Виды светодиодов и их маркировка и параметры: Виды светодиодов, маркировка и параметры

Содержание

Страница не найдена — ЛампаГид

Люминесцентные лампы

Всемирная пандемия короновируса 2020 года сузила мир каждого из нас до рамок своей квартиры.

Светодиоды

Самым популярным типом светодиода на данный момент является SMD LED 5050. Заполнили рынки сбыта эти

Светодиоды

Все прочнее укрепляются позиции диодного освещения на рынке электротехники. И это не случайно, ведь

Теория

Полупроводниковые элементы, служащие для выпрямления и стабилизации переменного тока от электрической сети, называются стабилитронами.

Компоненты

Огромное разнообразие конденсаторов позволяет использовать их практически в любой схеме. Для правильного подбора параметров

Квартира и офис

Подключение люстры к осветительной проводке является неотъемлемой частью любого ремонта как в квартире, так

Страница не найдена — ЛампаГид

Монтаж

Люстра – один из важнейших предметов интерьера, многочисленные производители заполнили торговые сети самыми разнообразными

Дом и участок

Во все времена был актуален вопрос освещения уличной территории ночью. Включать свет вечером и

Светодиоды

Не так давно обязательным атрибутом городской культуры была неоновая реклама. О ней даже пели песни,

Люминесцентные лампы

Для освещения больших по площади территорий часто используется несколько устаревшая, но довольно эффективная лампа ДРЛ.

Квартира и офис

Не секрет, что при плохой освещенности на рабочем месте быстро устают глаза, а значит

Светодиоды

Светодиодное освещение все прочнее закрепляется на рынке электротехники и постепенно вытесняет другие виды, являясь

Страница не найдена — ЛампаГид

Квартира и офис

Если вы решили приобрести светильник для спальни или любой другой комнаты, то обратите первым

Светодиоды

Компания Cree, производящая светодиод XM-L T6, является одним из лидеров среди производителей светотехнических приборов.

Флора и фауна

Для комнатных растений не всегда достаточно освещения. Из-за его недостатка побеги могут развиваться медленно. Чтобы

Квартира и офис

Лампы освещения любых типов имеют ограниченный срок службы. Даже если обещанная продолжительность работы приборов

Светодиоды

Светодиоды получили большую популярность. Главную роль в этом сыграл светодиодный драйвер, поддерживающий постоянный выходной ток

Квартира и офис

Часто хочется внести в обстановку дома что-то новое, пусть это будет и не обновление

Виды SMD светодиодов. Расшифровка маркировки.

Теоретически все светодиоды можно классифицировать по видам и типам, а вот практически…..Быстрое развитие «светодиодного» рынка выбросило в продажу большое кол-во типов, видов и подвидов светодиодов, да и производители зачастую  ведут собственную классификацию, поэтому однозначно классифицировать светодиоды получается слегка проблематично. А если не существует научно обоснованной системы классификации LED, то мы постараемся в нашей статье рассказать про типы и виды светодиодов, опираясь на собственный опыт работы с LED продукцией, а также на опыт и знания наших коллег по рынку.


​Грубо говоря, светодиоды можно разделить на два типа: осветительные и индикаторные.

Индикаторные светодиоды

Осветительные светодиоды

Осветительные светодиоды — это те, которые могут обеспечить световой поток, как у традиционных источников света или даже превзойти его. К ним можно отнести 4 популярных вида: SMD, COB, Filament и PCB STAR.

Но мы подробно остановимся на самых-самых популярных  осветительных светодиодах — SMD

SMD переводится с английского = Surface-Mount-Device (устройство для поверхностного монтажа). В своей конструкции они имеют полупроводниковый чип или кристалл, установленный на подложку. Снизу расположены контакты для подключения. Каждый такой светодиод закрывается в корпусе, который напрямую можно припаивать к любой поверхности. Поэтому их и называют «изделиями поверхностного монтажа».

Их популярность – это следствие малой стоимости, высокой надежности, продолжительного срока службы, ну а самое главное – высокой светоотдачи. Именно SMD вид используется в большинстве светодиодных лампочек и светильников.

Как расшифровать маркировку SMD?

 Цифрами обозначены горизонтальные размеры корпуса smd светодиодов – длина и ширина в сотых миллиметра. Например, светодиод smd 5050 имеет размеры 5.0х5.0 мм, а 3528 – 3.5х2.8 мм. Технические же характеристики можно узнать только из сопроводительной документации или у продавца-консультанта.
 

Рассмотрим подробно все типы SMD светодиодов

Тип
 

Размер корпуса, 
мм 
 
Кол-во 
кристаллов   
 Мощность,
Вт
Световой поток, 
ЛМ 
Рабочий ток, 
мА 
 Температура 
эксплуатации  
Угол 
свечения   
Цвет свечения 
3528     3.5х2.8  1 или 3 0.06 или 0.2  0.6 — 5.0   20  -40…+85  120 — 140   белый, нейтральный, теплый, синий, желтый, зеленый, красный, RGB 
5050     5.5х1.6  3 или 4  0.2 или 0.26  2 — 14  60 или 80 -20…+60   120 — 140    белый, теплый, синий, желтый, зеленый, красный, RGB,  WRGB
5630     5.6х3.0  0.5  57  150  -25…+85  120  холодный, нейтральный, теплый
5730 
  
5.7х3.0   1 или 2 0.5 или 1   50 или 158  150 или 300  -40…+65  120  холодный, белый, нейтральный, теплый    
3014    3.0х1.4   1 0.12  9 — 11   30 -40…+85   120  холодный, нейтральный, теплый, синий, желтый, зеленый, красный, оранжевый
2835     2.8х3.5  1 0.2 или 0.5 или 1  20 или 50 или 100   60 или 150 или 300  -40…+65 120   холодный, нейтральный, теплый


SMD 3528

SMD 3528 может быть однокристальным (белый, нейтральный, теплый, синий, желтый, зеленый, красный) или трехкристальным (RGB). Кристаллы для защиты от окружающей среды заливаются прозрачным компаундом или компаундом с добавлением люминофора, выравнивающего цветовую характеристику диода.  

Этот тип светодиода имеет относительно малый световой поток. Но благодаря небольшим габаритам, умеренной стоимости и способности светить разными цветами, включая RGB, он все же нашел широкое применение в недорогих осветительных приборах и приборах декоративной подсветки. Очень часто светодиоды 3528 входят в состав светодиодных лент.



SMD 5050

SMD 5050 имеет исключительно трехкристальное или четырехкристальное (RGBW) исполнение. Если прибор одноцветный, то все три кристалла имеют одинаковый или близкий (для выравнивания цветовой характеристики) цвет светового излучения. Это значит, что диод 5050 имеет втрое большую яркость, чем однокристальный smd 3528. Кристаллы также защищены компаундом с люминофором или без него.

SMD 5050 наиболее популярен и используется для декоративной подсветки и освещения. Он имеет оптимальное отношение стоимость/мощность и может обеспечить любой цвет подсветки (в случае использования rgb5050), включая белый повышенной яркости (четырехкристальный вариант), за счет простого изменения мощности на каждом из кристаллов. Чаще всего такие светодиоды встраивают в такие светодиодные декоративные ленты, как: одноканальная, где три кристалла соединены параллельно и питаются одним напряжением; RGB и RGBW, имеющие три и четыре канала соответственно.

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

Примеры товаров с SMD5050

SMD 5630 и 5730

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

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

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

Примеры товаров с SMD5630 и SMD5730
Светодиодная линейка 25Вт SMD5630-72LED 2500Lm 12V IP33 6000K (холодный белый) OREOL
Комплект Alluminium Sanan 5730 520*12/0.5W*16chips 32W-3500Lm 5000K PF:0.75 AC:160-265V DC:105V 280mA

SMD 3014

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

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

SMD 2835

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

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

Примеры товаров с SMD2835  СД лента 19Вт SMD2835-240LED 1900Lm 12V IP33 4000K (нейтральный белый) OREOL
Светодиодная лента 9.6Вт SMD2835-120LED 800Lm 12V IP33 СИНИЙ OREOL


*

Вообще проще перечислить те сферы нашей жизни, где smd-светодиодов нет, чем те, где они используются. Белые диоды можно встретить: в тактических и карманных фонариках; в автомобильных лампах; в бытовых лампочках различной мощности; в декоративной внутренней и наружной подсветке. Разноцветные RGB и RGBW применяются не менее широко: в вывесках, дорожных знаках, светофорах, указателях, рекламе; в лампах освещения, с изменяемой цветовой температурой; в ландшафтном дизайне; в декоративной внутренней и наружной подсветке; в приборах индикации.

Для справки: общая светодиодная технология существует не так уж и давно. Первый светоизлучающий диод видимого спектра был изобретен в 1962 году в General Electric. Первые светодиоды стоили более 200 долларов за диод и до 70-х годов единственным цветом, который мог создавать светодиод, был красный. Использование светодиодов в лампочках является довольно. Первые массовые установки светодиодного освещения произошли всего за последние несколько лет, и технология постоянно совершенствуется

характеристики, типоразмеры, марки, таблица светодиодов

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

SMD светодиоды – что это такое

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

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

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

Расшифровка маркировки SMD светодиодов

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

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

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

Размеры SMD светодиодов

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

Тип

Размеры, мм

Количество кристаллов

Мощность, Вт

Световой поток, Лм

Ток, мА

Температура эксплуатации, С

3528

3,5*2,8

1, 3

0,06, 0,2

0,6–5,0

20

-40 – +85

5050

5,0*1,6

3, 4

0,2 или 0,26

2–14

60 или 80

-20 – +60

5630

5,6*3,0

1

0,5

57

150

-25 – +85

5730

5,7*3,0

1, 2

0,5 или 1

50 или 158

150 или 300

-40 – +65

3014

3,0*1,4

1

0,12

9–11

30

-40 – +85

2835

2,8*3,5

1

0,2, 0,5, 1

20, 50, 100

60, 150, 300

-40 – +85

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

Важно! Мощность светового потока зависит от цвета светодиода.

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

Характеристики СМД светодиодов

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

Характеристики светодиода 3528

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

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

Характеристики светодиода 5050

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

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

Характеристики светодиода 5630

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

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

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

Характеристики светодиода 5730

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

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

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

Характеристики светодиода 3014

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

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

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

Характеристики светодиода 2835

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

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

Применение SMD светодиодов

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

Чаще всего приборы такого рода встречаются в следующих изделиях:

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

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

Требования к подключению

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

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

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

Заключение

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

Отправить комментарий

Sdm светодиоды. Виды, характеристики, маркировка SMD-светодиодов. Плюсы и минусы светодиодов SMD

Светодиодное освещение основано на способности полупроводников преобразовывать электрический ток в световой поток. По назначению устройства делятся на две группы: индикация и освещение. Первый тип имеет низкую мощность и используется для индикации приборов. Второй вид устанавливается в осветительных приборах. СМД светодиоды являются наиболее распространенным вариантом осветительных элементов.

Что такое SMD светодиоды

SMD светодиоды

Полупроводниковые приборы, изготовленные по технологии поверхностного монтажа, называются smd светодиодами. От других устройств они отличаются конструктивными особенностями. Электронный чип собирается на печатной плате из меди или алюминия. В роли чипа используется кристалл. Метод поверхностного монтажа упрощает производство и снижает стоимость светодиодов.

СМД электронные компоненты характеризуются максимальным приближением полупроводника к подложке, отводящей тепло. Для создания белого света кристалл покрывается слоем люминофора. Основные особенности устройства:

  • высокая яркость;
  • монохромный кристалл излучает один цвет – белый, красный, синий, желтый;
  • состоит из одного или нескольких кристаллов;
  • модули способны создать освещение с углом рассеивания от 100 до 160°;
  • smd диоды работают на постоянном токе.

Для всех полупроводниковых приборов характерен высокий рабочий ресурс.

Маркировка производителей

Маркировка светодиодов

Стандартную маркировку светодиодов, расшифровка которой дает сведения о линейных размерах устройства, наносят все производители. Цифровое обозначение показывает длину и ширину LED-чипа в долях миллиметра. В некоторых случаях кроме типоразмера корпуса наносятся и другие параметры – цвет и мощность. Например: SMD 2835 UWC 5 – размер матрицы 2,8×3,5 мм, цвет – белый (Ultra White Color), мощность 0,5 Вт. Для электронных компонентов поверхностного монтажа существует специальный код smd 2l.

Характеристики светодиодов

Параметры устройств влияют на возможность использования их в различных сферах. К основным характеристикам изделий относятся: вольтаж, мощность, угол свечения, цветовая температура, световой поток.

Величина тока потребления

Средняя величина силы тока на кристалле составляет 0,02 А. Для чипов с несколькими кристаллами характеристика увеличивается кратно их количеству. Колебания параметра негативно сказываются на интенсивности свечения и сроке службы. Увеличение тока повышает цветовую температуру чипа, меняет оттенок свечения. Для обеспечения стабильности характеристик подключают токоограничивающие резисторы.

Светоотдача, угол свечения, мощность

Световой поток LED-матрицы отличается от света, создаваемого лампой накаливания. Он направленный, поэтому более яркий в центральной части. Обычно угол рассеивания находится в диапазоне 100-120°. Для изменения параметра применяют линзы. По мощности устройства делятся на 3 группы:

  • малой мощности – до 0,5 Вт;
  • средней – 0,5-3 Вт;
  • большой – от 3 Вт.

Характеристика необходима при расчете блока питания. Она вычисляется по формуле – сила тока умноженная на напряжение.

Номинальное напряжение диодов низкое, оно составляет 1,1-4 В. Величина меняется из-за разницы цветов и материалов электронных компонентов. Устройство белого цвета имеет самое высокое напряжение.

Цветовая температура

Типы освещенности в зависимости от цветовой температуры света

Интенсивность излучения или цветовая температура важна для комфортного восприятия освещения человеческим глазом. Существует несколько категорий белого света:

  • 2700-3500 – теплый;
  • 3500-5000 – нейтральный или дневной;
  • выше 5000 – холодный.

Цветовая температура указывается в Кельвинах (K), она обозначается в маркировке.

Габариты и их влияние на свойства LED-источников

Разница в освещенности и направленность угла освещения

В зависимости от типа меняется размер smd светодиодов. Яркость элементов возрастает вместе с габаритами. Площадь свечения может быть круглой или прямоугольной. Чем больше параметр, тем ярче освещение. Светопоток также зависит от количества кристаллов. В различных моделях их бывает от 1 до 4 штук. Мощность устройства зависит от размера кристалла. Характеристика указывается производителем в «mil», 1 mil=0,0254 мм. Например: чип размером 45×45 mil – мощность 1 W, 24×24 mil – 0,5 W.

Цветовой диапазон

Цвет светодиода зависит от материала полупроводника и легирующих примесей. Основные цвета: красный, синий, зеленый и желтый. Белый цвет получают путем нанесения слоя люминофора на кристалл синего свечения. Двухцветные устройства используют для индикации. Трехцветные применяют в дисплеях.

Описание основных smd светодиодов

Количество типоразмеров источников LED-освещения постоянно увеличивается. Наибольшее распространение получили несколько видов.

SMD 2835

Модель размером 2,8×3,5 мм демонстрирует высокую эффективность светоотдачи. Ее параметры:

  • ток – 60, 150, 300 мА;
  • мощность – 0,2, 0,5, 1 ВТ;
  • светопоток – 20-100 Лм.

Корпус изготовлен из термостойкого полимера, рассчитанного на нагрев до 240-260°. Излучающая площадка прямоугольной формы, покрыта люминофором.

SMD 5050

Светодиодная матрица состоит из трех кристаллов, помещенных в один корпус. Его габариты – 5,0×5,0 мм. Технические характеристики LED-компонентов аналогичны параметрам диода смд 3528:

  • суммарный ток составляет – 0,02×3= 0,06 А;
  • мощность – 3×0,7=0,21 Вт;
  • Световой поток – 18-20 Лм.

Чип способен излучать все оттенки белого, синий, красный, желтый, зеленый цвет или трехцветные RGB. Используется в гибких лентах, лампах. Возможна регулировка режим свечения.

SMD 5630

Новый класс приборов поверхностного монтажа, его габариты 5,6×3,0 мм. Модели смд 5630 отличаются улучшенными характеристиками яркости:

  • номинальный ток – 0,1-0,15 А;
  • световой поток – 32-57 Лм;
  • напряжение – 3-3,6 В.

Чтобы исключить перегрев кристалла, чип устанавливает на алюминиевую подложку. Прибор применяют в уличном и промышленном освещении.

SMD 5730

Геометрические параметры корпуса 5,7×3,0 мм. Крупное устройство относится к числу сверхъярких диодов. Полупроводник изготавливается из новых материалов, повышающих мощность. Характеристики:

  • номинальный ток – 0,15,0,18 А;
  • мощность – 0,5-1 Вт;
  • световой поток – 45 Лм.

Угол освещения составляет 120°. Прибор устойчив к вибрации, влаге, обладает продолжительным сроком службы.

SMD 3014

Диод в корпусе 3,0×1,4 мм один из новых вариантов. Модель средней мощности с хорошим отведением тепла. Параметры:

  • напряжение – 2,7-3.3 В;
  • ток – до 0,3 А;
  • свечение – 9-11 Лм.

Устройства дают все оттенки белого света.

SMD 3528

Один из наиболее популярных и недорогих чипов. Длина его сторон 3,5×2,8 мм. Рабочая площадка круглая, на нее нанесен слой люминофора. Характеристики:

  • рабочий ток – 0,2-0,25 А;
  • напряжение – 3-3,2 В;
  • световой поток – до 7 Лм.

Яркость модели зависит от температуры, повышение параметра приводит к ускоренной деградации кристалла. При 75-80° прибор светит слабее на 25%.

Применение и требования к подключению

Область применения LED-устройств включает бытовое, коммерческое и уличное освещение. В зависимости от размеров смд светодиоды размещаются в лампах или ленточной подсветке. Несколько чипов, помещенных на плату, заменяют стандартные лампы накаливания и энергосберегающие люминесцентные. Устройства с широким углом освещения используются в прожекторах. Светодиодные матрицы заменили лампы в карманных фонариках, фарах, указателях, светофорах и вывесках.

Светодиоды используются в различных областях светотехники.

Самые распространенные SMD светодиоды – кристаллы, установленные на поверхность платы.

Такое исполнение позволяет получить максимальную мощность при минимальных размерах.

У этой технологии имеются как достоинства, так недостатки, над устранением которых ведущие производители работают непрерывно.

Этот вид светодиодов – плата, на поверхности которой закреплен кристалл, выращенный при помощи технологии металлоорганической эпитаксии. Самый важный этап производства – создание контактов и их покрытие пленками из металла.

Каждый диод монтируется в корпус, оснащается выводами, покрывается составом, отводящим или излучающим свет. Белые светодиоды покрываются люминофором. На кристалл устанавливается купол, фокусирующий свет. Тепло отводится через подложку, если диод мощный, устанавливается радиатор. Электрический ток превращается в свет в p-n- переходе (так же, как в любом другом диоде).

Основное преимущество СМД конструкции – максимальное приближение кристалла к подложке, отводящей тепло. На одну плату монтируется один или несколько светодиодов. Если в одном осветительном приборе их большое количество, свет достаточно мощный без установки дополнительных оптических систем. Достаточно обыкновенного стекла, потери из-за которого не превышают 8%.

Корпуса SMD отличаются по форме и размерам, они напрямую соединяются с монтажной платой при помощи контактной площадки.

Внимание! Благодаря простоте установку может выполнить неспециалист.

Как расшифровать маркировку

Маркировка обозначает тип светодиода (устанавливаемый на поверхности – от английского «surface mounted device»), и указывает типоразмеры корпуса диода в миллиметрах. Например, длина и ширина платы SMD 5050 5х5 мм. В производстве приборов для освещения используется технология поверхностного монтажа (Surface-mount technology).

Краткие технические характеристики

При изготовлении осветительных приборов производители руководствуются несколькими характеристиками:

  • габаритами платы;
  • количеством кристаллов;
  • вольтажом и током;
  • светопотоком;
  • температурой среды эксплуатации.

Таблица самых распространенных SMD светодиодов:

Тип SMD Количество кристаллов Габариты (мм) Мощность (Вт) Ток (мА) Светопоток (лм) Температура среды
3528 1 3,5х2,8х1,4 0,02 или 0,06 20 5-7 -40 – +85
5050 3 или 4 5х5х1,6 0,02 60 или 80 18-20 -40 – +60
5630 1 5,6х3х0,75 0,2-0,4 150 58 -25 – +65
5730 1 или 2 5,7х3х0,75 0,5 или 1 150 или 300 50 или 158 -40 – +65
3014 1 3х1,4х0,75 0,1-0,12 30 9-13 -40 – +85
2835 1 2,8х3,5х0,8 0,2, 0,5 или 1 60, 150 или 300 20, 50 или 100 -40 – +85

Эти лампочки могут быть одно-, двух- и многоцветные. Из них можно создавать жесткие и гибкие модули любой формы (круглые, прямоугольные, линейные, с цоколем). Круглый радиатор используется в прожекторах.

Справка! Количество диодов в модуле постепенно уменьшается благодаря появлению высоковольтных SMD (на 15 и даже 45 В).

Led SMD 3528 прямоугольные, благодаря им прогрессирует Surface-mount technology. На коротких сторонах расположено по 2 контакта, минус обозначен срезом. Поверхность, покрытая люминофором, круглая, яркость излучения зависит от температуры – чем она выше, тем ниже яркость (при достижении +80 снижается четверть). Основная сфера применения – изготовление лент, состоящих из 30, 60 или 120 диодов на один метр.

Читайте также Формула и пример расчета ограничительного резистора для светодиода

В 5050 3 таких же светодиода, как в 3528, то есть, мощность повышена в 3 раза. На поверхности 6 анодов и 6 катодов на срезе (по 2 от каждого кристалла). Это более совершенный вариант 3528, позволяющий изготавливать цветные светодиоды (из красных, зеленых и синих кристаллов). Цветами возможно управлять раздельно. Напряжение 3,3 В, на метр ленты устанавливается 30 или 60 диодов.

SMD 5630 и 5730

SMD 5630 обозначили новую ступень развития технологии. На производствах используются другие материалы, позволяющие увеличить мощность и световой поток, доступны изделия RGB. В ленты на один метр монтируется 60 шт., в металлические линейки – 72 шт.

SMD 5730 конструктивно похожи на 5630, основные отличия – увеличенный поток света и всего 2 контакта. Модификация с током 300 мА может работать в импульсном режиме, температура кристалла может достигать +130оС. Для повышения мощности СМД 5630 и 5730 устанавливаются на металлическую плату, эффективно отводящую тепло.

SMD 3014

SMD 3014 относятся к группе сравнительно новых светодиодов, работающих от 3-3,6 В. Минимальная светоотдача у кристаллов в белом исполнении, максимальная – у цветных. Анод и 2 катода располагаются на нижней части корпуса. Компактные габариты облегчают установку. В лентах 30-120 элементов, реже – 240 на метр.

У Led 2835 прямоугольная площадка, покрытая люминофором, яркость в 2-3 раза превышает показатели 3528. Корпус тоньше (если сравнивать с 5050), площадки контактов больше. На метр ленты устанавливается 30, 60 или 120 таких диодов.

Справка! Led SMD 3528, 2835, 5050 и 5630 – это один светодиод, отличающийся по количеству кристаллов и форме корпуса. Именно эти параметры определяют яркость и мощность. У 5050 и 5630 (5730) для вывода светового потока более широкое окно, обеспечивающее повышенные показатели эффективности в расчете на лм/Вт.

Применение SMD светодиодов

В качестве элементов общего освещения светодиоды СМД стали использовать недавно (после достижения интенсивности излучения 120 лм/Вт). Это позволила производить светодиодные лампы, способные заменить люминесцентные и с нитью накала. Производители заботятся о том, чтобы потребителям при замене не нужно было менять или перестраивать систему освещения, покупать другие светильники и прожекторы. Из СМД Led просто собрать любые матрицы и встроить в стандартные корпуса люминесцентных и галогеновых ламп.

Содержание:

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

Общее устройство и принцип работы SMD светодиодов

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

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

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

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

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

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

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

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

Плюсы и минусы светодиодов SMD

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

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

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

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

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

Характеристики SMD элементов

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

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

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

Более наглядно технические характеристики отображены в таблице:

Параметры

3528

5050

5630

5730

2835

Световой поток (Лм)

100

Мощность (Вт)

0,06

0,2

0,5

1,0

0,2

Температура (0 С)

Сила тока (А)

0,02

0,06

0,15

0,3

0,18

Напряжение (В)

3,3

3,3

3,3

3,4

3,3

Размеры (мм)

3,3х2,8

5,0 х 5,0

5,6х3,0

5,7х3,0

2,8х3,5

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

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

Чтобы внести ясность и увидеть отличия среди наиболее применяемых ныне светодиодных чипов для поверхностного монтажа, предлагаем сравнить их электрические, оптические и конструкционные параметры. Но сначала несколько фраз о сфере их применения.

Область применения

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

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

Краткие технические характеристики

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

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

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

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

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

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

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

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

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

SMD 5730

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

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

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

SMD 3014

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

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

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

Особенности

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

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

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

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

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

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

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

Читайте так же

Светодиод – полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток в световое излучение. В отличие от ламп накаливания и энергосберегающих, долговечней и энергоэффективней. По исполнению делятся на два основных типа – DIP и SMD (СМД).

Различаются по конструкции корпуса и расположением контактов. В статье мы расскажем про SMD диоды.

Surface Mounted Device (SMD) – прибор, монтируемый на поверхность. Говоря другими словами, если DIP светодиод имеет длинные контактные ножки и монтируется через отверстия в электрической плате, то СМД аналоги – прямо на плату или в светодиодную ленту, так как имеют маленькие контакты.



Япония – лидер развития технологий светодиодов, СМД диода в частности. Поэтому лучшая продукция у них.

Корпуса smd элементов

Основной тип – пластмассовый корпус прямоугольной формы.

Массовое производство налажено именно для такого типа. Если брать обычные диоды, а не источники света, то там ещё есть корпус металлостеклянный цилиндрической формы. Для нужд именно освещения смысла в таком исполнении нет.

Более важны размеры СМД светодиодного элемента. Их можно узнать по маркировке.

Маркировка smd полупроводников

Четыре цифры в маркировке обозначают длину и ширину в сотых миллиметра. Например, диод 1206 длинной 12 мм и шириной 6 мм.

Приписка RGB обозначает, что светодиод может выдавать один из трех цветов – красный, зеленый или голубой.

Для радиолюбителя обычно достаточно знания этих двух параметров в маркировке СМД диодов.

Краткие технические характеристики и применение

Популярны СМД светодиоды с маркировками 5050, 3528 и 5630 (5730). Именно в светодиодной ленте используются такие SMD кристаллы, благодаря чему получили широкое распространение.

Но других типоразмеров достаточно много. Вот основные из них (краткая характеристика и сферы применения, наиболее распространенных из них):

0603. Мощность 1,9 – 2, 3 ватт. Обычно применяется в приборных панелях автомобиля и в подсветки экрана в некоторых мобильных телефонах.

2835. Мощность 0, 2 – 1. Применяются в LED-лампочках, в карманных и тактических фонариках. Хорошо экономят энергию. Но в основном только белый цвет.

Не путайте с 3528, который более старый и не такой энергоэффективный.

3528. Появился давно. В отличие от 2835 выпускается в разных цветах: теплый и холодный белый, красный, зеленый, желтый и синий.

3014. Мощность 0, 1 Вт. Современные светодиоды. Конкретную сферу применения назвать сложно, в интернете информации мало.

3030. 1,5 — 2, 2 Вт. Для ремонта ЖК и LED телевизоров.

3535. 1-3 Вт. Заняли твердое место на рынке из-за высокой теплоотдачи. Активно применяются в уличном освещении и на производстве.

5050. 0, 2 или 0, 26 Ватт. В сущности, это просто три диода 3528 в одном корпусе. Используется для красивого общего освещения – барах, ресторанах, гостиницах и проч.

5630. 0, 5 Ватт. Лучшее применение в светодиодных лентах. Требуют хорошего охлаждения, потому почти не используются в других сферах.

0805 и 1206 мало распространены. Применяются в основном радиолюбителями или для подсветки телефонов (смартфонов).

5730. Мощность от 0,5 до 1 ватта. Средние характеристики и невысокая цена. Встречается в светильниках всех видов: от декоративного освещения до уличного и промышленного. Один из самых распространенных кристаллов.

Светодиоды smd: виды, характеристики, маркировка

SMD — surface mounted device устройство, монтируемое на поверхность. В исполнении SMD сейчас выпускается очень много различных электронных компонентов. Это не только светодиоды. В основном вся электроника использует платы с поверхностным монтажом. Электронные компоненты монтируются на поверхность платы. Их выводы не проходят через сквозные отверстия, а припаиваются к площадкам. При промышленном производстве могут применяться тугоплавкие припои. Иногда используется припои без свинца.

Разновидности светодиодов (Размеры SMD светодиодов).

В таком исполнении можно встретить сверхяркие осветительные и индикаторные светодиоды. SMD-исполнение подразумевает планарные выводы (небольшие контактные площадки).

Внешний вид.

Такой монтаж прост, в промышленных объемах – автоматизирован. Так как элемент практически лежит на плате, улучшается отвод тепла от него.

Маркировка светодиодов.

Такие SMD светодиоды маркируются четырьмя цифрами. Первая пара – длина, вторая – ширина. В каждой паре первое число целое число в мм, второе число – десятые доли миллиметра. Светодиод 5050 – имеет размеры 5 на 5 мм. 3528 – размеры 3.5 мм на 2.8 мм. Дополнительной информации маркировка не несет. Подробные характеристики описаны в сопроводительной документации на партию приборов. Ознакомление с сопроводительной документацией очень важно, так как производитель в один и тот же корпус может поместить кристалл разной мощности.  В итоге вместо одноваттного источника света есть шанс получить осветитель на порядок слабее.

Технические характеристики SMD светодиодов.

В большинстве случаев есть связь между типоразмером и характеристиками. Однако, если речь о «китайских поделках» ситуация может отличаться коренным образом.

Основными характеристиками являются:

  • мощность;
  • номинальная сила тока;
  • типоразмер;
  • поток;
  • угол распространения света;
  • цвет свечения;
  • рабочая температура;
  • количество кристаллов в едином корпусе.

SMD 3528 технические характеристики.

Корпус диода монтируется на контактные площадки платы. Может эксплуатироваться в широком диапазоне температур. В корпусе может быть расположен либо один, либо три кристалла. Имеются и кристаллы, излучающие разные цвета (RGB). Производится компаниями: Samsung, LG, Philips. Китайские альтернативы имеют худшее качество, яркость значительно ниже. У оригиналов основание – медное. Так как медь лучше отводит тепло, то во время работы оригинальный smd led 3528 греются меньше. Документация на оригинальные светоизлучающие полупроводники соответствует стандарту LM80. Это означает, что будет указано не общее количество часов работы, а количество часов до снижения светового потока до восьмидесятипроцентного уровня. Ну и соответственно аналоги и оригинал не могут стоить одинаково. Аналог будет дешевле. Катод (минус, отрицательный вывод) расположен со стороны среза на корпусе.

SMD 5050 технические характеристики.

Именно этот вариант стал давать необходимый и достаточный световой поток при малых размерах. Они способны выдавать до 80 Лм на 1 Вт потребленной электроэнергии. Фирменные варианты отличаются низким уровнем деградации. За 3000 часов эффективность падает не более чем на 4%. Внимание! Подделки очень сложно выявить, необходимо подключить. Не оригиналы имеют яркость в три раза меньше. Визуально подделку практически невозможно распознать. Основные параметры приведены в таблице ниже.

SMD 5630 технические характеристики.

На их основе собираются светодиодные лампы мощностью до 90 Вт. Производятся многими компаниями. Дешевые китайские подделки имеют характеристики хуже в 3-4 раза и весьма чувствительны к перегреву. В отношении smd led 5630 и 5730 есть простое правило. Мощность лампы равна количеству диодов помноженному на 0.15. Так что не стоит верить продавцам.

SMD 5730 технические характеристики.

Этот светодиод имеет габариты чуть большие, на 0.1 мм. Формально это сверхяркие led средней мощности. В этот корпус упаковываются кристаллы различной мощности. Визуально между ними практически нет отличий. Оригиналы выпускаются только известными брендами и в недорогих лампах не могут встречаться. Двухкристальные модификации мощностью 1 Вт имеют маркировку 5730-1. Модели с улучшенным кристаллом дают до 158 Лм\Вт.

SMD 2835 технические характеристики.

Согласно маркировке, диод имеет линейные габариты 2.8 мм на 3.5 мм. Изготавливается на керамической подложке. Кристалл диода заливается компаундом для защиты от воздействий окружающей среды. Контакты для монтажа находятся с обратной стороны. Они также выполняют роль теплоотвода.

Таблица. Технические характеристики.

Требования к подключению.

Все осветительные полупроводниковые приборы, в том числе smd требуют качественного электропитания. Сила тока не должна превышать номинальное значение.  Наиболее целесообразно применение светодиодного драйвера. Иногда его называют блоком питания. Это не совсем точные термины. Наиболее верно – источник тока. В отличие от стабилизированного источника напряжения, источник тока поддерживает постоянным именно ток, выходное напряжение может отличаться. Превышение номинала питания для диода ведет к преждевременной деградации и скорому выходу из строя – перегоранию.

Кроме того, многие LED нуждаются в радиаторе для отвода тепла. Несоблюдение температурного режима также приводит к уменьшению ресурса.

Для обеспечения надежного питания требуется обеспечить качественное соединение. Прежде чем осуществлять пайку smd led на плату, желательно проверить полупроводник, так как не исключен заводской дефект.

Проверка и пайка светодиодов SMD.

Самое простое – это проверка светодиода при подключении к источнику тока. Так можно оценить не только работоспособность, но и качество. Ошибочная полярность не причинит вреда – он просто не загорится. При правильной полярности свечение должно быть без вспышек. Если наблюдаются периодические вспышке, то это говорит, о том, что было превышено номинальное значение силы тока, либо был перегрев. К эксплуатации этот полупроводник уже не пригоден.

Проверка светодиода подачей питания

Проверить светоизлучающий диод можно и при помощи мультиметра. В одном направлении сопротивление должно быть намного больше, чем в обратном. Если в двух направлениях тестер показывает низкое сопротивление – это означает пробой, если сопротивление – бесконечность, то – обрыв. Стоит отметить что сейчас на рынке есть современные модели SMD у которых сопротивление в обоих направлениях составляет сотни кОм. Это связано с тем, что в составе таких SMD-светодиодов  присутствуют различные транзисторы и полупроводниковые резисторы.

Ручная пайка светодиодов требуется в основном для ремонта. Качественная пайка светодиодов – половина успеха сборки схемы. Следует учитывать, что перегрев может не очень хорошо сказаться на кристалле светодиода, поэтому очень важно выдержать температуру. При температуре 200 C° SMD-диод начинает деформироваться, а при 230 С° вовсе расплавиться.

Замена состоит из нескольких этапов:

  • демонтаж неисправного smd led;
  • подготовка площадки;
  • установка диода;
  • пайка выводов;
  • промывка и иногда нанесение защитного слоя.

Некоторые светодиоды могут иметь теплоотвод — подложку, которая тоже паяется к плате. Это затрудняет демонтаж элемента. Неисправный светодиод наиболее удобно демонтировать при помощи паяльного фена. При этом желательно использовать насадку с небольшим диаметром. Поток воздуха должен быть небольшим и направлен под светодиод, чтобы не сдуть соседние элементы и не деформировать сам светоэлемент. Температуру фена желательно выставить 300 С°. Излишки припоя (если они будут) можно удалить при помощи оплетки.

Для пайки потребуется флюс и припой. Некоторые в качестве флюса используют таблетку аспирина. Этого категорически делать нельзя. Аспирин – это кислота, а кислота разрушает пайку. В качестве припоя можно использовать паяльную пасту. Она представляет собой мелкие шарики припоя и флюса. Для удобства плату желательно зафиксировать.

Пайку можно производить как паяльником, так и при помощи термофена (компонент паяльной станции). Паяльная паста наносится только на контактные площадки, всю плату не надо обмазывать. LED в правильной полярности устанавливается на место пайки при помощи пинцета. Поток воздуха направляется к месту пайки. Обычно хватает нескольких секунд, чтобы светодиод был надежно припаян к плате. При этом паста начинает плавится. Флюс испаряется достаточно быстро. В итоге получается качественное соединение выводов диода и контактной площадки. Для защиты от перегрева корпус smd-компонентов прикрывают металлической фольгой. Использование ИК паяльной станции аналогично.

Использования термофена для пайки

Если термофена нет, то можно воспользоваться паяльником. Однако, это не лучший способ. Большие мощности не нужны. 15-20 Вт – вполне достаточно. Очень важно, чтобы жало паяльника не было толстым и было хорошо пролужено. Если применяется обычный припой, то пайка должна производиться быстро. В качестве флюса удобно применять спиртовой раствор канифоли. Прикладывать жало паяльника следует только к контактам. Излишки припоя можно удалить паяльником, излишки флюса смываются спиртом. Лучше использовать изопропанол.

Пайка светодиода паяльником

Есть несколько рекомендаций:

    • Используйте качественные припой и флюс.
    • Не перегревайте корпус smd-светодиода. Время нагрева или контакта с паяльником не должно превышать минимально необходимое.
    • Температуру ограничивайте не более 2600 С

Заключение

Smd led являются точечным источником света. Есть много источников света в одном корпусе с кристаллами разной мощности. Перед приобретением светодиода необходимо изучить сопроводительные документы, так как маркировка не дает никакой дополнительной информации, кроме габаритов. На их основе изготавливаются светодиодные лампы различного назначения. Если один из них перестал гореть, то его можно заменить. Перегрев при монтаже led может сказать пагубно. При некотором опыте, это возможно и в домашних условиях.


 

светодиодов SDM. Типы, характеристики, маркировка SMD-светодиодов. Плюсы и минусы SMD светодиодов

Светодиодное освещение основано на способности полупроводников преобразовывать электрический ток в световой поток. По назначению приборы делятся на две группы: индикация и освещение. Первый тип имеет малую мощность и используется для индикации устройств. Второй тип устанавливается в осветительных приборах. SMD-светодиоды являются наиболее распространенным типом осветительных приборов.

Что такое светодиоды SMD

SMD-светодиоды

Полупроводниковые приборы, изготовленные по технологии поверхностного монтажа, называются smd-светодиодами.Они отличаются от других устройств конструктивными особенностями. Электронный чип собран на медной или алюминиевой печатной плате. В качестве чипа используется кристалл. Метод поверхностного монтажа упрощает производство и удешевляет светодиоды.

Электронные компоненты SMD

характеризуются максимальным приближением полупроводника к подложке, отводящей тепло. Для создания белого света кристалл покрывают слоем люминофора. Основные характеристики устройства:

  • высокая яркость;
  • одноцветный кристалл излучает один цвет — белый, красный, синий, желтый;
  • состоит из одного или нескольких кристаллов;
  • Модули
  • способны создавать освещение с углом рассеивания от 100 до 160°;
  • Диоды smd
  • работают от постоянного тока.

Все полупроводниковые приборы имеют длительный срок службы.

Маркировка производителя

Светодиодная маркировка

Стандартная маркировка светодиодов, расшифровка которой дает информацию о линейных размерах устройства, применяется всеми производителями. Цифровое обозначение показывает длину и ширину светодиодного чипа в долях миллиметра. В некоторых случаях кроме стандартного размера корпуса применяются другие параметры — цвет и мощность.Например: SMD 2835 UWC 5 — размер матрицы 2,8×3,5 мм, цвет — белый (Ultra White Color), мощность 0,5 Вт. Для электронных компонентов поверхностного монтажа имеется специальный код smd 2l.

Характеристики светодиодов

Параметры устройств влияют на возможность их использования в различных сферах. К основным характеристикам изделий относятся: напряжение, мощность, угол свечения, цветовая температура, световой поток.

Ток потребления

Среднее значение тока на микросхеме равно 0.02 А. Для микросхем с несколькими кристаллами характеристика увеличивается кратно их количеству. Колебания этого параметра негативно сказываются на силе света и сроке службы. Увеличение тока увеличивает цветовую температуру чипа и меняет оттенок свечения. Для обеспечения стабильности характеристик подключены токоограничивающие резисторы.

Световая отдача, угол свечения, мощность

Световой поток светодиодной матрицы отличается от света, излучаемого лампой накаливания.Он направленный, поэтому ярче в центральной части. Обычно угол рассеяния находится в пределах 100-120°. Для изменения параметра используются линзы. По мощности устройства делятся на 3 группы:

  • малой мощности — до 0,5 Вт;
  • средний — 0,5-3 Вт;
  • большой — от 3 Вт.

Характеристика необходима при расчете блока питания. Он рассчитывается по формуле – сила тока умножается на напряжение.

Номинальное напряжение диодов низкое, оно равно 1.1-4 В. Значение меняется из-за разницы в цветах и ​​материалах электронных компонентов. Белое устройство имеет самое высокое напряжение.

Цветовая температура

Типы освещения в зависимости от цветовой температуры света

Интенсивность излучения или цветовая температура важны для комфортного восприятия освещения человеческим глазом. Есть несколько категорий белого света:

  • 2700-3500 — теплый;
  • 3500-5000 — нейтральный или дневной;
  • выше 5000 — холодный.

Цветовая температура указана в Кельвинах (К), она указана в маркировке.

Размеры и их влияние на свойства светодиодных источников

Разность освещенности и направленность угла освещения

Размер светодиодов smd меняется в зависимости от типа. Яркость элементов увеличивается с размером. Область свечения может быть круглой или прямоугольной. Чем больше параметр, тем ярче освещение. Световой поток также зависит от количества кристаллов.В разных моделях их от 1 до 4 штук. Мощность устройства зависит от размера кристалла. Характеристика указывается производителем в «милях», 1 мил = 0,0254 мм. Например: чип 45 × 45 mil — 1 Вт, 24 × 24 mil — 0,5 Вт.

Цветовая гамма

Цвет светодиода

зависит от полупроводникового материала и примесей. Основными цветами являются красный, синий, зеленый и желтый. Белый цвет получается путем нанесения слоя люминофора на кристалл синего свечения. Для индикации используются двухцветные приборы.Триколоры используются в дисплеях.

Описание основных светодиодов smd

Количество типоразмеров светодиодных источников света постоянно увеличивается. Наиболее распространены несколько видов.

СМД 2835

Модель размером 2,8 x 3,5 мм демонстрирует высокую светоотдачу. Его параметры:

  • ток — 60, 150, 300 мА;
  • мощность
  • — 0,2, 0,5, 1 Вт;
  • световой поток — 20-100 лм.

Корпус изготовлен из термостойкого полимера, рассчитан на нагрев до 240-260°.Излучающая область прямоугольная, покрытая люминофором.

СМД 5050

Светодиодная матрица состоит из трех кристаллов в одном корпусе. Его размеры составляют 5,0 × 5,0 мм. Технические характеристики светодиодных компонентов аналогичны диоду SMD 3528:

  • общий ток равен — 0,02×3 = 0,06 А;
  • мощность — 3×0,7=0,21 Вт;
  • Световой поток — 18-20 лм.

Чип способен излучать все оттенки белого, синего, красного, желтого, зеленого или трехцветного RGB.Используется в гибких лентах, светильниках. Возможна регулировка режима свечения.

СМД 5630

Новый класс накладных устройств, его размеры 5,6×3,0 мм. Модели Smd 5630 отличаются улучшенными яркостными характеристиками:

  • номинальный ток — 0,1-0,15 А;
  • световой поток — 32-57 лм;
  • напряжение — 3-3,6 В.

Для исключения перегрева кристалла микросхема установлена ​​на алюминиевой подложке. Прибор используется в уличном и промышленном освещении.

СМД 5730

Геометрические параметры корпуса 5,7×3,0 мм. Большой прибор — один из сверхъярких диодов. Полупроводник сделан из новых материалов, которые увеличивают мощность. Характеристики:

  • номинальный ток — 0,15.0,18 А;
  • мощность
  • — 0,5-1 Вт;
  • световой поток — 45 лм.

Угол освещения 120°. Устройство устойчиво к вибрации, влаге, имеет длительный срок службы.

СМД 3014

Диод в 3.Пакет 0 × 1,4 мм — один из новых вариантов. Модель средней мощности с хорошим тепловыделением. Опции:

  • напряжение — 2,7-3,3 В;
  • ток
  • — до 0,3 А;
  • свечение — 9-11 лм.

Приборы дают все оттенки белого света.

СМД 3528

Одна из самых популярных и недорогих микросхем. Длина его сторон 3,5 × 2,8 мм. Рабочая площадка круглая, на нее нанесен слой люминофора. Характеристики:

  • рабочий ток — 0.2-0,25 А;
  • напряжение — 3-3,2 В;
  • световой поток — до 7 лм.

Яркость модели зависит от температуры; увеличение параметра приводит к ускоренной деградации кристалла. При 75-80° прибор светит на 25% слабее.

Применение и требования к подключению

Применение светодиодных устройств включает жилое, коммерческое и наружное освещение. В зависимости от габаритов СМД светодиоды размещают в светильниках или лентах освещения.Несколько микросхем на плате заменяют стандартные лампы накаливания и энергосберегающие люминесцентные лампы. Широкоугольные устройства используются в прожекторах. Светодиодные матрицы заменили лампы в фонариках, фарах, указателях, светофорах и вывесках.

Светодиоды

применяются в различных областях светотехники.

Наиболее распространенные SMD-светодиоды представляют собой кристаллы, закрепленные на поверхности платы.

Такая конструкция позволяет получить максимальную мощность при минимальных габаритах.

Данная технология имеет как преимущества, так и недостатки, над устранением которых постоянно работают ведущие производители.

Данный тип светодиода представляет собой плату, на поверхности которой закреплен кристалл, выращенный по технологии металлоорганической эпитаксии. Важнейшим этапом производства является создание контактов и их покрытие металлическими пленками.

Каждый диод смонтирован в корпусе, снабжен выводами, покрытыми компаундом, удаляющим или излучающим свет. Белые светодиоды покрыты люминофором. На кристалле установлен купол для фокусировки света. Тепло отводится через подложку, если диод мощный, устанавливается радиатор.Электрический ток превращается в свет на p-n переходе (как и в любом другом диоде).

Основным преимуществом SMD-дизайна является максимальное приближение кристалла к подложке, что отводит тепло. На одной плате монтируется один или несколько светодиодов. Если в одном осветительном приборе их много, свет получается достаточно мощным без установки дополнительных оптических систем. Достаточно обычного стекла, потери из-за которого не превышают 8%. Корпуса

SMD различаются по форме и размерам, они напрямую соединяются с печатной платой с помощью контактной площадки.

Внимание! Благодаря своей простоте установка может быть выполнена неспециалистом.

Как расшифровать маркировку

Маркировка обозначает тип светодиода (накладное устройство), а также указывает типоразмер корпуса диода в миллиметрах. Например, длина и ширина платы SMD 5050 5х5 мм. При производстве осветительных приборов используется технология поверхностного монтажа.

Краткие технические характеристики

При изготовлении светильников производители руководствуются несколькими характеристиками:

  • размеры платы;
  • количество кристаллов;
  • напряжение и ток;
  • световой поток;
  • температура рабочей среды.

Таблица наиболее распространенных светодиодов SMD:

SMD Type Количество кристаллов Размеры (мм) Power (MM) Power, W) Текущий (MA) Световой поток (LM) температура
3528 1 3,5×2,8×1,4 0,02 или 0,06 20 5-7 -40 – +85
5050 3 или 4 5x5x1.6 0,02 60 или 80 18-20 -40 – +60
5630 1 5,6х3х0,75 0,2-0,4 150 58 -25 – +65
5730 1 или 2 5,7x3x0,75 0,5 или 1 150 или 300 50 или 158 -40 – +65
3014 1 3×1,4×0,75 0,1-0,12 30 9-13 -40 – +85
2835 1 2.8×3,5×0,8 0,2, 0,5 или 1 60, 150 или 300 20, 50 или 100 -40 – +85

Эти лампочки могут быть одно-, двух- и многоцветными. Из них можно создавать жесткие и гибкие модули любой формы (круглые, прямоугольные, линейные, с цоколем). Круглый излучатель используется в прожекторах.

Ссылка! Количество диодов в модуле постепенно уменьшается за счет появления высоковольтных SMD (на 15 и даже 45 В).

Светодиоды SMD 3528 имеют прямоугольную форму, благодаря им технология поверхностного монтажа прогрессирует. На коротких сторонах 2 контакта, минус обозначен срезом. Поверхность, покрытая люминофором, круглая, яркость излучения зависит от температуры — чем она выше, тем ниже яркость (при достижении +80 снижается на четверть). Основная область применения – производство лент, состоящих из 30, 60 или 120 диодов на метр.

Читайте также Формула и пример расчета ограничительного резистора для светодиода

В 5050 установлено 3 таких же светодиода, как и в 3528, то есть мощность увеличена в 3 раза.На поверхности 6 анодов и 6 катодов на срезе (по 2 с каждого кристалла). Это улучшенная версия 3528, позволяющая производить цветные светодиоды (из красных, зеленых и синих кристаллов). Цвета можно контролировать отдельно. Напряжение 3,3 В, на метр ленты устанавливается 30 или 60 диодов.

SMD 5630 и 5730

SMD 5630 ознаменовали новый этап в развитии технологии. В производстве используются другие материалы для увеличения мощности и светового потока, доступна продукция RGB.60 шт монтируются в полосы на метр, 72 шт в металлические линейки.

SMD 5730 конструктивно похож на 5630, основные отличия повышенный световой поток и всего 2 контакта. Модификация с током 300 мА может работать в импульсном режиме, температура кристалла может достигать +130°С. Для повышения мощности SMD 5630 и 5730 установлены на металлической пластине, эффективно отводящей тепло.

SMD 3014

SMD 3014 относится к группе относительно новых светодиодов, работающих от 3-3.6 В. Минимальная светоотдача для кристаллов белого цвета, максимальная для цветных. Анод и 2 катода расположены в нижней части корпуса. Компактные размеры облегчают установку. В лентах 30-120 элементов, реже — 240 на метр.

Светодиод 2835 имеет прямоугольную площадку, покрытую люминофором, яркость в 2-3 раза выше, чем у 3528. Корпус тоньше (по сравнению с 5050), площадь контакта больше. На метр ленты устанавливается 30, 60 или 120 таких диодов.

Ссылка! Led SMD 3528, 2835, 5050 и 5630 — это один светодиод, отличающийся количеством кристаллов и формой корпуса. Именно эти параметры определяют яркость и мощность. 5050 и 5630 (5730) имеют более широкое окно светового потока для более высокой эффективности на лм/Вт.

Применение светодиодов SMD

Светодиоды SMD в последнее время используются в качестве элементов общего освещения (после достижения интенсивности излучения 120 лм/Вт).Это позволило производить светодиодные лампы, способные заменить люминесцентные лампы и лампы накаливания. Производители заботятся о том, чтобы потребителям при замене не нужно было менять или перестраивать систему освещения, покупать другие лампы и прожекторы. Любую матрицу из SMD Led легко собрать и интегрировать в стандартные корпуса люминесцентных и галогенных ламп.

Содержание:

Светодиоды становятся все более популярными в современных системах освещения. Их активно используют в дизайне, отделке, для и в других сферах.Светодиодные источники излучают чистый свет, экономичны и безопасны. В настоящее время все чаще используются светодиоды SMD, известные как устройство поверхностного монтажа, что означает устройство поверхностного монтажа. Их мощность и световой поток постоянно увеличиваются, как и у традиционных лампочек с длинными ножками и круглым пластиковым рассеивателем.

Общее устройство и принцип работы светодиодов SMD

Основным преимуществом таких светодиодов является очень близкое расположение кристалла относительно радиатора. Этот фактор важен при излучении мощного светового потока с выделением большого количества тепла.Мощность одного SMD-светодиода находится в пределах 0,01-0,2 Вт, а на отдельной керамической подложке может быть установлено от 1 до 3 кристаллов.

Благодаря своей конструкции контактные площадки светодиодной подложки напрямую соединены с печатной платой. Широкий угол освещения и другие опции позволяют использовать стандартную базу. Эти светодиоды широко используются в различных дисплеях и панелях благодаря небольшим размерам корпуса. Они легко монтируются на доски, объединяются в планки и линейки, удобны для последующего разделения и установки.Широкий диапазон типоразмеров корпусов значительно расширяет сферу использования SMD-светодиодов.

Для выращивания кристаллов используется стандартная технология – металлоорганическая эпитаксия. Толщина каждого выращенного слоя постоянно измеряется и строго контролируется. В отдельные слои добавляют специальные примеси — акцепторы или доноры, которые обеспечивают p-n переход, когда электроны сосредоточены в n-области, а дырки — в p-области.

На определенном этапе происходит травление пленок, создание контактов к переходным слоям, контактные выводы покрываются металлической пленкой.Такую пленку выращивают на общей подложке, после чего разрезают на множество чипов площадью 0,06-1,0 мм. Позже эти чипы используются для изготовления светодиодов.

Готовые кристаллы устанавливаются в специальные корпуса. Затем к ним подводят контакты, а в конце на кристалл монтируют оптическое покрытие для отражения излучения или, наоборот, для очистки поверхности. Например, при изготовлении белого светодиода люминофор наносится равномерно. На следующем этапе от корпуса с кристаллом отводится тепло, после чего он накрывается пластиковым куполом для фокусировки света под нужным углом.Производство светодиодов таким способом предполагает использование новых технологий, составляющих примерно половину стоимости всего источника света.

Существует специальная технология размещения SMD-светодиодов на одной подложке. Сокращенно он обозначается как COB, что означает «чип на плате» или «чип на борту». При использовании данной технологии на плате размещается сразу несколько кристаллов, не имеющих керамических подложек и корпусов. Установленные кристаллы дополнительно покрыты общим слоем люминофора, что значительно улучшает характеристики и снижает общую стоимость всей матрицы.

Независимо от технологии изготовления, все SMD светодиоды монтируются на общую металлическую подложку, которая часто выполняет охлаждающую функцию. Если светодиодная сборка имеет повышенную мощность, устраивают дополнительное охлаждение с помощью радиатора и вентилятора.

Таким образом, маломощные SMD-светодиоды, установленные в большом количестве в светильнике, позволяют получать качественный рассеянный свет без использования для этого каких-либо специальных оптических систем. В этом случае устанавливается только защитное стекло, поглощающее всего 8% светового потока.

Плюсы и минусы светодиодов SMD

Несмотря на меньшую мощность по сравнению с люминесцентными лампами, светодиоды этого типа являются одними из самых перспективных. За счет белого излучения обеспечивается высокая точность передачи цвета и оттенка. Светодиоды SMD, благодаря своей превосходной светоотдаче, достигающей 146 люмен на ватт, позволяют использовать их в системах освещения.

Эти светодиодные источники света спроектированы таким образом, чтобы выдерживать вибрацию и механические нагрузки. Поэтому их активно используют в промышленном и уличном освещении.Срок службы таких светодиодов составляет около 30 тысяч часов, при ежедневной работе не менее 8 часов. Все типы устройств, включая SMD 3528, SMD 5050 и другие, способны выдерживать любое количество циклов включения и выключения.

Светильники

SMD отличаются широкой цветовой гаммой, включающей в себя не только интенсивность излучения, но и оттенки. В связи с этим нет необходимости использовать светофильтры. Многие светодиоды, например SMD 5630 и SMD 5730, обладают малой инерционностью, то есть сразу начинают работать на полную мощность.Не нужно ждать прогрева и последующего свечения, как в случае с обычными лампами.

Светодиоды

SMD 3014, SMD 2835 и другие подобные элементы отличаются разными углами излучения. При работе создается направленный световой поток, освещающий конкретную область, а не все окружающее пространство. Несомненным преимуществом таких светильников является их абсолютная нечувствительность к холодам.

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

Характеристики SMD элементов

Светодиоды

этого типа отличаются от других изделий своими специфическими характеристиками. Во-первых, вся их конструкция предназначена для поверхностного монтажа, в результате чего нет необходимости в пайке, креплении и сборке. Большинство SMD-светодиодов имеют низкое тепловое сопротивление, то есть не нагреваются и могут располагаться на любых поверхностях — потолках, пластиковых панелях, вблизи натяжных тканей и т. д.

В зависимости от марки размеры smd светодиодов могут быть самыми разными, а потому их с успехом используют в любом месте. В процессе эксплуатации мощность излучения этих элементов остается неизменной.

Многие светодиоды имеют силиконовое покрытие для лучшей герметизации и рассеивания тепла. Для того чтобы правильно выбрать товар, используется специальная маркировка smd светодиодов, которая отображает все основные параметры.

Технические характеристики более наглядно представлены в таблице:

Опции

3528

5050

5630

5730

2835

Световой поток (лм)

100

Мощность, Вт)

0,06

0,2

0,5

1,0

0,2

Температура (0 С)

Ток (А)

0,02

0,06

0,15

0,3

0,18

Напряжение (В)

3,3

3,3

3,3

3,4

3,3

Размеры (мм)

3.3х2,8

5,0 х 5,0

5,6×3,0

5,7×3,0

2,8×3,5

Ассортимент светодиодов SMD расширяется с каждым днем. Светодиоды SMD 3528, 2835, 5050, 3014, 5630 и 5730 — это только основные типоразмеры, уже завоевавшие всемирную популярность. Параллельно с ними под знаком «Сделано в Китае» штампуют планарные светодиоды разных размеров с непредсказуемыми параметрами.

Если проверенные временем характеристики светодиодов SMD 3528 и SMD 5050 в большинстве своем соответствуют заявленным параметрам, то к светодиодам нового форм-фактора вопросов много. Китайцы лихо научились подделывать все, что пользуется спросом на потребительском рынке, в том числе и светодиодную продукцию. Учитывая, что в Китае также собираются светодиодные лампы и ленты известных европейских компаний, какое качество им присуще?

Чтобы прояснить и увидеть различия между наиболее часто используемыми светодиодными чипами для поверхностного монтажа, мы предлагаем сравнить их электрические, оптические и конструктивные параметры.Но сначала несколько фраз об их сфере применения.

Область применения

Светодиод

SMD используется везде, где что-то нужно осветить, подсветить или просто украсить. Они стали основным элементом ламп общего освещения, дисплеев и ЖК-телевизоров, а также систем аварийного освещения. Наиболее популярным продуктом, собранным на SMD-светодиодах, по-прежнему остается светодиодная лента, а также ее модификации в виде лент и модулей.

В новой вариации многоцветные полосы оформлены группами, состоящими из четырех мощных светодиодов разного цвета «R+G+B+W».Суммарно их светоотдача намного выше, чем у обычных светодиодов SMD 5050, а наличие самостоятельного белого светодиода расширяет световые оттенки.

Краткие технические характеристики

Теперь рассмотрим каждый из самых популярных типоразмеров по отдельности. С помощью цифр мы постараемся дать объективную оценку каждому виду, выявить сильные и слабые стороны.

Изготовитель имеет право изменять оптико-электрические показатели светодиодов SMD, указывая это в паспортных данных.Например, у SMD 5730 от Samsung и Sanan световой поток будет немного отличаться.

Планарные светодиоды этого типа смело можно назвать пионерами, благодаря им технология поверхностного монтажа достигла своих нынешних высот и продолжает развиваться. Светодиод SMD 3528 имеет прямоугольную форму с соотношением сторон 3,5 на 2,8 мм и высотой 1,4 мм. На каждой из противоположных сторон меньшей длины видны по два контакта. На корпусе со стороны катода виден разрез (шпонка).Рабочая поверхность имеет круглую форму, покрытую люминофором.

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

Этот тип светодиодов можно назвать усовершенствованной версией SMD 3528. Конструкция SMD 5050 позволила реализовать многоцветные светодиоды на основе синих, красных и зеленых кристаллов с возможностью раздельного управления каждым цветом.Внутри корпуса размером 5,0 на 5,0 мм находятся три кристалла с техническими параметрами, идентичными SMD 3528.

Соответственно, производитель не рекомендует превышать значение рабочего тока более 60 мА. При этом прямое напряжение будет 3,3В, а световой поток 18лм. Суммарная потребляемая мощность одного SMD 5050 составляет 200 мВт в диапазоне рабочих температур -40/+65°С.

Со светодиодами освещение сделало еще один шаг вперед. В корпусе 5,6 на 3,0 мм ученые сделали не только новый форм-фактор, но и полупроводниковый прибор с некоторыми конструктивными особенностями, выполненный с использованием новых материалов.В отличие от своих предшественников, SMD 5630 отличается большей мощностью и светоотдачей.

Световой поток может достигать 58 люмен, измерен при прямом токе 150 мА. Через фирменный SMD 5630 допускается пропускать до 200 мА постоянного тока и до 400 мА импульсного тока при коэффициенте заполнения 25%. Величина прямого напряжения зависит от оттенка белого света и может составлять от 3,0 до 3,6 В.

Светодиод SMD 5630 имеет 4 контакта с ключом рядом с первым контактом. Из них задействованы только два вывода: 2 — катодный (-) и 4 — анодный (+).Как и во многих современных светодиодных SMD-чипах, под ними находится подложка для улучшения отвода тепла.

СМД 5730

Светодиоды

этой модификации появились почти одновременно с корпусом 5630 и являются их аналогами. В свою очередь они делятся на два типа: СМД 5730-05 и СМД 5730-1 с потребляемой мощностью 0,5 и 1,0 Вт соответственно. Оба относятся к категории высокоэффективных светодиодов с тепловым сопротивлением всего 4°C/Вт. В отличие от SMD 5630, светодиоды 5,7 на 3.0 мм визуально выше (на 0,5 мм) и вместо четырех имеют два контакта.

SMD 5730-05 может работать с током до 180 мА, рассеивая при этом 0,5 Вт активной мощности. Также отлично работает в импульсном режиме с амплитудой импульса до 400 мА, длительность которого составляет не более 10% периода. Работая при номинальном постоянном токе, SMD 5730-05 обеспечивает яркость до 45 люмен.

SMD 5730-1 может работать при постоянном токе до 350 мА и импульсном токе со скважностью не более 10% до 800 мА.Типичное падение напряжения в рабочем положении составляет 3,2В при мощности до 1,1Вт. Кристалл выдерживает температуру p-n перехода 130°С и нормально функционирует в диапазоне от -40 до +65°С. По сравнению с SMD 5050, имеет меньшее тепловое сопротивление и в 6 раз больший световой поток, который в фирменном исполнении достигает 110 лм.

СМД 3014

SMD 3014 — относительно новый типоразмер, относящийся к классу слаботочных светодиодов. Максимальный прямой ток кристалла не должен превышать 30 мА.Зона прямого напряжения 3,0-3,6В. Теплые белые светодиоды имеют минимальную светоотдачу (8 лм), а холодные — максимальную (13 лм). Размеры SMD 3014 составляют 3,0х1,4х0,75 мм. Выводы анода и катода не ограничиваются торцевой пайкой. Они выходят на дно корпуса, что необходимо учитывать при изготовлении печатной платы. Контактные площадки большего размера улучшают рассеивание тепла и удержание светодиодов. Анодный вывод в 2 раза длиннее катода.

Разработчики SMD 2835 наделили его лучшими качествами, которыми обладали его предшественники.Размер 28 х 35 мм соответствует форме SMD 3528. Но новый SMD 2835 имеет гораздо большую эффективную площадь излучения, которая имеет прямоугольную форму, покрытую люминофором. Высота элемента не более 0,8 мм. Несмотря на такие небольшие габариты, заявленный световой поток может достигать 50 лм.

По другим электрическим характеристикам SMD 2835 очень похож на SMD 5730-05. В свою очередь, структура элемента идентична светодиоду SMD 3014, когда выводы анода и катода выполняют роль подложки теплоотвода.

Особенности:

По мере изучения китайских SMD-светодиодов нового формата этот раздел можно бесконечно расширять. Пока больше всего вопросов по энергопотреблению. Приобретая, например, несколько SMD 5730 для сборки светильника своими руками или линейку для SMD 3014, пользователь рассчитывает получить световой поток, приведенный в техпаспорте. Однако довольно часто простое измерение тока нагрузки и простые расчеты показывают, что реальная мощность одного светодиода в 3-4 раза ниже.Почему это?

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

При конструировании блока питания своими руками нужно стремиться к тому, чтобы реальный ток в нагрузке составлял примерно 95% от указанного в технических характеристиках.Немного недогрузив светодиод, можно добиться увеличения срока службы даже в случае некачественных китайских светодиодов.

Все модели светодиодов имеют значения светового потока, указанные для цветовой температуры 5000–5500°К. Более теплые цвета будут иметь на 10 % меньшую светоотдачу, а более холодные — на 10 % большую. Кроме того, стоит помнить об ошибке при тестировании, которая может достигать 7%. Так что не удивляйтесь, если вместо заявленных 50 люмен чип выдаст не более 43 люмен.

Перед первым использованием всегда проверяйте светодиод мультиметром, так как распиновка, в случае подделки, может не совпадать. Возле ключа может находиться как анод, так и катод микросхемы.

В дешевых однотонных светодиодных лентах SMD 5050 видно, как все три микросхемы одного светодиода соединены параллельно и питаются от одного резистора. Такой подход упрощает разводку дорожек FPC, уменьшает количество используемых резисторов и, следовательно, снижает производственные затраты.Конечно, срок службы такой ленты тоже сокращается.

Китайские умельцы научились создавать SMD-светодиоды любой произвольной формы, которую легко увидеть. Достаточно снять защитный рассеиватель с нескольких лампочек разных фирм (цоколь Е14, Е27) и прочитать тип установленного на плате светодиода. Кажется, нет предела разнообразию. Предсказать технические характеристики таких чипов невозможно.

Читать то же самое

Светодиод

представляет собой полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток в световое излучение.В отличие от ламп накаливания и энергосберегающих ламп они более долговечны и энергоэффективны. По исполнению они делятся на два основных типа — DIP и SMD (СМД).

Отличаются конструкцией корпуса и расположением контактов. В этой статье мы поговорим о SMD диодах.

Устройство для поверхностного монтажа (SMD) — это устройство для поверхностного монтажа. Иными словами, если DIP-светодиод имеет длинные контактные ножки и монтируется через отверстия в электрощите, то SMD-аналоги — прямо на плате или в светодиодной ленте, так как у них маленькие контакты.



Япония является лидером в разработке светодиодных технологий, в частности SMD-диодов. Поэтому у них самые лучшие продукты.

Корпуса smd элементов

Основной тип – прямоугольный пластиковый корпус.

Массовое производство налажено именно для этого типа. Если брать обычные диоды, а не источники света, то там еще металлостеклянный корпус цилиндрической формы. Для нужд освещения смысла в таком исполнении нет.

Габариты SMD светодиодного элемента важнее. Их можно узнать по маркировке.

Маркировка полупроводников SMD

Четыре цифры в маркировке обозначают длину и ширину в сотых долях миллиметра. Например, диод 1206 имеет длину 12 мм и ширину 6 мм.

Суффикс RGB означает, что светодиод может излучать один из трех цветов — красный, зеленый или синий.

Для радиолюбителя обычно достаточно знать эти два параметра в маркировке SMD-диодов.

Краткие технические характеристики и применение

Популярные светодиоды SMD с маркировкой 5050, 3528 и 5630 (5730). Именно в светодиодной ленте используются такие кристаллы SMD, благодаря чему они получили широкое распространение.

Но есть много других типоразмеров. Вот основные из них (краткое описание и область применения, самые распространенные из них):

0603. Мощность 1,9 — 2,3 Вт. Обычно используется на приборных панелях автомобилей и в подсветке экрана некоторых мобильных телефонов.

2835. Мощность 0, 2 — 1. Используются в LED-лампах, карманных и тактических фонарях. Хорошо экономьте энергию. Но в основном только белые.

Не путать с 3528, который старше и менее энергоэффективен.

3528. Появился давно. В отличие от 2835, он доступен в разных цветах: теплый и холодный белый, красный, зеленый, желтый и синий.

3014. Мощность 0,1 Вт. Современные светодиоды. Конкретную сферу применения назвать сложно, в интернете мало информации.

3030.1.5 — 2,2 Вт. Ремонт ЖК и LED телевизоров.

3535.1-3 Вт. Они заняли прочное место на рынке благодаря высокой теплоотдаче. Они активно используются в уличном освещении и на производстве.

5050.0, 2 или 0,26 Вт. По сути, это всего три диода 3528 в одном корпусе. Используется для красивого общего освещения — баров, ресторанов, гостиниц и т.д.

5630.0, 5 Вт. Лучше всего использовать в светодиодной ленте. Требуют хорошего охлаждения, поэтому в других областях практически не используются.

0805 и 1206 не распространены. Используются в основном радиолюбителями или для подсветки телефонов (смартфонов).

5730. Мощность от 0,5 до 1 Вт. Средняя производительность и низкая цена. Встречается во всех типах осветительных приборов: от декоративного освещения до уличного и промышленного. Один из самых распространенных кристаллов.

светодиодов SDM. Основные технические параметры и маркировка светодиодов SMD. Требования к подключению

Светодиодное освещение основано на способности полупроводников преобразовывать электрический ток в световой поток.По своему назначению приборы делятся на две группы: индикационные и осветительные. Первый тип имеет малую мощность и используется для индикации устройств. Второй тип устанавливается в осветительных приборах. SMD-светодиоды являются наиболее распространенным типом осветительных приборов.

Что такое светодиоды SMD

SMD-светодиоды

Полупроводниковые приборы, изготовленные по технологии поверхностного монтажа, называются smd-светодиодами. Они отличаются от других устройств конструктивными особенностями. Электронный чип собран на медной или алюминиевой печатной плате.В роли чипа используется кристалл. Метод поверхностного монтажа упрощает производство и снижает стоимость светодиодов.

Электронные компоненты SMD

характеризуются максимальным приближением полупроводника к подложке, отводящей тепло. Для создания белого света кристалл покрывают слоем люминофора. Основные характеристики устройства:

  • высокая яркость;
  • одноцветный кристалл излучает один цвет — белый, красный, синий, желтый;
  • состоит из одного или нескольких кристаллов;
  • Модули
  • способны создавать освещение с углом рассеивания от 100 до 160°;
  • Диоды smd
  • работают от постоянного тока.

Все полупроводниковые приборы имеют длительный срок службы.

Маркировка производителя

Светодиодная маркировка

Все производители наносят стандартную маркировку светодиодов, расшифровка которой дает информацию о линейных размерах устройства. Числовое обозначение показывает длину и ширину LED-чипа в долях миллиметра. В некоторых случаях кроме стандартного размера корпуса применяются другие параметры — цвет и мощность.Например: SMD 2835 UWC 5 — размер матрицы 2,8×3,5 мм, цвет — белый (Ultra White Color), мощность 0,5 Вт. Для электронных компонентов поверхностного монтажа имеется специальный код smd 2l.

Характеристики светодиодов

Параметры устройств влияют на возможность их использования в различных сферах. К основным характеристикам продукции относятся: напряжение, мощность, угол освещения, цветовая температура, световой поток.

Ток потребления

Среднее значение тока на микросхеме равно 0.02 А. Для микросхем с несколькими кристаллами характеристика увеличивается кратно их количеству. Колебания параметра отрицательно сказываются на силе света и сроке службы. Увеличение тока увеличивает цветовую температуру чипа и меняет оттенок свечения. Для обеспечения стабильности характеристик подключены токоограничивающие резисторы.

Световая отдача, угол освещения, мощность

Световой поток светодиодной матрицы отличается от света, излучаемого лампой накаливания.Он направленный, поэтому ярче в центральной части. Обычно угол рассеяния находится в пределах 100-120°. Для изменения параметра используются линзы. По мощности устройства делятся на 3 группы:

  • малой мощности — до 0,5 Вт;
  • средний — 0,5-3 Вт;
  • большой — от 3 Вт.

Характеристика необходима при расчете блока питания. Он рассчитывается по формуле – сила тока умножается на напряжение.

Номинальное напряжение диодов низкое, оно равно 1.1-4 В. Значение меняется из-за разницы в цветах и ​​материалах электронных компонентов. Белое устройство имеет самое высокое напряжение.

Цветовая температура

Типы освещения в зависимости от цветовой температуры света

Интенсивность излучения или цветовая температура важны для комфортного восприятия освещения человеческим глазом. Есть несколько категорий белого света:

  • 2700-3500 — теплый;
  • 3500-5000 — нейтральный или дневной;
  • выше 5000 — холодный.

Цветовая температура указана в Кельвинах (К), она указана в маркировке.

Размеры и их влияние на свойства светодиодных источников

Разность освещенности и направленность угла освещения

В зависимости от типа меняется размер smd светодиодов. Яркость элементов увеличивается с размером. Область свечения может быть круглой или прямоугольной. Чем больше параметр, тем ярче освещение. Световой поток также зависит от количества кристаллов.В различных моделях их от 1 до 4 штук. Мощность устройства зависит от размера кристалла. Характеристика указывается производителем в «милях», 1 мил = 0,0254 мм. Например: чип 45 × 45 mil — 1 Вт, 24 × 24 mil — 0,5 Вт.

Цветовая гамма

Цвет светодиода

зависит от полупроводникового материала и примесей. Основными цветами являются красный, синий, зеленый и желтый. Белый цвет получается нанесением слоя люминофора на кристалл с синим свечением. Для индикации используются двухцветные приборы.Триколоры используются в дисплеях.

Описание основных светодиодов smd

Количество типоразмеров светодиодных источников света постоянно увеличивается. Наиболее распространены несколько видов.

СМД 2835

Модель размером 2,8 x 3,5 мм отличается высокой светоотдачей. Его параметры:

  • ток — 60, 150, 300 мА;
  • мощность
  • — 0,2, 0,5, 1 Вт;
  • световой поток — 20-100 лм.

Корпус изготовлен из термостойкого полимера, рассчитанного на нагрев до 240-260°.Излучающая область прямоугольная, покрытая люминофором.

СМД 5050

Светодиодная матрица состоит из трех кристаллов в одном корпусе. Его размеры составляют 5,0 × 5,0 мм. Технические характеристики светодиодных компонентов аналогичны диоду smd 3528:

  • общий ток равен — 0,02 × 3 = 0,06 А;
  • мощность — 3×0,7=0,21 Вт;
  • Световой поток — 18-20 лм.

Чип способен излучать все оттенки белого, синего, красного, желтого, зеленого или трехцветного RGB.Используется в гибких лентах, светильниках. Возможна регулировка режима свечения.

СМД 5630

Новый класс накладных устройств, его размеры 5,6×3,0 мм. Модели Smd 5630 отличаются улучшенными яркостными характеристиками:

  • номинальный ток — 0,1-0,15 А;
  • световой поток — 32-57 лм;
  • напряжение — 3-3,6 В.

Для исключения перегрева кристалла микросхема установлена ​​на алюминиевой подложке. Прибор используется в уличном и промышленном освещении.

СМД 5730

Геометрические параметры корпуса 5,7×3,0 мм. Большой прибор — один из сверхъярких диодов. Полупроводник сделан из новых материалов, которые увеличивают мощность. Технические характеристики:

  • номинальный ток — 0,15.0,18 А;
  • мощность
  • — 0,5-1 Вт;
  • световой поток — 45 лм.

Угол освещения 120°. Устройство устойчиво к вибрации, влаге, имеет длительный срок службы.

СМД 3014

Диод в 3.Пакет 0 × 1,4 мм — один из новых вариантов. Модель средней мощности с хорошим тепловыделением. Опции:

  • напряжение — 2,7-3,3 В;
  • ток
  • — до 0,3 А;
  • свечение — 9-11 лм.

Приборы дают все оттенки белого света.

СМД 3528

Одна из самых популярных и недорогих микросхем. Длина его сторон 3,5 × 2,8 мм. Рабочая площадка круглая; на него наносится слой люминофора. Технические характеристики:

  • рабочий ток — 0.2-0,25 А;
  • напряжение — 3-3,2 В;
  • световой поток — до 7 лм.

Яркость модели зависит от температуры; увеличение параметра приводит к ускоренной деградации кристалла. При 75-80° прибор светит на 25% слабее.

Применение и требования к подключению

Применение светодиодных устройств включает жилое, коммерческое и наружное освещение. В зависимости от габаритов СМД светодиоды размещают в светильниках или лентах освещения.Несколько микросхем на плате заменяют стандартные лампы накаливания и энергосберегающие люминесцентные лампы. В прожекторах используются приборы с широким углом освещения. Светодиодные массивы заменили лампы в фонариках, фарах, указателях, светофорах и вывесках.

Что такое светодиоды smd? Устройство поверхностного монтажа – радиоэлементы, не имеющие дополнительных ответвлений крепления. Они крепятся непосредственно к поверхности монтажной пластины.

Этот тип сверхярких светодиодов широко используется в осветительных приборах.Благодаря отсутствию корпуса увеличивается плотность сборки и значительно снижается вес конечной конструкции.

Расшифровка маркировки светодиодов

Рассмотрим маркировку на примере матрицы теплого белого света SMD 3528.

LED-WW-SMD3528

  • LED — светодиод;
  • WW — теплый белый — теплый белый;
  • SMD — диод для поверхностного монтажа;
  • 3528 — размеры матрицы.

Многие производители пытаются сделать свой продукт уникальным с помощью различных уловок.Так появляются серии 5636, 5736. Их характеристики полностью идентичны базовым моделям, а последняя цифра говорит лишь о незначительных изменениях типоразмера.

SMD 3528 datasheet

SMD 3528 представляет собой однокристальную матрицу с малым потреблением тока и относительно невысокой яркостью. Но именно благодаря этому можно спроектировать любую подсветку, не беспокоясь о дополнительном теплоотводе. Данная сборка используется в лентах ночного освещения, системах освещения рекламных лайтбоксов, световых вывесках.

В (RGB) версии в матрице используются три кристалла.

Тип светодиода Цвет свечения Размер, мм Световой поток, Лм Угол, град Ток, мА Напряжение, В
LED-WW-SMD3528 Белый теплый 3,5 x 2,8 4,5-5,0 120-140 20 2,8-3,2
LED-CW-SMD3528 Белый
LED-B-SMD3528 Синий 0,6-0,85
LED-G-SMD3528 Зеленый 2,8-3,5
LED-Y-SMD3528 Желтый 1,2–1,6 1,8-2,0
LED-R-SMD3528 Красный
LED-RGB-SMD3528 RGB 0,6 120-140 20 2,0-2,8
1,6 20 3,2-4,0
0,3 20

Размеры SMD 3528


Размеры 3528

Исходное техническое описание SMD 3528 можно скачать по ссылке.

SMD 5050 техпаспорт

SMD 5050 представляет собой трехкристальную матрицу. Мощность светодиода 5050 пропорциональна трем матрицам 3528, размещенным в одном корпусе. Модель 5050 используется для поверхностного монтажа, где требуется повышенная яркость подсветки при ограниченной площади излучателя.

Тип светодиода Цвет свечения Размер, мм Световой поток, Лм Угол, град Ток, мА Напряжение, В
LED-WW-SMD5050 Белый теплый 5.0 х 5,0 10,0-12,0 120-140 3 x 20 3,2-3,4
LED-CW-SMD5050 Белый
LED-B-SMD5050 Синий 2,0-2,5
LED-G-SMD5050 Зеленый 8,0-8,5
LED-Y-SMD5050 Желтый 4,5-5,0 1,9-2,2
LED-R-SMD5050 Красный
LED-RGB-SMD5050 RGB 1,6 120-140 20 1,6-2,0
2,5 20 2,8-3,2
0,6 20

Размеры SMD 5050


Размер 5050

Оригинал SMD 5050 можно скачать по ссылке.

Спецификация SMD 5630 и 5730

Сравнительные таблицы параметров

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


Сравнительная таблица технических характеристик 3528, 5050, 5630, 5730

Тип кристалла светодиода различается по типу кристалла.

Исключение составляют светодиоды с тремя кристаллами на светодиодной матрице.

Трехкристальная SMD-матрица, например, в серии 5050, имеет три анода и три катода. Он соединен как три независимых элемента. Для RGB модели 5050 характеристики в даташите написаны для каждого диода, так как у них разные параметры потребляемой мощности.


Светодиоды 5050 — схема подключения

Такие требования к подключению вызваны тем, что даже абсолютно одинаковые кристаллы будут иметь различия в токе питания и подключение без ограничителя тока просто выведет из строя один из них.

ПОМНИТЕ!

  1. Не рекомендуется подключать любые модели светодиодов к блоку питания без резистора. При использовании одного резистора допускается последовательное соединение только одного типа светодиодов.
  2. В случае использования трехкристальных диодов каждый канал подключается через отдельный резистор и подключается к такому же диоду в следующем модуле.
  3. Не подключайте светодиоды с разными нагрузочными характеристиками. Проще говоря, не соединяйте 3528 и 5050 вместе.
  4. Категорически противопоказано использовать резисторы с сопротивлением меньше номинального. Это увеличит ток нагрузки светодиода и сократит срок его службы.
Сверхъяркие светодиоды

, изобретенные относительно недавно, уже прочно вошли в нашу жизнь. Компактные и экономичные, они успешно применяются как в переносных осветительных приборах, так и в стационарных системах освещения и освещения. Особенно популярными в последнее время стали мощные и компактные smd светодиоды, о которых мы сегодня и поговорим.Прочитав эту статью, вы узнаете, почему они так называются, чем они отличаются друг от друга и где могут встретиться.

Особенности светодиодов SMD

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

Обычные осевые выводы (слева) и светодиоды SMD

Если у обычного диода достаточно длинные выводы для монтажа в сквозные отверстия в плате, то их smd аналоги имеют только маленькие контактные площадки (плоские выводы) и монтируются непосредственно на плату.


Монтаж светодиода Обычный (слева) и монтаж на поверхность

Этот метод сборки называется поверхностным монтажом, отсюда и название светодиодов: smd (устройство для поверхностного монтажа). Эта установка самая простая и ее можно доверить роботам.


Сборку устройств на smd компонентах можно доверить роботу

Кроме того, появилась возможность эффективно отводить тепло от кристалла за счет очень коротких, но относительно массивных выводов и того, что устройство практически лежит на плате.Ведь, несмотря на свою эффективность, сверхъяркие диоды при работе нагреваются. Эта конструктивная особенность позволила производить очень миниатюрные, но мощные smd-светодиоды, требующие хорошего отвода тепла.

На сегодняшний день мировая промышленность выпускает множество видов smd светодиодов, отличающихся друг от друга как габаритами, так и электрическими параметрами.

Как расшифровать маркировку

Сверхъяркие smd светодиоды обычно маркируются четырьмя цифрами, а номенклатура выпускаемых сегодня устройств выглядит так:


Размеры и внешний вид самых популярных smd светодиодов

Их, конечно, гораздо больше типов устройств, но и этих нам достаточно для разбора маркировки.Как понять эту маркировку и что означают цифры? Оказывается, здесь нет ничего сложного: цифры обозначают горизонтальные размеры корпуса smd-светодиода — длину и ширину в сотых долях миллиметра. Например, 5050 — 5,0х5,0 мм, а 3528 — 3,5х2,8 мм. Маркировка не несет никакой дополнительной информации. Узнать технические характеристики можно только из сопроводительной документации или поверить на слово продавцу.

Экспертное заключение

Бартош Алексей

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Спросите у специалиста

При покупке светодиодов обязательно ознакомьтесь с сопроводительной документацией — наши «друзья» из Китая имеют обыкновение встраивать в стандартный корпус кристаллы различной мощности (обычно меньшей). Если продавец об этом умалчивает, то можно легко получить светодиод мощностью, например, 0,09 Вт вместо одноваттного, но маркировка и внешний вид будут те же!

Краткие технические характеристики

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

Основные технические характеристики smd светодиодов

Тип устройства

Размеры корпуса, мм

Количество кристаллов

Мощность, Вт

Световой* поток, лм

Рабочий ток, мА

Рабочая температура, °С

Телесный угол, °

Светящийся цвет

3528 3.5×2,8 1 или 3 0,06 или 0,2 0,6 – 5,0 * 20 -40 … +85 120 – 140 белый, нейтральный, теплый, синий, желтый, зеленый, красный, RGB
5050 5,5×1,6 3 или 4 0,2 или 0,26 2 – 14 * 60 или 80 -20 … +60 120 – 140 белый, теплый, синий, желтый, зеленый, красный, RGB, RGBW
5630 5.6×3,0 1 0,5 57 150 -25 … +85 120
5730 5,7×3,0 1 или 2 0,5 или 1 50 или 158 150 или 300 -40 … +65 120 холодный, белый, нейтральный, теплый
3014 3,0×1,4 1 0,12 9 – 11 * 30 -40 … +85 120 холодный, нейтральный, теплый, синий, желтый, зеленый, красный, оранжевый
2835 2.8×3,5 1 0,2 или 0,5 или 1 20 или 50 или 100 60 или 150 или 300 -40 … +65 120 холодный, нейтральный, теплый

* — зависит от цвета свечения кристалла

Теперь рассмотрим каждый из этих типов подробнее.

smd 3528

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


Внешний вид одно- и трехкристального светодиода 3528

Как видно из этикетки, этот тип светодиода имеет относительно низкий световой поток. Но благодаря малым размерам, умеренной стоимости и способности светиться разными цветами, в том числе RGB, до сих пор широко применяется в недорогих осветительных приборах и декоративных светильниках.

Очень часто в полоски подсветки ЖК включаются светодиоды 3528. Данная smd светодиодная лента чаще всего используется в декоративных целях.


Автомобильные лампы и светодиодные ленты в сборе на 3528

smd 5050

В отличие от 3528, 5050 доступен исключительно в трех- или четырехчиповой (RGBW) конструкции. Если прибор монохроматический, то все три кристалла имеют одинаковый или близкий (для выравнивания цветовых характеристик) цвет свечения. Это означает, что диод 5050 имеет в три раза большую яркость, чем его однокристальный аналог smd 3528.Как и в первом случае, кристаллы защищены соединением с люминофором или без него.


Трехкристаллический светодиод 5050

Это, пожалуй, самый популярный прибор, используемый для декоративного освещения и освещения. Он имеет оптимальное соотношение цена/мощность и может обеспечить любой цвет подсветки (в случае использования rgb5050), в том числе белый высокой яркости (четырехкристальный вариант), простым изменением мощности на каждом из кристаллов.

Чаще всего такие светодиоды встраиваются в такие светодиодные декоративные ленты как:

  • одноканальные, где три кристалла соединены параллельно и питаются от одного напряжения;
  • RGB и RGBW, имеющие соответственно три и четыре канала.

Благодаря достаточно высокой мощности диодов даже при плотности 60 шт. на 1 метр светодиодной ленты, ее с успехом можно использовать не только для декоративного освещения, но и для внутреннего освещения. При этом пользователь может самостоятельно изменять цветовую температуру и даже цвет освещения, для этого достаточно установить соответствующий контроллер.


5050 одноцветные светодиодные ленты (слева), RGB и RGBW

smd 5630 и 5730

smd 5630 представляет собой однокристальное устройство высокой мощности (см. таблицу выше), способное производить до 57 люмен.Благодаря встроенной защите, собранной на двух стабилизаторах, устройство способно выдерживать импульсный ток до 400 мА и переполюсовку. У светодиода 4 вывода, но в работе кристалла участвуют только два. Остальные два и металлическая подложка используются для лучшего отвода тепла. Цвет свечения светодиода белый с разной цветовой температурой.


Внешний вид и внутренняя схема светодиода 5630

Приборы 5730 доступны в одно- или двухкристальном исполнении.Первые имеют характеристики, аналогичные 5630, вторые в два раза мощнее (1 Вт) и способны создавать световой поток до 158 лм.


Светодиод 5730 внешний вид

Оба типа устройств излучают белый свет различной цветовой температуры и могут быть использованы для изготовления мощных светодиодных лент, светильников и прожекторов.


Лампа автомобильная 5630 и прожектор 5730 100 Вт

Однокристальный малогабаритный прибор средней (0,12 Вт) мощности и световым потоком до 11 лм. В зависимости от версии он может излучать белый свет разной цветовой температуры, а также синий, желтый, зеленый, красный и оранжевый.Для защиты от окружающей среды и коррекции цветовой температуры кристалл покрывают люминофорным соединением.


SMD 3014 LED

Основная область применения smd 3014: светодиодные ленты и модули для декоративного освещения, прожекторы и светильники к ним. Часто используется для изготовления автомобильных ламп.


Лампа автомобильная, настольная и встраиваемая, smd 3014 диодная лента

smd 2835

Мощный однокристальный светодиод. Доступны в трех исполнениях: 0,2, 0,5 и 1 Вт.Излучает белый свет различной цветовой температуры, размер корпуса такой же, как у прибора 3528, но отличается от последнего прямоугольной линзой (у 3528 она круглая).


smd 2835 (слева) и smd 3528

Из-за высокой популярности устройств выпускается много подделок, в которых установлены кристаллы меньшей мощности. Так вот, китайский smd 2835 хоть и выпущен официально, но оснащен кварцем всего на 0,09 Вт. Внешне его невозможно отличить от одноваттного из-за добавленного в компаунд люминофора, так как он непрозрачен; соответственно, оценить размер кристалла на глаз не получится.

Светодиоды

применяются в различных областях светотехники.

Наиболее распространенные SMD-светодиоды представляют собой кристаллы, закрепленные на поверхности платы.

Такая конструкция позволяет получить максимальную мощность при минимальных габаритах.

Данная технология имеет как преимущества, так и недостатки, над устранением которых постоянно работают ведущие производители.

Данный тип светодиода представляет собой плату, на поверхности которой закреплен кристалл, выращенный по технологии металлоорганической эпитаксии.Важнейшим этапом производства является создание контактов и их покрытие металлическими пленками.

Каждый диод смонтирован в корпусе, снабжен выводами, покрытыми компаундом, удаляющим или излучающим свет. Белые светодиоды покрыты люминофором. На кристалле установлен купол для фокусировки света. Тепло отводится через подложку, если диод мощный, устанавливается радиатор. Электрический ток превращается в свет на p-n переходе (как и в любом другом диоде).

Основным преимуществом SMD-дизайна является максимальное приближение кристалла к подложке, отводящей тепло. На одной плате монтируется один или несколько светодиодов. При большом их количестве в одном осветительном приборе свет получается достаточно мощным без установки дополнительных оптических систем. Достаточно обычного стекла, потери из-за которого не превышают 8%. Корпуса

SMD различаются по форме и размерам, они напрямую соединяются с печатной платой с помощью контактной площадки.

Внимание! Благодаря своей простоте установка может быть выполнена неспециалистом.

Как расшифровать маркировку

Маркировка обозначает тип светодиода (накладное устройство), а также указывает типоразмер корпуса диода в миллиметрах. Например, длина и ширина платы SMD 5050 5х5 мм. При производстве светильников используется технология поверхностного монтажа.

Краткие технические характеристики

При изготовлении светильников производители руководствуются несколькими характеристиками:

  • размеры платы;
  • количество кристаллов;
  • напряжение и ток;
  • световой поток;
  • температура рабочей среды.

Таблица наиболее распространенных светодиодов SMD:

SMD Type Количество кристаллов Размеры (мм) Power (MM) Power, W) Текущий (MA) Световой поток (LM) температура
3528 1 3,5×2,8×1,4 0,02 или 0,06 20 5-7 -40 – +85
5050 3 или 4 5x5x1.6 0,02 60 или 80 18-20 -40 – +60
5630 1 5,6х3х0,75 0,2-0,4 150 58 -25 – +65
5730 1 или 2 5,7x3x0,75 0,5 или 1 150 или 300 50 или 158 -40 – +65
3014 1 3×1,4×0,75 0,1-0,12 30 9-13 -40 – +85
2835 1 2.8×3,5×0,8 0,2, 0,5 или 1 60, 150 или 300 20, 50 или 100 -40 – +85

Эти лампочки могут быть одно-, двух- и многоцветными. Из них можно создавать жесткие и гибкие модули любой формы (круглые, прямоугольные, линейные, с цоколем). Круглый излучатель используется в прожекторах.

Ссылка! Количество диодов в модуле постепенно уменьшается за счет появления высоковольтных SMD (на 15 и даже 45 В).

Светодиоды SMD 3528 прямоугольные, благодаря им технология поверхностного монтажа прогрессирует. На коротких сторонах 2 контакта, минус обозначен срезом. Поверхность, покрытая люминофором, круглая, яркость излучения зависит от температуры – чем она выше, тем ниже яркость (при достижении +80 снижается на четверть). Основная область применения – изготовление лент, состоящих из 30, 60 или 120 диодов на метр.

Читайте также Формула и пример расчета ограничительного резистора для светодиода

В 5050 установлено 3 таких же светодиода, как и в 3528, то есть мощность увеличена в 3 раза.На поверхности 6 анодов и 6 катодов на срезе (по 2 с каждого кристалла). Это улучшенная версия 3528, позволяющая производить цветные светодиоды (из красных, зеленых и синих кристаллов). Цвета можно контролировать отдельно. Напряжение 3,3 В, на метр ленты устанавливается 30 или 60 диодов.

SMD 5630 и 5730

SMD 5630 ознаменовали новый этап в развитии технологии. В производстве используются другие материалы для увеличения мощности и светового потока, доступна продукция RGB.60 шт монтируются в полосы на метр, 72 шт в металлические линейки.

SMD 5730 конструктивно похож на 5630, основные отличия повышенный световой поток и всего 2 контакта. Модификация с током 300 мА может работать в импульсном режиме, температура кристалла может достигать +130°С. Для увеличения мощности SMD 5630 и 5730 установлены на металлическую пластину, эффективно отводящую тепло.

SMD 3014

SMD 3014 относится к группе относительно новых светодиодов, работающих от 3-3.6 В. Анод и 2 катода расположены в нижней части корпуса. Компактные размеры облегчают установку. В лентах 30-120 элементов, реже — 240 на метр.

Светодиод 2835 имеет прямоугольную площадку, покрытую люминофором, яркость в 2-3 раза выше, чем у 3528. Корпус тоньше (по сравнению с 5050), площадь контакта больше. На метр ленты устанавливается 30, 60 или 120 таких диодов.

Ссылка! Led SMD 3528, 2835, 5050 и 5630 — это один светодиод, отличающийся количеством кристаллов и формой корпуса.Именно эти параметры определяют яркость и мощность. 5050 и 5630 (5730) имеют более широкое окно светового потока для повышения эффективности на лм/Вт.

Применение светодиодов SMD

Светодиоды SMD в последнее время используются в качестве элементов общего освещения (после достижения интенсивности излучения 120 лм/Вт). Это позволило производить светодиодные лампы, способные заменить люминесцентные лампы и лампы накаливания. Производители заботятся о том, чтобы при замене потребителей им не нужно было менять или перестраивать систему освещения, покупать другие лампы и прожекторы.Любые матрицы из SMD Led легко собрать и встроить в стандартные корпуса люминесцентных и галогенных ламп.

Ассортимент светодиодов SMD расширяется с каждым днем. Светодиоды SMD 3528, 2835, 5050, 3014, 5630 и 5730 — это только основные типоразмеры, уже завоевавшие всемирную популярность. Параллельно с ними штампуют планарные светодиоды разных размеров с непредсказуемыми параметрами под знаком «Сделано в Китае».

Если проверенные временем характеристики светодиодов SMD 3528 и SMD 5050 в большинстве своем соответствуют заявленным параметрам, то к светодиодам нового форм-фактора вопросов много.Китайцы лихо научились подделывать все, что пользуется спросом на потребительском рынке, в том числе и светодиодную продукцию. Учитывая, что в Китае также собираются светодиодные лампы и ленты известных европейских компаний, какое качество им присуще?

Чтобы уточнить и увидеть различия между наиболее используемыми светодиодными чипами для поверхностного монтажа, предлагаем сравнить их электрические, оптические и конструктивные параметры. Но сначала несколько фраз об их сфере применения.

Область применения

Светодиод

SMD используется везде, где что-то нужно осветить, подсветить или просто украсить.Они стали основным элементом ламп общего освещения, дисплеев и ЖК-телевизоров, а также систем аварийного освещения. Наиболее популярным продуктом, собранным на SMD-светодиодах, по-прежнему остается светодиодная лента, а также ее модификации в виде лент и модулей.

В новой вариации многоцветные полосы оформлены группами, состоящими из четырех мощных светодиодов разного цвета «R+G+B+W». Суммарно их светоотдача намного выше, чем у обычных светодиодов SMD 5050, а наличие самостоятельного белого светодиода расширяет световые оттенки.

Краткие технические характеристики

Теперь рассмотрим каждый из самых популярных типоразмеров по отдельности. С помощью цифр мы постараемся дать объективную оценку каждому виду, выявить сильные и слабые стороны.

Изготовитель имеет право изменять оптико-электрические показатели светодиодов SMD, указывая это в паспортных данных. Например, у SMD 5730 от Samsung и Sanan световой поток будет немного отличаться.

Планарные светодиоды этого типа смело можно назвать пионерами, благодаря им технология поверхностного монтажа достигла своих нынешних высот и продолжает развиваться.Светодиод SMD 3528 имеет прямоугольную форму с соотношением сторон 3,5 на 2,8 мм и высотой 1,4 мм. На каждой из противоположных сторон меньшей длины видны по два контакта. На корпусе со стороны катода виден разрез (шпонка). Рабочая поверхность имеет круглую форму, покрытую люминофором.

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

Этот тип светодиодов можно назвать усовершенствованной версией SMD 3528. Конструкция SMD 5050 позволила реализовать многоцветные светодиоды на основе синих, красных и зеленых кристаллов с возможностью раздельного управления каждым цветом. Внутри корпуса размером 5,0 на 5,0 мм находятся три кристалла с техническими параметрами, идентичными SMD 3528.

Соответственно, производитель не рекомендует превышать значение рабочего тока более 60 мА. В этом случае прямое напряжение будет равно 3.3В, а световой поток 18 лм. Суммарная потребляемая мощность одного SMD 5050 составляет 200 мВт в диапазоне рабочих температур -40/+65°С.

Со светодиодами освещение сделало еще один шаг вперед. В корпусе 5,6 на 3,0 мм ученые сделали не только новый форм-фактор, но и полупроводниковый прибор с некоторыми конструктивными особенностями, выполненный с использованием новых материалов. В отличие от своих предшественников, SMD 5630 отличается большей мощностью и светоотдачей.

Световой поток может достигать 58 люмен, измерен при прямом токе 150 мА.Через фирменный SMD 5630 допускается пропускать до 200 мА постоянного и до 400 мА импульсного тока при коэффициенте заполнения 25%. Величина прямого напряжения зависит от оттенка белого света и может составлять от 3,0 до 3,6 В.

Светодиод SMD 5630 имеет 4 контакта с ключом рядом с первым контактом. Из них задействованы только два вывода: 2 — катодный (-) и 4 — анодный (+). Как и во многих современных светодиодных SMD-чипах, под ними находится подложка для улучшения отвода тепла.

СМД 5730

Светодиоды

этой модификации появились практически одновременно с корпусом 5630 и являются их аналогами.В свою очередь они делятся на два типа: СМД 5730-05 и СМД 5730-1 с потребляемой мощностью 0,5 и 1,0 Вт соответственно. Оба являются высокоэффективными светодиодами с тепловым сопротивлением всего 4 °С/Вт. В отличие от SMD 5630, светодиоды 5,7 на 3,0 мм визуально выше (на 0,5 мм) и вместо четырех имеют два контакта.

SMD 5730-05 может работать с током до 180 мА, рассеивая при этом 0,5 Вт активной мощности. Также отлично работает в импульсном режиме с амплитудой импульса до 400 мА, длительность которого составляет не более 10% периода.Работая при номинальном постоянном токе, SMD 5730-05 обеспечивает яркость до 45 люмен.

SMD 5730-1 может работать с постоянным током до 350 мА и импульсным током со скважностью не более 10% до 800 мА. Типичное падение напряжения в рабочем положении составляет 3,2В при мощности до 1,1Вт. Кристалл выдерживает температуру p-n перехода 130°С и нормально функционирует в диапазоне от -40 до +65°С. По сравнению с SMD 5050 имеет более низкое тепловое сопротивление и в 6 раз более высокий световой поток, который в фирменной версии достигает 110 люмен.

СМД 3014

SMD 3014 — относительно новый типоразмер, относящийся к классу слаботочных светодиодов. Максимальный прямой ток кристалла не должен превышать 30 мА. Зона прямого напряжения 3,0-3,6В. Теплые белые светодиоды имеют минимальную светоотдачу (8 лм), а холодные — максимальную (13 лм). Размеры SMD 3014 составляют 3,0х1,4х0,75 мм. Выводы анода и катода не ограничиваются торцевой пайкой. Они выходят на дно корпуса, что необходимо учитывать при изготовлении печатной платы.Увеличенный размер контактных площадок улучшает рассеивание тепла и удержание светодиодов. Анодный вывод в 2 раза длиннее катода.

Разработчики SMD 2835 наделили его лучшими качествами, которыми обладали его предшественники. Размер 28 x 35 мм соответствует форме SMD 3528. Но новый SMD 2835 имеет гораздо большую эффективную площадь излучения, которая имеет прямоугольную форму, покрытую люминофором. Высота элемента не более 0,8 мм. Несмотря на такие небольшие габариты, заявленный световой поток может достигать 50 лм.

По другим электрическим характеристикам SMD 2835 очень похож на SMD 5730-05. В свою очередь, структура элемента идентична светодиоду SMD 3014, когда выводы анода и катода выполняют функцию подложки теплоотвода.

Особенности

По мере изучения китайских SMD-светодиодов нового формата этот раздел можно расширять до бесконечности. Пока больше всего вопросов по энергопотреблению. Приобретая, например, несколько SMD 5730 для сборки светильника своими руками или линейку на SMD 3014, пользователь рассчитывает получить световой поток, приведенный в техпаспорте.Однако довольно часто простое измерение тока нагрузки и простые расчеты показывают, что реальная мощность одного светодиода в 3-4 раза ниже. Почему это?

Потому что размер 5,7 на 3,0 мм не означает, что внутри вмонтирован соответствующий кристалл. Таким хитрым способом китайцы вводят покупателей в заблуждение. Самое интересное, что у покупателя почти нет выбора. Найти фирменный товар с нужными параметрами сложно.

При конструировании блока питания своими руками нужно стремиться к тому, чтобы реальный ток в нагрузке составлял примерно 95% от указанного в технических характеристиках.Немного недогрузив светодиод, можно добиться увеличения рабочего ресурса даже в случае некачественных китайских светодиодов.

Все модели светодиодов имеют значения светового потока, указанные для цветовой температуры 5000–5500°К. Светоотдача более теплых цветов будет на 10 % меньше, а светоотдача более холодных цветов — на 10 % больше. Кроме того, стоит помнить об ошибке при тестировании, которая может достигать 7%. Так что не удивляйтесь, если вместо заявленных 50 люмен чип будет выдавать не более 43 люмен.

Перед первым использованием всегда проверяйте светодиод мультиметром, так как распиновка, в случае подделки, может не совпадать. Рядом с ключом может быть как анод, так и катод микросхемы.

В дешевых однотонных светодиодных лентах SMD 5050 видно, как все три микросхемы одного светодиода соединены параллельно и питаются от одного резистора. Такой подход упрощает разводку дорожек FPC, уменьшает количество используемых резисторов и, следовательно, снижает производственные затраты.Конечно, срок службы такой ленты тоже сокращается.

Китайские умельцы научились создавать SMD-светодиоды любой произвольной формы, которую легко увидеть. Достаточно снять защитный рассеиватель с нескольких лампочек разных фирм (цоколь Е14, Е27) и прочитать тип установленного на плате светодиода. Кажется, нет предела разнообразию. Предсказать технические характеристики таких чипов невозможно.

Читать то же самое

Светоизлучающие диоды (СИД)

Светоизлучающий диод (СИД) представляет собой полупроводниковую сборку, излучающую свет при прохождении через нее электрического тока.Светодиоды излучают высокоинтенсивное оптическое излучение в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном (ИК) спектрах. «Белые» светодиоды, которые в настоящее время широко доступны, быстро заменяют лампы накаливания и люминесцентные лампы для обычного освещения. Они более энергоэффективны и требуют меньше обслуживания, чем лампы накаливания и люминесцентные лампы, которые они заменяют.

Светодиоды

обычно используются для световых индикаторов, электронных вывесок, дисплеев часов и фонариков. Светодиоды также используются в ультрафиолетовых (УФ) устройствах для сушки ногтей, которые продаются как для салонного, так и для домашнего использования.Кроме того, УФ-излучающие светодиоды в настоящее время используются в криминалистике, фотолитографии, отверждении, дезинфекции, очистке воды и производстве медицинских устройств (включая стоматологию), а также в бактерицидных и инфекционных целях.

Типы светодиодов

Ниже перечислены некоторые распространенные типы светодиодов:

  • Светодиоды поверхностного излучения (большой площади) (SLED)
  • Светодиоды с боковым излучением
  • Органические светодиоды (OLED), используемые в основном в цифровых дисплеях (например, телевизорах)

SLED — это обычные светодиоды, которые существуют уже несколько десятилетий.Они состоят из чипа полупроводникового материала, легированного примесями для создания p-n перехода. Обычные полупроводники, используемые в конструкции светодиодов, включают галлий, кремний, индий, нитрид и синтетический сапфир. Поверхность излучения светодиодного чипа обычно составляет порядка квадратного миллиметра, и при увеличении выглядит как большой диск или квадратная область высокой яркости. Помимо того, что светодиоды продаются в виде однокристальных конструкций, теперь светодиоды обычно упаковываются в массивы, что позволяет производить еще больше света.

Светодиоды с краевым излучением имеют структуру устройства, отличную от структуры светодиода с поверхностным излучением. Распространение луча обычно меньше для светодиода с торцевым излучением, чем для SLED. Кроме того, спектральная полоса светодиодов с торцевым излучением немного уже, чем у SLED. Типичные размеры излучающей полоски составляют 3 мм ´ 100 мм с длиной активной области в несколько сотен микрон. Из-за высокой яркости, достигаемой на излучающей грани, легче направить свет в оптическое волокно.Яркость светодиодов с боковым излучением на несколько порядков выше, чем у SLED.

OLED изготавливаются путем размещения ряда органических тонких пленок между двумя проводниками. Они изготавливаются на гибких пластиковых подложках и не требуют подсветки, что делает их тоньше и эффективнее, чем жидкокристаллические дисплеи (которые требуют подсветки). Они часто используются в дисплеях мобильных телефонов, телевизионных экранах/мониторах и в автомобильной промышленности.

Воздействие на здоровье

Повышение доступности белых и очень ярких светодиодов, излучающих УФ-излучение, привело к некоторым проблемам со здоровьем.Глаза и кожа являются органами, наиболее восприимчивыми к повреждению тканей оптическим излучением. Общие эффекты для глаз и кожи приведены в таблице ниже. Тип эффекта, пороги повреждения и механизмы повреждения значительно различаются в зависимости от длины волны. Эффекты могут перекрываться и должны оцениваться независимо.

Повреждения от оптического излучения
Глаза УФ-фотохимическое повреждение роговицы (фотокератит), конъюнктивы (фотоконъюнктивит) и хрусталика (катаракта) глаза (180–400 нанометров [нм])
Термическое повреждение сетчатки (380–1400 нм)
Фотохимическое повреждение сетчатки синим светом (400–550 нм, если в глазу отсутствует естественный хрусталик, также известный как «афакический», затем 300–550 нм)
Инфракрасные тепловые опасности для хрусталика, такие как катаракта (примерно 800–3000 нм)
Термическое повреждение (ожоги) роговицы (приблизительно 1400 нм–1 мм)
Термическое повреждение роговицы (180 нм–1 мм) в результате сильного облучения или длительного воздействия
Кожа Термическое повреждение, ожоги (180 нм–1 мм) от сильного излучения, длительного воздействия или высокой температуры наружных корпусов ламп
Повреждение в результате фотосенсибилизации менее 380 нм, которая может распространяться примерно до 700 нм, возможно, как побочный эффект некоторых лекарств
Фотоаллергические реакции, при которых антиген, активируемый воздействием оптического излучения, вызывает иммунную реакцию
Риск рака кожи, для которого УФ-излучение (но не видимое излучение) является основным известным фактором риска окружающей среды

 

Излучение светодиодов – влияние на здоровье глаз

Если это не УФ-излучающий светодиод, не следует ожидать, что светодиод будет способствовать таким травмам, как фотокератит, фотоконъюнктивит и катаракта.Термическое повреждение (термальная ретинопатия) возникает при кратковременном воздействии очень высокого уровня облучения. Уровни воздействия, необходимые для термического повреждения сетчатки, не могут быть достигнуты со светом, излучаемым светодиодами современных технологий.

Традиционные светодиоды обычно считаются безопасными, и для них не требуется отдельных стандартов безопасности, в отличие от более мощных лазерных диодов, которые, как известно, представляют опасность для глаз. Экспозиция светодиодов регулируется стандартом на лампы (IEC/EN 62471, Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем ).Основываясь на текущих ограничениях воздействия в этом стандарте, большинство видимых светодиодов и инфракрасных светодиодов (IRED), особенно SLED, не представляют серьезной опасности для глаз. Тем не менее, некоторые специальные осветительные приборы (например, сценические светильники) потенциально могут попасть в группу повышенного риска, как это определено в действующих стандартах безопасности освещения.

Острые повреждения сетчатки глаза человека в результате типичного воздействия синих или белых светодиодов не наблюдались и не документировались в литературе. Основной опасностью для сетчатки при просмотре ярких источников света является фоторетинопатия (т.г., солнечная ретинопатия) с сопутствующей скотомой, которая может возникнуть в результате пристального взгляда на солнце. Однако глаз хорошо приспособлен для защиты от вредного оптического излучения полного спектра солнечного света. Яркие источники света, такие как солнце, дуговые лампы, сварочная дуга и яркие светодиоды, вызывают у глаз естественную реакцию отвращения. Эта реакция ограничивает продолжительность воздействия долей секунды (обычно менее 0,25 с).

Нарушение зрения и нарушение циркадного ритма

Единственными установленными острыми неблагоприятными последствиями для здоровья от светодиодов являются временная модуляция света (мерцание), блики и нарушение циркадного ритма.

Эффект мерцания

Источники света, питаемые непосредственно от основного источника питания, скорее всего, имеют степень временной модуляции света. Большинство светодиодов с питанием от переменного тока подвержены эффектам мерцания, независимо от спектра излучения.

Блики

Блики являются источником косвенных опасностей, которые не вызваны самим светом. Например, на рабочем месте яркий свет может стать причиной несчастных случаев, если он мешает безопасному использованию машин и инструментов. В повседневной жизни блики могут быть причиной дорожно-транспортных происшествий и падений.Блики также могут создавать помехи для зрения, если светодиодные светильники спроектированы неправильно.

  • Дискомфортные блики возникают, когда источник света имеет яркость (яркость) значительно большую, чем окружающие предметы (например, автомобильная фара на очень темной проселочной дороге ярче, чем тот же свет при дневном свете). Люди жалуются на дискомфорт в таких условиях.
  • Ослепляющий свет возникает, когда яркость источника настолько яркая, что рассеяние света человеческим глазом закрывает окружающие предметы.Этот тип бликов становится более выраженным у пожилых людей из-за увеличения рассеяния хрусталика человека с возрастом.

Нарушение циркадного ритма

Воздействие интенсивного «холодного белого»/насыщенного синим излучения может привести к нарушению суточного циркадного ритма организма, поскольку максимальная чувствительность глаза к регуляции циркадного ритма находится в синем (460–470 нм) диапазоне длин волн, где большинство белых светодиодов имеют сильное излучение. Следует отметить, что это может произойти, если облучение происходит в вечернее или ночное время, а не днем.

Растет тенденция использования настраиваемых светодиодов для воздействия на поведение и самочувствие человека. Это может привести к большему воздействию синего/коротковолнового света. Считается, что более высокая коррелированная цветовая температура (CCT) («холодный» свет) повышает бдительность, тогда как более низкая CCT («теплый» свет) вызывает расслабление/спокойствие. CCT ранних светодиодов составляли 6000 K или выше и не были хорошо приняты публикой, потому что голубовато-белый свет описывался как резкий с плохой цветопередачей.Более теплая CCT примерно 3000–4000 K является более приемлемой. Для сравнения примем, что КЦТ ясного дневного света находится в пределах 6 000–7 000 К, а в пасмурный день — в пределах 4 000–5 000 К, а КЦТ ламп накаливания — около 2 700 К.

Оценка воздействия и пределы

Как упоминалось выше, светодиоды регулируются стандартом на лампы (IEC/EN 62471 , Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем ). Стандарт предоставляет методы классификации ламп в одну из четырех групп риска (RG): RG0, RG1, RG2 и RG3, которые основаны на установленных пределах воздействия.Если лампа классифицируется как RG0 (также известная как «освобожденная»), ее воздействие не связано с каким-либо риском. Риск от воздействия ламп в группах риска выше RG0 постепенно увеличивается до RG3. В центре внимания оценки безопасности находится RG3, который представляет собой высокий риск. Обычно производитель маркирует светодиодные лампы в соответствии с их группой риска.

Группа риска Философские основы
Группа 0 (освобожденная) Нет фотобиологической опасности
Группа 1 (низкий риск) Отсутствие фотобиологической опасности при нормальных поведенческих ограничениях
Группа 2 (умеренный риск) Не представляет опасности из-за реакции отвращения к яркому свету или теплового дискомфорта
Группа 3 (высокий риск) Опасно даже при кратковременном воздействии

Спектральная полоса пропускания светодиодов намного больше, чем у лазеров, и поскольку они не являются «точечными источниками», их следует рассматривать как некогерентные оптические источники.Для широкополосных некогерентных источников необходимо оценивать несколько различных опасностей в диапазоне длин волн, чтобы ограничения для различных опасностей применялись параллельно.

Пределы выбросов, как правило, определяются на основе значений порогового уровня (TLV) и индексов биологического воздействия (BEI) Международной комиссии по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP) или Американской конференции государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH). Лаборатория Беркли приняла руководство ACGIH по ограничениям воздействия оптического излучения.Для оценки опасности воздействие на глаза и кожу в месте воздействия сравнивается с соответствующими ПДК воздействия. Ограничения применимы к непрерывным источникам света с максимальным временем экспозиции восемь часов. Пределы основаны на уровнях радиации, которые, как предполагается, не оказывают неблагоприятного воздействия на здоровье. Соблюдение пределов может быть продемонстрировано несколькими способами: общими оценками, теоретическими оценками или измерениями. В зависимости от источника может потребоваться несколько измерений с разными детекторами.

Если результаты не превышают пределы воздействия, дальнейшая оценка не требуется. Если результаты превышают TLV, следует рассчитать максимальное время воздействия. В таких случаях может потребоваться переоценка объема работ и внедрение технических и/или административных средств контроля.

Для получения дополнительной информации или запроса на оценку и измерения обратитесь к эксперту по неионизирующему излучению, указанному на домашней странице неионизирующего излучения (NIR).

Пороговые значения освещенности и NIR (TLV)

Контроль экспозиции

Если на рабочем месте были выявлены световые опасности, может потребоваться реализация одной или нескольких мер контроля для устранения воздействия или уменьшения его, насколько это практически возможно. Иерархия элементов управления описана ниже.

Исключение или замена

Следует тщательно рассмотреть вопрос о том, можно ли устранить опасность воздействия света путем изменения используемого процесса или можно ли заменить источник света менее вредным.Если это невозможно или если риск недостаточно снижен (например, при замене менее вредного источника), то следует рассмотреть возможность внедрения инженерных средств контроля.

Технический контроль

Местоположение

В идеале светодиодное оборудование должно быть расположено в отдельной комнате, нише или зоне лаборатории с низкой проходимостью. Чтобы предотвратить воздействие на других сотрудников, не размещайте оборудование в непосредственной близости от рабочих мест или другого оборудования.

Корпус

Использование светонепроницаемых шкафов и корпусов является предпочтительным средством предотвращения воздействия.Там, где невозможно полностью закрыть источник света, используйте экраны, щиты и барьеры. Крышки или частичные кожухи нельзя снимать во время использования оборудования. Если они обесцвечены, изношены или каким-либо образом повреждены, их следует заменить.

Блокировки

Некоторое оборудование поставляется с блокировочными устройствами. Блокировки не должны подвергаться взлому. Замените или отремонтируйте их в случае неисправности.

Административный контроль

Типичные административные средства контроля включают ограничение доступа к светодиодам высокого риска, информирование персонала о потенциальных опасностях, а также обучение персонала и инструкции по безопасной работе.

Обучение

Персонал должен внимательно изучить руководства производителя светодиодного оборудования и быть знакомым с его использованием. В руководствах производителя содержится конкретная информация, связанная с безопасностью, которую необходимо полностью понять перед использованием оборудования. Важно никогда не отступать от инструкций по безопасной эксплуатации. Если существуют какие-либо сомнения или опасения относительно безопасного использования светодиодного оборудования, обратитесь к производителю за разъяснениями.

Как минимум, персонал лаборатории должен знать следующее при работе со светодиодным светом или рядом с ним:

  • Надлежащее использование светодиодного светоизлучающего оборудования
  • Предупреждающие знаки и этикетки
  • Надлежащее использование средств защиты, предоставленных производителем (например,г., щиты/ограждения), а также средства индивидуальной защиты (СИЗ)
  • Симптомы воздействия светодиодов
Минимизация воздействия

Не смотрите прямо на светодиодную лампу. Хотя закон обратных квадратов применим к световому излучению, отличному от лазерного луча, не рекомендуется смотреть прямо на какой-либо светодиодный источник.

Предупреждающие знаки опасности

Стандарт на лампы требует, чтобы светодиодные продукты имели маркировку, относящуюся к группе риска синего света, когда они классифицируются как RG2 или RG3.Кроме того, для всех продуктов, не входящих в группу исключений (RG0), производитель должен предоставить следующую информацию о пользователе:

.
  • Четкое заявление о том, что лампа или система ламп превышают допустимые пределы группового воздействия, а риск, связанный с зрителем, зависит от того, как пользователи устанавливают и используют продукт.
  • Наиболее ограниченная опасность оптического излучения и другие опасности оптического излучения сверх исключенной группы (см. таблицу требований к маркировке ниже).
  • Значения воздействия и опасные расстояния с дополнительным графическим представлением значений воздействия в зависимости от расстояния.Обычно оценку экспозиции проводят на расстоянии 200 мм.
Опасность Группа риска 0

(освобожденный)

Группа риска 1 Группа риска 2 Группа риска 3
Актиничный УФ УВЕДОМЛЕНИЕ
Данное изделие излучает УФ-излучение. Минимизируйте воздействие на глаза и кожу. Используйте соответствующее экранирование.
ВНИМАНИЕ!
Данное изделие излучает УФ-излучение. В результате воздействия может возникнуть раздражение глаз или кожи. Используйте соответствующее экранирование.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Данное изделие излучает УФ-излучение. Избегайте попадания в глаза и на кожу незащищенных продуктов.
УВА УВЕДОМЛЕНИЕ
Данное изделие излучает УФ-излучение. Минимизируйте воздействие на глаза и кожу. Используйте соответствующее экранирование.
ВНИМАНИЕ!
Данное изделие излучает УФ-излучение. В результате воздействия может возникнуть раздражение глаз или кожи.Используйте соответствующее экранирование.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Данное изделие излучает УФ-излучение. Избегайте попадания в глаза и на кожу незащищенных продуктов.
Синее сияние ВНИМАНИЕ
Возможно опасное оптическое излучение, испускаемое данным изделием. Не смотрите на работающую лампу. Может быть вредным для глаз.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Возможно опасное оптическое излучение, испускаемое данным изделием. Не смотрите на работающую лампу.Это может привести к травме глаз.
Термическая опасность для сетчатки ВНИМАНИЕ
Возможно опасное оптическое излучение, испускаемое данным изделием. Не смотрите на работающую лампу. Может быть вредным для глаз.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Возможно опасное оптическое излучение, испускаемое данным изделием. Не смотрите на работающую лампу. Это может привести к травме глаз.
Глаза с инфракрасным излучением УВЕДОМЛЕНИЕ
Данное изделие излучает ИК-излучение.Используйте соответствующий экран или защиту для глаз.
ВНИМАНИЕ!
Данное изделие излучает ИК-излучение. Не смотрите на работающую лампу.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Данное изделие излучает ИК-излучение. Избегайте попадания в глаза. Используйте соответствующий экран или защиту для глаз.
Тепловая опасность для сетчатки Слабое зрение ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Данное изделие излучает ИК-излучение. Не смотрите на работающую лампу.
ВНИМАНИЕ!
Данное изделие излучает ИК-излучение. Не смотрите на работающую лампу.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Данное изделие излучает ИК-излучение. Не смотрите на работающую лампу.

Источник: МЭК 62471-2

В дополнение к этикеткам производителей необходимы предупреждающие знаки, если только светодиодное излучение не закрыто полностью или не относится к группе исключений. Предупреждающий знак должен быть размещен на входе в лаборатории или помещения, где воздействие света превышает любой из пределов воздействия.

Примеры и варианты светодиодного предупреждающего знака:

Средства индивидуальной защиты

В зависимости от оценки риска соответствующие СИЗ могут включать очки, лицевые щитки, перчатки и лабораторные халаты.Светодиодный свет очень яркий, и длительное воздействие может привести к дискомфорту или даже травмам, и его следует избегать.

Очки

Если невозможно избежать просмотра интенсивного видимого света или синего света, следует носить очки или защитные очки с янтарным оттенком.

Примеры очков для защиты от интенсивного видимого света:

Примеры специальных защитных очков, доступных для светодиодных моделей:

Все защитные очки должны обеспечивать 100% защиту от УФ-излучения.

Используйте очки, подходящие для работы. Для лучшей защиты очки должны соответствовать стандарту ANSI Z87.1, который требует наличия маркировки на предоставляемых средствах защиты глаз. Защита глаз, соответствующая стандарту Z87.1, имеет маркировку «Z87». Дополнительные маркировки делятся на три категории: защита от ударов и защита от ударов, защита от брызг и пыли и защита от оптического излучения.

Защита от оптического излучения — это способность линзы защищать от излучения. На это указывает буквенное обозначение, за которым обычно следует номер рейтинга.Маркировка следующая:

  • Сварочный светофильтр: «W», за которым следует номер затемнения по шкале от 1,3 до 14
  • УФ-фильтр: за буквой U следует цифра по шкале от 2 до 6
  • Инфракрасный (тепловой) фильтр: за буквой R следует цифра по шкале от 1,3 до 10
  • Фильтр видимого света (бликов): «L», за которым следует цифра по шкале от 1,3 до 10
Лицевые щитки

В некоторых случаях, когда требуется использование УФ-светодиодов высокой интенсивности, хорошим вариантом защиты может быть лицевой щиток.Полнолицевые щитки следует носить в дополнение к защитным очкам или защитным очкам.

Зеленые линзы могут поглощать определенное количество ультрафиолетового, видимого и инфракрасного света, и эти типы линз часто используются при сварочных работах. Линзы маркируются номером затемнения, который показывает уровень защиты от опасного света.

Примеры лицевых щитков:

Чтобы получить дополнительную информацию о средствах индивидуальной защиты или запросить оценку и измерения, обратитесь к эксперту по неионизирующему излучению, указанному на домашней странице NIR.

Ссылки

Американская конференция государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH), 2016 г. TLV и BEI 2016 г. .

Американский национальный институт стандартов/Общество инженеров по светотехнике Северной Америки (ANSI/IESNA), 2015 г.

ANSI/IESNA, 2017. Рекомендуемая практика фотобиологической безопасности для ламп Классификация групп риска и маркировка , ANSI/IESNA RP-27.3-17.

Haigh, N., 2020. Оценка оптической опасности в ультрафиолетовой области с использованием руководства по лазерной безопасности (60825) и ламповой безопасности (62471), LIA Today 28 (2): 8–12.

Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP), 2000. Заявление ICNIRP о светоизлучающих диодах (LED) и лазерных диодах: последствия для оценки опасности, Health Physics 78 (6): 744–752.

ICNIRP, 2004. Руководство по ограничениям воздействия ультрафиолетового излучения с длиной волны от 180 до 400 нм (некогерентное оптическое излучение), Health Physics 87 (2): 171–186.

ICNIRP, 2013. Руководство ICNIRP по пределам воздействия некогерентного видимого и инфракрасного излучения, Health Physics , 105 (1): 74–96.

ICNIRP, 2020. Светоизлучающие диоды (СИД): последствия для безопасности, Health Phys ics 118 (5): 549–561.

Международная электротехническая комиссия IEC/EN 62471, 2006. Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем .

Международная электротехническая комиссия IEC 62471-2, 2009 г. Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем Часть 2: Руководство по производственным требованиям, касающимся безопасности нелазерного оптического излучения .

Джеймс, Р. Х., Лэндри, Р. Дж., Уокер, Б. Н., и Илев, И. К., 2017. Оценка потенциальной опасности оптического излучения со светодиодными лампами, предназначенными для домашнего использования, Health Physics 112 (2): 11–17.

Шульмейстер, К., О’Хаган, Дж., и Слайни, Д.Х., 2019. Безопасность ламп и светодиодов — классификация и анализ реалистичного воздействия, Материалы Международной конференции по лазерной безопасности , документ 801.

UL LLC, 2012. Оценка фотобиологической безопасности светодиодов , информационный документ.

Светоизлучающий диод — Энциклопедия Нового Света

Большой светодиодный экран на стадионе Дональда Рейнольдса Рэйзорбэк в Фейетвилле, штат Арканзас.

Светоизлучающий диод (светодиод) — это полупроводниковый прибор, который излучает некогерентный свет с узким спектром, когда он электрически смещен в прямом направлении. Этот эффект является формой электролюминесценции. Светодиоды представляют собой небольшие протяженные источники с дополнительной оптикой, добавленной к чипу, которые излучают сложное пространственное распределение интенсивности.Излучаемый свет может находиться в инфракрасной, видимой или ближней ультрафиолетовой области спектра, в зависимости от состава и состояния используемого полупроводникового материала.

Светодиоды

имеют широкий спектр применения. Многие из них используются для различных знаков и сигналов, таких как светофоры, огни мотоциклов, световые полосы на машинах скорой помощи, кнопочные огни лифта, индикаторы состояния на электронном оборудовании, знаки выхода и другие дисплеи сообщений. Различные типы светодиодов используются для архитектурного освещения и рождественских огней.Инфракрасные светодиоды используются в пультах дистанционного управления для телевизоров и видеомагнитофонов. Некоторые светодиоды используются для фототерапии акне.

Синий, зеленый и красный светодиоды.

История

Рубин Браунштейн из Radio Corporation of America впервые сообщил об инфракрасном излучении арсенида галлия (GaAs) и других полупроводниковых сплавов в 1955 году. В 1961 году Боб Биард и Гэри Питтман из Texas Instruments обнаружили, что арсенид галлия (GaN) испускает инфракрасное излучение, подавался электрический ток. Биар и Питтман смогли установить приоритет своей работы и получили патент на инфракрасный светодиод.В 1962 году Ник Холоньяк-младший из General Electric Company разработал первый практический светодиод видимого спектра.

Первые светодиоды поступили в продажу в 1970-х годах, и почти все они были красного цвета. Они обычно использовались в качестве замены индикаторов накаливания и в семисегментных дисплеях, сначала в дорогостоящем оборудовании, таком как лабораторное и электронное испытательное оборудование, а затем в таких приборах, как телевизоры, радиоприемники, телефоны, калькуляторы и даже часы. Эти красные светодиоды были достаточно яркими только для использования в качестве индикаторов; светового потока было недостаточно, чтобы осветить площадь.Позже, как указано здесь, другие цвета стали широко доступны, а также появились в технике и оборудовании. По мере того, как химия светодиодов становилась все более совершенной, светоотдача увеличивалась, и светодиоды становились достаточно яркими, чтобы их можно было использовать для освещения.

Как указано здесь, большинство светодиодов были изготовлены в очень распространенных корпусах 5 мм T1-3/4 и 3 мм T1, но с более высокой мощностью стало все более необходимо избавляться от тепла, поэтому корпуса стали более сложными. и приспособлен для отвода тепла.

Светодиодные индикаторные панели

Светодиодные панели позволяют использовать небольшие наборы сменных светодиодов в одном большом дисплее.

Существует два типа светодиодных панелей: обычные, использующие дискретные светодиоды, и панели для поверхностного монтажа (SMD). Большинство наружных экранов и некоторые внутренние экраны построены на дискретных светодиодах, также известных как индивидуально установленные светодиоды. Группа красных, зеленых и синих диодов объединяется, чтобы сформировать полноцветный пиксель, обычно квадратной формы. Эти пиксели расположены на равном расстоянии друг от друга и измеряются от центра к центру для абсолютного разрешения в пикселях.Самый большой светодиодный экран в мире имеет длину более 1500 футов и расположен в Лас-Вегасе, штат Невада, и охватывает опыт Фримонт-стрит.

Большинство экранов для помещений, представленных на рынке, изготавливаются с использованием технологии поверхностного монтажа — тенденция, которая в настоящее время распространяется и на наружный рынок. Пиксель SMD состоит из красных, зеленых и синих диодов, установленных на наборе микросхем, который затем устанавливается на плате драйвера. Отдельные диоды меньше булавочной головки и расположены очень близко друг к другу. Разница в том, что минимальное расстояние просмотра уменьшено на 25 процентов по сравнению с дискретным диодным экраном с тем же разрешением.

Для использования в помещении обычно требуется экран, основанный на технологии SMD и имеющий минимальную яркость 600 кандел на квадратный метр (неофициально называется нит). Обычно этого более чем достаточно для корпоративных и розничных приложений, но в условиях высокой внешней яркости для видимости может потребоваться более высокая яркость. Модные показы и автошоу — два примера яркого сценического освещения, для которого может потребоваться более высокая яркость светодиодов. И наоборот, когда экран может появиться в кадре телевизионного шоу, часто требуется более низкий уровень яркости с более низкой цветовой температурой (обычные дисплеи имеют точку белого 6500–9000 Кельвинов (К), что намного голубее, чем у обычных дисплеев). общее освещение на телевизионной съемочной площадке).

Для использования на открытом воздухе в большинстве ситуаций требуется не менее 2000 нит, тогда как модели с более высокой яркостью до 5000 нит еще лучше справляются с прямыми солнечными лучами на экране. До недавнего времени только дискретные диодные экраны могли достичь такого уровня яркости. (Яркость светодиодных панелей при необходимости может быть уменьшена от расчетной максимальной.)

Подходящие места для больших дисплеев определяются такими факторами, как линия прямой видимости, требования местных органов власти к планированию (если установка должна стать полупостоянной), доступ для транспортных средств (грузовики с экраном, установленные на грузовиках экраны или краны) , кабельные трассы для питания и видео (с учетом как расстояния, так и требований по охране здоровья и безопасности), мощность, пригодность земли для размещения экрана (убедитесь, что нет труб, неглубоких стоков, пещер или туннелей, которые могут не выдерживает больших нагрузок) и препятствия наверху.

Ранняя история плоскопанельных светодиодных телевизоров

Возможно, первый записанный прототип плоского светодиодного дисплея со светодиодным экраном был разработан Джеймсом П. Митчеллом в 1977 году. Модульный масштабируемый дисплей был обеспечен светодиодами MV50 и недавно доступной технологией схемы адресации памяти TTL (транзисторно-транзисторная логика). . Прототип и статья были представлены на инженерной выставке в Анахайме в мае 1978 года, организованной Научной службой в Вашингтоне, округ Колумбия. Светодиодный плоский телевизионный дисплей получил особое признание НАСА, General Motors Corporation и местных университетов, включая Калифорнийский университет в Ирвине, США. Роберт М.Сондерс, профессор технических наук и президент IEEE, 1977 г. Кроме того, представители технологического бизнеса из США и других стран стали свидетелями работы монохроматического светодиодного плоского телевизионного дисплея. Прототип остается в рабочем состоянии. Матричная конструкция ЖК-дисплея (жидкокристаллического дисплея) также была представлена ​​в сопроводительной научной статье как будущий метод телевизионного отображения с использованием аналогичного метода проектирования сканирования.

Ранний прототип дисплея был красным монохромным. Недорогие эффективные синие светодиоды не появлялись до начала 1990-х годов, завершая цветовую триаду RGB.В 1990-х годах постепенно появились цвета высокой яркости, что позволило создать новые конструкции для наружных вывесок и огромных видеодисплеев для рекламных щитов и стадионов.

Мультисенсорный сенсор

Учитывая, что светодиоды обладают некоторыми общими физическими свойствами с фотодиодами, которые также используют переходы p-n с шириной запрещенной зоны в длинах волн видимого света, их также можно использовать для фотодетектирования. Эти свойства были известны уже некоторое время, но совсем недавно в качестве метода сенсорного восприятия были предложены так называемые двунаправленные светодиодные матрицы.В 2003 году Дитц, Йеразунис и Ли опубликовали статью, в которой описывалось использование светодиодов в качестве дешевых сенсорных устройств.

При этом использовании различные светодиоды в матрице быстро включаются и выключаются. Включенные светодиоды освещают пальцы пользователя или стилус. Выключенные светодиоды функционируют как фотодиоды для обнаружения отраженного света от пальцев или стилуса. Напряжение, индуцируемое таким образом в светодиодах с обратным смещением, затем может считываться микропроцессором, который интерпретирует пики напряжения и затем использует их в другом месте.На веб-сайте Джеффа Хана есть видео, демонстрирующее одну из таких реализаций сенсора мультитач на светодиодной матрице.

Светодиодная технология

Физическая функция

Светодиод представляет собой полупроводниковый диод уникального типа. Как и обычный диод, он состоит из микросхемы полупроводникового материала, пропитанного или легированного примесями для создания p-n перехода . Как и в других диодах, ток легко течет от p-стороны или анода к n-стороне или катоду, но не в обратном направлении.Носители заряда — электроны и электронные дырки — стекают в переход с электродов с разным напряжением. Когда электрон встречается с дыркой, он падает на более низкий энергетический уровень и высвобождает энергию в виде фотона.

Длина волны излучаемого света и, следовательно, его цвет зависят от ширины запрещенной зоны материалов, образующих p-n переход . В кремниевых или германиевых диодах электроны и дырки рекомбинируют посредством безызлучательного перехода , который не производит оптического излучения, потому что это материалы с непрямой запрещенной зоной.Материалы, используемые для светодиодов, имеют прямую запрещенную зону с энергиями, соответствующими ближнему инфракрасному, видимому или ближнему ультрафиолетовому свету.

Светодиоды обычно горят постоянно, когда через них проходит ток, но также доступны мигающие светодиоды. Мигающие светодиоды напоминают стандартные светодиоды, но они содержат небольшой чип внутри, который заставляет светодиод мигать с типичным периодом в одну секунду. Этот тип светодиодов чаще всего бывает красного, желтого или зеленого цвета. Большинство мигающих светодиодов излучают свет одной длины волны, но доступны и многоцветные мигающие светодиоды.

Разработка светодиодов началась с инфракрасных и красных устройств, изготовленных из арсенида галлия. Достижения в области материаловедения сделали возможным производство устройств с все более короткими длинами волн, излучающих свет самых разных цветов.

Светодиоды обычно строятся на подложке n-типа с электродом, прикрепленным к слою p-типа, нанесенному на его поверхность. Субстраты P-типа, хотя и менее распространены, также встречаются. Многие коммерческие светодиоды, особенно GaN/InGaN, также используют сапфировую подложку. Подложки, прозрачные для излучаемой длины волны и защищенные отражающим слоем, повышают эффективность светодиодов.Показатель преломления материала корпуса должен совпадать с показателем преломления полупроводника, иначе излучаемый свет частично отражается обратно в полупроводник, где поглощается и превращается в дополнительное тепло.

Полупроводниковый чип заключен в твердую пластиковую линзу, которая намного прочнее, чем стеклянная оболочка традиционной лампочки или трубки. Пластик может быть окрашен, но это только из косметических соображений или для улучшения контрастности; цвет упаковки существенно не влияет на цвет излучаемого света.

Обычные светодиоды изготавливаются из различных неорганических полупроводниковых материалов и имеют следующие цвета:

  • Арсенид алюминия-галлия (AlGaAs) – красный и инфракрасный
  • Фосфид алюминия-галлия (AlGaP) — зеленый
  • Фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaInP) — ярко-оранжевый, оранжевый, желтый и зеленый
  • Фосфид арсенида галлия (GaAsP) — красный, оранжево-красный, оранжевый и желтый
  • Фосфид галлия (GaP) — красный, желтый и зеленый
  • Нитрид галлия (GaN) — зеленый, чистый зеленый (или изумрудно-зеленый) и синий, а также белый (если он имеет квантовый барьер AlGaN)
  • Нитрид индия-галлия (InGaN) — ближний ультрафиолетовый, голубовато-зеленый и синий
  • Карбид кремния (SiC) в качестве основы — синий
  • Кремний (Si) в качестве подложки — синий (в разработке)
  • Сапфир (Al 2 O 3 ) в качестве подложки — синий
  • Селенид цинка (ZnSe) — синий
  • Алмаз (C) — ультрафиолетовый
  • Нитрид алюминия (AlN), нитрид алюминия-галлия (AlGaN) — ближний и дальний ультрафиолет (до 210 нанометров (нм)

Ультрафиолетовые, синие и белые светодиоды

Синие светодиоды

основаны на широкозонных полупроводниках GaN (нитрид галлия) и InGaN (нитрид индия-галлия).Их можно добавить к существующим красным и зеленым светодиодам для получения белого света, хотя сегодня белые светодиоды редко используют этот принцип.

Первые синие светодиоды были изготовлены в 1971 году Жаком Панковым (изобретателем светодиода из нитрида галлия) в RCA Laboratories. [1] Однако эти устройства были слишком слабыми, чтобы их можно было использовать на практике, и только в 1993 году благодаря работе Сюдзи Накамура из Nichia Corporation стали возможны синие светодиоды высокой яркости. [2]

К концу 1990-х синие светодиоды стали широко доступны.Они имеют активную область, состоящую из одной или нескольких квантовых ям InGaN, зажатых между более толстыми слоями GaN, называемыми слоями оболочки. Изменяя относительную долю InN-GaN в квантовых ямах InGaN, можно изменять световое излучение от фиолетового до янтарного. Нитрид алюминия-галлия AlGaN с различной долей AlN можно использовать для изготовления слоев оболочки и квантовых ям для ультрафиолетовых светодиодов, но эти устройства еще не достигли уровня эффективности и технологической зрелости синих / зеленых устройств InGaN-GaN.Если активными слоями с квантовыми ямами являются GaN, а не легированные InGaN или AlGaN, устройство будет излучать ближний ультрафиолетовый свет с длиной волны около 350–370 нм. Зеленые светодиоды, изготовленные из системы InGaN-GaN, намного эффективнее и ярче, чем зеленые светодиоды, изготовленные из ненитридных материалов.

Большинство «белых» светодиодов, производимых сегодня, основаны на структуре InGaN-GaN и излучают синий свет с длиной волны от 450 нм до 470 нм синего GaN. Эти светодиоды на основе GaN с активным слоем InGaN покрыты желтоватым люминофорным покрытием, обычно состоящим из кристаллов иттрий-алюминиевого граната, легированного церием (Ce 3+ : YAG), которые были измельчены в порошок и связаны в виде вязкого клея.Светодиодный чип излучает синий свет, часть которого эффективно преобразуется в широкий спектр с центром около 580 нм (желтый) с помощью Ce 3+ :YAG. Монокристаллическая форма Ce 3+ :YAG фактически считается сцинтиллятором, а не люминофором. Поскольку желтый свет стимулирует красные и зеленые рецепторы глаза, результирующая смесь синего и желтого света дает видимость белого, получившийся оттенок часто называют «лунным белым». Этот подход был разработан компанией Nichia и использовался ими с 1996 года для производства белых светодиодов.

Бледно-желтое излучение Ce 3+ :YAG можно настроить, заменив церий другими редкоземельными элементами, такими как тербий и гадолиний, и даже можно дополнительно отрегулировать, заменив часть или весь алюминий в YAG на галлий. Из-за спектральных характеристик диода красный и зеленый цвета объектов в его сине-желтом свете не такие яркие, как в свете широкого спектра. Производственные вариации и разная толщина люминофора заставляют светодиоды излучать свет с разной цветовой температурой, от теплого желтоватого до холодного голубоватого; светодиоды должны быть отсортированы во время производства по их фактическим характеристикам.Запатентованный Philips Lumileds процесс конформного покрытия решает проблему различной толщины люминофора, придавая белым светодиодам более стабильный спектр белого света.

Спектр «белого» светодиода четко показывает синий свет, который непосредственно излучается светодиодом на основе GaN (пик около 465 нанометров), и более широкополосный смещенный свет, излучаемый люминофором Ce 3+ :YAG, который простирается от около от 500 до 700 нанометров. Белые светодиоды

также могут быть изготовлены путем покрытия светодиодов, излучающих в ближнем ультрафиолетовом диапазоне (NUV), смесью высокоэффективных люминофоров красного и синего излучения на основе европия, а также сульфида цинка, легированного медью и алюминием, излучающего зеленый свет (ZnS:Cu, Al).Это метод, аналогичный тому, как работают люминесцентные лампы. Однако ультрафиолетовое излучение вызывает фотодеградацию эпоксидной смолы и многих других материалов, используемых в корпусах светодиодов, что создает проблемы при производстве и сокращает срок службы. Этот метод менее эффективен, чем синий светодиод с люминофором YAG:Ce, поскольку стоксов сдвиг больше и, следовательно, больше энергии преобразуется в тепло, но дает свет с лучшими спектральными характеристиками, которые лучше передают цвет. Из-за более высокой мощности излучения ультрафиолетовых светодиодов, чем у синих, оба подхода обеспечивают сравнимую яркость.

Новейший метод, используемый для производства светодиодов белого света, не использует люминофоры и основан на гомоэпитаксиальном выращивании селенида цинка (ZnSe) на подложке из ZnSe, которая одновременно излучает синий свет из своей активной области и желтый свет из подложки.

Новая технология, разработанная Майклом Бауэрсом, аспирантом Университета Вандербильта в Нэшвилле, заключается в покрытии синего светодиода квантовыми точками, которые светятся белым в ответ на синий свет светодиода. Этот метод дает теплый желтовато-белый свет, похожий на свет ламп накаливания. [3]

Органические светодиоды (OLED)

Комбинированные спектральные кривые для синих, желто-зеленых и красных полупроводниковых светодиодов высокой яркости. Спектральная полоса FWHM составляет примерно 24-27 нанометров для всех трех цветов.

Если материал излучающего слоя светодиода представляет собой органическое соединение, он известен как органический светоизлучающий диод (OLED). Чтобы функционировать как полупроводник, органический излучающий материал должен иметь сопряженные пи-связи. Излучающий материал может быть небольшой органической молекулой в кристаллической фазе или полимером.Полимерные материалы могут быть гибкими; такие светодиоды известны как PLED или FLED.

По сравнению с обычными светодиодами, OLED легче, а полимерные светодиоды обладают дополнительным преимуществом гибкости. Некоторыми возможными будущими приложениями OLED могут быть:

  • Недорогие гибкие дисплеи
  • Источники света
  • Настенные украшения
  • Светящаяся ткань

С 2006 года OLED используются в небольших портативных цветных видеодисплеях, таких как экраны мобильных телефонов и цифровых камер, а также в пользовательских интерфейсах на MP3-плеерах.Были продемонстрированы цветные дисплеи с большим экраном, но ожидаемый срок их службы все еще слишком мал (менее 1000 часов (ч)), чтобы их можно было использовать на практике.

Эксплуатационные параметры и эффективность

Большинство типичных светодиодов рассчитаны на работу с электрической мощностью не более 30-60 мВт. Примерно в 1999 году Philips Lumileds представила мощные светодиоды мощностью один ватт, способные непрерывно работать. В этих светодиодах использовались полупроводниковые кристаллы гораздо больших размеров, чтобы выдерживать большую потребляемую мощность. Кроме того, полупроводниковые матрицы были прикреплены к металлическим пластинам для отвода тепла от кристалла светодиода.В 2002 году Lumileds выпустила 5-ваттные светодиоды с эффективностью 18–22 люмен на ватт (лм / Вт).

В сентябре 2003 года компания Cree, Inc. продемонстрировала новый тип синего светодиода, дающий 240 лм/Вт при 20 мА. Это произвело коммерчески упакованный белый свет, дающий 65 люменов на ватт при 20 мА, став самым ярким белым светодиодом, коммерчески доступным в то время. В 2006 году они продемонстрировали прототип с рекордной эффективностью белого светодиода 131 лм/Вт при токе 20 мА. Кроме того, у Seoul Semiconductor есть планы на 135 лм/Вт к 2007 г. и 145 лм/Вт к 2008 г.Корпорация Nichia разработала светодиод белого света с эффективностью 150 лм/Вт при прямом токе 20 мА.

Сегодня OLED-светодиоды работают со значительно меньшей эффективностью, чем неорганические (кристаллические) светодиоды. Лучшая эффективность OLED на данный момент составляет около 10 процентов от теоретического максимума 683, то есть около 68 лм/Вт. Они обещают быть намного дешевле в производстве, чем неорганические светодиоды, и их большие массивы могут быть нанесены на экран с помощью простых методов печати для создания цветного графического дисплея.

Режимы отказа

Наиболее распространенный путь выхода из строя светодиодов (и диодных лазеров) — постепенное снижение светоотдачи и потеря эффективности. Однако возможны и внезапные сбои.

Механизм деградации активной области, где происходит излучательная рекомбинация, включает зарождение и рост дислокаций; это требует наличия существующего дефекта в кристалле и ускоряется за счет тепла, высокой плотности тока и излучаемого света. Арсенид галлия и арсенид алюминия-галлия более восприимчивы к этому механизму, чем фосфид арсенида галлия, фосфид арсенида галлия индия и фосфид индия.Из-за разных свойств активных областей нитрид галлия и нитрид индия-галлия практически нечувствительны к такого рода дефектам; однако высокая плотность тока может вызвать электромиграцию атомов из активных областей, приводящую к возникновению дислокаций и точечных дефектов, играющих роль центров безызлучательной рекомбинации и выделяющих тепло вместо света. Ионизирующее излучение также может приводить к возникновению таких дефектов, что приводит к проблемам с радиационной стойкостью схем, содержащих светодиоды (например, в оптоизоляторах).Ранние красные светодиоды отличались коротким сроком службы.

В белых светодиодах часто используется один или несколько люминофоров. Люминофоры имеют тенденцию разлагаться под воздействием тепла и старения, теряя эффективность и вызывая изменение цвета производимого света.

Сильные электрические токи при повышенных температурах могут вызвать диффузию атомов металла с электродов в активную область. Некоторые материалы, особенно оксид индия-олова и серебро, подвержены электромиграции. В некоторых случаях, особенно с диодами GaN/InGaN, для предотвращения эффектов электромиграции используется барьерный металлический слой.Механические нагрузки, большие токи и агрессивная среда могут привести к образованию усов, вызывающих короткие замыкания.

Мощные светодиоды подвержены скоплению тока, неоднородному распределению плотности тока по переходу. Это может привести к возникновению локализованных горячих точек, что создает риск теплового разгона. Неоднородности в подложке, вызывающие локальную потерю теплопроводности, усугубляют ситуацию; наиболее распространенными являются пустоты, вызванные неполной пайкой или эффектами электромиграции и пустотами Киркендалла.Тепловой разгон является частой причиной выхода светодиодов из строя.

Лазерные диоды могут подвергаться катастрофическим оптическим повреждениям, когда световой поток превышает критический уровень и вызывает оплавление грани.

Некоторые материалы пластиковой упаковки имеют тенденцию желтеть при воздействии тепла, вызывая частичное поглощение (и, следовательно, потерю эффективности) затронутых длин волн.

Внезапные отказы чаще всего вызваны термическими нагрузками. Когда эпоксидная смола, используемая в упаковке, достигает температуры стеклования, она начинает быстро расширяться, вызывая механические нагрузки на полупроводник и связанный контакт, ослабляя его или даже отрывая.И наоборот, очень низкие температуры могут привести к растрескиванию упаковки.

Электростатический разряд (ЭСР) может вызвать немедленный выход из строя полупроводникового перехода, необратимое изменение его параметров или скрытое повреждение, вызывающее повышенную скорость деградации. Светодиоды и лазеры, выращенные на сапфировой подложке, более подвержены повреждению от электростатического разряда.

Рекомендации по использованию

Крупный план типичного светодиода в корпусе, показывающий внутреннюю структуру.

В отличие от ламп накаливания, которые загораются независимо от электрической полярности, светодиоды загораются только при положительной электрической полярности.Когда напряжение на p-n переходе имеет правильное направление, протекает значительный ток, и говорят, что устройство смещено в прямом направлении . Если напряжение имеет неправильную полярность, говорят, что устройство имеет обратное смещение, протекает очень небольшой ток и свет не излучается. Светодиоды могут работать от напряжения переменного тока, но они будут светиться только при положительном напряжении, заставляя светодиод включаться и выключаться на частоте источника переменного тока.

Правильную полярность светодиода можно обычно определить следующим образом:

катод
знак: +
полярность: положительный отрицательный
терминал: анод
проводка: красный черный
ведет: длинный короткий
маркировка: нет полоса
булавка: 1 2
Печатная плата: кв. раунд
интерьер: маленький большой
снаружи: раунд квартира

ПРИМЕЧАНИЕ: Ни внутренний, ни внешний метод определения полярности светодиода не дает стопроцентной точности.Хотя длина штырей (выводов) является наиболее точным методом определения полярности, даже это обозначение иногда переворачивают, и длину провода можно легко изменить.

Поскольку характеристики напряжения и тока светодиода очень похожи на характеристики любого диода (то есть ток примерно экспоненциально зависит от напряжения), небольшое изменение напряжения приводит к значительному изменению тока. В дополнение к отклонениям в процессе это означает, что источник напряжения может едва зажечь один светодиод, в то время как другой того же типа выходит за пределы его максимальных значений и потенциально разрушает его.

Поскольку напряжение логарифмически связано с током, можно считать, что оно остается практически постоянным во всем рабочем диапазоне светодиодов. Таким образом, мощность можно считать почти пропорциональной току. Чтобы попытаться поддерживать мощность близкой к постоянной при изменении характеристик питания и светодиодов, источник питания должен быть «источником тока», то есть он должен подавать почти постоянный ток. Если высокая эффективность не требуется (например, в большинстве индикаторных приложений), обычно используется аппроксимация источника тока путем последовательного подключения светодиода с токоограничивающим резистором к источнику постоянного напряжения.

Большинство светодиодов имеют низкое номинальное обратное напряжение пробоя, поэтому они также будут повреждены приложенным обратным напряжением более нескольких вольт (В). Поскольку некоторые производители не соблюдают приведенные выше стандарты индикаторов, перед подключением светодиода следует, по возможности, ознакомиться с техническими данными, или светодиод можно проверить последовательно с резистором при достаточно низком напряжении питания, чтобы избежать обратного пробоя. Если желательно управлять светодиодом непосредственно от источника переменного тока с напряжением, превышающим обратное напряжение пробоя, его можно защитить, поместив диод (или другой светодиод) в обратную параллель.Светодиоды

можно приобрести со встроенными последовательными резисторами. Это может сэкономить место на печатной плате и особенно полезно при создании прототипов или заполнении печатной платы способом, отличным от задуманного ее разработчиками. Однако значение резистора устанавливается во время изготовления, что исключает один из ключевых методов настройки интенсивности светодиодов. Для повышения эффективности (или обеспечения возможности управления интенсивностью без сложности ЦАП) мощность может подаваться периодически или с перерывами; до тех пор, пока частота мерцания превышает порог слияния человеческого мерцания, светодиод будет гореть постоянно.

При наличии достаточного напряжения несколько светодиодов могут быть соединены последовательно с одним токоограничивающим резистором. Параллельная работа, как правило, проблематична. Светодиоды должны быть одного типа, чтобы иметь одинаковое прямое напряжение. Даже в этом случае различия в производственном процессе могут снизить шансы на удовлетворительную работу.

Блоки двухцветных светодиодов содержат два диода, по одному в каждом направлении (то есть два диода в встречно-параллельных ) и каждый разного цвета (обычно красный и зеленый), что позволяет работать в двухцветном режиме или в диапазоне видимых цветов. создается путем изменения процента времени, в течение которого напряжение находится в каждой полярности.Другие светодиодные блоки содержат два или более диода (разных цветов), расположенных либо в конфигурации с общим анодом , либо в конфигурации с общим катодом . Их можно привести к разным цветам без изменения полярности.

Светодиодные блоки могут иметь встроенную схему мультивибратора, которая заставляет светодиод мигать.

Как правило, для более новых распространенных стандартных светодиодов в корпусах 3 мм или 5 мм обычно измеряются следующие прямые падения напряжения постоянного тока. Прямое падение напряжения варьируется в зависимости от химического состава светодиода, температуры и тока (здесь приведены значения для прибл.20 миллиампер, обычно встречающееся максимальное значение)

Инфракрасный — 1,6 В
Красный — от 1,8 до 2,1 В
Оранжевый — 2,2 В
Желтый — 2,4 В
Зеленый — 2,6 В
Синий — от 3,0 до 3,5 В (белый как синий) )
UltraViolet — 3,5 В

Многие светодиоды рассчитаны на максимальное обратное напряжение 5 В.

Преимущества использования светодиодов

  • Светодиоды производят больше света на ватт, чем лампы накаливания. Это свойство полезно в устройствах с батарейным питанием.
  • Светодиоды
  • могут излучать свет заданного цвета без использования цветных фильтров, которые требуются для традиционных методов освещения.Это более эффективно и может снизить первоначальные затраты.
  • Прочный корпус светодиода может быть сконструирован таким образом, чтобы сфокусировать его свет. Лампам накаливания и люминесцентным лампам часто требуется внешний отражатель для сбора света и направления его удобным образом.
  • При использовании в приложениях, где требуется диммирование, светодиоды не меняют своего цветового оттенка при снижении тока, проходящего через них, в отличие от ламп накаливания, которые желтеют.
  • Светодиоды
  • встроены в прочные корпуса, которые защищают их, в отличие от ламп накаливания и разрядных источников, что делает их чрезвычайно прочными.
  • Светодиоды
  • имеют чрезвычайно долгий срок службы: более 100 000 часов, что в два раза больше, чем у лучших люминесцентных ламп, и в двадцать раз больше, чем у лучших ламп накаливания. (Лампы накаливания также могут работать очень долго, работая при более низком, чем обычно, напряжении, но только за счет огромной потери эффективности; светодиоды имеют долгий срок службы при работе с их номинальной мощностью.)
  • Кроме того, светодиоды в основном выходят из строя из-за того, что со временем тускнеют, а не из-за внезапного перегорания ламп накаливания.
  • Светодиоды
  • загораются очень быстро. Типичный красный светодиодный индикатор достигает полной яркости за микросекунды; Светодиоды, используемые в устройствах связи, могут иметь еще более быстрое время отклика.
  • Светодиоды
  • могут быть очень маленькими и легко устанавливаются на печатные платы.
Светодиоды производятся самых разных форм и размеров. Цилиндрическая упаковка диаметром 5 мм (красная, пятая слева) является наиболее распространенной, ее доля в мировом производстве оценивается в 80 процентов. Цвет пластиковой линзы часто совпадает с фактическим цветом излучаемого света, но не всегда.Например, фиолетовый пластик часто используется для инфракрасных светодиодов, а большинство синих устройств имеют прозрачные корпуса. Существуют также светодиоды в очень крошечных корпусах, например, на мигалках (не показаны).

Недостатки использования светодиодов

  • В настоящее время светодиоды дороже по цене за люмен, чем более традиционные технологии освещения. Дополнительные расходы частично связаны с относительно низким световым потоком и необходимыми схемами привода и источниками питания.
  • Производительность светодиодов
  • во многом зависит от температуры окружающей среды, в которой они работают.«Жесткое вождение» светодиода при высоких температурах окружающей среды может привести к перегреву блока светодиодов, что в конечном итоге приведет к выходу устройства из строя. Для обеспечения длительного срока службы требуется адекватный теплоотвод. Это особенно важно при рассмотрении автомобильных, медицинских и военных применений, где устройство должно работать в широком диапазоне температур и иметь низкую частоту отказов.
  • Для эффективного управления светодиодами
  • требуются сложные схемы питания. В индикаторных приложениях можно использовать простой последовательный резистор; тем не менее, это приносит в жертву большое количество энергоэффективности.
  • Светодиоды
  • обычно излучают свет в одном направлении под узким углом по сравнению с лампой накаливания или люминесцентной лампой того же уровня светового потока.

Применение светодиодов

Источник света на светодиодной панели, используемый в эксперименте по выращиванию растений. Результаты таких экспериментов могут быть использованы для выращивания пищи в космосе в ходе длительных миссий. Фонари и фонари, в которых используются белые светодиоды, становятся все более популярными из-за их долговечности и более длительного срока службы батареи. Один светодиод высокой яркости со стеклянной линзой создает яркий несущий луч, который может передавать видео DVD-качества на значительные расстояния.Устройство Ronja может быть очень просто собрано энтузиастами.

Список приложений для светодиодов

  • Архитектурное освещение
  • Индикаторы состояния на всех видах оборудования
  • Светофоры и сигналы
  • Знаки выхода
  • Фары для мотоциклов и велосипедов
  • Игрушки и спортивные товары для отдыха, например Flashflight
  • Сигналы железнодорожного переезда
  • Индикатор непрерывности
  • Фонарики. Некоторые модели, в которых даже не используются батареи, относятся к типу
  • .
  • Световые полосы на автомобилях скорой помощи
  • Кнопочное освещение лифта
  • Тонкие и легкие дисплеи для сообщений в аэропортах и ​​на вокзалах, а также в качестве дисплеев пунктов назначения для поездов, автобусов, трамваев и паромов
  • Красные или желтые светодиоды используются в индикаторных и буквенно-цифровых дисплеях в средах, где необходимо сохранять ночное видение: кабины самолетов, мостики подводных лодок и кораблей, астрономические обсерватории и в полевых условиях, например, для наблюдения за животными в ночное время и использования в военных целях
  • Красные, желтые, зеленые и синие светодиоды можно использовать для моделей железных дорог
  • В пультах дистанционного управления, например, для телевизоров и видеомагнитофонов, часто используются инфракрасные светодиоды
  • В оптоволокне и связи Free Space Optics
  • В точечно-матричном формате для отображения сообщений
  • Светящиеся огни как более дорогая, но долговечная и многоразовая альтернатива светящимся палочкам
  • .
  • Датчики движения, например, в оптических компьютерных мышах
  • Благодаря длительному сроку службы и малому времени переключения светодиоды некоторое время использовались для автомобильных высоких стоп-сигналов, стоп-сигналов и указателей поворота для грузовиков и автобусов, но в настоящее время многие автомобили высокого класса начинают использовать светодиоды для всех своих функций. блоки задних фонарей.Помимо выигрыша в надежности, это имеет преимущества с точки зрения стиля, поскольку светодиоды способны формировать гораздо более тонкий свет, чем лампы накаливания с параболическими отражателями. Значительное сокращение времени, необходимого для включения (возможно, на 0,5 с быстрее, чем у лампы накаливания), повышает безопасность, давая водителям больше времени на реакцию.
  • Подсветка ЖК-телевизоров и дисплеев. Наличие светодиодов определенных цветов (RGB) позволяет использовать источник света полного спектра, который расширяет цветовую гамму на целых 45 процентов.
  • Разрабатывается новое сценическое осветительное оборудование со светодиодными источниками в первичных красно-зелено-синих схемах
  • Lumalive, фотонная ткань
  • Рождественские гирлянды на основе светодиодов
  • доступны с 2002 года, но только сейчас начинают набирать популярность и признание из-за их более высокой первоначальной стоимости покупки по сравнению с аналогичными гирляндами на основе ламп накаливания. Например, по состоянию на 2006 год набор из 50 ламп накаливания может стоить 2 доллара США, а аналогичный набор из 50 светодиодных ламп может стоить 10 долларов.00 долларов США. Стоимость покупки может быть еще выше для одноцветных наборов светодиодных светильников с редкими или недавно представленными цветами, такими как фиолетовый, розовый или белый. Независимо от более высокой начальной покупной цены, общая стоимость владения светодиодными рождественскими гирляндами в конечном итоге будет ниже, чем совокупная стоимость владения для аналогичных рождественских гирлянд накаливания, поскольку светодиоду требуется гораздо меньше энергии для получения того же количества света, что и у аналогичной лампы накаливания.
  • Было доказано, что светодиодная фототерапия
  • акне с использованием синих или красных светодиодов значительно уменьшает акне в течение 3 месяцев.
  • В качестве опорного напряжения в электронных схемах. Постоянное падение напряжения (например, 1,7 В для обычного красного светодиода) можно использовать вместо стабилитрона в низковольтных стабилизаторах. Стабилитроны недоступны при напряжении ниже 3 В.

Освещение

Светодиоды

, используемые в качестве замены ламп накаливания и люминесцентных ламп, известны как полупроводниковое освещение (SSL) и представляют собой группу белых светодиодов, сгруппированных вместе для формирования источника света (на фото).Светодиоды умеренно эффективны; средний коммерческий SSL в настоящее время выдает 32 люмен на ватт (лм/Вт), а новые технологии обещают обеспечить до 80 лм/Вт. Долгий срок службы светодиодов делает SSL очень привлекательным. Они также более механически прочны, чем лампы накаливания и люминесцентные лампы. В настоящее время твердотельное освещение становится все более доступным для домашнего использования, но оно относительно дорогое, хотя затраты снижаются. Однако светодиодные фонарики уже стали широко доступны.В последнее время ряд производителей начали продавать сверхкомпактные ЖК-видеопроекторы, в которых в качестве источника света используются мощные белые светодиоды. Другой альтернативный дизайн заключается в использовании красных, зеленых и синих светодиодов в последовательном дизайне DLP.

Лампы накаливания гораздо дешевле, но и менее эффективны, генерируя примерно от 16 лм/Вт для бытовых вольфрамовых ламп до 22 лм/Вт для галогенных ламп. Люминесцентные лампы более эффективны, обеспечивая от 50 до 100 лм/Вт для бытовых ламп (в среднем 60 лм/Вт), но они громоздки и хрупки и требуют пусковых или балластных цепей, которые иногда издают слышимый гул.Компактные люминесцентные лампы с бесшумным встроенным балластом относительно прочны и эффективны и подходят для стандартных патронов. В настоящее время они являются лучшим выбором для эффективного бытового освещения. КЛЛ по-прежнему издают тихое гудение, а светодиоды совершенно бесшумны.

В настоящее время светодиоды хорошо зарекомендовали себя в таких приложениях, как светофоры и сигнальные лампы для грузовых и легковых автомобилей. На рынке начинают появляться мощные светодиодные светильники, подходящие для общего архитектурного освещения, с эффективностью системы до 56 люмен на ватт, что сравнимо с люминесцентными системами.Сторонники светодиодов ожидают, что технологические достижения снизят затраты настолько, что SSL заменит лампы накаливания и люминесцентные лампы в большинстве коммерческих и жилых помещений.

Благодаря своей монохроматической природе светодиодные лампы имеют большие преимущества по мощности по сравнению с белыми лампами, когда требуется определенный цвет. В отличие от традиционных белых ламп, светодиод не нуждается в покрытии или рассеивателе, способном поглощать большую часть излучаемого света. Светодиодные лампы по своей природе окрашены и доступны в широком диапазоне цветов.Одним из недавно введенных цветов является изумрудно-зеленый (голубовато-зеленый, около 500 нм), который соответствует законодательным требованиям для светофоров и навигационных огней.

Для некоторых приложений требуется свет без синего компонента. Примерами являются безопасное освещение фотолаборатории, освещение в лабораториях, где используются определенные светочувствительные химические вещества, и ситуации, когда необходимо сохранить темновую адаптацию (ночное видение), например, освещение кабины экипажа и мостика, обсерватории и т. д.Желтые светодиоды являются хорошим выбором для удовлетворения этих особых требований, поскольку человеческий глаз более чувствителен к желтому свету (около 500 лм/ватт излучаемого ), чем к свету, излучаемому другими светодиодами.

Первым жилым домом, освещенным исключительно светодиодами, был Vos Pad в Лондоне. Вся квартира освещена комбинацией белых и RGB (изменяющих цвет) светодиодов.

См. также

Примечания

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Калиновский, Ян.2004. Органические светоизлучающие диоды: принципы, характеристики и процессы . Оптическая инженерия. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 0824759478.
  • Миллс, Эван. Призрак освещения на основе топлива, Science 308 (2005): 1263-1264.
  • Шуберт, Э. Фред. 2006. Светодиоды . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN 0521865387.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 6 июля 2018 г.

Источники света/освещения:

Естественные/доисторические источники света:

Биолюминесценция | Небесные объекты | Молния

Источники света на основе сгорания:

Ацетиленовые/карбидные лампы | Свечи | Лампы Дэви | Огонь | Газовое освещение | Керосиновые лампы | Фонари | центры внимания | Масляные лампы | Рашлайты

Ядерные/прямые химические источники света:

Betalights/Trasers | Хемолюминесценция (световые палочки)

Электрические источники света:

Дуговые лампы | Лампы накаливания | Люминесцентные лампы

Высокоинтенсивные газоразрядные источники света:

Керамические газоразрядные металлогалогенные лампы | Лампы человеко-машинного интерфейса | Ртутные лампы | Металлогалогенные лампы | Натриевые лампы | Ксеноновые дуговые лампы

Прочие электрические источники света:

Электролюминесцентные (EL) лампы | Глобар | Индуктивное освещение | Дискретные светодиоды/твердотельное освещение (светодиоды) | Неоновые и аргоновые лампы | Нернст лампа | Серная лампа | Ксеноновые импульсные лампы | Свечи Яблочкова

Кредиты

Энциклопедия Нового Света авторов и редакторов переписали и дополнили статью Википедии в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, которые лицензируются отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Светоизлучающие диоды – обзор

10.16 Собственная эффективность светодиодов

Эффективность светодиодов определяется как электрическим КПД, так и эффективностью фотонного потока. Выходная излучаемая мощность, деленная на потребляемую электрическую мощность, является показателем электрической эффективности, тогда как мкмоль выхода фотонов, деленная на джоули подводимой энергии, является показателем эффективности фотона. Оба определения используются специалистами светодиодной отрасли в качестве показателя эффективности светодиодов. С другой стороны, эффективность использования энергии может быть определена как выход биомассы свежих продуктов на единицу подводимой энергии (г/кВтч), а эффективность использования света как биомасса свежих продуктов на квант подводимой энергии (г/моль).Эти определения в основном используются исследователями фотобиологии растений. Такие термины эффективности стали центром внимания, и были проведены исследования для сравнения различных типов светодиодов в этих терминах. Масса и соавт. (2006) сообщили, что красные светодиоды имеют электрическую эффективность 21,5%, тогда как синие — 11%, тогда как холодно-белые флуоресцентные лампы имеют эффективность 22%, а галогениды натрия и металла высокого давления — 35% и 29% соответственно. Двумя годами позже Бурже (2008) сообщил, что эффективность красных светодиодов выросла до 25%, за ними следуют синие до 20%, а эффективность белых светодиодов отставала до 10%.Красный стал более эффективным, чем галогенид металла и HPS, но не был таким эффективным, как LPS (27%). Белые светодиоды в то время были менее эффективны, чем узкополосные из-за низкой эффективности люминофорного покрытия синих светодиодов. Кочетта и соавт. (2017) предположили, что эффективность светодиодов увеличивается каждое десятилетие в 10 раз, а производительность — в 20 раз на основании закона Хайца. Шесть лет спустя эффективность синих светодиодов достигла пика (49%), за ними последовали холодные белые светодиоды с 33%, а затем красные с 32% (Нельсон и Багби, 2014).Эффективность потока фотонов составила 1,87 мкмоль Дж -1 для синих светодиодов с пиковой длиной волны 455 нм, 1,72 для красных с длиной волны 655 нм и 1,52 для холодных белых с индексом цветопередачи 5650. Эффективность фотона в настоящее время считается наиболее полезной единицей для реакции растений на свет, включая фотосинтез. Соотношение между электрическим КПД и фотонным КПД зависит от длины волны на основании уравнения Планка E = hc/λ.

Три года спустя Cocetta et al. (2017) дополнительно охарактеризовали свойства различных диапазонов волн светодиодов на основе повышения электрической эффективности и эффективности потока фотонов.HPS с концентрацией 1,76 мкмоль J 92 410 -1 92 411 и 38% использовался в качестве эталона освещения для эпохи до появления светодиодов.

С точки зрения электрической эффективности синие светодиоды в последнее время по-прежнему лидируют со средним значением 54,85%, а красные светодиоды идут дальше со средним значением 47,62%. Белые светодиоды находятся на третьем месте с эффективностью 42,5%. Коротковолновые зеленые светодиоды (525–530 нм) имеют эффективность всего 16,7 %, тогда как зеленые светодиоды с большей длиной волны (575,5 нм) имеют эффективность 30,5 %.

Cocetta et al. (2017) сообщили, что красные светодиоды имеют самую высокую эффективность потока фотонов при 2.42 мкмоль J -1 , затем синий и белый при 2,17 мкмоль J -1 и 1,94 мкмоль J -1 соответственно. Зеленые светодиоды имеют самые низкие значения PFE: 0,73 мкмоль J -1 и 1,46 мкмоль J -1 для более коротких и длинных длин волн соответственно.

Красный и синий светодиоды являются наиболее эффективными светодиодами благодаря превосходным диодным добавкам нитрида индия-галлия (InGaN) для синего цвета и фосфида индия-галлия-алюминия (InGaIP) для красного цвета. Еще одно важное изменение заключается в том, что белые спектры, полученные из смешанных лучей монохроматических светодиодов G + R + B, более электрически эффективны, чем белые светодиоды с преобразованием люминофора.

На основе последних (2019 г.) опто-полупроводниковых светодиодов Osram в листах данных по применению для садоводства лучшие синие светодиоды имеют наибольшую электрическую эффективность — 71 %, за ними следуют красные и дальнекрасные с эффективностью 59 % каждый. Дальнекрасные светодиоды имеют эффективность потока фотонов 3,50 мкмоль Дж -1 , за ними следуют красные светодиоды с эффективностью 3,14 мкмоль Дж -1 . Тепло-белые светодиоды имеют эффективность потока фотонов 2,76, за ними следуют синий и белый с низким индексом цветопередачи (CRI) с эффективностью 2.42 мкмоль J -1 и 2,02 мкмоль J -1 соответственно.

Информационный бюллетень: Руководство для потребителей по покупке качественных светодиодов

Это руководство поможет вам выбрать качественную светодиодную лампу, отвечающую вашим потребностям в освещении.

Светодиодные лампы и осветительные приборы известны как светодиоды. Светодиоды могут иметь различную конструкцию с разным внешним видом для самых разных целей. Снаружи многие из них выглядят как старомодные лампочки и могут заменить широкий спектр неэффективных галогенных ламп и ламп накаливания.

Светодиоды качества

в настоящее время в большинстве случаев являются «лучшей покупкой» с точки зрения эксплуатационных затрат на электроэнергию, частоты замены и общих затрат на весь срок службы.

Светодиоды

быстро набирают популярность, поскольку они становятся более доступными по более низким ценам, однако оценка светодиодных продуктов, доступных в настоящее время на рынке, указывает на широкий разброс по качеству и эффективности. Это руководство содержит несколько практических советов по покупке качественного светодиодного продукта.

Не все светодиоды одинаковые

В отличие от компактных люминесцентных ламп (КЛЛ), светодиоды в настоящее время не регулируются по энергоэффективности или таким характеристикам, как цвет.Это означает, что вы можете столкнуться с большими различиями в их производительности.

Если вы не удовлетворены работой светодиодного продукта, мы рекомендуем вам заменить его или вернуть деньги по месту покупки. Если вы не удовлетворены ответом, вы можете обратиться в Австралийскую комиссию по конкуренции и защите прав потребителей, чтобы узнать о ваших правах потребителей и возможностях решения проблемы.

Качественные светодиоды – дешевле в долгосрочной перспективе

Качественные светодиодные лампы

служат в 5-10 раз дольше, чем галогенные лампы, и потребляют в четыре раза меньше энергии, чтобы произвести такой же световой поток.

•             Срок службы светодиодных ламп составляет от 15 000 до 50 000 часов

•             Галогенные лампы служат от 1000 до 4000 часов

•             Срок службы компактных люминесцентных ламп составляет приблизительно 6000 часов.

Светодиодные лампочки

могут стоить всего 10 долларов. Несмотря на более высокую стоимость по сравнению с галогенными (3 доллара США) или КЛЛ (6 долларов США), светодиоды выходят на первое место с точки зрения текущих расходов на электроэнергию и замену.

В приведенной ниже таблице показаны общие затраты на срок службы за 10 лет для светодиодной лампы мощностью 800 люмен по сравнению с люминесцентными люминесцентными лампами и альтернативными галогенными лампами.

Рис. 1 Светодиодная лампа мощностью 10 Вт обойдется в 39 долларов при покупке и эксплуатации в течение 10 лет. За это время необходимо будет использовать пять галогенных ламп мощностью 42 Вт общей стоимостью 148 долларов или две лампы компактных люминесцентных ламп мощностью 12 Вт общей стоимостью 48 долларов. Эти цифры основаны на сроке службы 6000 часов для компактных люминесцентных ламп и 2000 часов для галогенных; цена светодиода 10 долларов, цена КЛЛ 6 долларов и цена галогена 3 доллара. Тариф на электроэнергию составляет 28,55 цента за киловатт-час (кВтч).

На что обратить внимание при покупке светодиодной лампы

Совместимость

Чтобы убедиться, что ваш сменный светодиод подходит, когда вы вернетесь домой, проверьте, какой фитинг вам нужен (байонетный или винтовой цоколь Эдисона), размер, форму и напряжение.Может помочь сравнение с вашей старой лампой.

Световой поток (люмен)

Лучший способ определить подходящую светодиодную лампу для замены существующей лампы — определить количество света, излучаемого лампой (измеряется в люменах или лм). Информация на упаковке, которая говорит о том, что светоотдача действительно была протестирована на эту производительность, является хорошим признаком качественного продукта.

Раньше мы покупали лампы накаливания по мощности (или ваттам), которую они использовали. Светодиодные лампы производят то же количество света, используя гораздо меньше энергии, а это означает, что больше нет смысла покупать ватты.Теперь с помощью «люменов» можно выбрать нужный свет.

В таблице ниже показано количество люменов (и ватт), которое вы должны искать в светодиоде в качестве замены ряда галогенных лампочек. Значения люмена являются приблизительными и различаются у разных производителей.

Лампа накаливания (в ваттах) Световой поток в люменах (220/240 Вольт) (светодиод)
25 Вт 250 лм (3-4 Вт)
40 Вт 500 лм (5-8 Вт)
60 Вт 800 лм (8–12 Вт)
75 Вт 1100 лм (11-17 Вт)
100 Вт 1500 лм (15-23 Вт)

К сожалению, информация на упаковке светодиодов не всегда соответствует действительности.Иногда информация, указанная на упаковке, касается источника света внутри лампы (электронного светодиодного чипа), а не света, излучаемого всей светодиодной лампой. Источники света, протестированные в лабораторных условиях, всегда будут иметь более высокую светоотдачу, чем светодиодная лампа, используемая в нормальных условиях. Если у вас есть вопросы по спецификации, вам следует задать их продавцу или связаться с производителем.

Лучше всего, если это возможно, попросить продавца показать вам одну из ламп в работе.Если это возможно, не смотрите на то, насколько «ярким» выглядит светодиод, смотрите на то, насколько хорошо светодиод освещает поверхности по сравнению с другими предлагаемыми лампами.

Рейтинг безопасности

Все лампы должны быть безопасными в эксплуатации. Как минимум это означает, что они прошли обязательные требования безопасности и заслужили свои отметки безопасности. Знак соответствия нормативным требованиям (RCM) свидетельствует о том, что продукт соответствует австралийским требованиям по электробезопасности и электромагнитной совместимости и должен быть виден на упаковке.Кроме того, торговая марка должна быть зарегистрирована в Национальной системе регистрации оборудования правительства Австралии.

Требования к маркировке в настоящее время находятся в процессе перехода, и до 1 марта 2018 года поставщики должны маркировать продукты с помощью RCM. Незарегистрированные бренды и поставщики могут поставлять оборудование, не соответствующее австралийским стандартам и нормам.

Как долго это длится

Существует множество факторов, определяющих срок службы светодиодной лампы. Ищите производителей, которые могут подтвердить свои заявления о пожизненном сроке службы тестированием или сертификацией, указанными на упаковке продукта.

Для качественной светодиодной продукции ожидаемый срок службы составляет от 15 000 до 30 000 часов, однако некоторые продукты заявляют о сроке службы до 50 000 часов.

Гарантия на изделие

Ищите гарантию не менее 2 лет на продукт со сроком службы 15 000 часов или не менее 3 лет и более для ламп со сроком службы более 15 000 часов.

Хорошим приближением к информации по испытаниям на срок службы является гарантия, которую готов предоставить производитель. Любая гарантия, предоставляемая вместе с продуктом, является дополнением к другим правам, которые вы как потребитель имеете в соответствии с законодательством о защите прав потребителей.

Эффективность лампы

Не все светодиодные лампы одинаково эффективны. Найдите на лампе показатель энергоэффективности в люменах на ватт (лм/Вт) и сравните его с другими продуктами. Чем выше число, тем эффективнее продукт.

Если эта эффективность не указана на упаковке, вы можете просто разделить количество люменов (световой поток в лм) на количество ватт. Светодиодные лампы для большинства жилых помещений должны иметь световой поток не менее 60 лм/Вт, в то время как светодиодные светильники, предназначенные для замены линейных люминесцентных ламп, могут достигать 85 лм/Вт и более.

Цветовая температура

Цветовая температура измеряется в Кельвинах (K). Светодиоды могут излучать белый свет с несколькими «оттенками» или «цветовыми температурами» — от теплого белого (аналогично обычным лампам накаливания и галогенным лампам, от 2700 до 3300 К) до нейтрального или холодного белого (3300–5300 К) или холодного. дневной свет (от 5300 до 6500 кельвинов). Чем меньше число, тем теплее кажется свет.

Точно так же, как количество или яркость света, разные комнаты могут соответствовать разным цветовым температурам.Теплый белый свет считается хорошим для расслабления, тогда как холодный белый лучше подходит для концентрации. Если вы заменяете лампу в серии потолочных светильников или уличного освещения, полезно знать, какого цвета остальные лампы, чтобы цвет новой лампочки визуально совпадал с цветом остальных.

Некоторые светодиодные лампы и арматура регулируются по цвету. Это позволяет изменять цвет или цветовую температуру в соответствии с вашими потребностями.

Цветопередача

Индекс цветопередачи (CRI) — это показатель того, насколько точно можно различать цвета под источником света.Чем выше значение CRI, тем лучше. Еще лучше, если это возможно, купить один светодиод и попробовать его, чтобы увидеть, делает ли он соответствующие цвета объектов, прежде чем покупать больше.

Ищите лампы с CRI 80 или выше для обычных задач, в то время как CRI 90+ рекомендуется для рабочего освещения, где важен цвет.

Приложение для экономии лампочки

Приложение Light Bulb Saver было создано, чтобы помочь вам выбрать подходящую эффективную лампочку для замены неэффективных ламп накаливания и галогенных ламп, давая вам рекомендации о том, доступны ли сменные лампы LED и CFL, какой световой поток (люмены) вам нужно посмотреть для – а также дает вам советы по дизайну освещения для различных комнат в вашем доме.

Загрузите бесплатное приложение прямо сейчас в Apple App Store или Google Play.

 

Источники видимого света – Знакомство со светоизлучающими диодами

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

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

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

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

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

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

Основы полупроводниковых диодов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Конструкция светоизлучающих диодов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Разработка многоцветных светодиодов

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

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

светодиодах изменения цвета
9
Имя цвета Длина волны
(Нм)
Semiconductor
Состав
Инфракрасные 880 GaAlAs / GaAs
Ультра Red 660 GaAlAs / GaAlAs
Супер Красный 633 AlGaInP
Супер Оранжевый 612 AlGaInP
Оранжевый 605 GaAsP / GaP
Желтый 585 GaAsP / GaP
Лампа накаливания
Белый
902 37
4500K (CT) Ingan / SiC
6500K (CT)
Cool White 8000k (CT) Ingan / SiC
555
470 Gan / Sic
Синий Фиолетовый 430 GaN / SiC
Ультрафиолетовое 395 InGaN / SiC
Таблица 1

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

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

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

Светодиоды белого света

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

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

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

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

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

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

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

комплементарного цвет Длина
комплементарная Длина Коэффициент Мощности
λ 1 (нм) λ 2 (нм) P (λ 2 ) / P(λ 1 )
390 560.9 0,00955
410 561,3 0,356
430 562,2 1,42
450 564.0 1,79
470 470 5704 1,09
480 584.6 0,562
484 602,1 0,440
486 629,6 0,668
Таблица 2

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

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

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

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

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

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

Светодиодная эффективность и цвет рендеринга индекса
9369
Тип светодиода Эффективность светящихся
(LM / W)
CRODIORATES

General CRI

дихроматический LED
336 (0,31, 0,32) 10
30237 306 (0.31, 0,32)

Trichromatic LED
283 60237
Светодиод на основе фосфор Таблица 3 возможности цветопередачи.Свойство, называемое индексом цветопередачи ( CRI ), используется в фотометрии для сравнения источников света и определяется как способность источника к цветопередаче по сравнению со стандартным эталонным источником освещения. Можно продемонстрировать, что существует фундаментальный компромисс между светоотдачей и способностью цветопередачи светоизлучающих устройств, как показано в таблице 3. Для таких приложений, как вывески, в которых используются блоки монохроматического света, эффективность имеет первостепенное значение, а индекс цветопередачи значения не имеет.Для общего освещения необходимо оптимизировать оба фактора.

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

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

Долгожданное появление белых светодиодов вызвало большой интерес к применению этих устройств для решения общих задач освещения. По мере ознакомления светодизайнеров с характеристиками новых устройств предстоит развеять ряд заблуждений. Одним из них является то, что свет от белого светодиода можно использовать для освещения линзы или фильтра любого цвета, сохраняя при этом точность и насыщенность цвета.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.