Характеристики светодиодов: Светодиоды: классификация, назначение, основные характеристики

Характеристики светодиодов: обзор основных параметров LED

Экономически оправданной альтернативы LED-источникам пока не изобрели, что прогнозирует повальный переход на этот тип освещения уже в ближайшие годы. Но для корректного использования этих источников необходимо разбираться в их основных характеристиках.

При классификации светодиодных источников света используются параметры, разработанные исключительно для данных типов осветительных приборов. Данная статья как раз и предназначена для ознакомления с особенностями, которые отличают характеристики светодиодов от традиционных источников света.

Сила и напряжение, потребляемого светодиодом тока

Почти все светоизлучающие диоды рассчитаны на стандартную силу тока 20 мА. При вычислении сопротивления светодиода по закону Ома используется именно эта величина.

Светодиод, как собственно и любой диод, способен пропускать ток только в одну сторону, для стабильной работы он должен быть постоянным. Источником питания для LED источников света является дроссель, который выдает необходимые характеристики потребляемого тока. Светодиодный кристалл рассчитан на напряжение, колеблющееся от 0,5 до 6 вольт.

На одной подложке может быть размещено несколько LED кристаллов. Сумма показателей напряжения всех кристаллов составит требуемый показатель для такого источника света.

Следует заметить, что в электрофизических значениях светодиодов существует допустимый разброс вольт амперной характеристики (ВАХ), это обусловлено технологией производства. Невозможно вырастить кристаллы с жестко ограниченными показателями. Подгон показателей производится методом калибровки.

Монтаж следует проводить в соответствии с обозначенной полярностью. При неправильном включении светодиод закроется, и работать не будет. Если напряжение превысит предел в 5 вольт, произойдет пробой, что приведет к порче изделия.

Для правильного подключения катод на DIP светодиодах обозначается более короткой ногой, на SMD это будет спил на подложке возле соответствующего контакта.

Интенсивность светового потока, угол рассеивания

Данная характеристика очень важна в освещении, особенно в помещениях. Интенсивность светового потока измеряется в Люменах (Лм). Для сравнения, обычная лампа накаливания в 100 Вт выдает показатель 1000 Лм. Для простого расчета напряжения лед-источника, который заменит лампу накаливания, необходимо вольтаж классики разделить на 8. Примером, лампе в 100 Вт будет соответствовать светодиод мощностью 12 – 12.5 Вт.

Важно осознавать, что рассматриваемый источник имеет одностороннее направление освещения, в то время как обычная лампа накаливания рассеивает свет во все стороны. Светодиоды имеют точечную направленность. Для увеличения угла рассеивания в конструкции применяются специальные линзы. Угол рассеивания колеблется в пределах 20 — 120˚.

Соотношение параметров эффективности разных источников света, приведенных для сравнения:

1. Лампа накаливания – 10 Лм/Вт.
2. Люминесцентная лампа – до 40 Лм/Вт.
3. Светодиод – до 140 Лм/Вт.

Размер кристалла

В общих характеристиках светоизлучающих диодов можно встретить значение размера кристалла. Эта величина измеряется в Милах (mil), 1 mil соответствует 0,0254 мм. Стандартные размеры квадрата кристалла 24×24, 24×40, 35×35 и 40×40 mil. Считается, чем больше его площадь, тем больше потребляемая мощность, при этом снижается нагрев при работе и увеличивается предел перегрузки. Для сравнения размеры 40×40mil соответствуют 1,143 × 1,143 мм и потребляют около 1 Вт.

Естественно, большое значение имеет материал для изготовления и условия, при которых кристалл выращивался. Также значение имеет качество калибровки. Это к тому, что себе дешевле приобретать светодиоды известных брендов, показатели многих китайских лед источников света завышены.

Недобросовестные продавцы зачастую заявляют повышенную мощность. Обратив внимание на размеры кристалла, можно предостеречь себя от приобретения подделки.

CRI (индекс цветопередачи)

Для более ясного понимания этой характеристики, целесообразно ознакомиться с принципами восприятия цветов человеческим глазом. Белый свет включает в себя весь спектр. Попадая на окружающие нас предметы, отражается только та часть спектра, которая соответствует цвету предмета. Естественно, источник с искаженным спектром будет искажать человеческое цветовосприятие.

Для определения степени достоверности передачи цветов при освещении искусственным источником был разработан индекс цветопередачи (CRI). Степени значений индекса цветопередачи расположены в границах 0 – 100. Показатель 100 соответствует солнечному свету и является сравнительным эталоном.

Полноценный индекс CRI, при котором искажение будет минимальным, не должен быть ниже значения 90.

Цветовые характеристики

Свет имеет волновую природу, длина излучаемой волны определяет цвет и измеряется в нанометрах (нм). Человеческий глаз способен воспринимать диапазон от 380 до 760 нм, что соответствует видимому спектру.

Таблица цветовых характеристик

Примечательно, что человеческий глаз имеет наибольшую чувствительность при показателе 555 нм, следовательно, источник с таким параметром будет иметь наибольшую степень освещенности.

Цветовая температура

Данная характеристика выведена по аналогии цветовосприятия разогреваемого металла. Численные пределы размещены в рамках от 800 до 7500 и измеряются в Кельвинах (К). Наиболее низким показателем обладает красный свет – около 800 К, соответственно, наиболее высокий – у холодного синего.

Для освещения применяется белый свет. Цветные светодиоды в основном используются в декоративных и индикационных целях. Белый цвет по критериям цветовой температуры разделяется на три подкатегории:

1. Теплый – 2700 – 3500 К.
2. Нейтральный – 3500 – 5300 К (наиболее сбалансированный для восприятия).
3. Холодный – 5300 – 7500 К.

Максимальная рабочая температура

Рабочая температура — одна из важнейших характеристик светодиода. При работе выделяется большое количество тепла, переизбыток которого может привести для начала к падению интенсивности светоизлучения, а в дальнейшем и к полной порче светодиода. Некоторые сверхяркие кристаллы способны разогреваться до температуры 150˚ С.

Производители ввели понятие «максимальная рабочая температура» для определения пределов температурного режима, в котором работа лед источника будет оптимальной. Значение допустимой температуры обозначаются в общих паспортных данных.

Для борьбы с избыточной температурой применяются алюминиевые и медные термоотводящие радиаторы. Маломощные SMD светодиоды монтируются на плату (подложку), которая также выступает и в роли охладителя. Для улучшенной теплоотдачи место соединения светодиода и радиатора смазывается термопастой.

Срок эксплуатации

Этот параметр указывает на предполагаемую продолжительность работы LED кристалла. Индикационные светодиоды имеют продолжительность работы до 100 000 часов. Для сверхярких источников этот показатель составляет максимум 60 000 часов. Производители из Поднебесной зачастую завышают и этот показатель.

Для продления срока эксплуатации необходимо соблюдать температурный режим работы лед светильника. Другими словами, чем эффективней охлаждение, тем дольше живет источник.

Для наглядного ознакомления рекомендуется посмотреть видео. Автор видео всего за несколько минут лаконично описывает основные параметры и характеристики, которые действительно важны при выборе светодиодов.

Вывод

При выборе светодиодов желательно отдавать предпочтение маркам, зарекомендовавших себя брендов. Стоимость данных источников света значительно выше традиционных, следовательно, срок окупаемости тоже увеличен. Позарившись на дешевое изделие с плохими характеристиками, можно просто выбросить деньги на ветер и, напротив, светодиодные изделия от проверенных производителей обычно отрабатывают заявленный срок. Более того, при приобретении брендовых осветительных приборов на основе LED, как правило, предоставляется гарантия.

Характеристики светодиодов

Рынок предлагает большое количество самых разных светодиодов по самой разной стоимости. Разобраться в этом многообразии и выбрать именно то, что нужно поможет понимание характеристик светодиодов.

Первое, на что нужно обратить внимание, это производитель светодиода. Вернее, важно не столько конкретное название производителя, сколько сама возможность его идентифицировать. Смысл в том, что если у светодиода есть конкретный производитель, то к остальным заявленным его характеристикам появляется какое-то доверие, которое тем больше, чем известней и именитей этот производитель есть. В противном случае, практически всегда заявленные характеристики окажутся завышенными, а сама покупка превращается в своего рода лотерею. Особая внимательность требуется, когда нужна серия светодиодов, которые будут работать вместе. Чем менее известен производитель таких светодиодов, тем более вероятность того, что светодиоды даже вроде бы из одной партии будут иметь разные оттенки, яркость и надежность свечения.

Пример плохой светодиодной ленты — светодиоды имеют разную температуру свечения

Следующая важная характеристика светодиодов это цвет для цветных или цветовая температура для белых светодиодов. На данный момент производятся светодиоды от ультрафиолетовых до инфракрасных. Каждый конкретный цветной светодиод излучает свет в узком спектральном диапазоне – 5-10 нм.

Соответствие излучаемой длины волны к цвету светодиода

Конкретная длина волны может быть важна при выборе светодиодов для растений или аквариума. Встречаются также трехцветные RGB-светодиоды, которые представляют собой фактически три светодиода – красный, синий, зеленый – размещенные на одной подложке. Обычно они имеют общий анод или катод. Также должна указываться длина волны каждого цвета. Бывают двухцветные (например, красный и зеленый) светодиоды. Это, как правило, индикаторные светодиоды совсем небольшой мощности.

RGB-светодиод

Белые светодиоды излучают свет широкого спектра и различаются оттенками – цветовой температурой – от теплой белой до холодной. Цветовая температура измеряется в кельвинах и должна указываться в характеристиках конкретного светодиода.

Цветовая температура — диаграмма

Ведущие производители, например, CREE, приводят в технической документации спектральные характеристики своих белых светодиодов. В каких-то случаях это может быть очень важно. Более подробно об источниках света производства этой компании читайте в статье «Светодиоды CREE».

Спектр белого светодиода на примере CREE MT-G2

Визуально – чем теплее белый свет, тем он желтее. Чем холоднее – тем синее.

Визуальные различия свечения разной температуры

Следующие связанные параметры светодиода – это его максимальный рабочий ток, падение напряжения и их произведение – максимальная потребляемая мощность светодиода. Потребляемая мощность во многом определяет область применения светодиода – десятые доли ватта (рабочий ток до 50мА) для индикаторных светодиодов и до десятков ватт для мощных осветительных светодиодов. Индикаторные светодиоды не требуют дополнительного охлаждения, могут иметь разные размеры и варианты исполнения для выводного или поверхностного монтажа.

Индикаторные светодиоды разных размеров

Достаточно распространены осветительные светодиоды для поверхностного монтажа малой и средней мощности. Такие светодиоды имеют размеры до 5х6 мм и рассчитаны на рабочий ток до 50мА. Монтируя линейки из нескольких таких светодиодов можно получить достаточно мощные источники света. Также часто такие светодиоды продаются в виде готовых осветительных лент.

SMD-светодиоды собранные на ленте

Мощные светодиоды в процессе работы на максимальных токах выделяют большое количество тепла и это, безусловно, необходимо учитывать при проектировании готового устройства. Обычно такие светодиоды припаиваются к алюминиевой подложке, которая, в свою очередь, крепится к радиатору.

Мощный светодиод на алюминиевой подложке — «звездочке»

Хороший теплоотвод очень важен, поскольку при перегреве снижается эффективность работы светодиода, значительно ускоряется деградация кристалла и, соответственно, уменьшается срок его службы.

Опять же, если теплоотвода будет совсем недостаточно, то светодиод в итоге банально сгорит.

Мощность светодиода также определяет способ его питания. Для маломощных индикаторных светодиодов можно обойтись ограничивающими ток резисторами. Мощные светодиоды требуют более внимательного подхода и здесь уже не обойтись без подходящих по мощности драйверов.

Совсем не рекомендуется превышать максимальный рабочий ток светодиода – может произойти пробой и светодиод необратимо разрушится. Вообще, если рассчитывать на долговременную эксплуатацию, то реальный рабочий ток не должен превышать 70-75% от максимально допустимого. Безусловно, при достаточно эффективной системе теплоотвода.

Следующая важная характеристика светодиодов – это величина светового потока, излучаемого светодиодом. Световой поток измеряется в люменах на ватт мощности и определяется энергоэффективностью светодиода (подробнее – в статье «Энергоэффективность светодиодов»). Световой поток и освещенность связаны с физиологическими человеческими особенностями.

Человеческий глаз наиболее чувствителен к желто-зеленому свету с длиной волны 555нм. Поэтому понятия энергоэффективности и величины светового потока фактически могут быть отнесены только к белым светодиодам. Более того, в силу различия излучаемого спектра, белые светодиоды с холодной цветовой температурой будут более эффективны, чем светодиоды с теплым белым светом. Сегодня лидером по энергоэффективности является компания CREE. Серийно производимые ими светодиоды на сегодня имеют эффективность до 200 люменов на ватт мощности. И эта цифра постоянно растет.

Для практического применения светодиодов также важен такой их параметр как угол распространения света. Плоский кристалл светодиода излучает свет узким пучком, что не всегда удобно. Для расширения светового пучка используются те или иные оптические системы. Обычно это небольшие рефлекторы и линзы, устанавливаемые на светодиод.

Оптические системы на индикаторных и мощных светодиодах

Тем не менее, мощность излучения существенно падает по мере увеличения угла. Это хорошо иллюстрирует следующий график.

Зависимость интенсивности свечения светодиода от угла рассеивания света

Часто в характеристиках светодиода указывается только одно число – угол рассеивания. Например, 130 градусов. Это означает, что наблюдатель, расположенный под углом в 65 градусов к центральной оси светового пучка, получит всего 10-20% светового потока.

Срок службы современных светодиодов составляет десятки тысяч часов, что, скорее всего, будет гораздо больше, чем период работы готового изделия в целом. По этой характеристике светодиоды разных производителей отличаются мало, разве что совсем уж непредсказуемый китайский производитель NoName преподнесет неприятный сюрприз.

Также при нормальных условиях эксплуатации световой поток светодиода совсем незначительно ухудшается с течением времени – единицы процентов на несколько тысяч часов. Заметно ухудшить этот параметр может системный перегрев светодиода в работе или превышение его максимального рабочего тока.

Светодиоды становятся все более доступны для самых разных областей применения. Многообразие их вариаций способно запутать самого искушенного потребителя. Знание и понимание самых разных характеристик светодиодов было и остается ключевым для того, чтобы то или иное принятое решение о покупке было единственно правильным.

Характеристики светодиодов: достоинства и недостатки, применение

Основные характеристики светодиодов

1. Эффективность свечения (светоотдача)

Наиболее значимая характеристика светодиодов, обуславливающая экономическую целесообразность их использования в системах освещения различного назначения. Определяется, как отношение потока излучения к затрачиваемой мощности (Лм/Вт).
Для сравнения:
— 10-12лм/Вт — лампа накаливания;
— 40-150Лм/Вт — газоразрядные лампы;
— 50-120Лм/Вт — светодиоды.

Таким образом, светодиоды характеризуются прекрасными показателями светоотдачи, что дает возможность им выигрышно конкурировать с натриевыми, галогеновыми и люминесцентными лампами. Помимо этого, при выпуске светодиодных светильников не требуются отражатели, потому что их световой поток направляется в одной полуплоскости.

2. Мощность

— светодиоды малой мощности: до 0,5Вт;
— светодиоды средней мощности: 0,5-3Вт;
— светодиоды большой мощности: 3Вт и выше.

3. Цветовая температура

— 2500-4000К: белый теплый свет, схож с лампами накаливания;
— 4000-6500К: белый нейтральный свет;
— 6500-9500К: белый холодный свет.
В результате экспериментальных исследований установлено, что именно белый нейтральный свет отличается наибольшей четкостью передачи цветов и является наиболее удачным для работы с документами в офисных условиях.

4. Деградация

Это процесс постепенной потери показателей работоспособности светодиодов. Обычно производители указывают около 100 тыс. час. работы и более. Существенное влияние на ресурс светодиодов оказывает чрезмерное воздействие токов, превышающих их номинальное значение, и высоких температур, для предотвращения преждевременного старения применяются специальные конструкторские решения.  

К еще одной разновидности деградации светодиодов относится пусковое воздействие. Оно невысоко и составляет порядка 5-6%, выявляется обычно в первые 1000 часов горения светильника.

5. Угол свечения

Обычно у светодиодов он равен 120-140 градусов, а в индикаторных светодиодах — 15-45 градусов.

---

Технологические новшества в наше время происходят постоянно. Ежегодное появление новинок электроники, бытовой техники, автомобилестроения стало привычным явлением. То, что удивляло дватри года назад, часто уже безнадежно устарело к сегодняшнему дню. Большинство изменений касается улучшения существующих вещей, например, двигатель автомобиля становится более экономичным и экологически чистым от модели к модели. Вносимые улучшения понятны в основном узкому кругу специалистов.

 

Двигатели производятся теми же фирмами на тех же заводах. Внешне индустрия меняется довольно медленно и постепенно.

 

Гораздо реже происходят принципиальные изменения – технические революции. Во время революции меняется сам подход к решению задачи. Это приводит к кардинальному изменению свойств изделий и отрасли в целом.
Сегодня в мире осветительной техники происходит как раз такая техническая революция. Эта революция в течение следующих 3-5 лет может полностью изменить рынок светильников, а также повлиять на список ключевых игроков. Есть повод задуматься над ситуацией как существующим производителям, так и новым компаниям, не занимавшимся до сих пор этой сферой.
Приведем исторический пример.

 

До 70-х годов прошлого века основой радиотехнических устройств были электронные вакуумные приборы – радиолампы. Первые компьютеры были построены именно на лампах, и именно лампам они обязаны своими циклопическими размерами и стоимостью при вычислительной мощности калькулятора.

 

В 50-х годах началось активное развитие полупроводниковой техники, появились транзисторы, а позже интегральные схемы, содержащие сотни и тысячи транзисторов. Электронные лампы были полностью вытеснены из большинства областей, объемы их призводства упали в десятки раз. Многие компании-производители вынуждены были полностью переориентироваться или исчезнуть с рынка. Полупроводники завоевали мир, открыли возможности для тысяч компаний и огромного количества новых приложений. Ниже мы вернемся к этому примеру, чтобы увидеть интересные параллели между революцией полувековой давности и тем, что происходит сейчас на наших глазах.

 

Полупроводники, эти удивительные материалы — основа современной электроники. Они обладают важными свойствами, применяемыми в транзисторах и микросхемах. Однако этим их использование не ограничивается.
Еще в начале прошлого века был замечен эффект слабого свечения в области электрического контакта полупроводников разных типов проводимости. Тогда это явление не было понято и изучено. Как считается, первый полупроводниковый светодиод был изготовлен в 1962 году в США.

 

До 90-х годов ХХ века светодиоды получили широкое распространение в качестве устройств индикации и декоративных элементов. Использованию светодиодов в осветительной технике мешали трудности в получении белого цвета свечения. Дело в том, что кристалл, на котором построен диод, может излучать свет только строго определенной длины волны. Наш глаз воспринимает такое излучение как чистый цвет из спектра, например, красный или зеленый. Мы видим белый цвет, когда в наш глаз попадает очень широкий спектр длин волн или смесь нескольких определенных основных цветов.

 

Эту проблему можно решить тремя способами.

 

Первый – собрать на одном кристалле светодиоды трех цветов, например, красного, зеленого и синего.
Этот путь нашел свое применение в видеоэкранах и элементах декоративной подсветки с изменяющимся цветом.

 

Второй – использовать принцип люминесцентных ламп: излучение ультрафиолетового светодиода попадает на люминофор, светящийся белым светом под действием ультрафиолета.

 

Третий способ – использовать синий светодиод, покрытый желтым люминофором. Смесь желтого и синего цвета также воспринимается глазом как белый цвет (рис. 1).
Последний способ оказался самым удобным и эффективным для изготовления сверхъярких светодиодов. Такие светодиоды были впервые продемонстрированы в 1997 году. С этого времени начинается и использование светодиодов для решения задач общего освещения.

 

В настоящий момент общедоступными являются светодиоды, дающие световой поток до 140 люмен на 1 ватт потребляемой мощности. В лабораторных условиях получены устройства, излучающие до 200 люмен 1 на ватт. Теоретический предел сегодняшних технологий составляет порядка 300 люмен 1 на ватт.

 

{xtypo_quote}Для сравнения: лампа накаливания дает около 7 лм/Вт, а современная энергосберегающая люминесцентная лампа до 105 лм/Вт. Сравнимую со светодиодами эффективность на уровне 130 лм/Вт имеют натриевые лампы высокого давления. Существенным недостатком натриевых ламп является их почти монохроматический оранжево-желтый свет, ухудшающий цветопередачу предметов. {/xtypo_quote}

Световой поток источника, выраженный в люменах, характеризует его излучающую способность без учета диаграммы направленности. Когда мы оцениваем полезный эффект, производимый источником света, нам важно распределение света от светильника в пространстве. Например, дорожный светильник должен давать равномерное и яркое световое пятно на дороге, при этом не слепить водителей и не освещать дальний край обочины. Чтобы достичь этого, применяются рефлекторы и линзы – отражающая или фокусирующая оптика.

 

Эффективность любого рефлектора или линзы зависит, в значительно степени, от геометрии источника света. Светодиод – это практически точечный источник, который позволяет добиться 80-90% эффективности при формировании освещенной области. Лампа излучает во все стороны и имеет большие размеры поверхности, испускающей свет. Чтобы добиться нужной диаграммы направленности, придется пожертвовать от 40 до 70% света. По этой причине, даже при одинаковой энергетической эффективности (люмен на ватт), светодиод в полтора-два раза эффективней традиционной лампы.

 

У фирмы Osram имеется уникальное решение – светодиод со встроенной линзой, имеющий диаграмму направленности, идеально подходящую для освещения улиц и автомагистралей (рис. 2). При использовании такого диода нет необходимости в применении какой-либо вторичной оптики, следовательно, нет потерь света и дополнительных денежных затрат.

 

Светодиоды претендуют на то, чтобы стать серьезной альтернативой другим источникам света.

 

Рассмотрим их преимущества и недостатки, чтобы самостоятельно оценить, насколько оправданы эти ожидания.

 

Достоинства светодиодов

 

Итак, первое и самое главное достоинство – энергетическая эффективность. Электрический ток в светодиоде преобразуется непосредственно в кванты света – фотоны. Такое преобразование теоретически происходит без потери энергии – сколько энергии потрачено, столько и излучается. На практике потери, конечно, есть, но уже достигнуты впечатляющие результаты по сравнению с другими источниками. Светораспределение светильника создается с гораздо меньшими потерями света. 

 

Надежность и время жизни. Начнем с самого определения времени жизни устройства. Для светодиода за время жизни принято количество часов, которое он проработает до снижения его светового потока на 30%. Лидирующие производители (например, Osram) заявляют о времени жизни более 100 тыс. часов.

 

{xtypo_quote}Сравним: лампа накаливания – 1000 часов, стандартная люминесцентная лампа – 12 тыс. часов, газоразрядные лампы – до 40 тыс. часов. Данные по традиционным источникам света приведены по критерию полного выхода источника из строя. {/xtypo_quote}

Малый размер светодиода. Мощный одноваттный светодиод серии OSLON производства Osram имеет размер корпуса 3х3 мм. Это позволяет вписы-вать его в любую конструкцию светильника, а также создавать миниатюрные и при этом очень мощные осветительные приборы. (рис. 3).
Экологическая безопасность.

 

Светодиод сам по себе содержит сотые доли грамма вещества в кристаллической, крайне химически инертной форме. Люминесцентная лампочка содержит очень опасные для человека и природы вещества, такие как ртуть. Утилизация таких ламп дорогостоящий и сложный процесс.

 

Время включения-выключения и управление яркостью. Светодиоду требуются доли микросекунд (150 нс для белого одноваттного светодиода Golden Dragon Plus) для начала работы с полной отдачей после подачи на него электрического тока. Это дает возможность регулировать световой поток путем подачи коротких импульсов тока, следующих с высокой частотой.

 

Таким образом, яркость светильника может регулироваться в любых пределах с сохранением 100 % эффективности. Можно отметить и еще один эффект – светодиод некритичен к количеству циклов включений-выключений, что является бичом, например, недорогих энергосберегающих ламп.

 

Механическая прочность и стойкость к ударам. Светодиод – это твердый кристалл в пластиковой или керамической оболочке. При желании его можно уничтожить при помощи молотка. На практике он абсолютно не чувствителен к вибрациям и другим воздействиям, характерным для условий промышленного применения.

 

Стабильная работа при низких температурах без сокращения срока службы и потери яркости. Светодиодному светильнику не требуется запуск, он практически мгновенно выходит на заданный температурный режим.

Недостатки светодиодов

Самой большой проблемой при проектировании светодиодных светильников является решение вопроса о том, что делать с выделяемым теплом. Как уже говорилось, светодиод преобразует электрический ток непосредственно в световой поток.

 

Это достоинство, которое превращается в недостаток, когда речь заходит об отводе тепла. Дело в том, что светодиод практически не излучает мощности в инфракрасном диапазоне спектра. Инфракрасное излучение мы ощущаем как тепло, исходящее от лампочки. Оно бесполезно с точки зрения наших глаз, но очень хорошо отводит лишнее тепло от источника света.

{xtypo_quote}На практике в свет превращается около 25% энергии, а остальное переходит в тепло. Полупроводники не любят нагрев, их срок службы существенно падает при температуре выше 130-150 0С. (для сравнения – спираль лампочки накаливания нагревается до 2300 0С, а у галогенной – до 2700 0С). {/xtypo_quote}

 

Итак, недостаток № 1: нужно отводить тепло и делать это приходиться при помощи радиаторов, а иногда даже активных систем охлаждения. Для того, чтобы получить ожидаемую эффективность светодиодного светильника, требуется позаботиться о правильном источнике питания. Источник должен обеспечивать стабилизированный ток (а не напряжение, как требует подавляющее большинство устройств) на уровне от 100 мA до 1 А в зависимости от типа диода. Для достижения эффективности обычно используются импульсные источники с коррекцией коэффициента мощности.

 

Недостаток № 2 – относительно сложная схема питания.

 

Недостаток № 3, вероятно существующий лишь временно, – высокая цена светодиодов. В светотехнической отрасли принято говорить о люменах, получаемых на затраченный доллар или евро. На сегодняшний момент эта величина составляет до 3 евроцентов за 1 люмен, что на порядок выше, чем стоимость 1 люмена в люминесцентной лампе. Это основной фактор, препятствующий широкому распространению светодиодных светильников в быту. Однако в тех областях, где значение имеет стоимость владения, включающая стоимость обслуживания, светодиоды уже обходятся дешевле обычных ламп.

 

Чтобы в этом убедиться, достаточно подсчитать стоимость работ с применением автовышки по замене ламп в мачтах уличного освещения, не говоря уж о существенной экономии электроэнергии. Очень часто переход на светодиоды производится просто изза физической нехватки электрической мощности в районе.

 

Не случайно в начале статьи приведена история о радиолампах и транзисторах. Помимо лучших технических характеристик, которыми, кстати, первые транзисторы не особенно могли похвастаться, полупроводники открыли дорогу в отрасль для тысяч мелких компаний. С их появлением резко уменьшился финансовый и технологический барьер для выхода на рынок. Первые компьютеры новой эры были собраны в гаражах. Гиганты потеряли монополию, и в электронную индустрию пришла невероятно сильная конкуренция.

{xtypo_quote}Появление светодиодов открывает дорогу к производству светильников огромному количеству компаний, которые ранее этим не занимались. Все, что нужно на первом этапе, – это обычное оборудование для сборки электронных плат. В нашей стране существует избыток такого производства, который ждет своего часа.{/xtypo_quote}

Параметры светодиоды. Технические характеристики светодиодов. Сравнительные таблицы

Параметры светодиоды. Технические характеристики светодиодов. Сравнительные таблицы

Условно все светодиоды можно разделить на две большие группы:

Осветительные это те, которые могут обеспечить световой поток не меньше, чем у традиционных источников света. Некоторые модели даже их превосходят.
К ним можно отнести 4 популярных вида:

К индикаторным относится dip светодиоды. Рассмотрим сперва их.

Сокращение DIP расшифровывается как Direct In-line Package. Именно их в первую очередь начали массово выпускать в недалеком прошлом.

Трудно представить, но первые неказистые экземпляры для рядовых пользователей стоили от 200$ за штуку.

На сегодняшний день они уже не так распространены, но все же применяются:

• в устройствах индикации

• в панелях электронных приборов

• световых табло

• или елочных украшениях

По форме корпуса они могут быть круглыми, овальными или прямоугольными. Самые популярные типоразмеры с выпуклыми линзами – 3,5,8,10мм.

Напряжение питания 2,5-5В, при токе до 25мА.

Бывают разноцветными и многоцветными (RGB). Это когда в одном корпусе спрятано 3 перехода, а внизу есть 4 вывода.

В электрических схемах все светодиоды обозначаются как обычный диод с двумя стрелочками.

Обратите внимание

Несмотря на малые размеры и свою “древность”, отдельные модели из-за специфической формы корпуса, могут выдать в 1,5-2 раза больше яркости, чем некоторые SMD.

К тому же потребление энергии у DIP меньше чем SMD, да и стоят они дешевле. Однако SMD технология не стоит на месте и с каждым годом их параметры стремительно сближаются.

Вот таблицы с основными техническими характеристиками (сила света, рабочее напряжение, сила тока, угол свечения, цена) для индикаторных светодиодов DIP разных типоразмеров.

А также расшифровка маркировки их названий и обозначений (для просмотра нажмите на соответствующую вкладку):

Данный вид на сегодня является самым популярным. SMD расшифровывается с английского = Surface-Mount-Device.

В своей конструкции они имеют полупроводниковый чип или кристалл, установленный на подложку. Снизу расположены контакты для подключения.

Каждый такой светодиод закрывается в корпусе, который напрямую можно припаивать к любой поверхности. Поэтому то их и называют ”изделиями поверхностного монтажа”.

Несмотря на одинаковое название “СМД”, в продаже можно встретить модели обладающие абсолютно разными:

О популярности данного типа могут говорить следующие цифры. Общее количество производимых светодиодов SMD, только в одном корпусе 2835, за год составляет несколько миллиардов штук.

Почему они так популярны? Конечно из-за своих достоинств:

• продолжительный срок службы

• ну а самое главное – высокая светоотдача

Именно SMD вид используется в большинстве светодиодных лампочек и светильников.

Таблицы всех технических характеристик наиболее популярных марок светодиодов марки SMD 2835, 3528, 5050, 5730:

COB – Chip On Board. У этого вида большое количество маленьких кристаллов размещено на единой подложке и все это собрано в одном корпусе.

Схема соединения этих кристаллов – последовательно параллельная. Сверху они заливаются люминофором.

По-другому их называют светодиодными матрицами. Их достоинства:

• разнообразная форма сборки светодиодов

Все эти преимущества очень кстати подошли для изготовления ярких и компактных прожекторов. Также КОБы активно применяют там, где нужна акцентированная и декоративная подсветка.

Однако из-за близости расположения кристаллов друг к другу, происходит сильный нагрев корпуса, даже если вы и обеспечите нормальное охлаждение. Поэтому если вам нужна качественная фокусировка, придется использовать силиконовую оптику.
Она стойка не только к высоким температурам, но самое главное выдерживает без последствий огромное количество циклов нагрев-остывание.

На абы какую поверхность COM матрицы ставить нельзя. Ее необходимо предварительно подготовить.

Как определить марку SMD светодиода. Описание, виды и особенности маркировки SMD диодов

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.

Что такое smd

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.

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.

Полезное

В заключение

Светодиодные системы сегодня вытесняют лампы накаливания и энергосберегающие аналоги. Промышленники и жильцы домов любят их за низкое потребление электроэнергии и долгий срок службы. Дизайнеры за высокое качество света и безопасность. Радиолюбители за компактность и множество сфер применения. И наиболее популярные типы светодиодов – это SMD (СМД).

Пишите комментарии и делитесь статьей в социальных сетях, если узнали что-то новое и полезное о маркировке или сферах применения осветительных диодов.

Сверхяркие светодиоды характеристики. Конструкция мощного светодиода и угол рассеивания света

Мощные сверхяркие светодиоды устроены почти так же, как и стандартные. Различие состоит лишь в расположении кристаллов. В стандартном диоде они установлены на специальном основании, в ультраярком установочная площадка оснащена теплоотводом. По этой причине прибор может генерировать световой поток 100 Лм.

Компоненты, которые входят в состав мощного полупроводникового осветительного прибора:

1. Корпусным основанием служит металлокерамическая подложка, имеющая высокую теплопроводность. За счет этого достигается минимум теплового сопротивления и корпус кристалла электрически изолирован от теплоотвода.
2. Кристаллы из карборунда.
3. Подложка. Она изготовлена на основе карборунда и алюмонитрида. В результате в кристалле не возникают механические напряжения при смене температуры.
4. Отражатель. Данную функцию выполняет металлический корпус.
5. Линза плавающая. Материал, из которого она произведена, — кварцевое стекло. Линза не закреплена жестко в корпусе. Ее положение сохраняется за счет сцепления с желеобразным герметиком. Благодаря этому исключено появление механического напряжения и выполняется автофокусировка в широком температурном интервале.

Полупроводниковые осветительные приборы отличаются от стандартных углом рассеивания.

Последние излучают свет равномерно во все стороны пространства. Светодиод может иметь угол рассеивания 15-120?. Для увеличения указанного параметра используют рассеивающую линзу. Собирательную применяют для сужения угла, например, для создания точечного освещения.

Яркость светового потока диода изменяется в пределах угла. Максимальная освещенность достигается в центре, минимальная — по краям угла рассеивания. Данная характеристика влияет на стоимость светодиода. Например, у прибора, имеющего угол 180 гр, цена выше, чем у светодиода с параметром 60 гр.

Основные характеристики светодиодов. Классификация светодиодов по их области применения

Изначально светодиоды применялись в качестве индикаторов

Элементы led-освещения различаются по области их применения. Основные типы светодиодов: индикаторные и осветительные. Устройства не одинаковы, каждые имеют свои отличительные особенности и технические параметры.

Индикаторные светодиоды

Первый LED-светильник появился в середине прошлого века. Прибор имел тусклое красноватое свечение, небольшую энергетическую эффективность. Несмотря на недостатки, разработки в данном направлении были продолжены. Спустя 20 лет появились варианты с желтым и зеленым оттенком. К началу 90-х сила светового потока достигла 1 Люмена. К началу 2000-х значение достигло уровня 100 Люменов.

В 1993 году японские инженеры представили светодиод синего цвета. Свет устройства стал значительно ярче предшественников. С этого момента на рынке стали появляться устройства с разным свечением – сочетание синего, зеленого, желтого и красного позволяют создавать любой цвет и оттенок.

В настоящее время разработки продолжаются. Появляются новые виды светодиодов. При этом сохраняется низковольтное потребление при увеличении силы светового потока.

Осветительные светодиоды

Первые модели с низкой светимостью (DIP) были пригодны для индикаторной работы (например, в темноте виден выключатель – горит небольшой красный светодиод). Современные устройства позволяют освещать значительные площади – бытовые и промышленные помещения. Мощность светодиода выросла – LED-прибор для фонарика с показателем 3Вт аналогичен лампе накаливания на 25-30Вт. Потребление электроэнергии меньше примерно в 10 раз.

Такие светодиоды получили название осветительные благодаря основной области применения. Используются в лентах, фарах, лампах, других изделиях. Изготавливаются в отдельных корпусах, которые допускают поверхностный монтаж.

Основное отличие – выдают только белый свет холодного или теплого оттенков. Классификация:

• SMD – популярны модели с рассеивающим элементом на 100-130°; подложка для лампы из меди или алюминия, не нагреваются;
• СОВ – более мощные, сверхъяркие, состоят из множества небольших кристаллов, угол рассеивания значительный;
• Filament – обладают самым низким КПД (в сравнении с SMD), часто используются как декоративные элементы, изготавливаются различных размеров и форм.

Исходя из назначения и параметров помещения, выбирают оптимальный вариант. Характеристики осветительных устройств указаны на упаковке и в технической документации.

Ток светодиода. Как делают светодиоды

Светодиоды – это кристаллы, выращенные или наращенные из химических элементов на основе полупроводников. Они помещаются в специальный для каждого вида светодиодов корпус. Технологии изготовления светодиодов разнятся в зависимости от вида светодиода. Изготавливают светодиоды с добавлением различных химических элементов. Среди них полупроводники и не полупроводниковые металлы и их соединения. А также легирующие, то есть придающие составу определенные характеристики, примеси.

Изготовление светодиодов

Процесс изготовления светодиодов выглядит, примерно, следующим образом:

Пластины, служащие в качестве подложки будущих кристаллов светодиодов, помещают в специальную герметичную камеру. Такие пластины изготавливают из удобных для наращивания светодиодов материалов. Например, из искусственного сапфира, у которого подходящая для этого кристаллическая решетка. Прежде всего камеру заполняют смесью газообразных химических веществ на основе полупроводников и легирующих добавок. Затем внутренность такой камеры начинают нагревать. В процессе этого нагрева химические элементы, находящиеся до этого в газообразном состоянии, осаждаются на пластинах.

Процесс длится несколько часов. В итоге на подложке наращивается несколько десятков слоев общей толщиной лишь несколько микрон. Отличие в толщине пластины до и после наращивания не различимо на глаз.

Затем с помощью трафарета на пластину напыляются золотые контакты. После чего ее разрезают на мельчайшие части. Каждая такая часть – это отдельный кристалл светодиода со своими контактами. Размеры ее очень малы. По крайней мере, разглядеть ее в деталях можно лишь под микроскопом.

На следующем этапе готовые кристаллы вставляют в корпус. После того, по необходимости покрывают слоем люминофора. Тип корпуса и количество кристаллов зависят от того, где и как данный светодиод будет использоваться.

Все светодиоды отличаются друг от друга как отпечатки пальцев. То есть нет двух идентичных по своим характеристикам светодиодов. Потому на следующем этапе и происходит сортировка светодиодов по двум-трем сотням параметров. Чтобы отобрать наиболее близкие друг другу по мощности, цветовой температуре и другим характеристикам светодиоды.

В конце концов светодиоды проверяют на работоспособность на испытательных стендах. И лишь затем из них изготавливают светодиодные лампы, ленты или используют в других сферах применения.

Видео светодиоды. Основные параметры

описание маркировок и технических параметров диодов для лам освещения, какие размеры, вес, мощность, напряжение в led разных марок > Свет и светильники

Прибор для проверки светодиодов своими руками: схема супер тестера Led

Читайте, как сделать прибор для проверки светодиодов своими руками. Узнайте, вы каких ситуациях самоделка лучше приобретенного в магазине прибора. Почему выходят из строя светодиодные элементы в лампах, лентах, телевизорах. Почему не стоит заниматься ремонтом телевизора самостоятельно….

14 02 2021 17:14:55

Светодиодная подсветка: как сделать освещение из led ленты своими руками

Читайте здесь, что такое светодиодная подсветка из светодиодной ленты и какими главными параметрами она характеризуется. Как сделать светодиодную подсветку своими руками. Основные правила и схемы подключения для одноцветных и RGB-лент. В каких случаях нужен радиатор и что использовать в качестве его основы….

11 02 2021 22:49:25

Подсветка WLED: что это, отличия, лучше LED или WLED

Узнайте, что такое подсветка WLED, каковы ее преимущества и чем она отличается от альтернативных видов конструкции. Выясните, какие изменения такая технология вносит в цветопередачу, уточните остальные преимущества, возможности и особенности….

10 02 2021 12:24:42

Блок питания для светодиодной ленты 12В своими руками: схема драйвера

Читайте здесь, как сделать блок питания для светодиодной ленты 12 В своими руками, каковы его главные особенности и назначение, какие готовые блоки существуют и можно ли использовать модели от техники б/у, из каких этапов состоит процесс самостоятельной сборки устройства, как выглядит его схема и какие нюансы при этом нужно учесть. …

14 01 2021 19:23:16

Контурная подсветка и архитектурное освещение зданий

Читайте здесь, что такое контурная подсветка зданий, каковы ее общие задачи, какие требования, нормы и правила существуют для этого типа освещения, какие главные виды контурной подсветки фасадов бывают, чем они отличаются, а также какие виды светильников в них применяются….

07 01 2021 8:25:27

Двухцветный светодиод: характеристики диодов с двумя и тремя выводами, схема подключения

Читайте, что такое двухцветный светодиод, какая у него конструкция и принцип работы. Узнайте. Где эти элементы используются и как подключаются. Какие системы управления создаются на основе диодов с током до 1 А и таймером 555. Что можно сделать из двухцветных светодиодов в домашних условиях. Какие недостатки у самодельных приборов на основе этого типа радиоэлементов….

25 12 2020 15:10:22

Как подключить светодиод к батарейке на 1, 3 и 9 вольт

Узнайте, можно ли подключить светодиод к батарейке. Читайте, какие источники могут быть использованы для питания LED элементов, что надо сделать для защиты от перегрузки. Уточните для себя порядок подключения светодиодов к батарейкам разной емкости….

20 12 2020 23:22:35

Светодиод 3 Вт: характеристика LED 3 w

Читайте, в чем состоят особенности конструкции светодиодов мощностью 3 ватта. Узнайте, его технические характеристики, специфические качества элементов и схему подключения светильников….

12 12 2020 15:29:23

Схема энергосберегающей лампы: принцип работы и устройство

Читайте здесь, как устроена и работает схема энергосберегающей лампы, какие виды таких приборов освещения существуют, какие у них главные эксплуатационные характеристики, каковы принципы и устройство их работы, какие компоненты составляют их схему и как происходит зажигание….

08 12 2020 5:21:36

Цветы светильники из изолона: как сделать ростовой торшер в виде большой розы

Читайте здесь, как сделать цветы светильники из изолона своими руками, какие инструменты и материалы для этого потребуются, из каких основных этапов состоит процесс изготовления цветка, стеблей и листьев, и как правильно подсоединить шнур с выключателем и патрон для лампочки в собранный светильник. …

26 11 2020 10:33:52

COB LED: что это такое, характеристики и параметры светодиодной лампы

Читайте, что такое COB LED, чем отличается от светодиодов SMD. Узнайте, как эти модули производятся, какими преимуществами обладают. Какие у С О В-модулей технические и оптические характеристики, что необходимо учесть при работе с ними. На какие критерии следует обратить внимание при покупке….

24 11 2020 6:54:41

По какой причине мигает энергосберегающая лампочка

Выясняем, почему может мигать лампочка при включенном и выключенном свете. Как найти причину, по которой моргает энергосберегающая или светодиодная лампа. Как исправить мигающие источники света….

09 11 2020 12:17:54

Светодиодная лента: что это такое, особенности маркировки, для чего используется, каких цветов бывает и как выбрать диодную ленту

Читайте, какие светодиодные ленты предлагает рынок, какая Led лента лучшая для дома. Узнайте, как расшифровать маркировку и выбрать изделие по напряжению, мощности, световой отдаче, цвету. Как подобрать драйвер для приобретенной ленты. Как определить длину отрезка, если блок питания уже куплен….

08 11 2020 13:17:45

Лазерный диод: подключение светодиодного лазера

Узнайте, что такое лазерный диод, как он устроен, принцип действия и разновидности. Читайте, какими особенностями обладают элементы с разной длиной волны и цветом луча. Уточните для себя специфику подключения и необходимость использования дополнительных устройств….

07 11 2020 2:26:20

Энергосберегающая лампа — что это, какие бывают эконом лампочки, виды и типы энергосберегательных осветительных приборов для дома

Узнайте, что такое энергосберегающие лампы, какие виды предлагаются в магазинах, чем они отличаются друг от друга. Читайте, как выбрать лампочку по мощности, размерам, цоколю, мощности потока света, производителю. Почему компактные люминесцентные и светодиодные лампы лучше, чем лампочки накаливания….

30 10 2020 10:47:32

Светодиод АЛ307: характеристика, цоколевка и маркировка

Читайте здесь, что такое светодиоды А Л307, какими техническими характеристиками они обладают и где применяются, какова их маркировка цвета и соответствующая ей длина волны излучения, а также какими размерами и характеристиками цоколевки они обладают. …

27 10 2020 1:47:46

Мощные светодиоды: какая яркость у самых мощных диодов

Читайте здесь, что такое мощные светодиоды, какие производители и с какими особенностями их изготавливают, какие главные параметры наиболее полно их характеризуют, в каких областях они чаще всего применяются и какие входят в Т О П популярных на сегодня моделей….

23 10 2020 5:17:23

Неоновая подсветка: освещение для комнат и квартир с использованием неона

Читайте здесь, что такое неоновая подсветка, из каких конструктивных элементов состоит неоновый светильник и на каком принципе он работает, какие популярные варианты применения его в интерьере существуют, что нужно учесть при установке такой системы освещения и на что обратить внимание при выборе оборудования для нее….

11 10 2020 18:13:18

Подсветка для унитаза с датчиком движения

Узнайте, что такое подсветка для унитаза, как она работает и устанавливается. Читайте, чем полезен датчик движения, какими возможностями он обладает. Запомните, как выбирать подходящий прибор и в каких странах их чаще всего производят….

30 09 2020 11:22:44

3014 SMD: техническая характеристика светодиода

Узнайте, чем 3014 SMD отличаются от других чипов, используемых для изготовления модулей для освещения и подсветки. Узнайте, как подключать к питанию ленты и отдельные светодиоды. Как рассчитать параметры сопротивления и других элементов схемы. Как проверить работоспособность 3014 SMD в домашних условиях….

26 09 2020 2:38:43

Характеристики светодиодов

Для того чтобы произвести оценку всего многообразия существующих типов твердотельных источников света попробуем сравнить характеристики светодиодов различного назначения.

Общие характеристики, которые можно применить при оценке параметров любых светоизлучающих диодов – это спектр излучения, показатели световой мощности (сила света либо световой поток), вольтамперная характеристика, электрическая мощность светодиода.

Вольтамперная характеристика всех диодов в той или иной мере идентична по своей форме, отличия состоят только в конкретных величинах токов и напряжений, поэтому на ней заострять внимание не будем.

Начнем с самых простых представителей

Стандартные индикаторные светодиоды в круглых и овальных корпусах имеют мощности порядка 20-50 мВт и различный спектр излучения, определяющийся типом используемого полупроводника для его изготовления. Типовым представителем таких светодиодов может служить круглый 5 мм  АЛ307 отечественного производства.

Его технические параметры приведены в таблице ниже.

Тип	Спектр излучения	Длина волны, нм	Сила света, мкд	Номинальный ток, мА	Прямое падение напряжения, В
АЛ307 В	зеленый	567	0.4 1.5 6	20	2.8
АЛ307 Г
АЛ307 Н
АЛ307 Б	красный	655	0. 9 2.0 6	10	2.0
АЛ307 К
АЛ307 Л
АЛ307 Д	желтый	590	0.4 1.5 6	10	2.5
АЛ307 Е
АЛ307 Ж
АЛ307 О	оранжевый	610	0.4 1.5 6	10	2.5
АЛ307 Р
АЛ307 М

Поскольку светодиоды индикаторного типа имеют узкий угол свечения, то для оценки используется такой параметр излучения как сила света, измеряющийся в милликанделах [мкд]. АЛ307 имеет по три градации яркости для каждого цвета. Спектр представлен четырьмя цветами.

Светодиоды в корпусах типа «пиранья» позволяют получать большие мощности за счет сниженного теплового сопротивления и отвода тепла на плату сразу через четыре вывода. Корпус «пиранья» также обрел популярность благодаря повышенной механической устойчивости – светодиоды «пиранья» с успехом применяются для изготовления автомобильного света. Практически все крупные производители имеют в своей номенклатуре семейство светодиодов в корпусе «пиранья».

Такие светодиоды обычно называются ультраяркими или сверхяркими. Основные технические параметры светодиодов «пиранья» производства американской компании CREE  приведены в таблице.

Тип	Спектр излучения	Длина волны, нм	Световой поток, лм	Номинальный ток, мА	Прямое падение напряжения, В
CP41B-R	красный	628	7-8	70	2,5
CP41B-А	оранжевый	591	6,5-8	70	2,5
CP41B-B	синий	470	2,5	30	3,6
CP41B-G	зеленый	527	6,5	30	3,6

Угол свечения может быть 40˚, 70˚ или 100˚ в зависимости от модификации, определить которую поможет data sheet производителя.

Корпус «пиранья» позволяет отводить до 200 мВт мощности.

Длина волны, которая приведена в таблице для каждого цвета свечения является доминантной для данного типа светодиода. В действительности же спектр излучения, например, красного светодиода может находиться в диапазоне от 620 до 637 нм.

«Пиранья» может быть и белого свечения. Белые светодиоды изготавливаются путем нанесения желтого люминофора на синий кристалл.

Следующую группу – SMD 5050 – можно отнести уже к категории мощных светодиодов. Как видно из названия это светодиоды поверхностного монтажа с размерами 5×5 мм.

Наименование SMD 5050 – условное, поскольку различные производители дают свое обозначение данному классу светодиодов в соответствии со сложившейся системой. Максимальная мощность достигает одного ватта. На дне корпуса такого светодиода обычно располагается специальная площадка для отведения тепла, хотя в менее мощных модификациях она может и отсутствовать.

Светодиоды SMD 5050 обычно белого цвета свечения, т. к. предназначены для изготовления светильников. Они могут монтироваться как на стеклотекстолитовую, так и на алюминиевую печатную плату. Последняя используется для лучшего отвода тепла при больших мощностях.

Белый спектр излучения подобных светодиодов имеет различные цветовые оттенки. Для них вводится такая характеристика как «коррелированная цветовая температура», которая измеряется в Кельвинах [K].

Угол свечения у них составляет 115˚.

Ниже приведены основные характеристики светоизлучающих диодов CLN6A, как одного из лучших видов в этом классе (полный список возможных исполнений достаточно велик, поэтому приведены два типовых представителя).

Тип	Спектр излучения	Свет-й поток, лм		Номинальный ток, мА	Прямое падение напряжения, В
		Мин.	Макс.
CLN6A-WKW-CJ0L0153	Холодный белый 5500 К	60	101,8	300	3,8
CLN6A-MKW-CH0K0133	Теплый белый 3200 К	51	85,6

Как видно из таблицы спектр излучения влияет на величину светового потока – это правило для всех светодиодов белого свечения.

Для того чтобы точно определить характеристики белого светодиода необходимо знать его полное обозначение, поскольку в нем с помощью так называемых бинов зашифрованы все отличающиеся параметры. Например, светодиод XPEWHT может иметь бин по световому потоку Q5 (107 лм при токе 350 мА), а может R2 (114 лм) и R3 (122 лм). Ошибка или неполная маркировка при заказе может привести к «недостаче» люменов на 14% (если вместо R3 получим Q5). То же можно сказать про спектр излучения. Внимательно изучайте документацию производителя!

Характеристики светодиодов SMD 3528 5050 5630 5730 3014 2835

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.

Cодержание

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.

Светодиоды Super Flux Piranha (Пиранья)

Особая группа светодиодов, широко применяемых в рекламной промышленности и в автотюнинге — сверхъяркие светодиоды Piranha прямоугольной формы. Светодиоды отличаются особой формой основания, и улучшенными рассеивающими свойствами. Они удобно и жестко крепятся четырьмя выводами на печатную плату или на другое плоское основание.

Виды светодиодов

Цвета: белый, красный, зеленый и синий. Размеры — от 3 до 7,7 мм. Благодаря подложке большей площади и высокой теплопроводности, ток через светодиод может доходить до 50 мА при напряжении до 4,5 вольт. Угол рассеяния достигает 120 и более градусов.

https://youtu. be/C3fpuhckkVI

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 варианты 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 внешних воздействий. Контакты для монтажа находятся с обратной стороны. Они также выполняют роль теплоотвода.

Таблица. Технические характеристики.

Основные выводы

Быстродействие и отличные технические характеристики светодиодных ламп сделали их самым популярным источником освещения. Правильно подобранные параметры прибора позволяют организовать эффективное освещение с наименьшими затратами электроэнергии. Выбирая лампочку, обязательно следует обратить внимание на ее мощность и светоотдачу. А чтобы прибор освещения идеально вписался в обстановку и исправно выполнял свои функции, нужно учесть цветовую температуру выбранных диодов.

Предыдущая

СветодиодыКак подключить светодиод к 12 Вольтам

Следующая

СветодиодыЧто лучше ксенон или светодиодные лампы для авто

Требования к подключению.

Все осветительные полупроводниковые приборы, в том числе smd требуют качественного электропитания. Сила тока не должна превышать номинальное значение. Наиболее целесообразным является 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.

Лазерные диоды

И напоследок еще об одном типе, который нельзя отнести ни к индикаторным, ни к осветительным LED, – лазерный диод. Собственно, светодиодом его можно считать с натяжкой, поскольку по технологии производства он не имеет ничего общего с обычными LED.

Лазерные диоды

Лазерные диоды представляют собой особым образом обработанные полупроводниковые кристаллы, которые при подаче напряжения генерируют очень узкий пучок света. При этом образцы нового поколения позволяют получить угол расхождения луча в пределах 5-10⁰. Встречаются как модели, работающие в видимом диапазоне, так и вне его (УФ и ИК).

Лазерные диоды

Широкое применение эти диоды нашли в лазерных указках, целеуказателях, DVD-приводах, оптических компьютерных мышах, линиях оптоволоконной связи.

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 в процессе 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

Индикаторные и осветительные LED

Чтобы яснее представлять, какие бывают светодиоды, их можно разделить на две большие группы: индикаторные и осветительные.

Индикаторные используются в основном в целях цветовой индикации, а также при подсветке дисплеев, приборных панелей и других приборов. То есть это светодиоды сравнительно небольшой мощности (до 0.2 Вт) с умеренной яркостью.

Осветительные LED используются при освещении помещений в составе светодиодных ламп и лент, в автомобильных фарах и везде, где требуется получить высокую интенсивность свечения. Мощность таких светодиодов может достигать десятков ватт.

Распространенный вид светодиодов – COB

Другими, наиболее распространенными и модными видами являются диоды COB типа (Chip On Board – англ. чип на плате). В этом случае на одну плату ( подложку ) монтируется от 9 и более кристаллов. Их заливают люминофором. В таком виде мы получаем светодиод с большой яркостью. Данная технология упростила и существенно удешевила изготовление светотехнических LED устройств. Световой поток COB диодов на порядок больше, чем у СМД.

Основное назначение – освещение. В то время, как COB диоды можно использовать и в качестве индикаторов.

В плане ремонтопригодности COB наименее предпочтительны, т.к. в случае перегорания придется поменять всю матрицу.

И кстати, мною давно замечено, что в COB чипах достаточно сложно (простому обывателю) определить количество, размер кристаллов. А соответственно и сопоставить полученные измерения ( подсчеты ) с заявленными характеристиками источников света.

Ну и последняя новинка 2020 года в твердотельном освещении – filament светодиоды.

Типы светодиодов: по цветовой температуре

Традиционные неорганические светодиоды доступны в различных цветах. Первые типы светодиодов, которые были изготовлены, были красными, но с тех пор были введены многие другие цвета. Теперь они доступны в следующих цветах: Из доступных цветов синие и белые светодиодные типы дороже, чем светодиоды других цветов в результате более высоких издержек производства.

В дополнение к светодиодам, излучающим видимый свет, другие изготовляются для испускания инфракрасного излучения. (Читайте статью про инфракрасные светодиоды). Эти часто используются для таких приложений, как телевизионные пульты дистанционного управления, где видимый свет отсутствует. Цвет светоизлучающего диода определяется полупроводниковым материалом, используемым в диоде. Хотя пластиковое тело диода может быть окрашено, это не то, что придает диоду его цвет.

Новый вид светодиодов – filament

Данный тип диодов сформировался не так давно. Но сразу полюбились покупателями. И это не мудрено, т.к. при одинаковой мощности ( в сравнении с COB или SMD ) мы можем получить большую освещенность.

Пока основное применение filament светодиодов — LED лампы. Филаментные светодиоды монтируются на стеклянную или сапфировую подложку. Технология – Chip-On-Glass. В результате чего, свет распространяется на 360 градусов. Достаточно интересная и «далеко идущая» технология.

Светоизлучающий диод: основы, типы и характеристики

Светодиод или светоизлучающий диод — это полупроводниковое устройство, излучающее свет за счет эффекта электролюминесценции. Светодиод в основном представляет собой PN-диод, который излучает свет при прямом смещении.

Светодиоды есть почти везде. Вы можете найти светодиоды в автомобилях, велосипедах, уличных фонарях, домашнем освещении, офисном освещении, мобильных телефонах, телевизорах и многом другом.

Причина столь широкого внедрения светодиодов в их преимуществах перед традиционными лампами накаливания и современными компактными люминесцентными лампами (КЛЛ).Ниже перечислены некоторые преимущества светодиодов перед источниками света накаливания и КЛЛ:

• Низкое энергопотребление
• Малый размер
• Быстрое переключение
• Физически прочный
• Длительный

Благодаря этим преимуществам светодиоды стали довольно популярными среди большого количества людей. Инженеры-электронщики, любители электроники и энтузиасты электроники часто работают со светодиодами для различных проектов.

Следовательно, статья о светоизлучающих диодах, посвященная различным темам, таким как основы светодиодов, типы светодиодов и характеристики светодиода, принесет пользу всем.Итак, начнем с основ светодиодов.

Основы светодиодов (светоизлучающих диодов)

Как упоминалось во введении, светодиод — это полупроводниковый источник света. Он состоит из диода с PN-переходом, и когда на светодиод подается напряжение, электроны и дырки рекомбинируют в PN-переходе и выделяют энергию в виде света (фотонов).

Свет, излучаемый светодиодом, обычно монохроматический, то есть одноцветный, и цвет зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника.

Светоизлучающие диоды могут быть изготовлены для излучения всех длин волн видимого спектра, то есть от красного (620–750 нм) до сине-фиолетового (380–490 нм).

Электрический символ светодиода аналогичен символу PN-диода. На следующем изображении показан красный светодиод вместе с символами PN-диода и светодиода.

Характеристики светодиода (светоизлучающего диода)

Перед тем, как подключить светодиодную схему и начать ее использовать, есть несколько характеристик светодиода, которые стоит знать (на самом деле, они очень важны).Если вы обратитесь к любому из технических паспортов, предоставленных производителем, вы можете найти спецификацию партии, соответствующую электрическим характеристикам, абсолютным максимальным номинальным значениям, физическим размерам и т. Д.

Не буду утомлять вас всеми характеристиками, а только тремя важными. Это полярность, прямое напряжение и прямой ток.

Полярность светодиода

Полярность указывает на симметричность электронного компонента. Светоизлучающий диод, подобный диоду с PN переходом, не является симметричным i.е. он позволяет току течь только в одном направлении.

В светодиодах положительный вывод называется анодом, а отрицательный вывод называется катодом. Для правильной работы светодиода анод светодиода должен иметь более высокий потенциал, чем катод, поскольку ток в светодиодах течет от анода к катоду.

Что произойдет, если мы подключим светодиод в обратном направлении? Что ж, ничего не происходит, так как светодиод не проводит. Вы можете легко идентифицировать анодный вывод светодиода, поскольку они обычно имеют более длинные выводы.

Прямой ток светодиода

Светодиоды

— очень чувствительные устройства, и величина тока, протекающего через светодиод, очень важна. Кроме того, яркость светодиода зависит от силы тока, потребляемого светодиодом.

Каждый светодиод рассчитан на максимальный прямой ток, который может безопасно проходить через него, не перегорая светодиод. Да. Если допустить ток, превышающий номинальный, светодиод фактически сгорит.

Например, наиболее часто используемые светодиоды 5 мм имеют номинальный ток от 20 мА до 30 мА, а светодиоды 8 мм имеют номинальный ток 150 мА (точные значения см. В таблице данных).

Как регулировать ток, протекающий через светодиод? Чтобы контролировать ток, протекающий через светодиод, мы используем резисторы, ограничивающие ток.

Дополнительная информация о светодиодах и токоограничивающих резисторах SIMPLE LED CIRCUITS.

прямое напряжение светодиода

Светоизлучающие диоды

также рассчитаны на прямое напряжение, то есть количество напряжения, необходимое для того, чтобы светодиод проводил электричество. Например, все светодиоды диаметром 5 мм имеют номинальный ток 20 мА, но прямое напряжение меняется от одного светодиода к другому.

Красные светодиоды имеют максимальное номинальное напряжение 2,2 В, синие светодиоды — максимальное номинальное напряжение 3,4 В, а белые светодиоды — максимальное номинальное напряжение 3,6 В.

Простая светодиодная схема

На следующем рисунке показана схема простой светодиодной схемы, состоящей из 5-миллиметрового белого светодиода с источником питания 5 В.

Поскольку это белый светодиод, номинальные значения тока и напряжения следующие: типичный прямой ток составляет 20 мА, а типичное прямое напряжение — 2 В.

Итак, чтобы регулировать ток и напряжение, мы использовали резистор 180 Ом, рассчитанный на Вт рассеиваемой мощности.

Типы светодиодов

Светодиоды сквозные

Они доступны в различных формах и размерах, наиболее распространенными из которых являются светодиоды 3 мм, 5 мм и 8 мм. Эти светодиоды доступны в разных цветах, таких как красный, синий, желтый, зеленый, белый и т. Д.

Светодиоды SMD (светоизлучающие диоды для поверхностного монтажа)

Светодиоды

для поверхностного монтажа или SMD — это специальные корпуса, которые можно легко установить на печатной плате. Светодиоды SMD обычно различаются по физическим размерам.Например, самые распространенные светодиоды SMD — это 3528 и 5050.

Двухцветные светодиоды

Следующим типом светодиодов являются двухцветные светодиоды, как следует из названия, могут излучать два цвета. Двухцветные светодиоды имеют три вывода, обычно два анода и общий катод. В зависимости от конфигурации проводов цвет будет активирован.

RGB светодиод (красный — синий — зеленый светодиод)

Светодиоды

RGB — самые любимые и самые популярные светодиоды среди любителей и дизайнеров.Даже компьютерные сборки очень популярны для использования светодиодов RGB в корпусах компьютеров, материнских платах, оперативной памяти и т. Д.

Светодиод

RGB содержит 3 светодиода на одном кристалле, и с помощью технологии, называемой ШИМ (широтно-импульсная модуляция), мы можем управлять выходной мощностью светодиода RGB для получения широкого диапазона цветов.

Светодиоды высокой мощности

Светодиод с номинальной мощностью более или равной 1 Вт называется светодиодом высокой мощности. Это связано с тем, что обычные светодиоды имеют рассеиваемую мощность в несколько милливатт.

Мощные светодиоды очень яркие и часто используются в фонариках, автомобильных фарах, прожекторах и т. Д.

Поскольку рассеиваемая мощность мощных светодиодов высока, требуется надлежащее охлаждение и использование радиаторов. Кроме того, потребляемая мощность для этих светодиодов обычно очень высока.

В этой статье мы рассмотрели основы светодиодов и несколько важных характеристик светодиодов. В следующем уроке мы увидим, как работает светодиод и как устроен светодиод.

LED Diode Definition — конструкция, характеристики, применение

Светодиод (LED, LED diode) — тип полупроводникового диода , который также относится к категории оптоэлектронных компонентов. Типовая конструкция светодиода основана на «полупроводниковом кристаллическом переходе p-n» (подробнее о «p-n переходе» здесь ) . После того, как светодиод будет поляризован положительным электрическим напряжением (прямое смещение), которое превышает его пороговое значение напряжения, он начнет излучать электромагнитное излучение в видимом и инфракрасном спектре света.

Рис. 1. Символ светодиода

Конструкция светодиода

Цвет и длина волны светового излучения, излучаемого светодиодами, тесно связаны с полупроводниковым материалом, из которого он был изготовлен. Обычно их изготавливают из соединений (двухкомпонентных и многокомпонентных) химических элементов 3-й и 5-й групп Периодической таблицы Менделеева (например, GaAs, — арсенид галлия, GaAs, — фосфид галлия, GaAsP 1. — арсенофосфид галлий с правым легированием).Элементный состав диода подбирается таким образом, чтобы полупроводниковая структура, полученная в процессе, позволяла излучать свет в желаемом спектральном диапазоне. «P-n-переходы» светодиодов с GaAs в основном производятся с использованием диффузионного метода . Это обеспечивает высокую квантовую эффективность. Группа соединенных между собой диодов используется в различных типах дисплеев, например в семисегментных дисплеях.

LED Разделение по цвету светового излучения 9017 желтый

Цвет	Длина волны λ [нм]
Ультрафиолетовый		9017 9017 Фиолетовый	380 — 435
Синий	435-500
Сине-зеленый	500-520
Зеленый	520-565
Оранжевый	590-625
Красный	625-700
Инфракрасный (ИК)	> 700

Плавное изменение цвета волны сопровождается аналогичным изменением цвета.В приведенной выше таблице мы расположили диапазоны значений длин волн по длине, чтобы лучше понять связь между длиной волны и цветом диода.

Светодиод Характеристики напряжения тока

Характеристики светодиода показывают, что цвет диода влияет на мощность, потребляемую этим светодиодом. Светодиоды , излучающие инфракрасный цвет , потребляют меньше всего энергии, а белый цвет — больше всего. Это потому, что разные диоды имеют разные пороговые напряжения.Вы можете видеть, что на светодиоде характеристики показаны ниже.

Рис. 2. Группа вольт-амперных характеристик светодиодов, показывающих разницу пороговых напряжений у светодиодов разного цвета

Прямое напряжение светодиода

Ассортимент качеств этого семейства светодиодов очень широк и в настоящее время не существует достойного подхода, чтобы сузить их и технологически «свести» их к еще более явной и поддающейся количественной оценке форме. Тем не менее, они несколько ограничены (сужены) и охватывают обычные значения, разделив светодиоды на классы, выбирая цвет света, поскольку он является стандартом для вашей отрасли.

Светодиод Прямое напряжение — это минимальное напряжение, при котором светодиод начинает светиться из-за потока тока. Рекомендации относительно максимального прямого тока, характеризующего подтвержденный диод, можно найти в примечаниях к каталогу, тем не менее, это сложно, особенно если мы не знаем источник диода, так как вы не можете найти маркировку производителя на светодиоде. В среднем светодиоды будут иметь максимальный прямой ток 20-30 мА, однако многие обычные светодиоды (с линзой) хорошо работают при менее 10 мА, многие обычно 2-3 мА.Прямое напряжение светодиода в диоде зависит от тона освещения и от материала, из которого он изготовлен.

Светодиод Принцип действия

Принцип действия светодиода основан на явлении электролюминесценции (создание электромагнитного излучения под действием электрического поля). Электролюминесценция возникает в результате рекомбинации (аннигиляции) пары носителей (электронов и электронных дырок) в области «p-n перехода».В то время как электроны текут с более высокого уровня на более низкий, рассеивание мощности происходит в виде тепла (безызлучательная рекомбинация — в полупроводниках с n-наклонной запрещенной зоной) или света (излучательная рекомбинация — полупроводники с простой запрещенной зоной) . Во время этого потока энергия электронов преобразуется в квант электромагнитного излучения .

Гибкие светодиодные дисплеи

Динамическое развитие электроники, которое мы наблюдаем сегодня, было бы невозможно без одновременных исследований в области междисциплинарной науки под названием нанотехнологии .Мы достигли такого уровня, что нас не удивляют гибкие светодиодные экраны , которые используются в телевизорах, мобильных телефонах, умных часах или даже в одежде.

Рис. 3. Источник: digitaltrends.com

Устройство в целом (электронная схема и компоненты) заключено в тонкую как бумагу и даже прозрачную фольгу . Быстрый рост OLED-технологии также был одной из причин дальнейшего развития и роста популярности гибкой электроники .Такие решения позволяют пользователям взаимодействовать с такими устройствами, скручивая их на , изгибая или складывая в обеих плоскостях . В качестве преимуществ гибкого дисплея мы можем рассматривать, например, более дешевый производственный процесс, эксплуатация, что может обернуться окончательной более низкой ценой в магазинах электроники в будущем.

Примеры разновидностей светодиодов

• Светодиод RGB (красный зеленый синий светодиод) — имеет три цвета в «одной коробке», что позволяет генерировать любой цвет,
• IR (инфракрасный) — излучает используемое инфракрасное излучение например при передаче данных, также в старых моделях мобильных телефонов (некоторые из вас могут этого не помнить!)
• HB LED (High Brightness LED) — диоды с повышенной яркостью.Они используются в автомобилях, светофорах, уличных фонарях или передних велосипедных фонарях.

LED — Преимущества

• возможность выбора цвета света (длина волны),
• низкое рабочее напряжение (одиночным светодиодам требуется от 2 до 4 В для начала работы),
• низкое энергопотребление,
• малогабаритный компонент (по сравнению со стандартной лампой даже очень маленькой),
• высокоэффективный,
• низкие потери энергии,
• прочный.

— Объявление —

Характеристики светодиода, требующие внимания ＜ Зависят от температуры перехода ＞ | Основы электроники

Изменение характеристик в зависимости от температуры (светимость, длина волны, прямое напряжение)

Некоторые характеристики светодиода будут варьироваться в зависимости от температуры кристалла (Tj: температура перехода светоизлучающего блока), которая включает температуру окружающей среды и тепловыделение светодиода во время работы.

Типичные изменения характеристик описаны ниже.

Светимость

Обычно, когда Tj увеличивается, интенсивность света уменьшается. Это связано с повышенной рекомбинацией электронов и дырок, которые не вносят вклад в излучение света.

Длина волны

Длина волны излучения изменяется в зависимости от изменений температуры так же, как изменяется светимость. В первую очередь ширина запрещенной зоны полупроводника изменяется в зависимости от температуры, что приводит к изменению длины волны.

Величина изменения длины волны будет отличаться в зависимости от материала, но для светодиодов InGaAlP изменение будет происходить в сторону более длинных волн, при этом? D изменяется на 0,1 нм / ° C в зависимости от повышения температуры. В приложениях с ограниченными требованиями к температуре необходимо учитывать изменение длины волны в пределах гарантированного диапазона рабочих температур устройства.

прямое напряжение (VF)

За исключением особых случаев, изменения VF вызваны вариациями длины волны излучения и ширины запрещенной зоны полупроводника.При повышении температуры VF уменьшается на 2 мВ / ° C. Изменение VF — важное соображение при проектировании схем.

Когда светодиод работает при постоянном токе, изменение VF не должно вызывать серьезных проблем в качестве постоянной цепи. Однако при постоянном напряжении VF будет падать при повышении температуры, вызывая увеличение тока.

По мере роста тока Tj будет продолжать увеличиваться, что приведет к дальнейшему падению VF до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. Напротив, при низких температурах VF увеличивается, вызывая падение тока, что может затруднить получение требуемой яркости при работе с постоянным напряжением.

Характеристики Колебания

Светодиоды

по своей природе обладают распределенными характеристиками и вариациями в процессе производства. По этой причине установлены минимальные значения ранга светимости и даже электрических характеристик.

В результате необходимо учитывать эти различия в оптических и схемотехнических конструкциях. Например, до того, как возникнут какие-либо колебания V _F из-за температуры, изменения будут основаны на конкретном распределении.

Следовательно, при недостаточном расчетном запасе, когда изменение V _F велико, важно учитывать, можно ли получить желаемые характеристики с учетом колебаний температуры. В зависимости от схемы и заданных характеристик может потребоваться сузить диапазон вариаций характеристик. В этом случае важно определить, можно ли рассмотреть и поддержать введение специальных стандартов.

Светоизлучающий диод (LED) — рабочий, обозначение цепи, характеристики

Посмотрите видео, приведенное ниже, чтобы лучше понять, как работает светодиод?

Светоизлучающий диод (LED) известен как одно из лучших оптоэлектронных устройств из всей партии.Устройство способно излучать довольно узкую полосу пропускания видимого или невидимого света, когда его внутренний диодный переход достигает прямого электрического тока или напряжения. Видимый свет, который излучает светодиод, обычно оранжевый, красный, желтый или зеленый. Невидимый свет включает инфракрасный свет. Самым большим преимуществом этого устройства является его высокая эффективность преобразования мощности в свет. То есть КПД почти в 50 раз больше, чем у простой вольфрамовой лампы. Также известно, что время отклика светодиода очень быстрое в диапазоне 0.1 микросекунда по сравнению со 100 миллисекундами для вольфрамовой лампы. Благодаря этим преимуществам, устройство широко применяется в качестве визуальных индикаторов и танцующих огней .

Мы знаем, что P-N переход может соединить поглощенную световую энергию с ее пропорциональным электрическим током. Здесь тот же процесс обратный. То есть соединение P-N излучает свет, когда к нему прикладывается энергия. Это явление обычно называют электролюминесценцией, которую можно определить как излучение света полупроводником под действием электрического поля.Носители заряда рекомбинируют в прямом P-N-переходе, когда электроны пересекают N-область и рекомбинируют с дырками, существующими в P-области. Свободные электроны находятся в зоне проводимости энергетических уровней, а дырки — в валентной энергетической зоне. Таким образом, уровень энергии дырок будет меньше, чем уровни энергии электронов. Некоторая часть энергии должна рассеиваться, чтобы рекомбинировать электроны и дырки. Эта энергия излучается в виде тепла и света.

Электроны рассеивают энергию в виде тепла для кремниевых и германиевых диодов.Но в полупроводниках галиий-арсенид-фосфор (GaAsP) и галиий-фосфор (GaP) электроны рассеивают энергию, испуская фотоны. Если полупроводник является полупрозрачным, переход становится источником света при его испускании, становясь светоизлучающим диодом (LED). Но когда переход смещен в обратном направлении, светодиод не будет производить свет, и, наоборот, устройство также может быть повреждено.

Конструктивная схема светодиода показана ниже.

Светодиодная конструкция

Можно использовать все перечисленные выше полупроводники. Эпитаксиальный слой N-типа выращивают на подложке, а P-область создается посредством диффузии . P-область, включающая рекомбинацию носителей заряда, показана вверху. Таким образом, P-область становится поверхностью устройства. Чтобы обеспечить большую площадь поверхности для испускания света, металлические анодные соединения выполняются на внешних краях Р-слоя. Чтобы свет t отражался как можно больше к поверхности устройства, на дно поверхности нанесена золотая пленка.Эта настройка также позволяет обеспечить катодное соединение. Проблема реабсорбции решается включением в устройство куполообразных линз. Все провода в электронных схемах устройства защищены кожухом устройства. Свет, излучаемый устройством, зависит от типа используемого полупроводникового материала. Инфракрасный свет производится с использованием арсенида галлия (GaAs) в качестве полупроводника. Красный или желтый свет получают при использовании галлия-арсенида-фосфора (GaAsP) в качестве полупроводника. Красный или зеленый свет получается при использовании галлий-фосфорного (GaP) в качестве полупроводника.

Обозначение цепи светодиода

Обозначение схемы светодиода состоит из двух стрелок, которые указывают излучение, испускаемое диодом.

Символ цепи светодиода

Характеристики светодиода

Характеристики светодиода

Кривая напряжение-ток прямого смещения (V-I) и кривая выходных характеристик показаны на рисунке выше. Кривая V-I практически применима в охранной сигнализации .Для получения значительного прямого тока необходимо прямое смещение приблизительно 1 вольт. Второй рисунок используется для представления кривой прямого тока мощности излучения. Вырабатываемая выходная мощность очень мала, и, следовательно, эффективность преобразования электрической энергии в лучистую очень низка.

На рисунке ниже показан последовательный резистор R _серии , подключенный к светодиоду. Как только прямое смещение устройства превышает, ток будет увеличиваться с большей скоростью в соответствии с небольшим увеличением напряжения. Это показывает, что прямое сопротивление устройства очень низкое. Это показывает важность использования внешнего резистора, ограничивающего последовательный ток. Последовательное сопротивление определяется по следующему уравнению.

R _серия = (V _{питание} — V) / I

В _{питание} — напряжение питания

В — напряжение прямого смещения светодиода

I — ток

Схема светодиодов

Обычно используемые светодиоды имеют типичное падение напряжения между 1.От 5 до 2,5 вольт или ток от 10 до 50 миллиампер. Точное падение напряжения зависит от тока светодиода, цвета, допуска и т. Д.

Светодиод как индикатор

Схема, показанная ниже, является одним из основных применений светодиодов. Схема спроектирована путем включения обратной параллели с нормальным диодом, чтобы предотвратить обратное смещение устройства. Значение последовательного сопротивления должно быть наполовину относительно сопротивления цепи постоянного тока.

Светодиод как индикатор

Светодиодные дисплеи предназначены для отображения чисел из сегментов.Одной из таких конструкций является семисегментный дисплей, показанный ниже. Любые желаемые цифры от 0 до 9 могут отображаться, пропуская ток через правильные сегменты. Для подключения такого сегмента может использоваться конфигурация общего анода или общего катода-катода. Оба соединения показаны ниже. Светодиоды включаются и выключаются с помощью транзисторов.

Преимущества светодиодов

• Для работы светодиода достаточно очень низкого напряжения и тока.
• Диапазон напряжения — от 1 до 2 вольт.
• Ток — от 5 до 20 миллиампер.
• Суммарная выходная мощность будет менее 150 милливатт.
• Время отклика очень меньше — всего около 10 наносекунд.
• Устройство не требует времени на нагрев и прогрев.
• Миниатюрный размер и, следовательно, легкий вес.
• Имеют прочную конструкцию и, следовательно, выдерживают удары и вибрацию.
• Срок службы светодиода превышает 20 лет.

Недостатки

• Небольшое превышение напряжения или тока может повредить устройство.
• Известно, что устройство имеет гораздо более широкую полосу пропускания по сравнению с лазером.
• Температура зависит от выходной мощности излучения и длины волны.

Релевантность для визуального обнаружения сигналов

Зимние ремонтные машины для снегоуборочных работ часто работают в условиях плохой видимости. Заднее освещение на снегоочистителях служит двум целям: предупреждать водителей ближайших транспортных средств о том, что снегоочиститель находится на проезжей части, и сообщать этим водителям об относительной скорости и расстоянии снегоочистителя.Проблесковые и стробирующие огни использовались на снегоочистителях многими транспортными подразделениями, которые считают, что эти фонари обладают заметными и привлекающими внимание свойствами. Тем не менее, большинство аварий с участием снегоочистителей — это наезды сзади других транспортных средств, и предыдущие исследования подтверждают идею о том, что мигающие или стробирующие конфигурации менее эффективны, чем постоянно горящие огни, и позволяют водителям, приближающимся к снегоочистителю, ориентироваться на относительную скорость, расстояние и расстояние. позади.Для проверки этой концепции был разработан опытный образец световой полосы постоянного горения с использованием светодиодов и испытан на снегоочистителе, которое также было оборудовано обычными мигалками. Способность испытуемых, следующих за снегоочистителями, обнаруживать замедление снегоочистителя, измерялась при каждой конфигурации освещения во время полевых испытаний в ночное время, проводимых во время снегопада. Среднее время обнаружения закрытия было значительно короче с постоянно горящей световой полосой, чем с мигающими огнями.Субъективные оценки видимости и уверенности при оценке скорости и расстояния также были выше с постоянно горящей световой полосой, чем с традиционной системой. Конфигурация прототипа световой панели может быть легко адаптирована к существующим снегоуборочным машинам в качестве модернизации или может быть включена в спецификации для новых машин для технического обслуживания. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ Основной проблемой, с которой сталкиваются операторы снегоочистителя, является неспособность других водителей транспортных средств безопасно маневрировать рядом со снегоочистителем. Около 70% всех несчастных случаев с участием снегоочистителей связаны с наездом на заднюю часть снегоочистителей.1,2 На первый взгляд, решение этой проблемы заключается в том, чтобы сделать снегоуборочную машину более заметной. Хотя заметность действительно важна, не менее важно улучшить способность других водителей определять расстояние, направление и скорость снегоочистителя относительно их собственных транспортных средств, особенно в условиях движения, когда падающий снег, встречные фары и другие мигающие сигналы могут способствовать блики и усталость. 3

Практические характеристики светодиодов — LEDinside

С момента своего появления в начале 2000-х годов светоизлучающие диоды (светодиоды) продолжали вызывать волну в электроэнергетике.Они широко известны своей уникальностью в создании света различными способами. Светодиоды действительно имеют практические характеристики. Узнав больше об этом, вы сможете оценить их роль в мире электричества. В этой статье сделана попытка обсудить основные практические характеристики светодиодов.

Светодиоды — текущие устройства

Светодиоды никогда не являются приборами напряжения, как некоторые думают. Это довольно современные устройства, как и все остальные диоды.Это означает, что закон Ома не распространяется на светодиоды. Закон гласит, что напряжение и ток пропорциональны. Иначе обстоит дело со светодиодами. Напряжение и ток в светодиодах не пропорциональны, поскольку они просто устройства тока. Производительность светодиодов в основном определяется тем, какой ток через них проходит. Во время работы светодиоды управляются уникальным образом. Их оптический выход обычно указывается в люменах или ваттах. Источники питания, предназначенные для светодиодов, в основном предназначены для подачи на них постоянного тока.

прямое напряжение

Еще одна характеристика светодиодов — прямое напряжение. Как правило, прямое напряжение каждого светодиода всегда постоянно. Однако это может варьироваться в зависимости от величины тока, проходящего через некоторые светодиоды. Каждый светодиод также отличается в зависимости от его состава. Вы можете сравнивать их по-разному. Например, кремниевые диоды используются в качестве выпрямителей. Некоторые диоды с меньшим прямым напряжением обычно рассеивают меньше энергии по мере их использования.Характеристики прямого напряжения также зависят от уровня температуры кристалла. В большинстве случаев это также может зависеть от размера всего светодиода. Диод в большом корпусе, вероятно, будет холоднее, что приведет к более высокому прямому напряжению. Большинство производителей светодиодных кристаллов продолжают исследования того, как снизить прямое напряжение устройства для максимальной эффективности. Если это уменьшить, есть возможность увеличить светоотдачу на ватт светодиода.

Обратный пробой

Большинство диодов обычно проводят ток, когда на них подается напряжение от анода к катоду.Они также будут проводить, если у них достаточно напряжения от катода до анода. Это может происходить независимо от того, проводится ли проводимость намеренно или нет. Лавинные диоды и стабилитроны попадают в категорию преднамеренных. Вы можете легко использовать любой из диодов в зависимости от фактического напряжения, при котором должна возникать проводимость. С другой стороны, выпрямительные диоды и светодиоды попадают в категорию непреднамеренных. Когда они проводят ток в обратном направлении, они обычно могут сломаться.Однако, если какой-либо из ваших диодов выходит из строя таким образом, вы все равно можете заменить его на деталь с более высоким напряжением. Большинство светодиодов очень сложны и, следовательно, имеют обратное напряжение пробоя всего 5 В. На самом деле это может вызвать серьезные проблемы в практической схеме, в которой используется светодиод.

Между тем, как полупроводники, светодиоды всех типов имеют абсолютный максимальный номинальный ток, заявленный их производителями. Это 1 А или 700 мА, хотя могут быть различия, поскольку существуют различные типы светодиодов и их производители.Например, некоторые белые светодиоды имеют ток, превышающий номинальный. Это может привести к насыщению их люминофоров, в то время как световой поток станет синим.

Эффективность — не эффективность

Эффективность в мире электричества относится к электрическому преобразованию. Это выходная мощность, деленная на входную. Эффективность обычно выражается в процентах. Что касается светодиодов, то термин «эффективность» никогда не подходит для их обозначения. Эффективность — это скорее правильный термин. Эффективность белых светодиодов и многих других типов обычно измеряется в люменах на ватт (лм / Вт).Люмен — это количество света, которое может воспринимать человеческий глаз. Однако это восприятие имеет странные последствия. Обычно человеческий глаз показывает максимум в зеленой части видимого спектра. Если, например, зеленый и красный светодиоды имеют одинаковую эффективность, красный также будет излучать намного больше света, чем зеленый. Однако вы не можете сравнивать два светодиода на основе их эффективности, за исключением случаев, когда они одного цвета. Большинство светодиодов излучают разную длину волны, поскольку они не лазеры.

Белые светодиоды, например, производятся путем добавления 2 или 3 разных цветов.Следовательно, их эффективность зависит от точного сочетания цветов. Это также зависит от яркости смешанных цветов и направления, в котором излучается спектр каждого цвета. Большинство производителей белых светодиодов действительно рассматривают эффективность как параметр своих продаж. Поэтому они играют в игры со спектральным составом белых светодиодов.

В любом случае нужно быть осторожным, если вы беспокоитесь об эффективности. Если светодиод работает на более высоком уровне тока, чем он производит, его эффективность снизится.

Оптические спектры светодиодов

Собственно, основная цель светодиодов — это товарный свет. Однако их оптические спектры являются ключевыми характеристиками, обнаруженными в них. Оптический спектр светодиода дает вам больше информации об излучаемом им свете. Однако не существует реального практического способа взглянуть на спектр, прежде чем вы определите цветовой выход света в данном приложении. Следовательно, набор чисел обычно используется для характеристики важных характеристик оптического спектра в светодиодах.К таким номерам относятся CCT и CRT. CCT дает представление о том, насколько холодным может быть свет, а CRI дает представление о том, насколько хорошо цвета воспроизводятся светом.

В целом, рассмотренные выше подзаголовки проливают больше света на практические характеристики светодиодов. Вы должны хорошо их переварить, чтобы оценить светодиоды и их функции. Вы также можете узнать больше о конструкции и внутреннем устройстве светодиодов, продолжая исследовать устройства. У светодиодов действительно очень светлое будущее.LEDinside ожидают новых открытий в этой области по мере развития технологий.

Отказ от гарантий
1. Веб-сайт не гарантирует следующее:
1. 1 Услуги на сайте соответствуют вашим требованиям;
1.2 Точность, полнота или своевременность обслуживания;
1.3 Правильность, достоверность выводов, сделанных при использовании сервиса;
1.4 Точность, полнота, своевременность или безопасность любой информации, которую вы загружаете с веб-сайта
2. Услуги, предоставляемые сайтом, предназначены только для ознакомления. Веб-сайт не несет ответственности за инвестиционные решения, убытки или другие убытки, возникшие в результате использования веб-сайта или информации, содержащейся на нем.

Права собственности
Вы не можете воспроизводить, изменять, создавать производные работы, демонстрировать, выполнять, публиковать, распространять, распространять, транслировать или передавать третьим лицам любые материалы, содержащиеся в услугах, без явного предварительного письменного согласия веб-сайта или его законного владельца.

Что такое светоизлучающий диод (LED)? Определение, конструкция, работа, характеристическая кривая, преимущества, недостатки и применения светоизлучающего Didoe

Определение : Светодиод — это диод с PN переходом, который излучает свет, когда на диод подается определенный потенциал. LED — это сокращенная форма для L ight E miting D iode и является устройством с прямым смещением.Это означает, что он работает только при приложении к нему прямого напряжения.

Это полупроводниковый прибор, принцип действия которого — электролюминесценция. С помощью которого светодиод преобразует электрическую энергию в ее световой эквивалент .

Содержимое: светоизлучающий диод (LED)

1. Символ
2. Строительство
3. Рабочий
4. Характеристическая кривая
5. Типы
6. Преимущества
7. Недостатки
8. Приложения
9. Ключевые термины

Обозначение светодиода

Символическое изображение светодиода представлено ниже:

Как видно из рисунка выше, он показывает небольшое отличие символа от обычного диода. Этот вариант представляет собой не что иное, как две направленные наружу стрелки, которые показывают излучение через устройство.

Конструкция светоизлучающего диода

Светодиод

обычно состоит из полупроводникового материала, такого как арсенид галлия (GaAs), фосфид арсенида галлия (GaAsP) или фосфид галлия (GaP). На рисунке ниже представлена ​​основная конструкция светодиода:

Здесь мы можем видеть, что полупроводник p-типа сливается с материалом полупроводника n-типа.Поскольку рекомбинация электронов и дырок происходит в P-области. Таким образом, область p размещается над областью N. Но есть небольшое отличие в конструкции от обычного диода. Область перехода диода заключена в эпоксидную смолу из прозрачного пластика. А форма этой раковины — полусферическая.

Кроме того, свет, излучаемый переходом, не является видимым излучением. Следовательно, полусферическая оболочка используется для того, чтобы иметь достаточное отражение от ее поверхности по направлению к верхней части устройства i. э., п р-н. Это причина того, чтобы на верхней поверхности светодиода был самый яркий свет. Для увеличения площади поверхности излучаемого излучения металлические анодные соединения также предусмотрены в верхней части p-области. Пленка из золота размещается в самом нижнем конце конструкции, которая обеспечивает катодное соединение всей конструкции. Золотая пленка помогает отражать свет, который каким-то образом достиг нижней поверхности светодиода. В результате увеличивается эффективность устройства.

Следует отметить, что форма эпоксидной смолы не обязательно должна быть полусферической.Иногда может иметь форму прямоугольника или цилиндра.

Работа светодиода

В светодиодах области p и n смещены в прямом направлении. Он работает как любой другой диод с прямым смещением. Но материал, из которого он составлен, отличает его от обычного.

Когда прямое напряжение подается на диод с PN переходом. Затем электроны начинают диффундировать в p-область, отталкиваясь от батареи. Итак, электроны перемещаются из зоны проводимости в валентную зону, чтобы объединиться с дырками. Как мы знаем, зона проводимости — это более высокий уровень энергии, а валентная зона — более низкий уровень энергии. Следовательно, во время этой рекомбинации электроны излучают некоторую энергию.

Мы уже обсуждали, что он сделан из GaAs, GaAsP, GaP. Поскольку эти материалы демонстрируют свойство выделять энергию в виде излучения. В диодах Si или Ge выделение энергии происходит в виде тепла.Следовательно, светодиод излучает энергию в виде фотонов , тем самым производя свет. Причина того, что эти материалы обладают этим особым свойством, заключается в том, что эти полупроводниковые материалы имеют прямую запрещенную зону. Это означает, что между электронами и дырками наблюдается прямая рекомбинация, а излучаемая энергия проявляется в виде света.

Светодиод

не работает в режиме обратного смещения, так как он не выдерживает напряжения обратного смещения и может привести к его разрушению.

Характеристическая кривая светоизлучающего диода

Поскольку устройство показывает зависимость от тока, это означает, что когда через него протекает определенный ток, возможно только излучение.Кроме того, интенсивность света, излучаемого устройством, изменяется пропорционально прямому току, протекающему через него.

На рисунке ниже представлены VI-характеристики светодиода:

Здесь ось X представляет прямое приложенное напряжение, а ось Y показывает прямой ток, текущий через устройство.

При подключении светодиода к источнику питания следует помнить о том, что резистор должен быть включен последовательно со всей цепью.Это сделано для того, чтобы обезопасить схему от перегрузки по току. Обычно во время работы на светодиод подается низкое постоянное напряжение и ток около 5 мА. Это поддерживается ограничивающим резистором.

Типы светоизлучающих диодов

Как известно, светодиод излучает свет разного цвета. По этой природе мы можем различать светодиоды. Благодаря полупроводниковому материалу, используемому при формировании диодов, устройство излучает свет различных цветов.

Таким образом, рисунок, приведенный ниже, даст вам краткое представление о материале, из которого сформирован светодиод, и его результирующем излучаемом цвете.

Преимущества светодиода

Светодиоды
1. не так уж и дороги, следовательно, их легко достать.
2. Это устройство малой мощности.
3. Led показывает хорошую надежность.
4. Поскольку они изготовлены в виде небольшого чипа. Отсюда и небольшое устройство, занимающее не намного большую площадь.
5. Это высокоэффективное устройство с точки зрения преобразования приложенной мощности в свет.
6. LED обеспечивает широкий диапазон рабочих температур от 0 до 70 градусов.
7. Как ток через устройство определяет интенсивность света. Следовательно, это управляемо.

Недостатки светодиода

Главный недостаток светодиода заключается в том, что при подаче напряжения или тока, протекающего через него, не поддерживается надлежащее управление. Тогда это может привести к полному повреждению устройства.

Применение светодиода

• Они широко используются в индикаторе панели дисплея.
• Также светодиод находит свое применение в цифровых часах, калькуляторах и мультиметрах.
• Используются для обнаружения объектов и в системе охранной сигнализации.
• В волоконно-оптической связи, светодиод находит свое основное применение.

Ключевые термины, относящиеся к светодиоду

1. Электрояркость : Это свойство материала, при котором он испускает излучение при приложении к нему электрического поля. Или мы можем сказать, что материал допускает испускание световых лучей, когда ему предоставляется определенный потенциал.
2. Эффективность : Эффективность светодиода — это его способность преобразовывать приложенную электрическую энергию в энергию света. Его единица — люмен на ватт.
3. Эпоксидная смола : Их также называют полиэпоксидами.

   No related posts.