода).

Содержание:

Светодиодное освещение приобретает все большую популярность и постепенно вытесняет традиционные осветительные приборы. Многие виды светодиодов, выпускаемых производителями, постоянно совершенствуются, их конструкция с каждым годом становится лучше. Увеличивается мощность, корпуса становятся более оптимизированными для использования в различных областях. Огромный выбор цветов дает возможность создавать нужное освещение в разных помещениях. Современные светодиоды, благодаря характерным признакам, могут легко классифицироваться по видам, что в значительной степени облегчает их выбор для тех или иных целей.

Какие бывают светодиоды

Самые первые светодиоды применялись в качестве индикаторов и продолжают использоваться в этой сфере до сих пор. Наибольшее распространение получили индикаторные светодиоды, которые являются элементами выводного монтажа. Они имеют прямоугольную или круглую линзу и встречаются, начиная с самых простых устройств, и заканчивая сложнейшим современным оборудованием. Используются не только для индикации, но и в качестве подсветки.

Наиболее характерные представители этой группы имеют круглые выпуклые линзы, диаметр которых составляет от 3 до 10 мм. Однако незначительный ток этих светодиодов не дает возможности получить большое количество света, делая их использование в качестве осветительных приборов нецелесообразным. Больше всего они подходят для таких приборов, как бегущая строка и световое табло. Они требуют незначительного тока и напряжения и почти не нагреваются.

Индикаторные светодиоды могут быть белыми или цветными в соответствии со стандартным цветовым спектром. Некоторые конструкции выпускаются в многоцветном варианте. В этом случае одна линза оборудуется тремя переходами, а нижняя часть — четырьмя выводами. Такие элементы получаются более функциональными, что дает возможность создания цветных светодиодных табло.

С развитием технологий, в выводном монтаже стали использоваться более современные яркие светодиоды. Сила света этих элементов значительно выше, чем у индикаторных светодиодов, поэтому они стали широко применяться для карманных фонариков.

Поверхностный монтаж на печатную плату все чаще выполняется с помощью светодиодов, совместивших индикаторные и осветительные функции. Известные под маркой SMD — Surface Mounted Device. Они заключены в корпуса со стандартной размерной линейкой. По мощности их можно сравнить с индикаторными светодиодами. Большое количество таких светодиодов может быть смонтировано на небольшой площади печатной платы. За счет этого удается получить светодиодные лампы, и панели практически любых размеров.

Отдельно стоит отметить группу сверхъярких светодиодов, широко используемых в наружной рекламе и тюнинге автомобилей. Они известны под названием «Пиранья», имеют прямоугольную форму и улучшенные рассеивающие свойства. Четыре вывода позволяют жестко закрепить элемент на плате или другой плоскости. Основные цвета — белый, красный, зеленый и синий, размеры составляют 3-7,7 мм.

В настоящее время светодиоды наиболее широко используются в помещений. Они представлены модельным рядом СОВ, что означает Ghip On Board. Данные источники света могут быть теплыми и холодными, белыми, желтыми и других оттенков. По цвету они похожи на обычные лампы накаливания, лампы дневного света и даже на естественный солнечный свет. Эти параметры напрямую зависят от характеристик полупроводников и нанесенного люминофора. Для нанесения покрытия используются в основном синие светодиоды, что дает возможность получения красного, зеленого, желтого и другого цвета. Световые качества максимально приближены к люминесцентному освещению.

Конструктивно светодиоды СОВ состоят из множества кристаллических полупроводников, смонтированных на общую подложку и покрытых люминофором. Таким образом, удается достичь высокой яркости за счет суммарного светового потока, создаваемого несколькими источниками света, расположенными очень плотно между собой. В случае необходимости такие светодиоды могут применяться как индикаторы.

В процессе эксплуатации данным элементам обязательно необходим отвод тепла, а устройства повышенной и высокой мощностью оборудуются радиаторами. В противном случае под влиянием тепла светодиодные кристаллы будут разрушаться. Если они окажутся частично разрушенными, потребуется замена всей подложки. Поэтому рекомендуется заранее позаботиться об охлаждении.

Сегодня все более популярными становятся источники света Filament, светодиоды у которых напоминают обычную нить накаливания. Световые свойства этого вида светодиодов заметно превосходят любые модели СОВ. Это достигается за счет большого количества кристаллов, смонтированных на стеклянную подложку. Далее вся конструкция заливается флуоресцентным составом. Данная технология получила название Chip On Glass, что означает чип на стекле.

Величина видимого телесного угла составляет 3600, поэтому световая отдача выше, чем у плоских матриц. Светодиодная лампа на 6 Вт по световому излучению равна обычной лампе накаливания на 60 Вт.

Параметры светодиодов

Одной из основных характеристик светодиодов является рабочий ток. Дело в том, что данные элементы могут работать лишь при определенной силе тока, обеспечивающей нормальную работоспособность. Поэтому даже незначительное превышение установленной величины тока, быстро приведет к выходу из строя светодиода — он просто перегорит.

Рабочий ток отличается у каждого типа источника света. Более мощным элементам требуется соответствующий более высокий ток. Для регулировки необходимой величины тока в каждой светодиодной лампе и светильнике установлены специальные драйвера. Если же светодиод подключается отдельно, необходимо знание его технических характеристик для ограничения тока с помощью нужного драйвера, конденсатора или резистора.

Не менее важным параметром светодиодов является рабочее напряжение. Его величина зависит от самих полупроводников и других материалов, применяемых при изготовлении. Таким образом, светодиоды с разными цветами отличаются различным рабочим напряжением. То есть, значение рабочего напряжения можно установить по цвету того или иного светодиода.

В большинстве случаев питание светильников и светодиодных лент осуществляется с помощью драйверов, с выходным постоянным током 12 В. То есть, в последовательной цепи может быть только 4 светодиода с рабочим напряжением 3 В. Если включить дополнительно пятый светодиод, такая цепь не будет работать. Данная характеристика называется также падением напряжения, составляющим в данном случае 3 вольта.

Нельзя забывать и о таком параметре, как мощность светодиода. На ее показатели оказывают влияние две предыдущие характеристики — рабочий ток и падение напряжения. Большой ток для мощных светодиодов должен совмещаться с качественной системой охлаждения. Для этого используются алюминиевые и медные радиаторы, а также вентиляторы-кулеры принудительного обдува.

Мощность любого светодиода определяется путем умножения значения напряжения на силу тока. При расчетах светодиодной сборки учитываются все используемые элементы. Например, общая мощность светодиода, включающего 100 кристаллов по 1 ватту, будет составлять 100 Вт.

Испускаемый осветительными светодиодами, отличается более высокой мощностью по сравнению с другими источниками — лампами накаливания, люминесцентными и другими светильниками с такой же, или более высокой мощностью. Следовательно, у них и более высокая световая отдача на каждый ватт мощности того или иного светодиода. Тем не менее, эти превосходные качества будут заметно отличаться, в зависимости от типа и качества изготовления конкретного элемента.

Немаловажное значение имеет угол рассеивания. У светодиодов он меньше, чем у других светильников. Для его расширения применяются специальные рассеивающие линзы. При необходимости создания узкого угла рассеивания используются собирательные линзы, сужающие световой луч. Яркость светодиодного пучка света будет неравномерной в границах угла рассеивания. Яркое свечение в центре постепенно снижается с приближением светового потока к краям этого угла.

Классификация

Излучающие свет полупроводниковые приборы широко используются для работы систем освещения и в качестве индикаторов электрического тока. Они относятся к электронным устройствам, работающим под действием приложенного напряжения.

Поскольку его величина незначительная, то подобные источники относятся к низковольтным приборам, обладают повышенной степенью безопасности по воздействию электрического тока на организм человека. Риски получения травм возрастают тогда, когда для их свечения используются источники повышенного напряжения, например, бытовой домашней сети, требующие включения в схему специальных блоков питания.

Отличительной чертой конструкции светодиода является более высокая механическая прочность корпуса, чем у ламп «Ильича» и люминесцентных. При правильной эксплуатации они работают долго и надежно. Их ресурс в 100 раз превышает показатели нитей накаливания, достигает ста тысяч часов.

Однако, этот показатель характерен для индикаторных конструкций. У мощных источников для освещения применяются повышенные токи, а срок эксплуатации снижается в 2÷5 раз.

Обычный индикаторный светодиод изготавливают в эпоксидном корпусе с диаметром 5 мм и двумя контактными выводами для подключения к цепям электрического тока: . Визуально они отличаются по длине. У нового прибора без обрезанных контактов катод короче.

Запомнить это положение помогает простое правило: с буквы «К» начинаются оба слова:

Когда же ножки светодиода обрезаны, то анод можно определить подачей на контакты напряжения 1,5 вольта от простой пальчиковой батарейки: свет появляется при совпадении полярностей.

Светоизлучающий активный монокристалл полупроводника имеет вид прямоугольного параллелепипеда. Он размещён около светоотражающего рефлектора параболической формы из алюминиевого сплава и смонтирован на подложке с нетокопроводящими свойствами.

На окончании светового прозрачного корпуса из полимерных материалов расположена линза, фокусирующая световые лучи. Она совместно с рефлектором образует оптическую систему, формирующую угол потока излучения. Его характеризуют диаграммой направленности светодиода.

Она характеризует отклонение света от геометрической оси общей конструкции в стороны, что приводит к увеличению рассеивания. Такое явление возникает из-за появления при производстве небольших нарушений технологии, а также старения оптических материалов во время эксплуатации и некоторых других факторов.

Внизу корпуса может быть расположен алюминиевый или латунный поясок, служащий радиатором для отвода тепла, выделяемого при прохождении электрического тока.

Этот принцип конструкции широко распространен. На его основе создают и другие полупроводниковые источники света, использующие иные формы структурных элементов.

Принципы излучения света

Полупроводниковый переход p-n типа подключают к источнику постоянного напряжения в соответствии с полярностью выводов.

Внутри контактного слоя веществ p- и n-типов под его действием начинается движение свободных отрицательно заряженных электронов и дырок, которые обладают положительным знаком заряда. Эти частицы направляются к притягивающим их полюсам.

В переходном слое заряды рекомбинируют. Электроны проходят из зоны проводимости в валентную, преодолевая уровень Ферми.

За счет этого часть их энергии освобождается с выделением световых волн различного спектра и яркости. Частота волны и цветопередача зависят от вида смешанных материалов, из которых сделан .

Для излучения света внутри активной зоны полупроводника требуется соблюсти два условия:

1. пространство запрещенной зоны по ширине в активной области должно быть близко к энергии излучаемых квантов внутри видимого человеческому глазу диапазона частот;

2. чистоту материалов полупроводникового кристалла необходимо обеспечивать высокую, а количество дефектов, влияющих на процесс рекомбинации — минимально возможным.

Эта сложная техническая задача решается несколькими путями. Один из них — создание нескольких слоев p-n переходов, когда образуется сложная гетероструктура.

Влияние температуры

При увеличении уровня напряжения источника сила тока через полупроводниковый слой возрастает и свечение увеличивается: в зону рекомбинации поступает повышенное количество зарядов за единицу времени. Одновременно происходит нагрев токоведущих элементов. Его величина критична для материала внутренних тоководов и вещества p-n перехода. Излишняя температура способна их повредить, разрушить.

Внутри светодиодов энергия электрического тока переходит в световую непосредственно, без излишних процессов: не так, как у ламп с нитями накаливания. При этом образуются минимальные потери полезной мощности, обусловленные низким нагреванием токопроводящих элементов.

За счет этого создается высокая экономичность этих источников. Но, их можно применять только там, где сама конструкция защищена, блокирована от внешнего нагрева.

Особенности световых эффектов

При рекомбинации дырок и электронов в разных составах веществ p-n перехода создается неодинаковое излучение света. Его принято характеризовать параметром квантового выхода — количеством выделенных световых квантов для единичной рекомбинированной пары зарядов.

Он формируется и происходит на двух уровнях светодиода:

1. внутри самого полупроводникового перехода — внутренний;

2. в конструкции всего светодиода в целом — внешний.

На первом уровне квантовый выход у правильно выполненных монокристаллов может достигать величины, близкой к 100%. Но, для обеспечения этого показателя требуется создавать большие токи и мощный отвод тепла.

Внутри самого источника на втором уровне часть света рассеивается и поглощается элементами конструкции, чем снижает общую эффективность излучения. Максимальное значение квантового выхода здесь намного меньше. У светодиодов, испускающих красный спектр, оно достигает не более 55%, а у синих снижается еще больше — до 35%.

Виды цветовой передачи света

Современные светодиоды излучают:

Желто-зеленый, желтый и красный спектр

В основе p-n перехода используются фосфиды и арсениды галлия. Эта технология была реализована в конце 60-х годов для индикаторов электронных приборов и панелей управления транспортной техники, рекламных щитов.

Такие устройства по светоотдаче сразу обогнали основные источники света того времени — лампы накаливания и превзошли их по надежности, ресурсу и безопасности.

Голубой спектр

Излучатели синего, сине-зеленого и особенно белого спектров долго не поддавались практической реализации из-за трудностей комплексного решения двух технических задач:

1. ограниченных размеров запрещенной зоны, в которой осуществляется рекомбинация;

2. высоких требований к содержанию примесей.

Для каждой ступени повышения яркости синего спектра требовалось увеличение энергии квантов за счет расширения ширины запретной зоны.

Вопрос удалось разрешить включением в вещество полупроводника карбидов кремния SiC или нитридов. Но, у разработок первой группы оказался слишком низкий КПД и маленький выход излучения квантов для одной рекомбинированной пары зарядов.

Повысить квантовый выход помогло включение в полупроводниковый переход твердых растворов на основе селенида цинка. Но, такие светодиоды обладали повышенным электрическим сопротивлением на переходе. За счет этого они перегревались и быстро перегорали, а сложные в изготовлении конструкции отвода тепла для них эффективно не работали.

Впервые светодиод голубого свечения удалось создать при использовании тонких пленок из нитрида галлия, наносимых на сапфировую подложку.

Белый спектр

Для его получения используют одну из трех разработанных технологий:

1. смешивание цветов по методике RGB;

2. нанесение трех слоев из красного, зеленого и голубого люминофора на светодиод ультрафиолетового диапазона;

3. покрытие голубого светодиода слоями желто-зеленого и зелено-красного люминофора.

При первом способе на единой матрице размещают сразу три монокристалла, каждый из которых излучает свой спектр RGB. За счет конструкции оптической системы на основе линзы эти цвета смешивают и получают на выходе суммарный белый оттенок.

У альтернативного метода смешение цветов происходит за счет последовательного облучения ультрафиолетовым излучением трех составляющих слоев люминофора.

Особенности технологий белого спектра

Методика RGB

Она позволяет:

    задействовать в алгоритме управления освещением различные комбинации монокристаллов, подключая их поочередно вручную или автоматизированной программой;

    вызывать различные цветовые оттенки, меняющиеся по времени;

    создавать эффектные осветительные комплексы для рекламы.

Простым примером такой реализации служат . Подобные алгоритмы также широко используют дизайнеры.

Недостатками светодиодов RGB конструкции являются:

    неоднородный цвет светового пятна по центру и краям;

    неравномерный нагрев и отвод тепла с поверхности матрицы, ведущий к разным скоростям старения p-n переходов, влияющий на балансировку цветов, изменению суммарного качества белого спектра.

Эти недостатки вызваны разным расположением монокристаллов на базовой поверхности. Они сложно устраняются и настраиваются. За счет подобной технологии RGB модели относятся к наиболее сложным и дорогим разработкам.

Светодиоды с люминофором

Они проще в конструкции, дешевле в производстве, экономичнее при пересчетах на излучение единицы светового потока.

Для них характерны недостатки:

    в слое люминофора происходят потери световой энергии, которые понижают светоотдачу;

    сложность технологии нанесения равномерного слоя люминофора влияет на качество цветовой температуры;

    люминофор обладает меньшим ресурсом, чем сам светодиод и быстрее стареет при эксплуатации.

Особенности светодиодов разных конструкций

Модели с люминофором и RGB-изделия создаются для разного промышленного и бытового применения.

Способы питания

Индикаторный светодиод первых массовых выпусков потреблял около 15 мА при питании от чуть меньшей величины, чем два вольта постоянного напряжения. Современные изделия имеют повышенные характеристики: до четырех вольт и 50 мА.

Светодиоды для освещения питаются таким же напряжением, но потребляют уже несколько сотен миллиампер. Производители сейчас активно разрабатывают и проектируют устройства до 1 А.

С целью повышения эффективности светоотдачи создаются светодиодные модули, которые могут использовать последовательную подачу напряжения на каждый элемент. В таком случае его величина возрастает до 12 либо 24 вольт.

При подаче напряжения на светодиод требуется учитывать полярность. Когда она нарушена, то ток не проходит и свечения не будет. Если же используется переменный синусоидальный сигнал, то свечение происходит только при прохождении положительной полуволны. Причем его сила так же пропорционально меняется по закону появления соответствующей величины тока с полярным направлением.

Следует учитывать, что при обратном напряжении возможен пробой полупроводникового перехода. Он происходит при превышении 5 вольт на одном монокристалле.

Способы управления

Для регулировки яркости излучаемого света применяют один из двух методов управления:

1. величиной подключаемого напряжения;

Первый способ простой, но неэффективный. При снижении уровня напряжения ниже определённого порога светодиод может просто потухнуть.

Метод же ШИМ исключает подобное явление, но он значительно сложнее в технической реализации. Ток, пропускаемый через полупроводниковый переход монокристалла, подается не постоянной формой, а импульсной высокой частоты со значением от нескольких сотен до тысячи герц.

За счет изменения ширины импульсов и пауз между ними (процесс называют модуляцией) осуществляется регулировка яркости свечения в широких пределах. Формированием этих токов через монокристаллы занимаются специальные программируемые управляющие блоки со сложными алгоритмами.

Спектр излучения

Частота выходящего из светодиода излучения лежит в очень узкой области. Ее называют монохроматической. Она кардинальным образом отличается от спектра волн, исходящего от Солнца или нитей накаливания обычных осветительных ламп.

О влиянии такого освещения на человеческий глаз ведется много дискуссий. Однако, результаты серьезных научных анализов этого вопроса нам неизвестны.

Производство

При изготовлении светодиодов используется только автоматическая линия, в которой работают станки-роботы по заранее спроектированной технологии.

Физический ручной труд человека полностью исключен из производственного процесса.

Подготовленные специалисты осуществляют только контроль за правильным протеканием технологии.

Анализ качества выпускаемой продукции тоже входит в их обязанности.

СВЕТОДИОД Графическое обозначение

Свободный перевод статьи «LED» из Википедии.

Светоизлучающий диод (СИД) является полупроводниковым источником света. Светодиоды используются в качестве индикаторов во многих устройствах и все чаще используются для освещения. В качестве электронного компонента, пригодного для практического использования, был разработан в 1962 году. Первые образцы излучали красный свет низкой интенсивности, но современные версии излучают во всей видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра с очень высокой яркостью.

Светодиод разработан на базе полупроводникового диода. Когда на диод подается рабочее напряжение, электроны с дырками меняются местами, высвобождая энергию в виде фотонов. Этот эффект называется электролюминесценцией и цвет света (соответствует энергии фотона) определяется энергией запрещенной зоны полупроводника. Светодиодные кристаллы, как правило, небольшие по площади (менее 1 мм2), диаграмма распределения света и индекс отражения формируется дополнительной оптической системой, входящей в конструкцию светодиода. Светодиоды имеют много преимуществ по сравнению с лампами накаливания и другими источниками света, включая низкое потребление энергии, большой срок службы, повышенную надежность, меньший размер, быстрое включение и большую долговечность. Тем не менее, они достаточно дороги и имеют повышенные требования к питанию и рассеиванию тепла по сравнению с традиционными источниками света. Текущие образцы светодиодной продукции для общего освещения являются более дорогостоящими, чем флуоресцентные источники сопоставимых параметров.

Светодиоды все чаще используются в автомобильной электронике в качестве указателей поворотов, габаритных огней и стоп-сигналов. Светодиодные светофоры уже являются обыденным способом регулировки движения. Компактные размеры светодиодов позволяют разрабатывать новые типы дисплеев и экранов, а их высокая скорость переключения полезна в передовых коммуникационных технологиях.

Изобретение и первые образцы

Электролюминесценция кристалла карбида кремния (зеленого цвета) была обнаружена в 1907 году английским ученым Раундом в лаборатории Маркони. Этому явлению тогда не придали значения. В 1923 году советский ученый О.В. Лосев , работая в НРЛ (Нижегородской радиолаборатории), проводил глубокие исследования такого явления, как излучательная рекомбинация, а так же наблюдал излучение света, исходящее из кристаллов карбида кремния SiC (карборунда). Длительные исследования позволили сформулировать основной принцип электролюминесценции полупроводниковых структур — инжекционная рекомбинация. В 1927 Лосев запатентовал принцип полупроводникового свечения. Изобретение было опубликовано в российских, немецких и английских научных журналах, но практического применения не получило. В 1955 году Р.Браунштейн из Radio Corporation of America заявил о наличии инфракрасного излучения арсенида галлия (GaAs) в комбинации с другими полупроводниковами сплавами. Браунштейн наблюдал инфракрасное излучение, генерируемое простой диодной структурой на основе антимонида галлия (GaSb), арсенида галлия, фосфида индия (InP) и кремниево — германиевого сплава (SiGe) при комнатной температуре.

В 1961 году разработчики Р.Бард и Г.Питман, работающие в компании Texas Instruments, обнаружили что сплав арсенида галлия производит инфракрасное излучение при пропускании через него электрического тока и получили патент на ИК светодиод.

Первый светодиод, излучающий свет видимого спектра, был изобретен в 1962 году Н.Холоньяком, работающим в компании General Electric. С тех пор многие называют его «отцом» современных светодиодов. Чтобы понять, что это не так, достаточно изучить исторические справки о исследованиях О.В.Лосева и других именитых ученых 20-50 г.г. двадцатого века. Однако история несправедлива, и мы имеем то, что имеем, и в 60-х годах Россия потеряла приоритет в изобретении полупроводниковых источников света.

В 1972 году бывший студент Холоньяка Г.Грэфорд изобрел желтый светодиод и увеличил яркость красных и красно-оранжевых светодиодов в десять раз. В 1976 году Т.Пирсэлл создал первый сверхяркий светодиод для световолоконных телекоммуникаций, изобретя новые полупроводниковые сплавы, специально приспособленные для передачи света по оптоволокну.

Вплоть до 1968 года видимые и инфракрасные светодиоды имели огромную себестоимость, около 200 USD за штуку, что создавало трудности для практического применения. Но в 1968 году фирма Monsanto впервые организовала массовое производство светодиодов видимого света на базе арсенида-фосфида галлия (GaAsP), пригодных для применения в качестве индикаторов. Компания Hewlett Paccard, представившая светодиоды в 1968 году, использовала светодиоды Monsanto для производства цифровых дисплеев и калькуляторов.

Практическое использование первых светодиодов

Первое коммерческое использование светодиодов связано с их применением в качестве замены индикаторов, ранее основанных на использовании ламп накаливания. Из светодиодов изготавливали семисегментные индикаторы, встраивали в дорогие лабораторные приборы, использовали в тестовом оборудовании, но позже светодиоды стали применять при изготовлении телевизоров, радиоприемников, телефонов, калькуляторов и даже часов. Светодиоды красного свечения, применяемые для этих целей имели яркость, достаточную для использования лишь в качестве индикаторов. Светодиоды других цветов имели еще меньшую яркость. Все типы led выпускались в типоразмерах 3 или 5 мм.

Дальнейшее развитие светодиодных технологий

Первые сверхяркие светодиоды синего свечения на базе InGaN были продемонстрированы Ш. Накамурой из японской компании Nichia. Это положило начало новой эре в применении светодиодов — использование в качестве источника света для освещения. Комбинация синего света и желтого фосфора позволила получить белый свет.

Благодаря этому открытию светодиодные технологии начали бурно развиваться. В феврале 2008 года сотрудники Bilkent university в Турции заявили о получении 300 люмен видимого света на один ватт световой мощности. Это был белый цвет теплого оттенка, полученный с использованием нанокристаллов.

В январе 2009 года исследователи из Кембриджа под предводительством С. Хэмфри доложили о выращивании нитрида галлия на подложке из кремния. Этот способ позволяет сократить производственные затраты при производстве сверхярких светодиодов на 90% по сравнению с выращиванием структур на сапфировой подложке.

Физические аспекты

Принцип работы светодиода

Как и обычный диод, светодиод содержит кристаллы полупроводников, создающих p-n переход. Как и в обычном диоде, ток легко проходит в прямом направлении от анода к катоду и не проходит в обратном. Когда электроны встречаются с дырками, они теряют энергию, которая преобразуется в фотоны. Длина волны, на которой излучаются фотоны, зависит от материала, образующего p-n переход.

Изобретние светодиодов начиналось с изготовления структур на базе арсенида галлия, излучающих красный и инфракрасный свет. Нынешнее развитие полупроводниковых технологий позволяет получить видимый свет самых разных цветов.

Электроны и дырки

Полупроводники занимают промежуточное положение между проводниками и изоляторами (диэлектриками). При низкой температуре большинство внешних электронов в полупроводнике «сидит» в атомах на своих местах. Но связаны они с атомами слабее, чем в изоляторе. Причем при росте температуры сопротивление полупроводников падает, то есть полупроводник при нагревании не уменьшает свою электропроводность, как металл, а, наоборот, увеличивает ее. Иначе говоря, в полупроводнике увеличивается количество свободных электронов, способных переносить электрический ток.

При подведении энергии (теплоты или света) в кристаллических решетках полупроводников часть электронов «убегает» из верхних атомных оболочек, при этом образуется положительный заряд. То место, где в решетке не хватает электрона, называют «дыркой».

Под действием электрического напряжения электроны дрейфуют к одному электроду (положительному полюсу), а дырки — к другому (отрицательному), причем их место тут же занимают свободные электроны. Закономерности движения дырок таковы, что этим «пустым местам» физики условно приписывают и заряд (равный заряду электрона, но положительный), и «эффективную массу».

В чистом полупроводнике, проводимость которого обусловлена тепловым возбуждением, одинаковое число электронов и дырок движется в противоположных направлениях. Если добавлять в полупроводник атомы других элементов, его проводимость можно существенно увеличить. При введении легирующих примесей в различные части кристаллической решетки полупроводника возникает так называемая примесная проводимость (в отличие от собственной проводимости), которая, в зависимости от валентности легирующих элементов, называется либо электронной (проводимостью n-типа), либо дырочной (p-типа).

В одном и том же образце полупроводникового материала один участок может обладать р-проводимостью, а другой — n-проводимостью. Между такими областями возникает пограничный слой, через который диффундируют основные носители (электроны или дырки), стремясь уравнять значения концентрации по обе стороны от слоя. На образующийся в этом слое p-n-переход можно воздействовать внешним напряжением, усиливая или, наоборот, «запирая» ток, проходящий через кристалл, — на основании этого принципа работают диоды и транзисторы. При положительной полярности внешнего напряжения (плюс — к p-зоне, минус — к n-зоне) барьер в p-n-переходе понижается, и происходит «перескакивание» (рекомбинирование) электронов и дырок в противоположные зоны, в результате чего выделяется энергия.

Сначала полупроводниковые приборы были только «гомопереходными» (как в случае с первым транзистором) — p-n-переход происходил внутри кристалла одного химического вещества. Но почти сразу появилась и идея гетероустройств, в которых такой переход образуется на стыке двух различных полупроводников. Реализация этой идеи позволила создать более миниатюрные приборы с большей эффективностью и функциональностью (так, первые в мире «гомопереходные» полупроводниковые светодиоды, а затем и лазеры могли работать только при температуре жидкого азота, а появившиеся позже гетеропереходные функционируют и при комнатной температуре).

Большинство материалов, используемых при производстве светодиодов, имеют очень высокий уровень отражения. Это необходимо для того, чтобы как можно больше света, производимого светодиодом, выходило с его поверхности за пределы корпуса. Именно поэтому этому посвящено большое количество исследований во всем мире.

Эффективность и параметры использования

Обычный светодиодный индикатор расчитан на мощность не более 30-60 мВт. В 1999 году компания Philips Lumileds представила мощный светодиод мощностью 1 Ватт. В этом светодиоде был использован полупроводниковый кристал гораздо большей площади, чем применяющиеся в обычных светодиодах индикаторного типа. Он был смонтирован на металлическом основании, что позволило организовать эффективный отвод тепла с кристалла.

Одной из ключевых позиций определения эффективности светодиода является световой выход на единицу мощности. Белый светодиод быстро достиг и превзошел показатели обычных систем на базе ламп накаливания. В 2002 году компания Lumileds произвела 5 Вт светодиод со значениями светового выхода на уровне 18-22 люмен/Ватт. Для сравнения, обычная лампа накаливания мощностью 60-100 Вт производит около 15 люмен на ватт. Люминесцентная лампа — около 100 Лм/Вт. Основной проблемой при разработке мощных светодиодов является падение светового потока при повышении тока, проходящего через кристалл.

В сентябре 2003 года компания Cree продемонстрировала новый тип синего светодиода, производящий 24 мВт при токе 20 мА. Это позволило наладить коммерческого производство белых светодиодов с эффективностью 65 Лм/Вт при токе 20 мА, которые стали наиболее яркими на тот момент на рынке и превысили эффективность ламп накаливания более чем в четыре раза. В 2006 году эта же компания представила прототип белого светодиода со световым выходом 131 Лм/Вт на 20 мА.

Нужно отметить, что мощность СИД 1 Вт и более вполне достаточна для коммерческого применения в качестве источника основного освещения. Типовой ток подобных светодиодов — 350 мА. Хотя ведущие производители и производят светодиоды с эффективностью выше 100 Лм/Вт, в условиях реального использования многое зависит от условий эксплуатации и конструкции светильника. Энергетический департамент США, который в 2008 году проводил тестирование светодиодных ламп, представленных в широкой продаже, предоставил данные, говорящие о том, что большинство таких ламп имеет среднюю эффективность на уровне 31 Лм/Вт.

Компания Cree 19 Ноября 2008 года предоставила данные о лабораторном прототипе светодиода с эффективностью 161 Лм/Вт при комнатной температуре и температуре света 4689 К.

Неисправности и срок жизни светодиодов

Твердотельные устройства, такие как светодиоды, в очень малой степени подвержены повреждениям, когда работают при низких температурах и небольшом токе. Множество светодиодов, произведенных в 70-80 годах, работают по сей день. Теоретически, работоспособность светодиодов неограничена по времени, однако повышенный ток и высокая температура может легко вывести их из строя. Основной признак неисправности светодиода — сильное снижение светового выхода при номинальном рабочем напряжении. Разработка новых типов светодиодов привела к повышению рабочих токов и увеличению температуры кристалла. Реакция материалов, из которых производятся мощные светодиоды, на подобные условия, еще до конца не изучена, поэтому деградация кристаллов — одна из основных причин отказов. Светодиод считается неработоспособным, когда его световой выход падает на 75%.

Материалы

В следующей таблице указана зависимость цвета свечения светодиода от материала полупроводника
Цвет Длина волны (nm) Вольтаж (V) Материал полупроводника
Инфракрасный λ > 760 ΔV Gallium arsenide (GaAs)
Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)
Красный 610 1.63 Aluminium gallium arsenide (AlGaAs)
Оранжевый 590 2.03 Gallium arsenide phosphide (GaAsP)
Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)
Gallium(III) phosphide (GaP)
Желтый 570 2.10 Gallium arsenide phosphide (GaAsP)
Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)
Gallium(III) phosphide (GaP)
Зеленый 500 1.9 [ 32] Indium gallium nitride (InGaN) / Gallium(III) nitride (GaN)
Gallium(III) phosphide (GaP)
Aluminium gallium indium phosphide (AlGaInP)
Aluminium gallium phosphide (AlGaP)
Синий 450 2.48 Zinc selenide (ZnSe)
Indium gallium nitride (InGaN)
Silicon carbide (SiC) as substrate
Silicon (Si) as substrate — (в разработке)
Фиолетовый 400 2.76 Indium gallium nitride (InGaN)
Пурпурный разные типы 2.48 Dual blue/red LEDs,
синий с красным фосфором,
белый с пурпурным фильтром
Ультрафиолетовый λ 3.1 diamond (235 nm) [ 33]
Boron nitride (215 nm) [ 34] [ 35]
Aluminium nitride (AlN) (210 nm) [ 36]
Aluminium gallium nitride (AlGaN)
Aluminium gallium indium nitride (AlGaInN) — (down to 210 nm) [ 37]
Белый Широкий спектр ΔV = 3.5 Синий/УФ диод и желтый фосфор

Синие светодиоды

Синий светодиод

Синие светодиоды базируются на сплавах GaN и InGaN. Комбинация с красным и зеленым светодиодами позволяет получить чистый белый цвет, но такой принцип формирования белого сейчас используется редко.

Первый синий светодиод был изготовлен в 1971 году Jacques Pankove (изобретателем нитрида галлия). Но он производил слишком мало света, чтобы его можно было использовать на практике. Первый яркий синий диод был продемонстрирован в 1993 году и получил широкое распостранение.

Белый свет

Существует два пути получения белого света достаточной интенсивности с применением светодиодов. Первый из них — объединение в одном корпусе кристаллов трех основных цветов — красного, синего и зеленого. Смешение этих цветов позволяет получить белый цвет. Другой путь — использование фософора для преобразования синего или ультрафиолетового излучения в белый цвет широкого спектра. Подобный принцип используется при производстве ламп дневного света.

Системы RGB

Белый цвет может быть получен смешением различных цветов, наиболее используемая комбинация — красный, синий и зеленый. Но из-за необходимости контролировать смешение и степень рассеивания цветов стоимость производства RGB-светодиодов довольно высока. Тем не менее этот метод интересен многим исследователям и ученым, так как позволяет получить разные оттенки цвета. При этом эффективность такого способа получения белого света очень высока.

Есть несколько типов многоцветных белых светодиодов — ди-, три-, и тетрахроматичные. Есть несколько ключевых особенностей каждого из этих типов, включая стабильность цвета, цветопередачу и световую эффективность. Высокая световая эффективность подразумевает низкий индекс цветопередачи (CRI). Например, дихроматичный белый светодиод имеет лучшую световую эффективность (около 120 Лм/Вт), но самый низкий CRI. Тетрахроматичный — небольшую световую эффективность, но превосходный CRI. Трихроматичный находится примерно посередине.

Хотя многоцветные светодиоды являются не самым оптимальным решением для получения белого цвета, их использование позволяет создавать системы, производящие миллионы различных оттенков цвета. Основная проблема при этом — разные значения световой эффективности для основных цветов. При повышении температуры это вызывает «уплывание» необходимого цвета и, как следствие, более жестких требований к системам питания и контроля.

Светодиоды на базе фосфора

Спектр белого светодиода определяется синим светом, который излучается кристаллом на базе GaN (пик в районе 465 Нм) и, проходя через желтый фосфор (500-700 Нм) преобразуется в белый. Использование фосфора разных типов и оттенков позволяет получать разные оттенки белого — от теплого до самого холодного. Так же зависит от этого и качество цветопередачи. Нанесение на синий кристалл нескольких слоев фосфора разных типов позволяет добиться самого высокого CRI .

СИД на базе фосфора имеют меньшую эффективность, чем обычные светодиоды, так как часть света рассеивается в слое фосфора, к тому же сам фосфор также подвержен деградации. Тем не менее это способ остается наиболее популярным при коммерческом производстве белых светодиодов. Наиболее часто используется желтый фосфорный материал Ce3+:YAG.

Также белые светодиоды могут быть изготовлены на базе ультрафиолетовых светодиодов с примененим фосфора красного и синего цвета с добавлением сульфида цинка (ZnS:Cu,Al) . Этот принцип аналогичен используемому в лампах дневного света. Этот способ хуже предыдущего, но позволяет добиться лучшей цветопередачи. К тому же ультрафиолетовые диоды имеют большую световую эффективность. С другой стороны, УФ излучение вредно для человека.

Органические светодиоды (OLED)

Если основа излучающей поверхности светодиода имеет органическое происхождение, такой светодиод называют OLED (Organic Light Emitting Diode). Излучающим материалом может быть небольшая молекула в фазе кристаллизации или полимер. Полимерные кристаллы могут быть гибкими, соответсвенно их называют PLED или FLED.

По сравнению с обычными светодиодами, OLED светлее, а полимерные вдобавок позволяют делать источник света гибким. В будущем на базе таких светодиодов планируется изготовление гибких недорогих дисплеев для портативных устройств, источников света, декоративных систем, светящейся одежды. Но пока уровень разработки OLED не допускает их коммерческое применение.

Светодиоды на квантовых точках (экспериментальная разработка)

Новая технология производства светодиодов, разработанная M.Bowers предполагает покрытие синего светодиода «квантовыми точками», которые начинают излучать белый свет при облучении синим светом светодиода. Эта технология позволяет получить теплый желто-белый свет, схожий со светом ламп накаливания. «Квантовые точки» это нанокристаллы полупроводника, имеющие уникальные оптические характеристики. Их цвет излучения может быть изменен в широких пределах — от видимого спектра до невидимого — любой цвет в пределах CIE диаграммы.

В сентябре 2009 года компания Nanoco Group объявила о заключении исследовательского соглашения с одной из крупнейших японских компаний. Темой исследований является дальнейшая разработка технологии «квантовых точек» для применения в жидкокристаллических телевизионных дисплеях.

Продолжение следует

Виды светодиодов, маркировка и параметры

  1. Всё о видах светодиодов
  2. Главные три типа светодиодов
  3. Выводные светодиоды SMD-светодиоды COB-светодиоды

  4. Основные параметры светодиодов в светодиодных лампах, ленте, светильниках
  5. Ток Напряжение Мощность Световой поток Цветовая температура Габариты

  6. Виды SMD светодиодов и их особенности
  7. Одно-, двух-, трехкристальные SMD светодиоды Цвет свечения Типоразмер

  8. Рейтинг SMD-светодиодов
  9. Как правильно расшифровать маркировку?
  10. Как определить светодиод по внешнему виду? Как определить полярность светодиода?

  11. Достоинства и недостатки светодиодов

Эта статья раскрывает секреты светодиодов, которые известны только профильным специалистам. Вы узнаете какие виды led выпускаются промышленностью, познакомитесь с технологиями их изготовления и характеристиками. Отдельный раздел посвящен особенностям модельного ряда светодиодов, применяемых в лентах и светильниках.

Мы расскажем как распознать маркировку светоизлучающих диодов, как узнать параметры светодиода, определить расположение анода/катода по малозаметным признакам. Вы убедитесь, что обычная линейка поможет узнать типоразмер smd-диода и затем найти о нем необходимую информацию.

Всё о видах светодиодов

Вначале светодиоды применялись лишь в качестве индикаторов на аппаратуре и оборудовании. Яркость индикаторных светоизлучающих диодов была невелика, и их свечение было хорошо заметно только в темноте. Изделия отличались выводной конструкцией – из круглого корпуса выходили два вывода (анод и катод).

С развитием технологий и появлением потребности в альтернативных источниках света появились более мощные и яркие диоды. Результатом многолетних разработок стали SMD-диоды и многокристальные COB-диоды. Они используются в современных светильниках, люстрах и прожекторах, выгодно отличаясь от ламп накаливания и галогеновых большей светоотдачей и яркостью, достигающей нескольких тысяч люменов.

Устройство светодиода

Светодиоды — полупроводниковые приборы с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра. Иными словами, его кристалл изначально излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона) — в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где нужный цвет можно получить лишь применением внешнего светофильтра. Диапазон излучения светодиода во многом зависит от химического состава использованных полупроводников.

Главные три типа светодиодов

Рассмотрим более подробно основные виды светоизлучающих диодов, имеющие различное конструктивное исполнение и производимые по разной технологии.

Выводные светодиоды

Для выводных светодиодов характерно наличие, так называемых, «ножек», предназначенных для их монтажа в отверстиях печатной платы. Этот тип продукции применяется для индикации и подсветки.

Отдельные модификации используются в бытовых фонарях, переносных светильниках, «лазерных» указках. Встречаются 3 типовых модификации корпусов:

Круглой формы 3, 5, 8 мм

Прямоугольные светодиоды «Пиранья»

Цилиндрические светодиоды

SMD светодиоды

SMD светодиоды устанавливаются на плату методом поверхностного монтажа. Их основой является светодиодный чип (кристалл), размещенный в прямоугольном или квадратном корпусе. Плюсовой и минусовой выводы выполнены в виде металлических полосок.

Процесс создания СМД-диода состоит из четырех этапов: выращиванию кристалла, планарной обработки пленки, бинирования (сортировки чипов по категориям – бинам), размещения полученных чипов в специализированный корпус. Кристаллы выращиваются при помощи технологии, использующей металлоорганическую эпитаксию: послойное наращивание кристаллической структуры и создание контактных отводов от каждого p-n перехода.

Выращенные кристаллы размещаются на подложке, отводящей излишки тепла. При наличии эффективного теплоотвода даже мощные модели работают в стабильном рабочем режиме. Срок беспроблемной службы составляет несколько лет.

На поверхность готовых чипов наносят один из вариантов оптического покрытия, чаще всего люминофор. На мощных светоизлучающих диодах монтируют пластиковую фокусирующую линзу, формирующую диаграмму направленности светового потока.

Светодиодные светильники комплектуются сборкой SMD-диодов, обеспечивающей требуемую величину светового излучения, измеряемую в люменах.

COB-светодиоды

Идея COB-матрицы состоит в размещении большого числа светодиодных элементов на общей подложке. Такое решение обеспечивает более высокую плотность кристаллов на единицу площади по сравнению с SMD-технологией (дискретные чипы в отдельных корпусах).

В итоге компактная матрица излучает суммарный световой поток с лучшей интенсивностью и однородностью. Керамическая или алюминиевая подложка с диодами герметично заливается люминофором. Для отвода излишков тепла готовая плата устанавливается на радиатор.

COB-диоды соединяются последовательно в кластеры. При питании 9 вольт – 3 штуки, 12 вольт – 4 штуки. Рабочий ток нормируется, исходя из вида используемых кристаллов. Соединение созданных кластерных цепочек выполняется параллельно в соответствии с требуемой выходной мощностью/яркостью.

Как узнать падение напряжения?

Для того чтобы определить, на сколько вольт светодиод, можно воспользоваться теоретическим и практическим методами. Они оба хороши и применяются в зависимости от ситуации и сложности испытуемого прибора.

Теоретический метод

Для анализа характеристик светодиода таким способом большую подсказку дают габариты прибора, цвет и форма его корпуса. Примеси различных химических элементов вызывают свечение кристаллов от красного до желтого цвета. Конечно, если видна расцветка корпуса, тогда можно определить некоторые параметры светодиода по внешнему виду. Но при его прозрачности придется воспользоваться мультиметром. Выставляем тестер на «обрыв» и щупами прикасаемся к выводам светодиода. Ток, проходящий через светодиод, вызывает слабое свечение кристалла.

В состав этих изделий входят различные полупроводниковые металлы. Этот фактор и влияет на падение напряжения на p-n-переходе. Чтобы обозначить такие характеристики, независимо от марок и производителей светодиода, их окрашивают в различные цвета. Но стоит знать, что конкретно утверждать, на сколько вольт светодиод, опираясь только на его окраску, будет неверно. Цвета этих приборов дают приблизительные значения для проведения измерений. Примерные параметры по цветовому признаку приведены в таблице.

На прямое напряжение светодиода не воздействуют габариты или вариации корпуса, однако может проглядываться количество кристаллов, которые излучают свет и соединяются последовательно. Бывают виды элементов SMD, где люминофор прячет цепочку кристаллов.

В корпусе SMD-светодиода последовательно соединяются три кристалла белого цвета. Наиболее часто они применяются в лампах на 220 В китайского производства. Из-за того, что такие светодиоды начинают реагировать только от 9,6 вольт, протестировать их мультиметром не удастся, так как его батарейка питания рассчитана на 9,5 В.

Теоретически можно воспользоваться интернетом, скачав специальную программу datasheet, в поисковике которой вписать известные параметры светодиода, его цвет. Это позволит найти приблизительные характеристики, где падение напряжения и значения тока могут быть неточными.

Практический метод

Проведение тестирования практическим способом позволяет получить наиболее точные значения силы тока и падения напряжения. Рассчитанная таким образом характеристика прибора позволяет безопасно и долговременно использовать его по назначению. Для получения неизвестных параметров потребуется вольтметр, мультиметр, блок питания, рассчитанный на 12 В, резистор от 510 Ом.

Принцип измерений аналогичен описанному выше для тестирования светодиода на номинальный ток. Необходимо собрать схему с резистором и вольтметром, после чего увеличивать постепенно напряжение до начала свечения кристалла. При достижении яркости высшей точки показания замедляют рост. Можно снимать с экрана номинальное напряжение светодиода.

При 1,9 вольт может отсутствовать свечение. В этом случае часто проверяется инфракрасный диод. Чтобы это уточнить, необходимо перевести излучатель в телефонную камеру. Если будет видно на экране белое пятно, то это и есть инфракрасный диод.

Если нет возможности применить блок питания на постоянные 12 В, можно использовать батарейку «Крона», рассчитанную на 9 вольт. При отсутствии вышеперечисленных источников питания отлично подойдет стабилизатор сетевого напряжения, который может выдавать необходимое выпрямленное напряжение, только потребуется заново рассчитать номинал сопротивления резистора, задействованного в схеме. В этом случае также нужно повышать напряжение до засвечивания светодиода. Напряжение, при котором произойдет свечение, и будет номинальным, на которое он рассчитан.

При неизвестных характеристиках светодиода обязательно необходимо рассчитывать его значения номинального тока и падения напряжения, чтобы предотвратить быстрый выход из строя.

Основные параметры светодиодов в светодиодных лампах, ленте, светильниках

При выборе светотехнического устройства необходимо принимать во внимание параметры установленных в нем светоизлучающих диодов. Рассмотрим главные характеристики.

Ток

Однокристальные светодиоды имеют среднюю величину рабочего тока в пределах 200 mA. В многокристальных чипах ток соответственно выше. Нестабильность тока, выдаваемого драйвером (блоком питания), негативно сказывается на интенсивности свечения и длительности службы. Увеличение тока является причиной повышения цветовой температуры и оттенка свечения чипа.

Напряжение

Для электропитания светодиодов используются специальные драйверы, обеспечивающие стабильность тока. Напряжение «плавает» в границах, отличающихся для различных моделей. В таблице ниже можно посмотреть виды светодиодов по напряжению.

ЦветДлина волныНапряжение
Инфракрасныйот 769 нмдо 1.9 В
Красный610-760 нмот 1.6 до 2.03 В
Оранжевый590-610 нмот 2.03 до 2.1 В
Желтый570-590 нмот 2.1 до 2.2 В
Зеленый500-570 нмот 2.2 до 3.5 В
Синий450-500 нмот 2.5 до 3.7 В
Фиолетовый400-450 нмот 2.8 до 4 В
УльтраФиолетовыйдо 400 нмот 3.1 до 4.4 В
Белыйширокий спектрот 3 до 3.7 В

А вот светодиодная лента запитывается стабилизированным напряжением. Токовая характеристика задается токоограничивающими резисторами.

Мощность

Этот параметр требуется для расчета нагрузки и подбора блока электропитания. Он вычисляется с помощью простой формулы P = U х I.

Мощность led может быть:

  • малой – менее 0,5 ватт;
  • средней – 0,5-3 ватта;
  • большой – от 3 ватт.

Световой поток

Светодиоды формируют световой поток с углом рассеивания 100-120 градусов. Для лучшей фокусировки излучения устанавливаются специальные купольные линзы.

Цветовая температура

От цветовой температуры светового излучения зависит комфортность зрительного восприятия искусственного светодиодного освещения. В продаже представлены линейки светоизлучающих диодов с разным оттенком белого свечения:

  • 2700-3500 Кельвинов – теплое;
  • 23500-5000 Кельвинов – нейтральное/дневное;
  • выше 5000 Кельвинов – холодное.

Габариты

Светодиоды различаются по типоразмеру и габаритам. Измерение длины и ширины изделия позволяет точно определить модификацию SMD-светодиода.

Электрические параметры светодиодов

Первым делом заметим, что светодиод характеризуется тремя электрическими параметрами (световые характеристики мы рассматривать не будем):

1) падение напряжения, измеряемое в вольтах. Когда говорят 2-х вольтный или 3-х вольтный светодиод, то это имеется в виду данный параметр;

2) номинальный ток. Часто его значение приводится в справочниках в миллиамперах. 1 мА = 0,001 А;

3) мощность рассеяния – это мощность, которую способен рассеять (выделить в окружающую среду) полупроводниковый прибор не перегреваясь. Измеряется в ваттах. Значение данного параметра с высокой точностью можно определить самостоятельно, умножив ток на напряжение.

В большинстве случае достаточно знать два первых параметра, а то и вовсе только номинальный ток.

Условно я выделил два основных способа, с помощью которых можно с высокой долей вероятности узнать или определить указанные параметры. Первый способ – информационный. Это наиболее быстрый и простой способ. Одна он не всегда дает положительный результат. Второй способ, нам – электронщикам, более интересный. Я назвал его «электрический», так как ток и напряжение будут определяться с помощью мультиметра (тестера). Рассмотрим подробно оба варианта.

Виды SMD светодиодов и их особенности

Рассмотрим классификацию СМД-диодов по особенностям исполнения, а также наиболее популярные модели, используемые в разнообразной светотехнической продукции.

Одно-, двух-, трехкристальные SMD светодиоды

Однокристальные – состоят из одного монохромного кристалла и отличаются уровнем мощности/яркости. Маломощные модели потребляют ток до 20 мА и выдают световой поток величиной 5-50mCd и 100-2000mCd в зависимости от модификации. Кристалл закрывается линзой, имеющей плоскую или сферическую форму. Для работы более мощных светодиодов требуется ток 50 мА — 1 А и конструкция с эффективным теплоотводом.

Многокристальные – содержат разное число кристаллов, позволяющее обеспечивать нужную яркость и цветовую палитру свечения. Значение рабочего напряжения бывает различным и нормируется производителями. Например, продукция компании Cree работает при электропитании 6-72 В с мощностью до 25 Вт.

Цвет свечения

Светодиоды выпускаются в 2 разновидностях, отличающихся способом цветообразования:

  • одноцветные – на базе однокристальных чипов, излучающих свечение белого, желтого и других основных цветов;
  • мультицветные – имеют трех кристальную структуру, состоящую из чипов, которые светятся красным/зеленым/синим цветом. Эти базовые цвета микшируются, позволяя создавать сотни цветовых оттенков. Световые потоки от 3 кристаллов объединяются в единый световой пучок при помощи оптической линзы или без нее за счет их пространственного сложения. Для регулировки цветовой палитры и яркости применяется RGB контроллер.

Типоразмер

Типоразмеры смд-диодов кодируются четырехзначным числом, обозначающим их линейные размеры. Вот наиболее распространенные варианты:

SMD3528

– маломощная модель, имеющая низкую энергоэффективность. Экономичное по цене решение для неярких светодиодных лент. Прямоугольный корпус размером 3,5х2,8х1,4 мм.

SMD5050

– чип из 3 кристаллов 3528 с зеленым, красным, синим свечением и втрое увеличенной суммарной яркостью. Габариты 5,0х5,0х1,6 мм. Квадратный корпус с шестью выводами.

SMD2835

– однокристальный чип с небольшим энергопотреблением при довольно высокой мощности. Размер 2,8х3,5х0,8 мм. Увеличение площади контактов позволило улучшить отвод тепла. Слой люминофорного покрытия увеличивает интенсивность светового потока.

SMD5630

– разновидность мощного светоизлучающего прибора с высокой яркостью. Размер 5,6х3,0х0,77 мм. Оснащен четырьмя выводами.

SMD5730

– является практически полным аналогом предыдущей модели. Встречаются модификации 5730-05 и 5730-1.

SMD3014

– вариация мощного led-источника с величиной светового пучка 9-11 люменов. Выпускаются на базе чипов, имеющих различное число кристаллов. Увеличенная площадь теплоотводящей подложки способствует эффективному отводу тепловой энергии.

Можно встретить смд-светодиоды типоразмера 3030, 7020, 8520, используемые гораздо реже. Производители периодически выпускают на рынок новые светодиоды, параметры и характеристики которых значительно отличаются. Задача как определить параметры светодиода решается аналогично другим моделям.

Как определить параметры светодиода мультиметром?

Теперь, когда мы знаем, что номинальный ток многих светодиодов 20 мА, то достаточно просто определить их напряжение опытным путем. Для этого нам понадобится блок питания с регулировкой напряжения и мультиметр. Соединяем последовательно блок питания со светодиодом и мультиметром, предварительно установленным в режим измерения тока.

Блок питания изначально должен быть установлен на минимальное значение. Далее, изменяя величину подводимого к светодиоду напряжения, устанавливаем по показанию мультиметра ток 20 мА. После этого фиксируем значение величины подводимого напряжения либо по штатному вольтметру блока питания либо с помощью мультиметра, установленного в режим измерения напряжения.

Для страховки светодиода лучше последовательно к нему подсоединить резистор ом на 300. Но в этому случае напряжение необходимо фиксировать непосредственно на нем.

Поскольку не у всех есть блок питания с регулировкой напряжения, то можно определять параметры и исправность маломощных светодиодов с помощью следующих элементов:

  1. Крона (батарейка на 9 В).
  2. Резистор ом на 200.
  3. Переменный резистор, он же потенциометр на 1 кОм.
  4. Мультиметр.

Испытуемый светодиод соединяем последовательно с постоянным резисторов, потом с переменным, далее с кроной и щупами мультиметра, установленного в режим измерения постоянного тока.

Очередность соединения всех элементов не имеет никакого значения, поскольку цепь последовательная, а это значит, что через все компоненты протекает один и тот же ток.

Изначально переменным резистором следует установить минимальное напряжение, а потом постепенно увеличивать до тех пор, пока ток не достигнет 20 мА. После этого выполняется измерение напряжения.

С помощью рассмотренного способа не получится определить параметры мощного светодиода вследствие протекания значительного тока через резисторы. В результате чего последние могут перегреться. Однако определить исправность его вполне возможно.

Рейтинг SMD-светодиодов

МестоПроизводительСтранаОсобенности продукции
1CREEСШАИспользование высокоэффективных материалов InGaN с запатентованной подложкой G SIC ®
2NICHIAЯпонияСлужит калибровочным эталоном световых и излучаемых величин для светодиодных изделий, применяемым в Национальном институте передовых промышленных наук и технологий (AIST). Отличается равномерным пространственным распределением света, отличной температурной стабильностью и воспроизводимостью освещения
3TOYODA GOSEIЯпонияИзвестна светодиодом, воспроизводящим свет на 99% приближенный к солнечному. Разрабатывает модули глубокого ультрафиолетового света, эффективного в борьбе с вирусами и бактериями
4OSRAMГерманияМного инновационных разработок, таких как светодиоды UV-C, излучающие в УФ-спектре и способные обеззараживать воздух, воду, рабочие поверхности. Производит светоизлучающие диоды практически всех видов
5LumiledsЕвропаСлавится высоким качеством, благодаря строгому контролю материалов и технологических процессов, всестороннему тестированию готовых изделий

Зачем нужно знать мощность

Мощность светодиода нужна для выбора подходящего источника питания. Зная потребление светодиода, мы можем подобрать нужный ему блок питания. Расчет по мощности позволит избежать проблем при дальнейшей работе или сэкономить средства.

Рассмотрим примеры, чтобы стало понятно, о чем идет речь. Например, имеем светоизлучающий диод с рабочим напряжением 3,5 Вольта и током 0,1 Ампера. По формуле расчета мощности P=I*U, получаем значение P=3,5*0,1 => P=0,35 Ватт. Мощность десяти составит 3,5 Ватта или 1 Ампер. Отсюда делаем вывод, что для подключения одного светодиода нам потребуется блок питания (БП) мощностью 0,385 Ватта (с запасом 10%). Для подключения десяти понадобится БП на 3,85 Вт (также с запасом 10%).

Блок питания для светодиодов рекомендуется выбирать с запасом в 10-20%. Это предотвратит работу БП на пределе, что в свою очередь продлит его срок службы.

Как правильно расшифровать маркировку?

Маркировка смд светодиодов предоставляет пользователю краткую информацию об изделиях. Например, перед нами светоизлучающий диод, маркированный SMD 2835 UWC 5. Расшифровываем: типоразмер 2835 с габаритами 2,8×3,5 мм, мощностью 0,5 Вт, белый оттенок свечения.

Тип SMDКол-во кристалловГабариты, мм
352813,5х2,8х1,4
50503 / 45х5х1,6
563015,6х3х0,75
57301 / 25,7х3х0,75
301413х1,4х0,75
283512,8х3,5х0,8

Как определить светодиод по внешнему виду?

Измеряете габариты диода с помощью любой линейки. Ищете размеры в таблице, определяете тип изделия и смотрите его характеристики.

Тип SMDКол-во кристалловГабариты, ммМощность, ВтТок, мАСветопоток, Лм
352813,5х2,8х1,40,02 / 0,06205-7
50503 / 45х5х1,60,0260 / 8018-20
563015,6х3х0,750,2-0,415058
57301 / 25,7х3х0,750,5 / 1150 / 30050 / 158
301413х1,4х0,750,1-0,12309-13
283512,8х3,5х0,80,2 / 0,5 / 160 / 150 / 30020 / 50 / 100

Как определить полярность светодиода?

В прозрачном корпусе выводного светодиода можно увидеть анод и катод характерной формы.

На SMD-корпусах виден угловой срез, указывающий на катодный вывод. На тыльной стороне размещена площадка теплоотвода, смещенная в сторону анода.

Еще одним указателем полярности являются пиктограммы: треугольник, буквы П и Т. Направление буквенных выступов и вершины треугольника указывает на катод.

Полярность светодиодов


Полярность светодиодов
При неправильном включении светодиод может сломаться. Поэтому важно уметь определять полярность источника света. Полярность – это способность пропускать электрический ток в одном направлении.

Полярность моно определить несколькими способами:

  • Визуально. Это самый простой способ. Для нахождения плюса и минуса у цилиндрического диода со стеклянной колбой нужно посмотреть внутрь. Площадь катода будет больше, чем площадь анода. Если посмотреть внутрь не получится, полярность определяется по контактам – длинная ножка соответствует положительному электроду. Светодиоды типа SMD имеют метки, указывающие на полярность. Они называются скосом или ключом, который направлен на отрицательный электрод. На маленькие smd наносятся пиктограммы в виде треугольника, буквы Т или П. Угол или выступ указывают на направление тока – значит, этот вывод является минусом. Также некоторые светодиоды могут иметь метку, которая указывает на полярность. Это может быть точка, кольцевая полоска.
  • При помощи подключения питания. Путем подачи малого напряжения можно проверить полярность светодиода. Для этого нужен источник тока (батарейка, аккумулятор), к контактом которого прикладывается светодиод, и токоограничивающий резистор, через который происходит подключение. Напряжение нужно повышать, и светодиод должен загореться при правильном включении.
  • При помощи тестеров. Мультиметр позволяет проверить полярность тремя способами. Первый – в положении проверка сопротивления. Когда красный щуп касается анода, а черный катода, на дисплее должно загореться число , отличное от 1. В ином случае на экране будет светиться цифра 1. Второй способ – в положении прозвонка. Когда красный щуп коснется анода, светодиод загорится. В ином случае он не отреагирует. Третий способ – путем установки светодиода в гнездо для транзистора. Если в отверстие С (коллектор) будет помещен катод – светодиод загорится.
  • По технической документации. Каждый светодиод имеет свою маркировку, по которой можно найти информацию о компоненте. Там же будет указана полярность электродов.

Выбор способа определения полярности зависит от ситуации и наличия у пользователя нужного инструмента.

Расчет мощности светодиодных ламп

На реализацию приборы поступают упакованными в коробки, с размещённой на ней необходимой информацией. Следует посмотреть количественную характеристику изделия, индекс цветопередачи, показатель яркости. Вот тут некоторые потребители сомневаются, как узнать мощность светодиода, если раньше пользовались только лампами накаливания.

Чтобы правильно заменить устаревший тип освещения, отличным помощником для правильного выбора послужит приведённая ниже сравнительная таблица соответствия мощности светодиодных ламп и ламп накаливания:

Световой

поток, Лм

Потребляемая мощность

лампы накаливания, Вт

Потребляемая мощность

светодиодной лампы, Вт

250 20 2-3
400 40 4-5
700 60 8-10
900 75 10-12
1200 100 12-15
1800 150 18-20
2500 200 25-30

Глядя на нее гораздо проще сделать выбор. Соответственно световому потоку, равному 1200 Люмен лампочке накаливания номиналом 100Вт соответствует светодиод в 12-15Вт. Что мы можем увидеть при сравнении в приведенном выше списке светодиодных ламп и привычных для обычного покупателя ламп накаливания? Последние изделия намного экономичнее, примерно в 8 раз. А это, согласитесь, весомая разница. Причём яркость двух световых источников одинаковая.

Как узнать какой светодиод стоит в лампе

Самый простой вариант – если лампа полностью исправна. В этом случае надо просто измерить падение напряжения на любом из элементов. Если при подаче питания один или несколько элементов не светят (или все), надо идти другим путем.

Если лампа построена по схеме с драйвером, то на драйвере указано выходное напряжение в виде верхнего и нижнего пределов. Это связано с тем, что драйвер стабилизирует ток. Для этого ему надо изменять напряжение в определенных границах. Фактическое напряжение придется измерить мультиметром и убедиться, что оно в норме. Далее визуально (по дорожкам печатной платы) определить количество параллельных цепочек светодиодов в матрице и количество элементов в цепочке. Напряжение драйвера нужно разделить на число последовательно соединенных элементов. Если напряжение на драйвере не обозначено, то его можно лишь замерить по факту.

Если светильник построен по схеме с балластным резистором и его сопротивление известно (или его можно измерить), то напряжение светодиода можно определить расчетным способом. Для этого надо знать рабочий ток. В этом случае надо рассчитать:

  • падение напряжения на резисторе – Uрезистора=Iраб*Rрезистора;
  • падение напряжения на цепочке LED – Uled=Uпитания – Uрезистора;
  • разделить Uled на количество приборов в цепочке.

Если Iраб неизвестен, его можно принять равным 20-25 мА (схема с резистором применяется для маломощных фонарей). Точность будет приемлема для практических целей.

Общая характеристика LED-источников

Как выбрать светодиод нужной конфигурации? Для этого важно разобраться в основных характеристиках. Одна из них — ток потребления. Под эту величину подбираются стабилизаторы и ограничители. Для расчетов нужно знать напряжение. Чтобы эффективно заменить LED-источниками лампы накаливания нужно вычислить мощность.

При создании определенного интерьера важно учитывать размер светоизлучающего диода, а также оттенок светового потока. Имея дело с LED-источниками, принято брать во внимание угол свечения. Разобравшись в перечисленных параметрах, можно подобрать наиболее подходящий светодиод.


При выборе светодиодов важно учитывать такие характеристики: сила тока, напряжение, мощность, эффективность, угол свечения, размер устройства

Ток потребления LED

Стабилизаторы тока очень важны в работе светодиодов. Даже небольшое колебание величины тока в большую сторону приведет к изменению излучаемого кристаллами светового оттенка на более холодный и преждевременному выходу осветительного устройства из строя. Значительный скачок электрического тока приводит к мгновенному перегоранию диода.

LED –лампы всегда снабжают стабилизаторами для преобразования тока. Отдельный светоизлучающий диод нужно подключать с применением резистора для ограничения тока. Для одного кристалла обычно необходим ток в 0,02 А. Для четырех кристаллов потребуется соответственно больший показатель — 0,08 А.


Светодиоды будут долго и слаженно работать только с применением ограничителя тока

Совет! Очень важно правильно подобрать ограничительный резистор для светодиода. Облегчить процедуру поможет специально разработанный калькулятор, находящийся в свободном доступе в интернете.

Напряжение на светодиоде

В случае с LED-источниками, говоря о напряжении, имеют в виду ту величину, которая остается после прохождения тока, так сказать, на выходе. Зная ее, определяют остаточное напряжение на кристалле. Напряжение у светоизлучающих диодов зависит от материалов, применяемых в качестве полупроводников. Возможно ли определить это самостоятельно?

Приблизительное значение можно установить даже «на глаз». Так, если диод светит желтым или, к примеру, красным цветом — напряжение находится в пределах 1,8-2,4 Вольт. Его величина при синем свечении больше — приблизительно 3 Вольта.


Напряжение при синем свечении — 3 В

Важно! Ток должен соответствовать номинальному напряжению LED-источника. В противном случае часть из них может сгореть или выдавать менее яркое свечение.

Мощность и эффективность светодиодов

Как подобрать диодную замену лампы накаливания, ориентируясь на мощность? Часто можно встретить подробно расписанные таблицы, но все гораздо проще. Необходимо мощность лампы накаливания поделить на 8, и получим необходимую мощность светодиода. Так, вместо лампы мощностью 75 Вт необходимо подобрать светодиодный прибор, мощностью 10 Вт.

Необходимую мощность светодиода определяем делением мощности лампы накаливания на 8

В создании освещения с помощью системы светодиодов необходимо учитывать такой момент, как эффективность. Она рассчитывается путем деления показателя светового потока на мощность. У лампы накаливания он составляет 10-12 лм/Вт, а у светодиодного устройства — 130-140 лм/Вт.

Светоотдача, угол рассеивания

Что касается светоотдачи, то сравнить показатели принципиально разных устройств довольно сложно. Для ориентировки: светодиоды диаметром 5 мм дают световой поток 1-5 лм. Лампа накаливания на 70 Вт дает 750 лм.

Кроме прочего, заботясь об освещенности помещения, важно учитывать угол рассеивания. У светодиодов он может быть от 20 до 120 градусов. Самый яркий свет оказывается в центре угла, а к краям они рассеиваются. Таким образом, светодиоды часто подходят для освещения не целого помещения, а конкретного места. При этом не требуется больших затрат мощности.

Температура свечения светодиодов

На упаковке каждого светодиодного устройства для освещения имеется маркировка (4 цифры), обозначающая температуру свечения. 1800 К — это красный, 3300 К — желтый, а 7500 — синий. Для белого света применяются различные величины в зависимости от оттенка. Самые холодные находятся ближе к значению синего. Цветные светодиоды могут найти применение как декоративные элементы и в качестве приборов для досвечивания растений. А каково применение белых ламп?

  • Теплый свет — для жилых домов, школ и офисов.
  • Нейтральный (дневной) свет — для производственных построек.
  • Холодный свет — наружное освещение и карманные фонарики.


Температура свечения светодиодов

SMD-диоды: сведения, типоразмеры

Аббревиатура SMD применяется для устройств поверхностного монтажа. Диодный чип при их производстве устанавливается на печатную плату. Эти последователи корпусных диодов, которые обошли предшественников по мощности излучаемого света, равномерному отводу тепла и другим характеристикам.

Подбор SMD осуществляют по размеру. Он представлен в виде четырехзначного числа. Например, SMD 3014 — это 3,0 мм × 1,4 мм. Основные параметры каждого из них разнятся. Наиболее популярные: SMD 2835, SMD 5050, SMD 5730.


Светодиоды SMD

SMD 2835

Структурной особенностью светодиодного модуля SMD 2835 является прямоугольная форма и, соответственно, достаточно широкая площадь излучения. Она выше, чем у формата 3528, имеющего круглую форму. Высота SMD 2835 — 0,8 мм, а светоотдача — 50 лм.


Светодиод SMD 2835

Светодиоды SMD 2835 характеризуются сверхпрочным корпусом, выдерживающим 240 С. За 3 тысячи часов функционирования происходит всего 5-процентная деградация излучения. Cветодиодный кристалл имеет t- 130 C. Max рабочий ток — 0,18 А. По температуре свечения SMD 2835 выпускается в четырех вариантах: от 4000 К до 7500 К. Для качественного освещения помещения важно знать, что SMD 2835 холодных оттенков светят ярче.

SMD 5050

Конструкция SMD 5050 включает три кристалла одинакового типа. Их параметры аналогичны параметрам предыдущего. Для долгой и слаженной работы поступающий ток должен быть в пределах 0,06 А.


Светодиод SMD 5050

Светоотдача SMD 5050 — 18-21 лм, напряжение — 3-3,3 В, мощность — 0,21 Вт. Цвет свечения не ограничивается оттенками белого. В одном приборе могут сочетаться сразу несколько цветов. SMD 5050 с помощью контроллеров можно настроить на плавное изменение цвета. Регулируется также яркость.

SMD 5730

Размеры корпуса SMD 5730 ясны из цифрового обозначения. Что касается деградации, то она составляет 1 % за 3000 часов. Такой важный во многих случаях показатель, как угол свечения, равен 120 градусам.

Этот тип светодиодов на фоне остальных выгодно отличает:

  • использование новых высококачественных материалов;
  • высокая мощность и эффективность;
  • удлиненный срок службы;
  • устойчивость в условиях сырости, вибрации и нестабильности температуры.

    • Светодиод SMD 5730

SMD 5730 делят на два вида:

1. SMD 5730 – 0,5 Вт. Пост. ток — 0,15 А, импульс. — до 0,18 А; свет. поток — 45 лм. 2. SMD 5730 – 1 Вт. Пост. ток — 0,35 А, импульс.— 0, 8 А. свет. поток — 110 лм.

Светодиоды Cree — главные особенности

Американская компания Cree выпускает сверхмощными и сверхяркими светодиодами нового поколения. Одной из ведущих линейкой, выпускаемых компанией, является Xlamp. Здесь можно найти однокристальные и многокристальные модели. Первые компании удалось создать с увеличенным углом свечения, то есть хорошим освещением по краям.

XQ-E High Intensity (однокристальная серия) характеризуется таким особенностями: 3 В, 330 лм, 100-145 о, 1,6 × 1,6 мм.

Многокристальные отличаются высокой светоотдачей при небольших габаритах. По мощности их делят на группы:

  1. до 4 Вт
  2. свыше 4 Вт.


Сверхяркий многокристальный светодиод Cree

Подключение LED к 220 В

Подключение LED-приборов к сети 220 В производят по двум основным схемам:

1. Через драйвер. От мощности драйвера зависит количество светоизлучающих элементов, которые можно подключить. Резистор отсутствует. 2. С помощью блока питания. В схему включают резистор, иначе устройство быстро перестанет исполнять функцию. Очень важно подобрать резистор с соответствующим номиналом.


Принцип подключения LED-источника к сети 220 В

Сопротивление — принципы расчета для светодиодов

Формула сопротивления включает напряжение (U) и силу тока (I):

R = U/I

Разберем на стандартном примере подключения LED-источника с параметрами: 3 В и 0,02 А. По формуле получается 100 Ом. Полученный результат — ориентир в выборе ограничителя.

Во многих случаях рассчитанное по формуле сопротивление не относится к стандартным характеристикам резисторов. Например, может получиться величина в 128 Ом. Что делать тогда? В таком случае подбирать необходимо резистор с самым близким сопротивлением в большую сторону. Это хорошо скажется на ресурсе светодиода. Снижение светового потока будет минимальным — до 10 %.

Совет! Удобно проводить точные расчеты с помощью специально разработанных калькуляторов. Достаточно только правильно вбить параметры, чтобы получить сопротивление, которое должен иметь ограничитель.


Подключение светодиода с резистором

Можно применять как параллельное, так и последовательное подключение. При использовании более 5 разных по характеристике устройств нужно подбирать резистор под каждый. Если будет использоваться один на все — некоторые из светодиодов будут излучать менее мощный свет, а работа такого устройства не будет длительной. Это не относится к LED-источникам с одинаковыми параметрами.

При последовательном подключении вся цепь LED-устройств использует ток, необходимый для одного из них; при параллельном — требуемое для суммированного потребления каждого диода.

Подключение светоизлучающего диода к 12 В

Некоторые LED- приборы сконструированы с резистором. В этом случае можно совершенно без проблем подключить их к 12 или 5 В. Но если светоизлучающие диоды по задумке производителя не включают резисторы (это встречается чаще всего), необходимо подобрать подходящий ограничитель тока. Это возможно при точном знании характеристик подключаемых диодов. Требуемая формула:

U= R/I

В качестве примера возьмем светоизлучающий диод с такими характеристиками: 2 В, 0,02 А (I). При подключении диода к 12 Вольтам нужно погасить 10 В, это наше R. Итак:

10/0,02=500 Ом

Но ограничительного резистора с таким номиналом не найти в продаже. Выход есть: необходимо приобрести ближайший в большую сторону — 510 Ом.

Необходимо также вычислить мощность резистора. Для этого пользуются формулой:

P= U*I

В нашем случае получаем:

10*0,02=0,2 Вт

Значит, в данной ситуации подойдет ограничительный резистор на 0,25 Вт.

Важное уточнение: если в цепи несколько светоизлучающих диодов, падение напряжения будет соответственно больше, а напряжение, которое нужно погасить — меньше.

Проверка LED-источника мультиметром

Тестирование лучше производить в затемненном помещении, так как свет, который нужно будет уловить взглядом, может оказаться достаточно слабым. Мультиметр создан для тестирования LED-устройств любой конфигурации.

Первый шаг — установка устройства для тестирования в режим прозвона. Далее соединяем щупы с выводами: когда красный будет касаться катода появится «1», при смене положения щупов — светодиод начнет светиться.


Тестирование светодиода мультиметром

Один из часто задаваемых вопросов: как проверить светоизлучающий диод не выпаивая? Это делают так: к обоим щупам припаивают отрезки металлической скрепки. При этом важно позаботиться об изоляции. Дальше проводится тестирование светодиодов с помощью щупов мультиметра без выпаивания по стандартной схеме.

Стабилизатор тока для LED

Для длительной бесперебойной работы одного LED-устройства или целой цепи, следует позаботиться о стабильности питания. Особенно чувствительны к перемене тока белые светодиоды. Если показатель будет превышать норму в течение двух часов, они выйдут из строя. Чтобы все диоды в цепи создавали одинаковое по интенсивности свечение, нужно позаботиться, чтобы каждый получал одинаковый ток.

При подключении к 220 В чаще всего применяют стабилизатор LM317. Это выгодный и простой вариант. Резистор требуется в единственном экземпляре. Ток стабилизируется на 1 А и 0,1 А.


Схема подключения мощного светодиода через стабилизатор LM317

Устройства из светодиодов своими руками

Мощные светодиоды

Условно можно поделить на:

  • Брендовые (фирмы CREE, Nichia, Osram и другие…)
  • Китайские

Что касается брендовых, они всем хороши, кроме, пожалуй, завышенной цены. Зато приобретая такие светодиоды, вы будете уверены в их качестве, к тому же все показатели, в том числе и мощность, указаны в инструкции. Так же нужно учитывать, что подобные компании выпускают светодиоды для заводской сборки. Вручную это тоже можно сделать, но будет гораздо сложнее. Китайские светодиоды обладают гораздо большим ассортиментом. Но при всем многообразии китайские светодиоды грешат отклонениями от стандартов (точнее одних стандартов просто нет), и невысоким качеством. Обычный светодиод китайского производства обладает мощностью примерно в 2,6 ватта. Так же выпускают светодиоды с увеличенным кристаллом.

Светодиоды малой мощности

Так же их называют индикаторными. Их смело можно назвать самым распространенным видом светодиодов. Они небольшого размера (2-20 миллиметров в диаметре). Индикаторными их называют по самому частому применению – вы наверняка их видели практически во всей бытовой технике. Практически все белые маломощные светодиоды обладают параметрами 20МА 3,2 вольт. То есть его мощность – 0,06ватт. Так же к этому виду светодиодов относят светодиоды поверхностного монтажа или SMD – светодиоды. Это светодиоды, которые подсвечивают экраны, кнопки и т.п. Так же из них делают светодиодные ленты, часто используемые для декорирования помещений. Ленты бывают либо SMD 3528, либо 5050. SMD 3528 делается как раз из таких индикаторных светодиодов. А вот SMD 5050 сделаны из соединенных по трое светодиодов. Их мощность – в районе 0,2 ватта.

LED DRL — Страница 3 — 12 вольт

На днях установил дневные ходовые огни LED.
В Сузуке есть своя система DRL, но меня она не устроила.
Не устроило именно это то, что сразу при запуске двигателя включаются фары, и светят они пока не заглушишь двигатель. Минусы я вижу в этом существенные, а именно:
1.постоянная нагрузка на генератор (ток потребления 10А)..как то не гуманно это.
2. когда темно, стоишь во дворе, двигатель запустил и фары светят соседям в окна…это тоже как то не очень хорошо.
3. стоишь на трассе или где нибудь поодаль, играешься с женщиной)))), ей холодно надо включить печку, а чтоб её включить, но двиг запустить…..двиг запустил , а фары и включились….неудобно это — палишься))))).

Ну и так далее)))

Вот и решил отключить штатную систему DRL(если чего, то её можно включить обратно буквально за 5 минут).

Отключил так:
Около рулевой колонки есть блок DRL( part № 38660-77Е00)
От него надо отключить разъем

Далее отключить разъем от датчика света, потому что если его не отключить, то свет будет автоматом при темняках включаться.

LED ДХО пробрел вот такие

Установил их в нишу бампера с помощью алюминиевого квадрата

Получилось все прочно и надежно.

Теперь о подключении.
Задумка была такая, чтобы ДХО включались когда селектор АКПП переводится в положение именно D (3 и 4 скорости). Подключать в положения 2 и L не вижу смысла, потому что эти режимы ну наврятли включаются где то там на трассе, они в основном включаются где то в степи, ну а в степи нафига эти ДХО надо включать)))).
Так же не стоит думаю их подключать к режиму R…в этом режиме и так включаются задние белые огни и машину все видят когда она пятится задом.
Таким образом подключил ДХО к режиму D. Подключился к ЭБУ АКПП. Для этого
нужно вот в этом жгуте найти желто-зеленый провод

и к нему подключить провод, который и будет включать реле ДХО, которое установлено под капотом.
Более понятно где найти этот провод

Ну теперь остается завести все цепи на реле, уложить аккуратно провода.
Что я и сделал.
Теперь вся схема работает так как я хочу))), а именно.
1. При запуске двигателя фары не включаются.
2. Габаритные огни и фары я когда хочу тогда включаю/выключаю.
3. При переводе селектора в режим D ДХО включаются, во всех остальных режимах не светят.
4. Ток ДХО страшно даже сказать — 200мА против штатных фар в 10А….разница ощутимая.

А вот как выглядит все со стороны

Лента светодиодная 24 Вольта

Светодиодная лента 24 Вольта — это представитель обширной категории товаров «Светодиодная лента». Работают такие ленты при наличии на них напряжения постоянного тока уровнем 24 Вольта. Заставить светиться такую светодиодную ленту от стандартной бытовой розетки не получится, так как световые диоды работают только при наличии напряжения постоянного тока. Поэтому необходимо наличие источника питания 24 Вольта постоянного тока.

Светодиодная лента — это гибкая печатная плата, на которой смонтированы резисторы и диоды. Диоды являются источниками света, а резисторы просто ограничивают ток, протекающий по плате через диоды.

Светодиодные ленты 24 Вольта по цвету свечения бывают:

По размеру светодиодов большинство лент 24 Вольта:

Светодиодная лента 3528 — это лента, которая почти не производится на многих заводах. Но за счет своей низкой цены некоторые заказчики все еще заказывают именно эту ленту.

Светодиодная лента 24 Вольта 3528

Светодиодная лента 2835 по сути содержит те же световые диоды, но расположенные относительно ленты 3528 под углом 90 градусов. При этом эффективность работы такой ленты выше, чем аналогичной с диодом 3528.

Светодиодная лента 24 Вольта 2835

Наибольшее распространение получили диоды 5050. Такой размер позволяют реализовать очень много различных проектов. Ленты с таким диодом могут быть одноцветными (причем любого цвета свечения), многоцветными (менять цвет свечения при помощи команд от пульта дистанционного управления), программируемыми (такие ленты имеют широкий спектр возможностей вплоть до создания видео экранов). Но такой диод потребляет больше электроэнергии, чем предыдущие варианты. Поэтому, в основном, световые приборы на основе таких диодов нужно охлаждать из-за повышенного выделения тепла при их работе.

Светодиодная лента 24 Вольта 5050

Световая лента с диодом 5630 потребляет большую мощность по сравнению с лентами 3528 или 2835. Но при этом яркость свечения диодов размером 5,6 на 3,0 мм значительно превосходит яркость свечения диодов с размерами 3,5 на 2,8 мм или 2,8 мм на 3,5 мм. 

Светодиодная лента 24 Вольта 5630

Таким образом, имея представление о каждом диоде, Вы сможете подобрать себе ленту, которая подойдет по всем параметрам нуждам индивидуального проекта.

Очень часто для тех, кто делает ремонт в квартире или хочет оформить интерьерную подсветку в кафе требуется большая равномерность распределения света. Такая равномерность достигается за счет увеличения плотности светодиодов на погонный метр ленты. 

По количеству светодиодов на метр светодиодная лента 24 Вольта:

Светодиодная лента 24 Вольта имеет очень широкий спектр сфер применения, так как выпускается в различных вариантах. Если вы хотите купить светодиодную ленту 24 Вольта для реализации подсветки потолка в помещении или если есть желание организовать новогоднюю праздничную подсветку, то делаете правильный выбор.

Очень важно, что при значении рабочего напряжения 24 Вольта ток, которые протекает через светодиоды в два раза меньше, чем ток протекающий через светодиоды в ленте с рабочим напряжением 12 Вольт при равной мощности потребления. Это влияет на нагрев ленты в процессе эксплуатации и кратность резки ленты. Светодиодная лента 24 Вольта греется меньше, чем аналоги 12 Вольт, и, соответственно, применять отводящие тепло конструкции при организации подсветки с помощью 24 вольтовой ленты нужно реже.

Характеристики светодиодов, применение и схема подключения

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

Принцип работы и устройство световых диодов

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

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

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

Классификация светодиодов по их области применения

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

Индикаторные светодиоды: немного истории

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

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

Использование светодиодов в бытовом и промышленном освещении

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

Чем хороши светодиоды и есть ли в них минусы

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

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

Что же касается отрицательных сторон, то их всего две:

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

Каковы основные характеристики светодиодов?

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

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

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

Ток потребления светодиода – что это такое

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

Номинальное напряжение

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

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

Сопротивление световых диодов

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

Светоотдача и угол свечения

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

Мощность светодиодных ламп

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

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

Цветовая температура

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

Размер чипа LED элемента

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

Чипов (кристаллов) в одном светодиоде может быть много. Если элемент не имеет слоя люминофора (RGB – цветной), то количество кристаллов можно подсчитать.
Важно! Не стоит приобретать очень дешевые светодиоды китайского производства. Они могут оказаться не только низкого качества, но и характеристики их чаще всего завышены.

Что такое SMD светодиоды: их характеристики и отличие от обычных

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

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

Параметры LED SMD2835: размеры и характеристики

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

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

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

Характеристики светодиода 5050: более габаритный SMD-компонент

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

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

Характеристики светодиодов SMD5730

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

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

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

Светодиоды «Cree»: характеристики и технические данные

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

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

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

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

Предлагаем Вам небольшое видео на эту тему:

Проверка светодиода мультиметром – как ее выполнить

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

Цветовая маркировка световых диодов

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

Расшифровка кода маркировки светодиодной ленты

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

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

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

Что можно сделать из светодиодов своими руками?

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

Мнение экспертаИгорь МармазовИнженер-проектировщик ЭС, ЭМ, ЭО (электроснабжение, электрооборудование, внутреннее освещение) ООО ‘АСП Северо-Запад’Спросить у специалистаДля работы таких элементов необходим стабилизатор питания или контроллер. Его можно взять даже со старой китайской гирлянды. Многие «умельцы» пишут, что достаточно обычного понижающего трансформатора, но это не так. В этом случае диоды будут моргать.

Стабилизатор тока – какую функцию он выполняет

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

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

Дневные ходовые огни на автомобиль

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

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

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

Мигающие светодиоды – для чего это нужно?

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

Цветомузыка на световых диодах – сложно ли ее сделать

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

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

Индикатор напряжения: что делать, если он перегорел

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

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

Схемы подключения светодиодов – как все правильно выполнить

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

Как рассчитать сопротивление светодиода

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

Разберемся, как рассчитать сопротивление для светодиода.

Сделать это можно по формуле:

R = (VS VL) / I,где

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

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

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

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

Параллельное и последовательное соединение: как они выполняются

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

Подключение световых диодов на 12 В как самый оптимальный вариант

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

В заключение

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

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

Видео: как правильно подключить светодиод

Загрузка…

батарей — Подключение светодиодов 3В, какой размер батареи?

Для начала да, этот светодиод точно перегорел. Если светодиод указан для определенного напряжения, это означает, что он обычно «падает» на такое большое напряжение при некотором указанном токе — обычно 20 мА. Таким образом, если через светодиод пропустить 20 мА, он «упадет» на 3 В. Отношение тока к напряжению обычно напрямую связано: когда один увеличивается или уменьшается, другой увеличивается или уменьшается.

Закон Ома гласит:

$$Напряжение = Ток\умножить на Сопротивление$$

Для батареи 9 В практически без сопротивления ток светодиода был бы очень большим.Чтобы использовать светодиоды без резистора, вы подключаете все 3 параллельно к 3 В (батарейка типа «таблетка» 3,3 В или 2 батарейки типа АА последовательно). Любое более высокое напряжение приведет к выгоранию светодиодов. Еще ниже, и они, вероятно, не загорятся. Точно так же вы, вероятно, могли бы подключить 3 светодиода последовательно к 9-вольтовой батарее, но я бы не рекомендовал этого делать. Кроме того, если вы сожгли светодиод, не вдыхайте его пары. Внутри светодиодов есть довольно неприятные химические вещества, которые не предназначены для вдыхания.

Каждый тип светодиода отличается.Белые светодиоды обычно имеют напряжение около 3 В, а красные светодиоды — около 2 В. Кроме того, разные типы имеют сильно различающиеся номинальные токи, от 20 мА до 2 А. Обычные светодиоды диаметром 3 или 5 мм имеют диапазон 40 мА. Если вы не просто бездельничаете и учитесь, вы всегда должны использовать последовательный резистор со светодиодом для управления током через него.

Как правило, чем больше ток через светодиод, тем выше будет падение напряжения и тем ярче будет светить светодиод. Однако каждый светодиод имеет максимальное номинальное напряжение и ток.Светодиод практически не имеет внутреннего сопротивления, поэтому подключение его напрямую к батарее приведет к тому, что полное напряжение батареи будет проходить через светодиод. Он будет светить очень ярко в течение секунды, затем перегреется от большого потребления тока и сгорит. Если бы вы поместили резистор более 200 Ом последовательно со светодиодом, все было бы в порядке: \$\dfrac{9\,\mathrm{V} — V_{LED}}{200\Omega}\$ = ток светодиода. .. \$\dfrac{6\,\mathrm{V}}{200\Omega} = 30\,\mathrm{мА}\$.

Что касается расположения светодиодов, то это можно сделать разными способами.Чтобы сделать это в серии:

Когда все соединено последовательно, то общий ток, но отдельные напряжения. Слева 3 светодиода последовательно с последовательным резистором. Поскольку они включены последовательно, они будут «разделять» ток, то есть через все будет проходить одинаковое количество ампер. Однако каждый компонент будет иметь свое собственное падение напряжения. Светодиоды с одинаковым номиналом обычно не имеют одинакового напряжения, поэтому, если на светодиоде 1 может падать напряжение 3 В, на светодиоде 2 может падать напряжение 3,2 В, а на светодиоде 3 может падать напряжение 2,8 В.В этом случае резистор (R1) будет «ограничивать» ток через светодиоды, сбрасывая оставшееся напряжение. Напряжение батареи определяется следующим уравнением:

$$V_{BAT} = V_{LED1} + V_{LED2} + V_{LED3} + V_{R1}$$

Если (в среднем) каждый светодиод падает на 3 В, то остается \$V_{BAT} — 3 \times 3\,\mathrm{V}\$. С батареей 12 В \$V_{R1} = 3\,\mathrm{V}\$. Ток через все будет \$V_{R1}/R_1 = I_{LED}\$. Если \$R_1 = 1000\Omega\$, то \$I_{LED} = 3\,\mathrm{V}/1000\Omega = 3\,\mathrm{mA}\$.Более низкое сопротивление будет соответствовать более высокому току, но, поскольку падение напряжения светодиода зависит от тока светодиода, не всегда так просто выбрать правильное последовательное сопротивление.

Справа 2 параллельных блока по 3 светодиода, каждый со своим резистором. Все расчеты в этой схеме такие же, как и в первой. Единственная дополнительная вещь, которую следует отметить, это то, что общее напряжение на левой цепочке будет равно общему напряжению на правой цепочке, потому что цепочки параллельны.Однако ток через каждую цепочку может быть разным, в зависимости от выбранного последовательного сопротивления в каждой цепочке. Полный ток, протекающий от батареи, равен сумме токов двух струн.

Параллельно:

Когда элементы соединены параллельно, они имеют общее напряжение, но имеют отдельные токи. Схема слева обычная, но не очень умная. 3 светодиода подключены параллельно и используют один последовательный резистор. Таким образом, светодиоды «вынуждены» иметь одинаковое падение напряжения.Здесь необходимо более низкое напряжение источника. Общий ток по-прежнему задается одним резистором, как и в приведенных выше схемах. Этот общий ток равен сумме токов трех светодиодов. Например, с батареей 6 В, светодиодом 3 В (в среднем) и резистором 1000 Ом ток светодиода будет \$\dfrac{6\,\mathrm{V} — 3\,\mathrm{V} }{1000\Омега} = 1\,\mathrm{мА}\$. Схема на самом деле плохая идея только в том случае, если вы используете светодиоды, близкие к их максимальному току. Поскольку светодиоды не будут потреблять одинаковые токи при одном и том же напряжении (каждый из них немного отличается), один из них может перегореть, что приведет к немедленному увеличению тока через два других, поскольку они используют общий токоограничивающий резистор.Это может привести к перегоранию других светодиодов.

Справа — лучший способ сделать это, когда каждый светодиод имеет свой последовательный резистор. Таким образом, ток через каждый светодиод можно контролировать, и каждый светодиод будет продолжать работать, если какой-либо другой перегорит. \$I_{LED} = V_R / R\$. Каждая комбинация светодиода и резистора будет иметь общее падение напряжения, равное каждой другой комбинации светодиода и резистора, но каждый светодиод может иметь различный ток, в зависимости от размера резистора.

Итого:

Если у вас есть источник высокого напряжения, скажем, 12 В, обычно используются параллельные цепочки последовательных светодиодов, например правая схема на первом изображении. Использование одного светодиода будет означать гораздо более высокое падение напряжения на резисторе. Это работает, это просто много потраченной впустую энергии. Если у вас есть источник низкого напряжения, скажем, 5 В, обычно используются параллельные цепочки комбинаций светодиодов и резисторов, например правая схема на втором изображении. Если источник напряжения почти идентичен номинальному напряжению светодиода, скажем, 2–3 В, то вы можете отказаться от последовательного резистора и подключить светодиоды параллельно непосредственно через батарею.

Переключатель можно установить между любой клеммой аккумулятора и светодиодами.

Потребляемая мощность и энергопотребление светодиодных ламп

Энергопотребление светодиодных ламп намного меньше, чем у КЛЛ, люминесцентных ламп или ламп накаливания. Она может производить 80-100 люмен/ватт, что почти в 5 раз превышает мощность люмен/ватт ламп накаливания (16 люмен на ватт). Используя светодиодные лампы дома, вы можете сократить потребление электроэнергии. Кроме того, светодиодные лампы имеют срок службы 25000 часов, что в 50 раз больше, чем у ламп накаливания.

Введите мощность, количество часов использования и стоимость кВтч. Калькулятор энергопотребления для светодиода дает общее количество e энергии, потребляемой светодиодом. Также вы можете найти сколько энергии потребляют светодиодные фонари . Чтобы проверить текущую цену на электроэнергию за кВтч в вашем регионе, обратитесь к Глобальные тарифы на электроэнергию . Необходимо ввести правильную стоимость за единицу (кВтч), чтобы найти точную цену.

Энергопотребление светодиода *Стоимость не зависит от валюты и совпадает со стоимостью за единицу входных данных.

Потребляемая мощность светодиодных ламп

2 2

Термины и определения:

Мощность:

Потребляемая мощность устройства в ваттах, как указано на этикетке лампы.

Стоимость за единицу:

Средняя стоимость единицы электроэнергии, взимаемой коммунальным предприятием. В каждой стране действуют разные тарифные ставки. Посетите: Глобальные цены на электроэнергию для получения подробной информации, если вы не знаете, сколько коммунальная компания взимает с вас плату за единицу или кВтч.

Единиц в день:

Количество единиц электроэнергии, потребляемой нагрузкой каждый день с учетом введенных часов работы.

Часы использования:

Количество часов использования нагрузки в день.

Потребление электроэнергии зависит от мощности, количества часов использования. Коммунальная компания взимает плату за общее количество потребленных киловатт-часов энергии. Киловатт-час — это произведение потребляемой мощности нагрузки и количества часов использования.

Замена ламп накаливания на светодиодные поможет сократить расходы на электроэнергию на 70 процентов. Они могут прослужить в 20 раз дольше, чем лампы накаливания.

Светодиодная лампа мощностью 3 Вт может производить 250 люмен света, что эквивалентно 25-ваттной лампе накаливания.Светодиодная лампа мощностью 3 Вт потребляет 3 Вт в час.

Кондиционер Электрический утюг Светодиодные лампы КЛЛ Лампы Потолочные вентиляторы Сушилка для белья Посудомоечные машины Микроволновая печь Пылесос Холодильники Водонагреватели Фен Тостер Кофеварка Электрический чайник Блендер Миксер Кофемолка Соковыжималка Обогреватель воздуха Очистители воздуха Фритюрница Морозильники Индукционная плита Xbox & PlayStation Рисоварка Пароварка Вытяжка

Драйвер переключения светодиодов

снижает потребляемый ток до 3 мА

Эта идея для дизайна была первоначально опубликована 17 марта 1983 года.

Комбинация переключающего транзистора и катушки индуктивности при замене потребляющего мощность последовательного резистора значительно снижает потребляемый ток контрольной лампы или светодиодного индикатора состояния. КПД схемы несколько превышает 74 % (по сравнению с 22 % для резистора), что снижает типичное потребление тока от 10 до 15 мА при напряжении питания 9 В до всего лишь 3 мА. Экономия энергии, особенно в оборудовании с батарейным питанием, может иметь важное значение.

Когда на вход подается тактовый сигнал прямоугольной формы с частотой от 20 до 400 кГц, транзистор VMOS включается и выключается.Когда он включен, энергия накапливается в катушке индуктивности. Вместо того, чтобы тратиться в последовательном гасящем резисторе, энергия, содержащаяся в катушке индуктивности, зажигает светодиод в выключенном состоянии транзистора. Единственные потери связаны с транзисторным переключением и потерями в индуктивности, и схема способна подавать на светодиод в среднем 10 мА при общем потреблении 3 мА

Регулируя время включения транзистора и, следовательно, энергию, запасенную в катушке индуктивности в течение каждого тактового цикла, потенциометр 10 кОм действует как регулятор мощности светодиода.Для систем без соответствующего тактового сигнала CMOS-таймер ICM7555, работающий в нестабильном режиме, обеспечивает необходимый сигнал стоимостью приблизительно 0,25 мА (см. рисунок) .

Поскольку многие светодиоды имеют обратное пробивное напряжение минимум 5 В и типичное значение от 15 до 25 В, следует соблюдать осторожность при выборе светодиода, который должен выдерживать напряжение питания в обратном направлении. Подходящий блокировочный диод, например 1N914, включенный последовательно со светодиодом, позволяет работать при более высоком напряжении.Как и во всех переключателях, необходимо также следить за тем, чтобы катушка индуктивности не насыщалась и не тратила энергию впустую.

Обновление Джона С. Рорера
Betchel Nevada, P.O. Box 809, Лос-Аламос, NM 87544; [email protected]

Вам необходимо эффективно управлять светодиодом при напряжении выше 4 В? Вот экстраполяция оригинальной идеи для дизайна, которая делает это даже при изменении напряжения. Эта улучшенная схема пригодилась мне в моих схемах, и она должна быть полезна и другим читателям.В дополнение к светодиоду схема может питать любое аналогичное устройство с низким напряжением «включения», такое как лазерный диод или термоэлектрический охладитель.

Светодиод — это управляемое током устройство, падение напряжения которого обычно составляет 2 В. Это говорит о том, что когда напряжение питания намного выше 2 В, катушка индуктивности может преобразовывать высокое напряжение в ток для светодиода. Основная концепция оригинальной схемы показана на рисунке А. Когда переключатель SW замыкается, в катушке индуктивности начинает накапливаться ток.SW открывается до того, как индуктор L1 насыщается. Когда он открывается, ток в L1 протекает через светодиод, включая его. Ток в L1 линейно снижается до нуля, поскольку светодиод поддерживает постоянное напряжение около 2 В. Следовательно, средний ток составляет половину пикового значения.

Усовершенствованная конфигурация схемы позволяет светодиоду гореть во время зарядки катушки индуктивности, чтобы световой поток был более постоянным (рис. B) . Для удобства он настроен на противоположную полярность.Если SW замыкается, когда ток в L1 только исчерпан, то светодиод может почти всегда оставаться включенным.

На этом этапе добавление транзисторного переключателя (Q2) с ограничением тока (R2, Q3) и транзистора обратной связи (Q1) дает драйвер светодиода с ограничением пикового тока (рис. C) . Когда Q2 включается, напряжение V подскакивает до V S и ток через L1 начинает линейно возрастать. Когда ток достигает предела, скорость изменения тока в L1 приводит к тому, что V становится отрицательным, отключая транзисторы Q1 и Q2.Энергия, хранящаяся в L1, затем проходит через светодиод и D1. Когда он исчерпан, резистор R B начинает следующий цикл. Конденсатор на светодиоде для сглаживания светового потока не влияет на работу, потому что напряжение светодиода почти постоянно и не зависит от тока.

С показанными значениями компонентов схема настроена для светодиода, для которого требуется средний ток 35 мА. Он может масштабироваться по желанию и работает следующим образом: R2 устанавливает пиковый ток через Q2 (а также L1 и светодиод).Пиковый ток в два раза превышает средний ток. Для пикового тока 70 мА R2 = 0,7 В/70 мА = 10 Ом. Пиковый базовый ток для Q2 в 1 мА должен быть адекватным, и R1 устанавливает его. R1 ∪ (V S − 2 В)/1 мА. Для V S = 15 В, тогда R1 ∪ 13 кОм. R B обеспечивает пусковой ток для цепи (Q1). Это сопротивление выбрано произвольно, примерно в семь раз больше R1, так что R B = 82 кОм. L1 произвольно 470 мкГн. Он поддерживает низкую рабочую частоту, но физически мал.

При стендовых испытаниях схема показала следующие результаты: Период 14 мкс, включая задержку между циклами 0,5 мкс. Средний ток через светодиод составлял 33 мА, а средний ток от источника питания 15 В — 7 мА — значительная экономия энергии.

Сколько светодиодных ламп для выращивания растений можно включить в сеть? – Черный светодиод для собак

Домой / Образование / Сколько светодиодных ламп для выращивания я могу использовать в цепи?

Ответ зависит от размера светильников, напряжения цепи и силы тока автоматического выключателя.Важно никогда не перегружать ваши цепи слишком большим количеством подключенных к ним вещей, так как провода могут перегреться и создать опасность возгорания, или автоматический выключатель может сработать и отключить питание важного оборудования в вашем растении! Если у вас есть какие-либо сомнения, вы можете обратиться за помощью к местному электрику.

Если вы не знаете, какое напряжение вы используете, обратитесь к нашему полезному руководству по электрической схеме освещения для выращивания растений.

При определении того, сколько ламп может быть включено в цепь, важно также учитывать все другие электроприборы, подключенные к той же цепи! Сложите мощность всего, что подключено к цепи, и разделите на напряжение цепи, чтобы определить общую силу тока, потребляемую цепью.Эта сила тока не должна превышать безопасный уровень для цепи: 80% от общей номинальной силы тока выключателя. Только 80% можно безопасно использовать, потому что некоторые электронные устройства (включая наши фонари) могут потреблять немного больше энергии, чем обычно, при первом включении.

Калькулятор количества ламп на цепь

Номинальная сила тока автоматического выключателя: 10 ампер15 ампер20 ампер30 ампер
Напряжение цепи: 100 вольт110 вольт120 вольт220 вольт230 вольт240 вольт
Суммарная мощность других электрических устройств в цепи: Вт

Общее количество ламп PhytoMAX-2 1000PhytoMAX-2 800PhytoMAX-2 600PhytoMAX-2 400PhytoMAX-2 200 ламп, которые можно безопасно включить в эту цепь:

Или, если вы хотите запустить сочетание различных огней на этой цепи, введите номер каждого ниже:

Lumens

3
типичных светодиодов Watts
400 — 500 6 — 7W
650 — 850 7 — 10W
1000 — 1400 12 — 13 Вт
1450-1700+ 14 – 20Вт
2700+ 25 – 28Вт
PhytoMAX-2 200 ламп: 0123456789101112131415161718192021222324252627
PhytoMAX-2 400 ламп: 012345678910111213
PhytoMAX-2 600 ламп: 0123456789
PhytoMAX-2 800 ламп: 0123456
PhytoMAX-2 1000 ламп: 012345




Стандартные максимумы цепи

Номинальная сила тока автоматического выключателя Максимальная безопасная общая сила тока Максимальная безопасная общая мощность
100 В 110 В 120 В 220 В 230 В 240 В
10А 800 Вт 880 Вт 960 Вт 1760 Вт 1840 Вт 1920 Вт
15А 12А 1200 Вт 1320 Вт 1440 Вт 2640 Вт 2760 Вт 2880 Вт
20А 16А 1600 Вт 1760 Вт 1920 Вт 3520 Вт 3680 Вт 3840 Вт
30А 24А 2400 Вт 2640 Вт 2880 Вт 5280 Вт 5520 Вт 5760 Вт

Мощность и сила тока PhytoMAX-2

Легкий Мощность Напряжение
100 В 110 В 120 В 220 В 230 В 240 В
ФитоМАКС-2 200 210 Вт 2.1А 1.9А 1.8А 1,0 А 0,9 А 0,9 А
ФитоМАКС-2 400 420 Вт 4.2А 3,8 А 3,5 А 1.9А 1.8А 1.8А
ФитоМАКС-2 600 630 Вт 6.3А 5,7 А 5.3А 2,8 А 2,7 А 2,6 А
ФитоМАКС-2 800 840 Вт 8.4А 7,6 А 7,0 А 3,8 А 3,7 А 3,5 А
ФитоМАКС-2 1000 1050 Вт 10,5 А 9,5 А 8.8А 4.8А 4,6 А 4.4А

Используйте стрелки влево/вправо для перемещения по слайд-шоу или проведите пальцем влево/вправо при использовании мобильного устройства

Выбор источника питания — quinled.информация

Если вы хотите, чтобы ваши светодиоды загорались, вам понадобится блок питания! Они бывают разных форм и размеров, и вам нужно выяснить, что вам понадобится для вашего проекта. Хотя перебор (в ваттах/силе тока) обычно не является проблемой, слишком маленький блок питания может привести к нежелательным ситуациям.

Давайте рассмотрим несколько вещей, которые нам нужно выяснить перед покупкой блока питания.

Необходимое напряжение

В зависимости от того, с каким светодиодом вы работаете, вам потребуется определенное напряжение.

  • Аналоговые светодиоды (например, полосы теплого белого цвета) часто используют 12 В или 24 В
  • Цифровые светодиоды (например, полосы RGB с адресацией пикселей) часто используют 5 В, а иногда и 12 В
  • Светодиоды COB (потолочные светильники или другие светодиодные модули) используют различное напряжение, которое может варьироваться от 12 В до 60 В

Требуемая сила тока (мощность)

Помимо получения источника питания с правильным напряжением, вам необходимо выяснить, какая мощность будет использоваться в вашем проекте. Для любого источника питания старайтесь не превышать устойчивое/непрерывное использование более 80% номинального тока источника питания.Это гарантирует, что все останется в пределах допусков, не перегреется и не сделает что-то еще хуже.

Я написал другой пост о том, как рассчитать, какая проводка вам нужна для определенного количества ампер, после прочтения этой статьи также обязательно проверьте это, чтобы выяснить, сколько энергии будет использовать ваш проект.

Аналоговая светодиодная лента

Допустим, вы купили аналоговую RGB-ленту с плотностью 60 светодиодов/м, и она потребляет 12 Вт на метр. Это означает, что вся лента будет потреблять максимальную мощность 12 Вт * 5 м = 60 Вт или 5 ампер.Если вы подключаете одну из этих полос, принимая во внимание некоторый запас / накладные расходы, я бы порекомендовал приобрести источник питания 12 В 6 А (72 Вт) или 7 А (84 Вт). То же самое для полосы 24 В означает, что вы можете использовать более тонкие кабели и потреблять только половину ампера, поэтому, как вы можете видеть, от 3 до 4,5 А, просто добавив немного сверху, убедитесь, что вы получите блок питания, который может справиться с нагрузка, которую вы собираетесь запускать.

(я всегда советую приобрести аналоговую светодиодную ленту на 24 В, если есть возможность, читайте здесь, почему!)

Светодиодная лента с цифровой адресацией

Адресная светодиодная лента чаще всего на 5В.Допустим, у вас есть адресуемая полоса RGB с 30 светодиодами/м, длина этой полосы 5 м (16 футов). Это во многом зависит от типа используемого светодиода, но, например, лента со светодиодами ws2812b или sk6812 будет использовать теоретический максимум 3 * 20 мА на светодиод 60 мА. Но хотя это число часто упоминается в Интернете, к сожалению, после тестирования большого количества светодиодных лент оно кажется неверным (уже). Из-за этого я создал свой реальный лист измерений светодиодов с цифровой адресацией. С помощью этого листа вы можете увидеть/рассчитать то, что вам нужно, за исключением энергопотребления.Этот лист, как правило, предназначен для измерения 300 светодиодов, если у вас больше или меньше, вы можете легко рассчитать вверх или вниз!

Для цифровых светодиодов мы обычно говорим о максимальном использовании (полный белый цвет RGB) и номинальном использовании (50% белого цвета RGB), что обычно достаточно для воспроизведения цветов и эффектов, в основном любых, кроме полного белого. При проектировании вашей светодиодной установки вы можете выбрать любой из них в качестве своей цели. Вообще говоря, я рассчитываю на номинальный с некоторым запасом лагерь. В качестве базового правила я бы посоветовал посмотреть на 50% белого цвета RGB для количества и типа светодиодов, которые вы собираетесь использовать (за исключением ws2815, тогда возьмите полное значение белого цвета RGB!) и добавьте к этому 20% и рассчитайте свои кабели и требования к источнику питания на этом.

Светодиоды COB и другие

В основном расчеты такие же, как показано выше. Выясните, сколько использует модуль или свет, умножьте это на то, сколько вы собираетесь использовать. Затем прибавьте 20 % сверх максимальной этой цифры и купите блок питания с таким же номиналом или выше.

Блоки питания и ссылки для покупок

Обычно блоки питания для светодиодов выпускаются в одной из трех форм:

  • Настенный адаптер
  • Блок питания
  • Стиль рамы

(Обязательно прочитайте мою статью про китайские блоки питания или блоки питания Mean Well)

Настенный адаптер

Они в основном подходят для нагрузок мощностью от 20 до 24 Вт, в зависимости от количества светодиодов/м и полосы, в основном могут питать полосу длиной от 1 до 2 метров.

Mean Well 5 В 4 А (20 Вт) (ЕС) (США)

Простой 5 В 4 А (20 Вт)

12В

Mean Well 12 В 2 А (24 Вт) (ЕС) (США)

Простой 12 В 2 А (24 Вт)

Простой 12 В 5 А (хороший бренд) (60 Вт)

24В

Mean Well 24 В 1 А (24 Вт) (ЕС) (США)

Простой 24 В 1 А (24 Вт)

 

Блок питания

Блоки питания чаще всего встречаются с ноутбуками в качестве блока питания.Они могут обеспечить значительно большую мощность, чем настенный адаптер, но они также немного более громоздкие. Блоки питания можно найти в основном до 120 Вт, но их мощность может достигать 150 Вт или даже 200 Вт! Для версий со сверхвысокой мощностью иногда внутри кирпича может быть небольшой вентилятор для его охлаждения. Мне нравится использовать этот тип источника питания в ситуациях, когда до него легко добраться, например, в спальне или что-то в этом роде. Поскольку он полностью закрыт, дотронуться до него не составляет труда.

Блок питания Mean Well 5 В 6 А (30 Вт)

Простой блок питания 5 В 10 А (50 Вт)

Простой блок питания 5 В, 15 А (75 Вт) (с вентилятором внутри)

12В

Блок питания Mean Well 12 В 6,67 А (80 Вт)

Простой блок питания 12 В, 6 А (72 Вт)

Простой блок питания 12 В 12 А (120 Вт)

24В

Блок питания Mean Well 3,75A 24 В (90 Вт)

Простой блок питания 24 В, 4 А (96 Вт)

Простой блок питания 24 В, 5 А (120 Вт)

 

Стиль рамы

Каркасный блок питания — это блок питания почти в самом сыром виде.Они самые дешевые и обеспечивают самую высокую мощность, но менее подходят для общественных мест из-за открытой природы. Однако, если вам нужно что-то выше 100 Вт, рассмотрите их, потому что они могут выдерживать тепло намного лучше, чем вышеупомянутый блок питания в виде кирпича, и, следовательно, имеют самый высокий срок службы.

Серия Mean Well LRS-200 40A (200 Вт)

Серия Mean Well HSP-200 40A (200 Вт) (активный PFC)

Серия Mean Well LRS-350 70A (350 Вт) (с вентилятором)

 

Сверхтонкий блок питания (200 Вт/300 Вт) (только 230 В)

Простой блок питания (дешевый, не нагружайте выше 75% постоянно)

12В

Серия Mean Well LRS-150 12,5А (150Вт)

Серия Mean Well LRS-200 17A (200 Вт)

Серия Mean Well LRS-350 30A (350 Вт) (с вентилятором)

 

Серия Sanpu NL-150 12,5А (150Вт)

Серия Sanpu NL-300 24A (300 Вт) (только 230 В)

 

Сверхтонкий блок питания (200 Вт/300 Вт) (только 230 В)

Простой блок питания (дешевый, не нагружайте выше 75% постоянно)

24В

Серия Mean Well LRS-150 6,25A (150 Вт)

Серия Mean Well LRS-200 8,8А (200Вт)

Серия Mean Well LRS-350 15A (350 Вт) (с вентилятором)

 

Серия Sanpu NL-150 6A (150 Вт)

Серия Sanpu NL-300 12 А (300 Вт) (только 230 В)

 

Сверхтонкий блок питания (200 Вт/300 Вт) (только 230 В)

Простой блок питания (дешевый, не нагружайте выше 75% постоянно)

36в

Серия Mean Well LRS-150 4,16A (150 Вт)

Серия Mean Well LRS-200 5,9А (200Вт)

Серия Mean Well LRS-350 10A (350 Вт) (с вентилятором)

 

Иногда необходимо использовать полностью герметичный водонепроницаемый блок питания

Подлежит уточнению

Бонус: Блок питания компьютера

В зависимости от необходимого напряжения и силы тока иногда может быть интересно использовать компьютерный блок питания! В зависимости от типа они чаще всего подходят для подачи 12 В, а иногда и 5 В! Часто они могут быть дешевыми и малошумными для выходной мощности, потому что они предназначены для работы с большими тихими вентиляторами.Опять же, старайтесь не превышать более 80% номинальной мощности при длительных нагрузках!

При использовании любого источника питания с высокой мощностью обязательно используйте предохранители в вашей установке.

 

Сколько я себя помню, много споров вокруг китайских блоков питания. Блок питания, произведенный в Китае, не плох сам по себе, просто есть много партий, которые продают дешевые и повторно используемые внутренности с неаккуратной пайкой, а иногда даже с опасными схемами внутри, это те типы, на которые следует обратить внимание.

Чаще всего они находятся внутри настенного адаптера или блоков питания в стиле блока питания, им сложнее скрыть то, с чем они обманули, в блоках питания рамочного типа! Вот почему я предпочитаю использовать блоки питания рамного типа, когда мощность превышает 75 Вт или около того. Блоки питания рамного типа также намного лучше рассеивают тепло, поэтому они дешевле и обеспечивают гораздо большую мощность.

В приведенном выше разделе о покупках я попытался сосредоточиться на трех брендах.

  • Mean Well является уважаемым производителем блоков питания, и если вы хотите (хорошую) уверенность в том, что блок питания не сожжет ваш дом и использует защиту от перенапряжения, температуры и другие средства защиты, приобретите Mean Well и заплатите за это премию. , они отличные блоки питания!
  • Чуть ниже у нас есть блоки питания Sanpu.Они также поставляются со всеми перечисленными выше защитами, но это китайский бренд. Тем не менее, китайский бренд, который ставит свое имя на свою продукцию, часто гарантирует более качественный продукт, чем безымянная версия. Остерегайтесь их, потому что некоторые из них не работают при 110 В, а также они дают номинальную нагрузку ниже той, на которую рассчитан блок питания! Тем не менее, нет ничего, что я уже не рекомендовал бы, не превышая 80% непрерывной нагрузки.
  • Я считаю приемлемым простые блоки питания, часто руководствуюсь комментариями других пользователей.Гораздо дешевле, чем варианты двух брендов, но я не уверен, что буду использовать их 24 часа в неконтролируемой ситуации.

Сам я использую сочетание вышеперечисленных вариантов. У меня есть «простые» версии, которые я использую для тестирования, и несколько небольших установок (использование блока питания 120 Вт с нагрузкой 50 Вт не создаст большой нагрузки) или где у меня есть ручные переключатели включения / выключения.

Мое основное освещение полностью выполнено с использованием блоков питания Mean Well, они разбросаны по моему дому в нескольких неконтролируемых местах, и у меня не было ни одной проблемы с ними.Если вы хотите быть уверены, заплатите за них премию.

Во время работы в QuinLED-OG я сотрудничал с Mux, и он также снял видео о некоторых китайских блоках питания, которые я ему отправил. Ознакомьтесь с этим сообщением в блоге, в котором есть все подробности.

Изображение с YouTube-канала «Час Картера»

С годами я начал замечать, что некоторые блоки питания могут издавать шум при использовании в качестве источника питания для ШИМ-регулятора. Как ни странно, эта проблема особенно характерна для блоков питания Mean Well.Послушайте в этой части моего видео вот как это звучит:

 

 

 

Все мои тесты с QuinLED проводились с использованием нескольких различных китайских блоков питания (блочные и каркасные), и все они работали отлично. Итак, для своей домашней установки я заказал несколько качественных блоков питания Mean Well, но из-за использования разных компонентов они на самом деле производят шум при использовании ШИМ-диммирования!

Насколько мне удалось собрать воедино, так это то, что, поскольку блоки питания Mean Well, вероятно, используют высококачественные керамические конденсаторы, при использовании PWM они могут начать слегка вибрировать, превращаясь в динамик Pieze!

В прошлом я пробовал решения для этого, такие как добавление развязывающих конденсаторов и тому подобное, но ничего не помогло.Это еще одна причина, по которой новые платы QuinLED используют частоту ШИМ, намного превышающую ту, которую может слышать человек, надеясь, что это также уменьшит или устранит этот шум в целом. В этом отношении предстоит провести дополнительные тесты, но пока все выглядит многообещающе! С учетом сказанного, если возможно, попробуйте установить их отдельно от жилых помещений.

Правильный диапазон напряжения для светодиодного приложения

Новое в апреле 2019 г.

Выбор драйвера светодиодов с надлежащим рабочим диапазоном напряжения (область постоянного тока) может показаться довольно простым, но в этой статье объясняется, что это не так просто.Во-первых, нужно понимать, что прямое напряжение светодиода неодинаково от кристалла к кристаллу. Во-вторых, напряжение светодиода меняется при повышении или понижении температуры перехода. Поскольку правильная работа драйвера имеет решающее значение для функциональности и надежности лампы, стоит более подробно изучить эти факторы, влияющие на напряжение светодиода. В этой статье объясняются типичные проблемы, связанные с прямым напряжением светодиодов, и способы правильного определения необходимого запаса напряжения драйвера светодиодов.Также предлагается найти новую функцию в некоторых новых драйверах светодиодов, которая может работать с временным повышенным выходным напряжением, чтобы обойти проблему высокого напряжения светодиода при чрезвычайно низкой температуре.

Проектирование светодиодной лампы представляет собой многоплановую инженерную работу, включающую в себя вопросы оптического, теплового и электрического проектирования. Для достижения целевых оптических требований в первую очередь определяются тип и количество светодиодов, а также их управляющий ток. В зависимости от определенных соображений безопасности и/или модульного подхода к проектированию определенное количество светодиодов помещается в одну цепочку, а другое — параллельно.Когда эти факторы определены, первая оценка рабочего напряжения светодиода может быть сделана путем умножения количества светодиодов в одной цепочке на типичное прямое напряжение (V прямое ) этого светодиода.

В вперед_всего = В вперед x Число/строка

Приведенный выше расчет дает приблизительное представление о диапазоне рабочего напряжения, и вместе с определенным током возбуждения можно узнать требуемую мощность. Однако это число не является абсолютным значением и не подходит для обеспечения надлежащего электрического проектирования.Чтобы проект учитывал напряжение драйвера, напряжение светодиода должно учитываться 1) характеристикой VI, 2) вариациями производства и 3) температурным коэффициентом. В следующем абзаце эти 3 аспекта объясняются отдельно, а в конце В статье приведен пример оценки напряжения и шаги выбора светодиодного драйвера.

Характеристики V/I светодиода

Для идеального светодиода прямое напряжение не изменяется при увеличении тока (рис. 1). В действительности, прямое напряжение ДЕЙСТВИТЕЛЬНО изменяется в зависимости от тока, и важно проверять напряжение светодиода на основе фактического расчетного тока, а не ссылаться на стандартные условия испытаний, указанные в спецификации.
В приведенном ниже примере спецификация показывает, что типичное напряжение светодиода составляет 3,2 В. Если светодиод используется не на 350 мА, а на 1 А, то вместо 3,2 В на светодиод фактическое типичное напряжение светодиода составляет 3,8 В на светодиод. Эта разница в 0,6 В может привести к совершенно другому результату, если последовательно подключить большое количество светодиодов. Кроме того, ситуация может стать еще хуже, если драйвер светодиода имеет высокий пульсирующий ток, что приведет к пиковому току выше 1 А и, следовательно, пиковому напряжению превысит 3,8 В.

Характеристики Блок Минимальное Типичный Максимальное
напряжения в прямом направлении (@ 350mA, 85 ° C) V
3.2 3.48
Рис. 1. Рис. Зрелая добыча должна обеспечивать более жесткий допуск, приводящий к нормальному распределению (например, рис. 3). Типичный допуск по напряжению из-за производственных отклонений составляет менее 10%, что может быть косвенно получено из отношения максимального к типичному для типичного прямого напряжения в таблице данных светодиода (см. Таблицу 1, столбцы 4 и 5).С другой стороны, производственные данные, такие как фактическое распределение прямого напряжения, возможно, придется проверять непосредственно у производителя светодиодов.
Несмотря на то, что абсолютный максимум/минимум составляет +/- 10 %, по статистике, чем больше светодиодов подключено последовательно, тем больше вероятность того, что суммарное прямое напряжение установится около типичного значения напряжения. Рекомендуется создать некоторый запас по напряжению, безопасным считается запас в 10% от типичного напряжения. Также можно рассмотреть более высокую маржу, которая поставит драйвер в лучшее рабочее состояние и продлит срок службы драйверов.Рис. 3. Распределение прямого напряжения светодиодов производства

LED Vf. Против. Temp

Прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент, это означает, что чем выше температура, тем ниже прямое напряжение. Поскольку светодиод является самонагревающимся элементом, при правильной тепловой конструкции лампы постоянная рабочая температура и рабочее напряжение светодиода обычно достаточно стабильны. Худший случай наступает, когда лампа запускается при низкой температуре. Чтобы оценить потребность в дополнительном напряжении при низкой температуре, спецификация светодиодов предоставляет типичную кривую V-T в соответствии со стандартными условиями испытаний (например,г. 350 мА). Многие производители также предоставляют программное средство для проверки напряжения в соответствии с переменными параметрами, такими как температура перехода (Tj), управляющий ток и т. д. допуск или разница тока. В первом случае потребность в напряжении носит временный характер, и, таким образом, запас по напряжению не требуется постоянно резервировать. На рынке есть несколько передовых драйверов светодиодов, оснащенных функцией адаптации к напряжению для удовлетворения кратковременных требований к напряжению.

Например, HLG-480H-C компании Mean Well имеет функцию «адаптации к окружающей среде», которая может автоматически снижать выходной ток для замены на более высокое выходное напряжение, сохраняя при этом общую выходную мощность в пределах спецификации. По мере того, как лампа включается и постепенно нагревается, напряжение падает до нормального уровня, а затем ток также возвращается к исходному расчетному значению. Функция адаптации к окружающей среде обеспечивает запас напряжения на 20 % выше, чем у обычного драйвера светодиодов. HLG-480H-C1400, работающий от 171~343 В, может временно повысить напряжение до 412 В, чтобы обеспечить успешный запуск ламп при экстремально низких температурах (например,г. -40°С).

Серия HVGC с постоянной мощностью, аналогичным образом, допускает более высокое выходное напряжение при уменьшении силы тока. Существуют также различные возможности для других моделей. Если есть какие-либо вопросы о проблеме запуска светодиодов, пожалуйста, свяжитесь с MEAN WELL для получения лучших предложений.

Рис. 4 Зависимость температуры от прямого напряжения

Пример и сводка

В конструкции лампы используется 100 светодиодов, как показано на рис. 2, ток возбуждения составляет 1,05 А. Всего есть 2 строки, что означает, что каждая строка имеет 50 светодиодов. Минимальная рабочая температура согласно спецификации лампы составляет 0°C.Чтобы определить требования к напряжению:

Решение 1: Введите эти параметры в программное обеспечение ПК и получите рабочую точку светодиода с запасом. Более подробно уточните у производителя.

Решение 2. Ознакомьтесь со спецификацией светодиода и выполните следующие действия:

  • Шаг 1: Проверьте кривую V-I светодиода, найдите напряжение на кривой в соответствии с заданным током.

    Согласно рис. 2 типичное прямое напряжение светодиода при 1,05 А составляет 3,8 В

  • Шаг 2: Умножьте это напряжение на количество светодиодов в одной цепочке.

    3,8 (В) x 50 (шт.) = 190 В

  • Шаг 3: Учет производственных допусков с использованием отношения максимального напряжения к типовому.

    3,48 (В) / 3,2 (В) = 108,75 %
    190 (В) x 108,75 % = 206,6 (В)

    Краткий обзор:
    Общее прямое напряжение светодиода, типичное значение 190 В
    Общее прямое напряжение светодиода, в худшем случае 207 В*
    (* Здесь не учитываются пульсации тока от драйвера.)

  • Шаг 4: Учет температурного коэффициента для оценки пускового напряжения в наихудшем случае.

    Из рис. 4, тип. напряжение при 0°С 3,6В, при 85°С 3,2В.
    Предположим, что светодиодная лампа обычно работает при Tj 85°C
    3,6 (В, Tj=0) / 3,2 (В, Tj=85) = 1,125 меньше 1,2 V
    Суммарное прямое напряжение светодиода в худшем случае 207 В x 1,2 = 248,4 В 207В (435Вт). Это соответствует рейтингу HLG-480C.Кроме того, HLG-480H имеет очень низкую пульсацию тока, поэтому влиянием пульсации на изменение напряжения светодиода можно пренебречь. При низкой температуре требуемое напряжение может временно превышать 249 В, что не находится в пределах нормального диапазона постоянного тока, однако такая ситуация возникает редко, и ее можно покрыть функцией адаптации к окружающей среде HLG-480H-C2100, которая максимально поддерживает 275 В с пониженный ток.

    Эта статья написана Mean Well и взята с сайта www.meanwell.com

    Учебное пособие по светодиодам

    — изучите основы

    Почти в каждом потребительском устройстве используется светоизлучающий диод (LED).Это очень универсальное устройство предлагает простой способ добавить индикатор в любой проект, потребляя при этом относительно небольшое количество тока. Как только их работа будет понята, добавление их в любой проект станет простой задачей. Это руководство представляет собой упрощенное объяснение того, как работает светодиод и как выбрать токоограничивающий резистор. Учебного руководства по светодиодам здесь достаточно, чтобы использовать светодиоды в проекте, но оно не предназначено для подробного объяснения.

    Диод — это электронный компонент, который проводит электричество только в одном направлении.Номинальное «прямое напряжение» диода будет определять минимальную разницу напряжений между анодом и катодом, при которой ток может течь. Например, рассмотрим диод с прямым напряжением 0,7 вольта. Если подать +1 вольт на анод и 0 вольт на катод, то будет течь ток. Однако изменение напряжения на противоположное, чтобы подать 0 вольт на анод и +1 вольт на катод, предотвращает протекание тока!

    «Светоизлучающий диод» (LED) — это вариант стандартного диода с такими же характеристиками.Очевидная разница в том, что когда ток течет через светодиод, он генерирует видимый (невидимый) свет.

    При рассмотрении технических характеристик светодиода следует обратить внимание на два основных параметра: «Прямое напряжение» и «Прямой ток».

    Прямое напряжение определяет величину напряжения, необходимую для прохождения тока через диодный переход. Любое напряжение ниже этого уровня приводит к тому, что светодиод остается «открытым» или непроводящим. Это открытое состояние также означает, что через любые компоненты, включенные последовательно со светодиодом, не будет протекать ток!

    Ток начинает течь через светодиод, как только падение напряжения на нем достигает прямого напряжения.Мало того, в любой момент времени на светодиоде падает только прямое напряжение. Это то, что отличает диод или светодиод от резистора.

    Резистор называется линейным устройством, потому что ток, протекающий через него, прямо пропорционален приложенному напряжению и его сопротивлению. (Вы можете знать это как закон Ома.) Диод или светодиод отличаются. Напряжение и ток имеют нелинейную зависимость.

    Теперь давайте рассмотрим практический пример. Рассмотрим светодиод с номинальным прямым напряжением 3.0 вольт. Что произойдет, если вы подсоедините анод к положительной (+) клемме батареи AA (LR-6), а катод к отрицательной (-) клемме? светодиод ничего не даст? Нет! Батарея AA (LR-6) имеет номинальное напряжение всего 1,5 вольта. Пока вы не добавите вторую батарею, светодиод не загорится.

    То есть если последовательно поставить две батарейки номиналом АА (LR-6) и подключить их к этому диоду, то он загорится, и все хорошо, да? Ну, нет. Внутри светодиода диодный переход превращается в (почти) короткое замыкание при приложении прямого напряжения.Такое поведение означает, что светодиод может потреблять ВЕСЬ возможный ток от батареи. Эта ситуация нехороша, потому что вы закорачиваете батарею! Это не только повредит аккумулятор, но и перегреет или разрушит светодиод!

    Как упоминалось ранее, подача прямого напряжения приводит к короткому замыканию светодиода. В случае короткого замыкания светодиод будет потреблять весь ток, который позволяет источник питания, И повредит сам себя. Таким образом, вы должны ограничить величину прямого тока, протекающего через светодиод. Отсюда и появляется название «токоограничивающий резистор ».Резистор, включенный последовательно со светодиодом, ограничивает ток, протекающий через него.

    Диоды и светодиоды дают постоянное напряжение независимо от протекающего через них тока. Таким образом, резистор и светодиод работают вместе. Резистор удерживает постоянную величину тока, а светодиод удерживает падение напряжения на каждой константе. Следующий вопрос, который необходимо решить, какой номинал резистора необходим?

    Желтый светодиод Пример

    Для расчета требуемого токоограничивающего резистора необходимо знать два свойства светодиода: его прямой ток (If) и прямое напряжение (Vf).В последнем разделе упоминалось, что светодиод будет поддерживать постоянное падение напряжения на нем. Независимо от приложенного напряжения, он будет сбрасывать прямое напряжение (Vf) только на себя. Используя техническое описание желтого светодиода (доступно на Sparkfun), мы видим следующие два значения:

    .

    И…

    Цель состоит в том, чтобы установить прямой ток для светодиода на уровне 20 мА, что означает падение напряжения на светодиоде на 1,8–2,2 В. В этом случае предположим, что ЭТОТ светодиод упадет на 2 В.

    Распространенным заблуждением является определение прямого тока.В техническом описании светодиода указан максимальный прямой ток, который может выдержать светодиод. В большинстве случаев этот ток составляет 20 мА. Эксплуатация светодиода на этом максимуме уменьшит срок службы. Кроме того, он работает со светодиодом на максимальной яркости. Если вам просто нужен световой индикатор, рассмотрите гораздо меньшее значение, например, 5 мА или даже 1 мА.

    Закон Ома определяет значение R_LIMIT. R_LIMIT и светодиод включены последовательно. Это соединение означает, что их напряжения складываются, а величина тока, проходящего через них, одинакова.На светодиоде падает 2 вольта, оставляя 3 вольта для падения на R_LIMIT. Поскольку эти два компонента соединены последовательно, через оба будет протекать ток 20 мА.

    Закон Ома гласит, что сопротивление = напряжение / ток. Это означает, что R_LIMIT = 3,0 В / 20 мА = 150 Ом.

    Значение используемого резистора зависит от того, какой светодиод выбран. Обычно оно находится в диапазоне 150-470 Ом. Если вы сомневаетесь, выберите немного большее значение сопротивления.

    Диоды — это простые, но универсальные компоненты.Светодиоды расширяют эти свойства, включая свет. У светодиодов есть множество интересных проектов на основе Matrix, а также более практичные применения, такие как индикаторы состояния. Информация, показанная здесь, показывает, как найти прямое напряжение и прямой ток светодиода из его таблицы данных.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *