Красный светодиод
Из всех монохромных светодиодов красные были созданы первыми. Практически сразу же их стали применять в световых индикаторах. Постепенно с развитием технологий появились довольно яркие led-источники. Сегодня спрос на красные светодиоды есть практически в каждой производственной сфере, начиная от автомобилестроения и заканчивая сельским хозяйство.
Красный светодиод
Когда появился красный светодиод?
Еще в 1907 года британскими учеными наблюдалось свечение твердотельного диода при прохождении через него электрического тока. Начиная с того времени во всем мире было проведено множество экспериментов, введено понятие «полупроводник», изобретен транзистор и лазер. И только в 1961 году перед миром предстал прибор, которому суждено было перевернуть наши представления об источнике света.
Изобретателем первого настоящего светодиода, излучающего видимый красный цвет, является американский ученый Ник Холоньяк. Полупроводником для генерации излучения стал GaAsP (арсенид-фосфид галлия), который и по сей день используется в производстве, служа основой для темно-красных led-ламп.
Главные характеристики
Длина волны красного света, излучаемого светодиодом, составляет 610-760 нм. Фиксируемое падение напряжения находится в диапазоне 1,63-2,03 Вольт. Помимо GaAsP, сегодня используются и другие легированные структуры, обеспечивающие чистый и яркий красный свет.
Считается, что при соблюдении правил эксплуатации, качественный красный светодиод имеет срок службы 80 тысяч часов. Разделите это число на 24 часа в сутках и затем на 365 дней в году, и вы получите, что красная led-лампа может непрерывно светить более 9 лет.
В реальных условиях существует перегрев, неправильное подключение и скачки напряжения, поэтому срок несколько снижается. Но в любом случае это в десятки раз больше, чем у обычной лампы накаливания.
Благодаря возрастающей с каждым днем конкуренции в продаже представлен широкий ряд моделей светодиодов. Они отличаются своей эффективностью, размерами, углом излучения, мощностью. На их основе создаются современные светильники, прожекторы, собираются модули, дела.
Применение красного светодиода
Практичность красного светодиода доказана временем. Это не просто игрушка для новогодней гирлянды, хотя и такое применение вполне востребовано. На их основе собираются современные светильники, прожекторы, делаются рекламные вывески, запускаются бегущие строки. Вот несколько примеров, как используют этот современный источник света.
Красные светодиоды в стоп-сигналах автомобиля
- Постоянно совершенствуются светодиоды для автомобильных стоп-сигналов и подворотников. Некоторые компании имеют специальные отделы, занимающиеся исключительно этим вопросом.
- Простое и в тоже время полезное применение красному цвету нашлось в светофоре. Теперь он горит ярче и дольше, что повышает уровень безопасности на дорогах.
- Красная светодиодная подсветка применяется в сельском хозяйстве для усиления роста растений. В этой сфере по-прежнему проводятся исследования, подтверждающие положительное влияние искусственного освещения на развитие стеблей и листьев. Ленты из красных светодиодов закрепляются вертикально, образуя занавески, чтобы как можно лучше осветить растение в теплицах. Сверху также подвешиваются блочные светильники.
- Самые разнообразные индикаторы редко обходятся без красного света. Его применяют в лабораторных установках, телевизорах, медицинском оборудовании, компьютерах, различных технических приспособлениях.
- Удобство в использовании и небольшие затраты на электроэнергию привели к тому что светодиоды красного цвета, как и других цветов, стали использовать дизайнеры для оформления помещений, украшения зданий, создания инсталляций. Теперь это одно из средств самовыражения, инструмент искусства.
Не осталась в стороне сфера медицины. Здесь изучают влияние чистого красного света на самочувствие человека. Предполагается использование излучения в терапевтических целях.
И конечно, надо напомнить, то красные светодиоды применяют в RGB-схемах для получения белого света. Они являются неотъемлемым звеном в конструкции светодиодных экранов, многоцветных лент и других осветительных приборов.
le-diod.ru
основные характеристики и области применения
СИД (светоизлучающие диоды), носящие также более привычное для нас английское название LED (аббревиатура от light-emitting diode), являются настоящими невоспетыми героями в мире электроники. Они выполняют десятки различных функций и применяются сейчас чуть ли не в каждом электронном устройстве. Так, например, они отображают символы на световых табло, передают информацию от пульта дистанционного управления к приемнику сигнала, освещают дома или сообщают вам о текущем состоянии прибора. Собранные вместе зеленые, красные и синие светодиоды могут формировать изображение на огромном телевизионном экране или управлять дорожным движением в светофоре.
Светит, но не греет
В принципе, светодиоды – это лишь миниатюрные лампочки, которые отлично устанавливаются в любую электрическую схему. Но при этом у них нет нити накаливания, обязательной для обычных ламп, вследствие чего они несильно нагреваются. Свет, излучаемый СИД, возникает лишь в результате движения электронов в полупроводнике, соответственно, и срок службы у них такой же, как и у обычного транзистора.
Если сравнивать ресурс работоспособности светодиода и лампы накаливания, то у LED он на тысячи часов больше. Крошечные светодиоды стали заменой трубок, освещающих жидкокристаллические экраны высокой четкости, позволив делать их значительно более тонкими.
Откуда взялся этот странный свет?
Не углубляясь в дебри физических процессов, посмотрим, за счет чего светится СИД.
Свет – это форма энергии, выделяемая атомом, состоящая из множества небольших пакетов частиц с энергией и импульсом, которые называли фотонами. Они вырабатываются при перемещении электронов с дальней орбиты на более ближнюю. Чем больше проходимое электроном расстояние, тем больше энергия выделяемого им фотона, характеризующаяся более высокой частотой. Эта частота как раз и отвечает за длину световой волны, которая и определяет цвет излучения. Например, атомы в стандартном кремниевом диоде устроены таким образом, что электрон падает на относительно короткое расстояние. В результате частота фотонов настолько мала, что невидима для человеческого глаза – она находится в инфракрасной части спектра света. Разумеется, это необязательно плохо: инфракрасные светодиоды идеально подходят, в частности, для пультов дистанционного управления.
Горящие красным светодиоды открывают отрезок видимого человеком светового излучения и уже в состоянии, например, подсвечивать цифры в электронных часах. В зависимости от материалов, используемых в СИД, они могут быть настроены для свечения в инфракрасном, ультрафиолетовом и всех цветах видимого между ними спектра.
Двое из ларца, одинаковых с лица
Вскоре после разработки красного светодиода появились СИД и других цветов. Практически сразу их стали комбинировать, размещая в единой оболочке. Двухцветный светодиод – это устройство с двумя выводами, где в одном корпусе параллельно установлены два встречно направленных диода разного цветового излучения. При этом цвет будет зависеть от полярности подаваемого на устройство напряжения.
Широкое применение получили красно-зеленые светодиоды, используемые в качестве индикатора готовности устройства к работе (горит красный – выключено, зеленый – включено).
Нет в мире совершенства, или Пара недостатков идеального источника света
Очевидно, что LED-технологии еще несовершенны. Одним из недостатков является их уязвимость для высоких температур. Протекание слишком большого тока и, как следствие, перегрев светодиодной схемы вызывают необратимое выгорание, часто называемое светодиодным расплавлением. Кроме того, созданные на основе передовых полупроводниковых материалов светодиоды до недавнего времени были слишком дороги для использования в качестве естественного освещения. Но с 2000-х годов, с запуском массового производства, цена на СИД упала в несколько раз и стала соизмерима со стоимостью обычных ламп, а с учетом долгого срока службы, яркого света, экологичности и потрясающей энергоэффективности использование светодиодов стало более экономичным вариантом освещения для дома.
Великий и ужасный красный фонарь
Остановимся более подробно на том, где нашел применение красный светодиод. Его по праву можно считать «старшим братом» в семействе СИД, хотя бы потому, что он был первым светодиодом, работающим в видимом спектре излучения. Естественно, что и применять его для практических нужд стали раньше других и в первую очередь для привлечения внимания в случае неисправности оборудования. Согласитесь, когда вместо равномерного урчания двигателя ритмично моргает красный светодиод, подсвечивая ту или иную иконку на панели вашего любимого автомобиля или ненаглядной стиральной машинки, то как минимум это вызывает чувство легкой тревоги. Да, именно для оповещения о таких чрезвычайных ситуациях чаще всего и используют индикатор такого типа.
Тайна красного цвета
Красный цвет имеет самую большую длину волны и наименее подвержен рассеиванию, соответственно, он виден с наиболее дальнего расстояния. Потому неудивительно, что мигающий красным светодиод широко используется для аварийных и тревожных фонарей. Причем уровень потребления электроэнергии у СИД такого цвета наименьший среди всех других светодиодов видимого спектра, что обеспечивает максимальное время работы используемого устройства освещения.
Красные светодиодные фонари принято использовать там, где есть необходимость в свете высокой интенсивности, при этом не мешая другим людям. Например, они являются предпочтительными в театре, в кино и для чтения астрономических карт. Красный свет не напрягает глаза, способствуя лучшему расширению зрачков, и позволяет отлично видеть отражающие свет объекты.
И у огородников LED-технологии нашли достойное применение. Синий свет стимулирует начальный рост растения, а использование красных светодиодов улучшает процесс цветения и завязи плодов. Здесь СИД вне конкуренции, поскольку, выделяя огромное количество света, не перегревают и не сушат воздух, в отличие от ламп другого типа, способных нанести вред будущему урожаю.
Чем дальше, тем «чудесатее»
Замена старых ламп накаливания на светодиодные является лишь верхушкой айсберга, LED-история только начинается. Благодаря новым разработкам светодиодные решения выходят на новые горизонты, которые ранее для них были недоступны. Наиболее вероятным представляется направление развития, связанное с использованием органических светодиодов, или OLED.
Органические материалы, применяемые для создания этих полупроводников, являются пластичными, что позволяет уже сегодня создавать образцы гибких источников света и даже дисплеев. Похоже, что именно OLED-технологии проложат дорогу для следующего поколения телевизоров и смартфонов. Ведь действительно удобно снять свой телевизор со стены, свернуть в трубочку и забрать с собой, предположим, на дачу.
Трудно сказать, куда светодиодные технологии пойдут в будущем, но ясно одно – возврата к лампочке Эдисона уже не будет.
fb.ru
Правильное включение светодиода — ОРБИТА-СОЮЗ
Светодиод — это диод способный светится при протекании через него тока. По-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.
Цвет свечения светодиода зависит от добавок добавленных в полупроводник. Так, например, примеси алюминия, гелия, индия, фосфора вызывают свечение от красного до желтого цвета. Индий, галлий, азот заставляет светодиод светится от голубого до зеленного цвета. При добавке люминофора в кристалл голубого свечения, светодиод будет светиться белым светом. В настоящее время промышленность выпускает светодиоды свечения всех цветов радуги, однако цвет зависит не от цвета корпуса светодиода, а именно от химических добавок в его кристалле. Светодиод любого цвета может иметь прозрачный корпус.
Первый светодиод был изготовлен в 1962 году в Университете Иллинойса. В начале 1990-ых годов на свет появились яркие светодиоды, а чуть позже сверх яркие.
Преимущество светодиодов перед лампочками накаливания не оспоримы, а именно:
* Низкое электропотребления – в 10 раз экономичней лампочек
* Долгий срок службы – до 11 лет непрерывной работы
* Высокий ресурс прочности – не боятся вибраций и ударов
* Большое разнообразие цветов
* Способность работать при низких напряжениях
* Экологическая и противопожарная безопасность – отсутствие в светодиодах ядовитых веществ. светодиоды не греются, от чего пожары исключаются.
Маркировка светодиодов
Рис. 1. Конструкция индикаторных 5 мм светодиодов
В рефлектор помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор задает первоначальный угол рассеивания.
Излучающие светодиоды можно разделить на две большие группы: светодиоды видимого излучения и светодиоды инфракрасного (ИК) диапазона. Первые применяются в качестве индикаторов и источников подсветки, последние — в устройствах дистанционного управления, приемо-передающих устройствах ИК диапазона, датчиках.
Светоизлучающие диоды маркируются цветовым кодом (табл. 1). Сначала необходимо определить тип светодиода по конструкции его корпуса (рис. 1), а затем уточнить его по цветной маркировке по таблице.
Рис. 2. Виды корпусов светодиодов
Цвета светодиодов
Светодиоды бывают почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, желтый, зеленый, синий и белый. Синего и белого светодиода немного дороже, чем другие цвета.
Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса. Светодиоды любых цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать только включив его…
Таблица 1. Маркировка светодиодов
Многоцветные светодиоды
Устроен многоцветный светодиод просто, как правило это красный и зеленый объединенные в один корпус с тремя ножками. Путём изменения яркости или количества импульсов на каждом из кристаллов можно добиваться разных цветов свечения.
Светодиоды подключаются к источнику тока, анодом к плюсу, катодом к минусу. Минус (катод) светодиода обычно помечается небольшим спилом корпуса или более коротким выводом, но бывают и исключения, поэтому лучше уточнить данный факт в технических характеристиках конкретного светодиода.
При отсутствии указанных меток полярность можно определить и опытным путём, кратковременно подключая светодиод к питающему напряжению через соответствующий резистор. Однако это не самый удачный способ определения полярности. Кроме того, во избежание теплового пробоя светодиода или резкого сокращения срока его службы, нельзя определять полярность «методом тыка» без токоограничивающего резистора. Для быстрого тестирования резистор с номинальным сопротивлением 1кОм подходит большинству светодиодов если напряжение 12V или менее.
При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5 В для одного светодиода. Почему? Как уже ясно из названия, светодиод это не выпрямительный диод, и, хотя свойство пропускать ток в одном направлении у них общее, между ними есть значительная разница. Для того, что светодиод излучал в видимом диапазоне, у него значительно более широкая запрещенная зона, чем у обычного диода. А от ширины запрещенной зоны напрямую зависит такой паразитный параметр диодов, как внутренняя емкость. При изменении направления тока, эта емкость разряжается, за какое-то время, называемое временем закрытия, зависящее от размеров этой емкости. Во время разряда емкости, светодиодный кристалл испытывает значительные пиковые нагрузки на протяжении гараздо большего времени, нежели обычный диод. При последующем изменении направления тока на «правильное» ситуация повторяется. Поскольку время закрытия / открытия у обычных диодов значительно меньше, необходимо использовать их в цепях переменного тока, включая последовательно со светодиодами, для снижения негативного влияния переменного тока на светодиодный кристалл. Если светодиодное изделие не имеет встроенной защиты от переполюсовки, то ошибка подключения также приведет к снижению срока службы. В некоторые светодиоды токоограничивающий резистор встроен «с завода» и их сразу можно подключать к источнику 12 или 5 вольт, но такие светодиоды встречаются довольно редко и чаще всего к светодиоду необходимо подключать внешний токоограничивающий резистор.
Сразу следует предупредить: не следует направлять луч светодиода непосредственно в свой глаз (а также в глаз товарища) на близком расстоянии, что может повредить зрение.
Напряжение питания
Две главных характеристики светодиодов это падение напряжения и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например, четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА , так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА. Для каждого светодиода существуют допустимые значения напряжения питания Umax и Umaxобр (соответственно для прямого и обратного включений). При подаче напряжений свыше этих значений наступает электрический пробой, в результате которого светодиод выходит из строя. Существует и минимальное значение напряжения питания Umin, при котором наблюдается свечение светодиода. Диапазон питающих напряжений между Umin и Umax называется “рабочей” зоной, так как именно здесь обеспечивается работа светодиода.
Напряжение питания — параметр для светодиода неприменимый. Нет у светодиодов такой характеристики, поэтому нельзя подключать светодиоды к источнику питания напрямую. Главное, чтобы напряжение, от которого (через резистор) питается светодиод, было выше прямого падения напряжения светодиода (прямое падение напряжения указывается в характеристике вместо напряжения питания и у обычных индикаторных светодиодов колеблется в среднем от 1,8 до 3,6 вольт).
Напряжение, указанное на упаковке светодиодов — это не напряжение питания. Это величина падения напряжения на светодиоде. Эта величина необходима, чтобы вычислить оставшееся напряжение, «не упавшее» на светодиоде, которое принимает участие в формуле вычисления сопротивления резистора, ограничивающего ток, поскольку регулировать нужно именно его.
Для каждого экземпляра светодиода одного и того же номинала подходящее для него напряжение может быть разным. Включив несколько светодиодов одного и того же номинала параллельно, и подключив их к напряжению, например, 2 вольта, мы рискуем из-за разброса характеристик быстро спалить одни экземпляры и недосветить другие. Поэтому при подключении светодиода надо отслеживать не напряжение, а ток.
Величина тока для светодиода является основным параметром, и как правило, составляет 10 или 20 миллиампер. Неважно, какое будет напряжение. Главное, чтобы ток, текущей в цепи светодиода, соответствовал номинальному для светодиода. А ток регулируется включённым последовательно резистором, номинал которого вычисляется по формуле:
R — сопротивление резистора в омах.
Uпит — напряжение источника питания в вольтах.
Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются.
0,75 — коэффициент надёжности для светодиода.
Не следует также забывать и о мощности резистора. Вычислить мощность можно по формуле:
P — мощность резистора в ваттах.
Uпит — действующее (эффективное, среднеквадратичное) напряжение источника питания в вольтах.
Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются. .
Расчет токогораничивающего резистора и его мощности для одного светодиода
Типичные характеристики светодиодов
Типовые параметры белого индикаторного светодиода: ток 20 мА, напряжение 3,2 В. Таким образом, его мощность составляет 0,06 Вт.
Также к маломощным относят светодиоды поверхностного монтажа — SMD. Он подсвечивают кнопки в вашем сотовом, экран вашего монитора, если он с LED-подсветкой, из них изготовлены декоративные светодиодные ленты на самоклеющейся основе и многое другое. Есть два наиболее распостраненных типа: SMD 3528 и SMD 5050. Первые содержат такой же кристалл, как и индикаторные светодиоды с выводами, то есть его мощность 0,06 Вт. А вот второй — три таких кристалла, поэтому его нельзя уже называть светодиодом — это светодиодная сборка. Принято называть SMD 5050 светодиодами, однако это не совсем правильно. Это — сборки. Их общая мощность, соответственно, 0,2 Вт.
Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.
Таблица падения напряжений светодиодов в зависимости от цвета
По величине падения напряжения при тестировании светодиодов мультиметром можно определить примерный цвет свечения светодиода согласно таблице.
Последовательное и параллельное включение светодиодов
При последовательном подключении светодиодов сопротивление ограничивающего резистора рассчитывается также, как и с одним светодиодом, просто падения напряжений всех светодиодов складываются между собой по формуле:
При последовательном включении светодиодов важно знать о том, что все светодиоды, используемые в гирлянде, должны быть одной и той же марки. Данное высказывание следует взять не за правило, а за закон.
Что б узнать какое максимальное количество светодиодов, возможно, использовать в гирлянде, следует воспользоваться формулой
Где:
* Nmax – максимально допустимое количество светодиодов в гирлянде
* Uпит – Напряжение источника питания, например батарейки или аккумулятора. В вольтах.
* Uпр — Прямое напряжение светодиода взятого из его паспортных характеристик (обычно находится в пределах от 2 до 4 вольт). В вольтах.
* При изменении температуры и старения светодиода Uпр может возрасти. Коэфф. 1,5 дает запас на такой случай.
При таком подсчете “N” может иметь дробный вид, например 5,8. Естественно вы не сможете использовать 5,8 светодиодов, посему следует дробную часть числа отбросить, оставив только целое число, то есть 5.
Ограничительный резистор, для последовательного включения светодиодов рассчитывается точно также как и для одиночного включения. Но в формулах добавляется еще одна переменная “N” – количество светодиодов в гирлянде. Очень важно чтобы количество светодиодов в гирлянде было меньше или равно “Nmax”- максимально допустимому количеству светодиодов. В общем, должно выполнятся условие: N =
Все остальные действия по расчетам производятся в аналогии расчета резистора при одиночном включении светодиода.
Если напряжения источника питания не хватает даже для двух последовательно соединённых светодиодов, тогда на каждый светодиод нужно ставить свой ограничительный резистор.
Параллельное включение светодиодов с общим резистором — плохое решение. Как правило, светодиоды имеют разброс параметров, требуют несколько различные напряжения каждый, что делает такое подключение практически нерабочим. Один из диодов будет светиться ярче и брать на себя тока больше, пока не выйдет из строя. Такое подключение многократно ускоряет естественную деградацию кристалла светодиода. Если светодиоды соединяются параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничительный резистор.
Последовательное соединение светодиодов предпочтительнее ещё и с точки зрения экономного расходования источника питания: вся последовательная цепочка потребляет тока ровно столько, сколько и один светодиод. А при параллельном их соединении ток во столько раз больше, сколько параллельных светодиодов у нас стоит.
Рассчитать ограничительный резистор для последовательно соединённых светодиодов так же просто, как и для одиночного. Просто суммируем напряжение всех светодиодов, отнимаем от напряжения источника питания получившуюся сумму (это будет падение напряжения на резисторе) и делим на ток светодиодов (обычно 15 — 20 мА).
А если светодиодов у нас много, несколько десятков, а источник питания не позволяет соединить их все последовательно (не хватит напряжения)? Тогда определяем исходя из напряжения источника питания, сколько максимально светодиодов мы можем соединить последовательно. Например для 12 вольт — это 5 двухвольтовых светодиодов. Почему не 6? Но ведь на ограничительном резисторе тоже должно что-то падать. Вот оставшиеся 2 вольты (12 — 5х2) и берём для расчёта. Для тока 15 мА сопротивление будет 2/0.015 = 133 Ома. Ближайшее стандартное — 150 Ом. А вот таких цепочек из пяти светодиодов и резистора каждая, мы уже можем подключить сколько угодною Такой способ называется параллельно-последовательным соединением.
Если имеются светодиоды разных марок то комбинируем их таким образом что бы в каждой ветви были светодиоды только ОДНОГО типа (либо с одинаковым рабочим током). При этом необязательно соблюдать одинаковость напряжений, потому что мы для каждой ветви рассчитываем свое собственное сопротивление.
Далее рассмотрим стабилизированную схему включения светодиодов. Коснёмся изготовления стабилизатора тока. Существует микросхема КР142ЕН12 (зарубежный аналог LM317), которая позволяет построить очень простой стабилизатор тока. Для подключения светодиода (см. рисунок) рассчитывается величина сопротивления R = 1.2 / I (1.2 — падение напряжения не стабилизаторе) Т.е., при токе 20 мА, R = 1,2 / 0.02 = 60 Ом. Стабилизаторы рассчитаны на максимальное напряжение в 35 вольт. Лучше не напягать их так и подавать максимум 20 вольт. При таком включении, например, белого светодиода в 3,3 вольта возможна подача напряжения на стабилизатор от 4,5 до 20 вольт, при этом ток на светодиоде будет соответствовать неизменному значению в 20 мА. При напряжении 20В получаем, что к такому стабилизатору можно подключить последовательно 5 белых светодиодов, не заботясь о напряжении на каждом из них, ток в цепи будет протекать 20мА (лишнее напряжение погасится на стабилизаторе).
Важно! В устройстве с большим количеством светодиодов протекает большой ток. Категорически воспрещается подключать такое устройство к включенному источнику питания. В этом случае, в месте подключения, возникает искра, которая ведет к появлению в цепи большого импульса тока. Этот импульс выводит из строя светодиоды (особенно синие и белые). Если светодиоды работают в динамическом режиме (постоянно включаются, выключаются и подмаргивают) и такой режим основан на использовании реле, то следует исключить возникновение искры на контактах реле.
Каждую цепочку следует собирать из светодиодов одинаковых параметров и одного производителя.
Тоже важно ! Изменение температуры окружающей среды влияет на протекающий ток через кристалл. Поэтому желательно изготавливать устройство так, чтобы протекающий ток через светодиод был равен не 20мА, а 17-18 мА. Потеря яркости будет незначительная, зато долгий срок службы обеспечен.
Как запитать светодиод от сети 220 В.
Казалось бы все просто: ставим последовательно резистор, и всё. Но нужно помнить об одной важной характеристике светодиода: максимально допустимом обратном напряжении. У большинства светодиодов оно около 20 вольт. А при подключении его в сеть при обратной полярности (ток-то переменный, полпериода в одну сторону идёт, а вторую половину — в обратную) к нему приложится полное амплитудное напряжение сети — 315 вольт! Откуда такая цифра? 220 В — это действующее напряжение, амплитудное же в {корень из 2} = 1,41 раз больше.
Поэтому, чтобы спасти светодиод нужно поставить последовательно с ним диод, который не пропустит к нему обратное напряжение.
Еще один вариант подключения светодиода к электросети 220в:
Или же поставить два светодиода встречно-параллельно.
Вариант питания от сети с гасящим резистором не самый оптимальный: на резисторе будет выделяться значительная мощность. Действительно, если применим резистор 24 кОм (максимальный ток 13 мА), то рассеиваемая на нём мощность будет около 3 Вт. Можно снизить её в два раза, включив последовательно диод (тогда тепло будет выделяться только в течение одного полупериода). Диод должен быть на обратное напряжение не менее 400 В. При включении двух встречных светодиодов (существуют даже такие с двумя кристаллами в одном корпусе, обычно разных цветов, один кристалл красного свечения, другой зелёного) можно поставить два двухваттных резистора, каждый сопотивлением в два раза меньше.
Оговорюсь, что применив резистор большого сопротивления (например 200 кОм) можно включить светодиод и без защитного диода. Ток обратного пробоя будет слишком мал, чтобы вызвать разрушение кристалла. Конечно, яркость при этом весьма мала, но например для подсветки в темноте выключателя в спальне её будет вполне достаточно.
Благодаря тому, что ток в сети переменный, можно избежать ненужных трат электричества на нагрев воздуха ограничительным резистором. Его роль может выполнять конденсатор, который пропускает переменный ток, не нагреваясь. Почему так — вопрос отдельный, рассмотрим его позже. Сейчас же нам нужно знать, что для того, чтобы конденсатор пропускал переменный ток, через него должны обязательно проходить оба полупериода сети. Но ведь светодиод проводит ток только в одну сторону. Значит, ставим встречно-параллельно светодиоду обычный диод (или второй светодиод), он и будет пропускать второй полупериод.
Но вот мы отключили нашу схему от сети. На конденсаторе осталось какое-то напряжение (вплоть до полного амплитудного, если помним, равного 315 В). Чтобы избежать случайного удара током, предусмотрим параллельно конденсатору разрядный резистор большого номинала (чтобы при нормальной работе через него тёк незначительный ток, не вызывающий его нагрева), который при отключении от сети за доли секунды разрядит конденсатор. И для защиты от импульсного зарядного тока тоже поставим низкоомный резистор. Он также будет играть роль предохранителя, мгновенно сгорая при случайном пробое конденсатора (ничто не вечно, и такое тоже случается).
Конденсатор должен быть на напряжение не менее 400 вольт, или специальный для цепей переменного тока напряжением не менее 250 вольт.
А если мы хотим сделать светодиодную лампочку из нескольких светодиодов? Включаем их все последовательно, встречного диода достаточно одного на всех.
Диод должен быть рассчитан на ток, не меньший чем ток через светодиоды, обратное напряжение — не менее суммы напряжения на светодиодах. А ещё лучше взять чётное число светодиодов и включить их встречно-параллельно.
На рисунке в каждой цепочке нарисовано по три светодиода, на самом деле их может быть и больше десятка.
Как расчитать конденсатор? От амплитудного напряжения сети 315В отнимаем сумму падения напряжения на светодиодах (например для трёх белых это примерно 12 вольт). Получим падение напряжения на конденсаторе Uп=303 В. Ёмкость в микрофарадах будет равна (4,45*I)/Uп, где I — необходимый ток через светодиоды в миллиамперах. В нашем случае для 20 мА ёмкость будет (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 мкФ. Можно поставить два конденсатора 0,15 мкф (150 нФ) параллельно.
Наиболее распространённые ошибки при подключении светодиодов
1. Подключение светодиода напрямую к источнику питания без ограничителя тока (резистора или специальной микросхемы-драйвера). Обсуждалось выше. Светодиод быстро выходит из строя из-за плохо контролируемой величины тока.
2. Подключение параллельно включенных светодиодов к общему резистору. Во-первых, из-за возможного разброса параметров, светодиоды будут гореть с разной яркостью. Во-вторых, что более существенно, при выходе из строя одного из светодиодов, ток второго возрастёт вдвое, и он может тоже сгореть. В случае использования одного резистора целесообразнее подключать светодиоды последовательно. Тогда при расчёте резистора ток оставляем прежним (напр. 10 мА), а прямое падение напряжения светодиодов складываем (напр. 1,8 В + 2,1 В = 3,9 В).
3. Включение последовательно светодиодов, рассчитанных на разный ток. В этом случае один из светодиодов будет либо работать на износ, либо тускло светиться — в зависимости от настройки тока ограничивающим резистором.
4. Установка резистора недостаточного сопротивления. В результате текущий через светодиод ток оказывается слишком большим. Поскольку часть энергии из-за дефектов кристаллической решётки превращается в тепло, то при завышенных токах его становится слишком много. Кристалл перегревается, в результате чего значительно снижается срок его службы. При ещё большем завышении тока из-за разогрева области p-n-перехода снижается внутренний квантовый выход, яркость светодиода падает (это особенно заметно у красных светодиодов) и кристалл начинает катастрофически разрушаться.
5. Подключение светодиода к сети переменного тока (напр. 220 В) без принятия мер по ограничению обратного напряжения. У большинства светодиодов предельно допустимое обратное напряжение составляет около 2 вольт, тогда как напряжение обратного полупериода при запертом светодиоде создаёт на нём падение напряжения, равное напряжению питания. Существует много различных схем, исключающих разрушающее воздействие обратного напряжение. Простейшая рассмотрена выше.
6. Установка резистора недостаточной мощности. В результате резистор сильно нагревается и начинает плавить изоляцию касающихся его проводов. Потом на нём обгорает краска, и в конце концов он разрушается под воздействием высокой температуры. Резистор может безболезненно рассеять не более той мощности, на которую он рассчитан.
Мигающие светодиоды
Мигающий сеетодиод (МСД) представляет собой светодиод со встроенным интегральным генератором импульсов с частотой вспышек 1,5 -3 Гц.
Несмотря на компактность в мигающий светодиод входит полупроводниковый чип генератора и некоторые дополнительные элементы. Также стоит отметить то, что мигающий светодиод довольно универсален — напряжение питания такого светодиода может лежать в пределах от З до 14 вольт — для высоковольтных, и от 1,8 до 5 вольт для низковольтных экземпляров.
Отличительные качества мигающих сеетодиодое:
- • Малые размеры
• Компактное устройство световой сигнализации
• Широкий диапазон питающего напряжения (вплоть до 14 вольт)
• Различный цвет излучения.
В некоторых вариантах мигающих светодиодов могут быть встроены несколько (обычно — 3) разноцветных светодиода с разной периодичностью вспышек.
Применение мигающих светодиодов оправдано в компактных устройствах, где предьявляются высокие требования к габаритам радиоэлементов и электропитанию — мигающие светодиоды очень экономичны, т..к электронная схема МСД выполнена на МОП структурах. Мигающий светодиод может с лёгкостью заменить целый функциональный узел.
Условное графическое обозначение мигающего светодиода на принципиальных схемах ничем не отличается от обозначения обычного светодиода за исключением того, что линии стрелок- пунктирные и символизируют мигающие свойства светодиода.
Если взглянуть сквозь прозрачный корпус мигающего светодиода, то можно заметить, что конструктивно он состоит из двух частей. На основании катодного (отрицательного вывода) размещён кристалл светоизлучающего диода.
Чип генератора размещён на основании анодного вывода.
Посредством трёх золотых проволочных перемычек соединяются все части данного комбинированного устройства.
Отличить МСД от обычного светодиода легко по внешнему виду, разглядывая его корпус на просвет. Внутри МСД находятся две подложки примерно одинакового размера. На первой из них располагается кристаллический кубик светоизлучателя из редкоземельного сплава.
Для увеличения светового потока, фокусировки и формирования диаграммы направленности применяется параболический алюминиевый отражатель (2). В МСД он немного меньше по диаметру, чем в обычном светодиоде, так как вторую часть корпуса занимает подложка с интегральной микросхемой (3).
Электрически обе подложки связаны друг с другом двумя золотыми проволочными перемычками (4). Корпус МСД (5) выполняется из матовой светорассеивающей пластмассы или из прозрачного пластика.
Излучатель в МСД расположен не на оси симметрии корпуса, поэтому для обеспечения равномерной засветки чаще всего применяют монолитный цветной диффузный световод. Прозрачный корпус встречается только у МСД больших диаметров, обладающих узкой диаграммой направленности.
Чип генератора состоит из высокочастотного задающего генератора — он работает постоянно -частота его по разным оценкам колеблется около 100 кГц. Совместно с ВЧ-генератором работает делитель на логических элементах, который делит высокую частоту до значения 1,5- 3 Гц. Применение высокочастотного генератора совместно с делителем частоты связано с тем, что для реализации низкочастотного генератора требуется использование конденсатора с большой ёмкостью для времязадающей цепи.
Для приведения высокой частоты до значения 1-3 Гц используются делители на логических элементах, которые легко разместить на небольшой площади полупроводникового кристалла.
Кроме задающего ВЧ-генератора и делителя на полупроводниковой подложке выполнен электронный ключ и защитный диод. У мигающих светодиодов, рассчитанных на напряжение питания 3-12 вольт, также встраивается ограничительный резистор. У низковольтных МСД ограничительный резистор отсутствует Защитный диод необходим для предотвращения выхода из строя микросхемы при переполюсовке питания.
Для надёжной и долговременной работы высоковольтных МСД, напряжение питания желательно ограничить на уровне 9 вольт. При увеличении напряжения возрастает рассеиваемая мощность МСД, а, следовательно, и нагрев полупроводникового кристалла. Со временем чрезмерный нагрев может привести к быстрой деградации мигающего светодиода.
Безопасно проверить исправность мигающего светодиода можно с помощью батарейки на 4,5 вольта и последовательно включенного совместно со светодиодом резистора сопротивлением 51 Ом, мощностью не менее 0,25 Вт.
Исправность ИК-диода можно проверить при помощи фотокамеры сотового телефона.
Включаем фотоаппарат в режим съемки, ловим в кадр диод на устройстве (например, пульт ДУ), нажимаем на кнопки пульта, рабочий ИК диод должен в этом случае вспыхивать.
В заключении следует обратить внимание на такие вопросы как пайка и монтаж светодиодов. Это тоже очень важные вопросы, которые влияют на их жизнеспособность.
светодиоды и микросхемы боятся статики, неправильного подключения и перегрева, пайка этих деталей должна быть максимально быстрая. Следует использовать маломощный паяльник с температурой жала не более 260 градусов и пайку производить не более 3-5 секунд (рекомендации производителя). Не лишним будет использование медицинского пинцета при пайке. Светодиод берется пинцетом выше к корпусу, что обеспечивает дополнительный теплоотвод от кристалла при пайке.
Ножки светодиода следует гнуть с небольшим радиусом (чтобы они не ломались). В результате замысловатых изгибов, ноги у основания корпуса должны остаться в заводском положении и должны быть параллельны и не напряжены (а то устанет и кристалл отвалится от ножек).
Чтобы ваше устройство защитить от случайного замыкания или перегрузки следует ставить предохранители.
Скачать:
1. Програма для автоматического подбора резистора при подключении светодиодов — Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту
2. Программа автоматического расчета токоограничивающего резистора светодиода — Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту
3. Интернет-ресурс для автоматического расчета и подбора резисторов светодиода — Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту
os-info.ru
полноспектральные, красные и другие; опыт применения
Комнатные растения нуждаются в достаточном количестве света, без которого они не могут правильно развиваться. Чтобы организовать их правильное освещение, необходимо использовать специальные светодиодные светильники. Но к сожалению, не все знаю как работает светодиод.
Лампа с диодами является самым эффективным способом обеспечения необходимого цветового спектра светокультурных растений. Чаще всего оно используется для освещения теплиц, в оранжереях, аквариумах, закрытых садах и для комнатных цветов.
LED-светильники стали самой лучшей альтернативой естественного освещения, так как отличаются экономичностью и длительным сроком эксплуатации.
Как подобрать искусственное освещение
Недостаточное освещение способствует замедлению естественного развития растения.
Ствол цветка утончается, между листочками увеличивается шаг, а появившееся листья не достигают нормальных размеров (пеларгония). Листья, которые располагаются у земли становятся вялыми, желтеют и опадают (фикусы и плющ).
По цвету растения видно, что ему не хватает света: оно блекнет, разноцветные листья становятся более зеленными для фотосинтеза. Комнатные цветы, которые выкинули бутоны, не способны развить полноценный цветок. Они мелкие и быстро увядают.
При излишнем освещении растения также испытывают стресс, даже если их хорошо поливают. Чаще всего, комнатный цветок выглядит вялым, а его листья по краям начинает покрываться желтизной. Если не уменьшить поток света направленного на него, то со временем оно засохнет.
Оптимальным решением такого вопроса является светодиодное освещение (часто используют светодиодные фонари на аккумуляторах). Оно способно учесть различные факторы, от которых зависит выращивание светокультурных растений, а также:
- Обеспечивает процесс фотосинтеза.
- Предоставляет оптимальное световое облучение.
На рынке сегодня представлен широкий ассортимент светодиодных ламп для растений
Для подсветки небольшой домашней оранжереи используют подобные светильники
Диодные лампы способны предоставлять 400-700 нм света, что вполне достаточно для правильного развития и роста комнатного цветка. Чтобы они хорошо цвели, а корневая система нормально развивалась необходим синий цвет с волной 420-435 нм. Красный цвет с волной 650-657 нм способствует хорошему росту растения и его листьев. Листья, которые находятся на нижнем уровне, нуждаются в зеленом цвете – 450-600 нм. Спектр других цветов не нужен для роста растения.
Фотосинтез – основной процесс, который происходит в каждом растении. Для такого процесса необходимо достаточное освещение. Световой поток поглощается листьями, что способствует дальнейшему росту всего цветка.
Основные принципы процесса фотосинтеза в листьях растения
Стоит отметить, что фотосинтез также во многом зависит от:
- внешней температуры;
- количества полива;
- долготы дня и ночи;
- светового спектрального состава;
- интенсивности светового потока;
- наличия двуокиси углерода.
Аквариумные растения требуют к себе особого отношения. О том как правильно подобрать LED светильники для аквариума читайте в статье.
Оптимальное световое насыщение растение получает при наличии солнечного света, который представляет собой белый свет. Он включает в себя все спектральные цвета, которые можно увидеть. Светодиодные лампы способны создавать белый свет, который так необходим для правильного цветения светокультур.
Спектр светодиодной подсветки для комнатных растений
Пристальное внимание стоит уделить светолюбивым цветам. Для них необходимо:
- Интенсивность освещения – 140-220 Вт/м2.
- Спектральное насыщение: зеленого цвета – 490-600 нм; красного цвета – 600-700 нм; синего цвета – 380-490 нм.
Кроме основных биологических потребностей, должны удовлетворяться условия светового насыщения различных светокультур. Основными требованиями для растения являются:
- тепловой режим;
- продолжительность светового дня;
- наличие искусственного светового освещения;
- световой спектр.
Полноспектральная светодиодная фитолампа
Характеристики LED ламп для цветов
Важную роль в том, какое количество света будет получать растение, играет высота подвесного освещения. При правильном расположении светодиодной лампы можно создать естественные условия для роста и цветения светокультур дома.
Для полноценного процесса фотосинтеза необходимо, чтобы длина волны лед лампы были от 400-700 нм – PAR-диапазона.
Особое значение в освещении играет диапазон спектрального цвета, который нужен для фотосинтеза. Отталкиваясь от этого показателя, определяется количество ламп, их высота над цветами. При использовании люминесцентных светильников для растений добиться полноспектрального свечения практически не возможно
Cтоит учесть, что существуют волны, которые не участвуют в фотосинтезе. Они могут провоцировать быстрое старение, появление излишних побегов и разрастанием. К таким волнам относят инфракрасный свет и ультрафиолет. Поэтому не рекомендуется использовать бактерицидные ультрафиолетовые лампы для дома для выращивания растений.
Наиболее важными волнами, которые помогают комнатным цветам правильно расти, являются синие и красные лед подветки.
Диодный светильник не накаливается и обладает свойством равномерно распространять синий и красный цвет. Он может излучать фиолетово-синий и красно-оранжевый цвет. Это позволяет интенсивно развиваться растению с фитобиологической стороны.
Мощность светодиодного освещения рассчитывается в ваттах на м2. Для определения количества ламп учитывают:
- площадь освещения;
- высоту лампы;
- вид светокультуры.
Подача света может быть: периодической, по циклам, постоянной.
Оригинальный диодный модуль для подсветки молодых растений
Современный LED светильник позволяет размещать комнатные растения в любом уголке квартиры
| Ультрафиолет | 400 нм | Помогает образовывать смолы |
| Инфракрасный цвет | 730 нм | Помогает образовывать хлорофилл |
| Синий цвет | 430 нм | Помогает образованию хлорофилла (Б) |
| Красный цвет | 660 нм | Помогает образованию хлорофилла (А) |
Как выбрать оптимальный вариант светильника
Для комнатных цветов следует использовать следующие режимы освещения:
- 1000 -3000 лк – для растущих в затемненном помещении, далеко от окна;
- 3000 – 4000 лк – для нуждающихся в рассеянном потоке света;
- 4000 – 6000 лк – для нуждающихся в прямом освещении;
- 6000 – 12 000 лк – для экзотических видов, плодоносящих.
Красивые цветы – залог уюта в вашем доме
Найти подробную информацию о свойствах и правилах выбора фитоламп для рассады можно здесь.
Красные светодиоды необходимы растениям, когда они плодоносят или цветут. Существует две волны красного светодиода: слабопоглащаемая и дальняя. Способствует образованию хлорофилла группы А. В диодных светильниках используют больше ламп красного цвета, чем белого или синего.
Производители полноспектральных светодиодов
Проверенными и надежными российскими производителями являются:
- Оптоган;
- Оптрон;
- Артледс.
Мировыми производителями:
- Agilent Technologies – компания, которая не первый год выпускает светодиодные лампы высокого качества. Производитель дает гарантию на лампы не менее 10 лет и выпускает светильники с различной комбинацией ламп.
- Optek Technology – производитель высокого уровня. На мировом рынке прочно занял свое место в изготовлении светодиодного освещения. Выпускает различные лампы отличного качества.
- Edison – известный производитель, который ничем не уступает своим конкурентам. Изготавливает специализированные светодиодные лампы широкого круга использования: в медицине, косметологии, а также для выращивания палисадников.
- Philips Lumileds – за многие годы, эта компания завоевала доверие у многих покупателей. Выпускает лучшие лампы для светодиодного освещения. Предоставляет длительную гарантию на всю продукцию.
- Toshiba – компания, которая успешно изготавливает различной конфигурации и видов светодиодные лампы. Качество товара на высшем европейском уровне.
Опыт применения
- Ярослав, 26 лет. Санкт-Петербург. «Я установил светильник с двумя рядами светодиодов: красными и синими лампами. Был доволен результатом: растения стали более сильными и плодоносными. Рекомендую такие лампы для светокультур».
- Светлана, 42 года. Нижний-Новгород «Занимаюсь разведением светокультурных растений. Специально установила светильник с синими и красными лампами производителя Артледс. Уже через несколько дней заметила, что цветы приобрели более сочный цвет, стебли стали более крепкими и листья перестали желтеть по краям».
- Ирина, 22 года. Москва «Специально занимаюсь выращиванием цветов на продажу. Для большей эффективности установила светодиодные лампы, которые помогают цветам всегда быть в отличном состоянии. Советую всем цветочникам не экономить на правильном освещении».
- Андрей, 34 года, Тюмень «Используя светодиодные лампы уже не первый год. Сначала относился скептически, но на собственном опыте убедился в результативности такого освещения. Главное правильно расположить светильник и своевременно поливать цветы».
Искусственное освещение – это хороший способ благотворно влиять на рост и цветение комнатных цветов в зимний период, а также в помещениях, где свет плохо проникает.
Большое значение в освещении играет: спектр, высота подвеса и режим подсветки растений.
Если хотите, чтобы комнатные цветы были здоровыми и красивыми, необходимо учесть световые параметры и потребность определенных видов растений в искусственном светодиодном освещении.
Видео
Данное видео расскажет Вам про преимущества и недостатки светодиодного освещения для растений.
finelighting.ru
Все что нужно знать про светодиоды
Последнее время, в интернете на различных компьютерных форумах я замечаю людей, которые хотят применить светодиоды для моддинга, однако не обладают достаточными знаниями для этого. Вместо полезных советов, такие люди зачастую выслушивают на тех же форумах рассуждения различных дилетантов, которые не разбираются в теме, а даже самый просто вопрос порождает эпические споры с философскими рассуждениями. Большинство информация из таких тем не только не принесет никакой пользы, а зачастую может и навредит. Для того что бы снять все самые популярные вопросы и заблуждения, которые касаются применения светодиодов в моддинге, я и решил написать сей небольшой опус.
Что такое светодиоды
В последнее время ведется много разговоров о светодиодах, постоянно появляются новости о все более мощных светодиодах, новых разработках и новых товарах на основе светодиодов (стоит вспомнить хотя бы новые жк-мониторы со светодиодной подсветкой от компании Apple). Так что же такое светодиод? Светодиод – это прибор на основе полупроводника, который излучает свет при пропускании через него электрического тока. Существует большое количество различных полупроводниковых материалов из которых делают светодиоды, причем характеристики светодиодов (цвет свечения, яркость свечения и т.д.) зависят от химического состава данных материалов.
Светодиоды разных размеров, цветов и яркости
Применение светодиодов в моддинге
Светодиоды это одни из первых вещей, которые начали применять в моддинге, ведь еще в конце 1999 – начале 2000 года первые моддеры меняли в своих корпусах стоковые светодиоды наскучивших цветов на более яркие светодиоды интересных и необычных цветов. Кроме того, некоторые моддеры самостоятельно изготавливали вентиляторы со светодиодной подсветкой, светодиодные лампы подсветки для корпуса и прочие моддинг-аксессуары. С появлением оптических мышек, моддеры начали заменять в них стандартные светодиоды, а так же устанавливать дополнительные. Однако нельзя сказать что, с появлением серийных вентиляторов с подсветкой, применение светодиодов в моддинге ушло в историю, скорее оно перешло в разряд классики, как и раундинг проводов (который, как всем известно, вошел в метаболизм каждого моддера) и прорезка блоухолов. Действительно, в современных корпусах уже с завода стоят яркие светодиоды синего, белого и других цветов, но ведь мы же хотим сделать вещи уникальными и персонализированными, ведь для этого мы и занимаемся моддингом, а учитывая теперешнее распространение дешевых и мощных светодиодов, не использовать их в моддинге – грех =), посему их используют по полной программе: ими подсвечивают корпуса, клавиатуры, вентиляторы, гравировки, люминесцентные краски и так далее. Светодиоды отлично применимы там, где нужна локальная или компактная подсветка, яркая или наоборот тусклая, ими отлично подсвечивать систему водяного охлаждения и т.п.
Вентилятор со светодиодной подсветкой
гибкая LED лента
Гибкая светодиодная лампа
Светодиоды, в случае применения их в моддинге, обладают следующими преимуществами и недостатками.
Преимущества
- Яркие и насыщенные цвета
- Надежность (длительный срок службы)
- Высокая эффективность
- Практически не греются
- Компактный размер
Недостатки
- Легко перегорают при неправильном подключении
- Далеко не plug-and-play, с точки зрения подключения
Разновидности светодиодов
Светодиоды разделяются на разные разновидности в зависимости от размеров, количества кристаллов в одном корпусе, яркости, мощности, по цвету излучения, а так же другим параметрам.
Пример светодиодов самых популярных размеров
Светодиоды различной формы и цвета
Свечение светодидов с диффузным (цветным) корпусом
Геометрические форма и размеры. Самыми популярными являются светодиоды в цилиндрическом корпусе стандартизированных размеров: 3/5/10 мм в диаметре, реже 8 мм, хотя иногда встречаются и до 20 мм в диаметре. Также существуют SMD-светодиоды, которые отличаются очень компактным размером – до 2 х 2 мм, предназначены они для припаивания прямо на плату и обычно используются для подсветки экранов. Существуют также светодиоды выполненные в корпусах квадратной или прямоугольной формы.
Количество кристаллов. В большинстве случаев, в корпусе одного светодиода находится один полупроводниковый кристалл, однако бывают случаи в которых в корпус одного светодиода устанавливают больше одного кристалла, например:
- Многоцветные светодиоды
В случае необходимости сделать многоцветных светодиод, в корпусе одного светодиода устанавливается более одного полупроводникового кристалла, причем сами кристаллы сделаны из разных материалов и соответственно излучают разные цвета: синий, зеленый, красный, желтый и так далее. Двухцветные светодиоды чаще всего используют как индикаторы (обычно красный/зеленый цвет), трехцветные светодиоды чаще всего используют для подсветки дисплеев и постройки светодиодных экранов так как данные светодиоды могут отображать три базовых цвета (синий/зеленый/красный), при смешивании которых можно получить всю палитру цветов, необходимых для отображения фото и видеоматериалов с достаточным качеством. Четырехцветные светодиоды достаточно редкие и содержат кристаллы для отображения, как видно из названия, четырех цветов (синий/зеленый/красный/желтый) и применяются в основном для создания белого света с высокими качественными характеристиками CRI (Color rendering index).
- Светодиоды повышенной мощности
Для повышения яркости (количества света) светодиода иногда в корпус одного светодиода устанавливают несколько светоизлучающих кристаллов одного цвета (обычно ставят четыре кристалла), чем кратно увеличивают яркость светодиода. Это можно сравнить с четырехъядерными процессорами =).
Яркость. Из-за большого спектра применения светодиодов, производители выпускают светодиоды с различной яркостью: от не очень ярких для индикаторных целей до суперякрих, в основном для подсветки чего-то. На показатель яркости также влияет диаграмма направленности светодиода, например светодиод одной мощности с углом излучения в 20 градусов кажется более ярким, чем светодиод такой же мощности но с более широким углом излучения, например 140 градусов.
Мощность. Для разных целей производятся светодиоды различных мощностей: от сотых долей ватта до серьезных 5 и более ватт на одном кристалле. Типичные моддерские, так называемые «ультраяркие», светодиоды имеют мощность примерно в 60 мВт (примерно 1/16 Вт), и если их использовать в подсветке корпуса среднего размера то их может понадобиться примерно от 15 до 25 штук. Среднестатистический четырехъкристальный суперяркий светодиод имеет мощность примерно в 240 мВт (1/4 Вт) и таких светодиодов для подсветки корпуса среднего размера нужно примерно от 4 до 8 штук, в зависимости от прочих особенностей. К классу супермощных светодиодов относятся светодиоды с мощностью от одного ватта, что на первый взгляд вроде бы и не много, однако это только на первый взгляд – такие светодиоды в среднем в 15-20 раз ярче, чем самые распространенные светодиоды! Одним или двумя такими светодиодами можно подсветить весь корпус!
Цвет. В зависимости от полупроводника, на основе которого выполнен светодиод, так же отличается цвет, излучаемый светодиодом . В продаже чаще всего можно встретить светодиоды таких цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый, ультрафиолетовый. Светодиоды всех цветов находят свое применение в моддинге, причем как для индикаторных целей, так и для подсветки. Существуют также светодиоды, работающие в инфракрасном диапазоне, но поскольку их излучение не видно невооруженному глазу – их применение ограничено пультами ДУ и видеокамерами ночного видения.
Особого внимания заслуживают синие, фиолетовые и ультрафиолетовые светодиоды – все они вызывают люминесценцию (флюоресценцию) некоторых красителей, но в разной степени. Синие светодиоды вызывают не очень яркую люминесценцию, а также немного искажают ее цвет задевая своим синим излучением. Фиолетовые светодиоды напротив – выглядят тусклыми, но вызывают сильную люминесценцию, обычно их продают под видом ультрафиолетовых светодиодов, но это не так. Ультрафиолетовые светодиоды довольно-таки редко встречаются в продаже, а те что встречаются обычно являются ультрафиолетовыми светодиодами длинноволнового диапазона ультрафиолета, так называемого УФ-А (UV-A) – самого безопасного, внешне эти светодиоды выглядят очень тусклыми из-за низкой чувствительности человеческого глаза к диапазону мение 400 нм, но эти светодиоды вызывают еще более сильную люминесценцию, чем фиолетовые – это связано с большей энергией этого диапазона излучения.
вечение светодиодов с прозрачным корпусом
Типичные характеристики светодиодов
Две главных характеристики светодиодов это напряжение и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА , так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА, в свою очередь одноватные светодиоды обычно потребляют 300-400 мА. Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.
При использовании светодиодов, лучше уточнить сколько светодиоду необходимо вольт у продавца или изготовителя, но когда эта информация не доступна, можно воспользоваться следующей таблицей.
Таблица примерных напряжений светодиодов в зависимости от цвета
| Цветовая характеристика | Длинная волны | Напряжение |
| Инфракрасные | от 760 нм | до 1.9 В |
| Красные | 610 – 760 нм | от 1.6 до 2.03 В |
| Оранжевые | 590 – 610 нм | от 2.03 до 2.1 В |
| Желтые | 570 – 590 нм | от 2.1 до 2.2 В |
| Зеленые | 500 – 570 нм | от 2.2 до 3.5 В |
| Синие | 450 – 500 нм | от 2.5 до 3.7 В |
| Фиолетовые | 400 – 450 нм | 2.8 до 4 В |
| Ультрафиолетовые | до 400 нм | от 3.1 до 4.4 В |
| Белые | Широкий спектр | от 3 до 3.7 В |
Правила подключения и расчет светодиодов
Светодиод пропускает электрический ток только в одном направлении, а это значит что для того чтобы светодиод излучал свет, он должен быть правильно подключен. У светодиода два контакта: анод(плюс) и катод (минус). Обычно, длинный контакт у светодиода – это анод, но бывают и исключения так что лучше уточнить данный факт в технических характеристиках конкретного светодиода.
Светодиоды относятся к таком типу электронных компонентов которому, для долгой и стабильной работы, важно не только правильное напряжение, но и оптимальная сила тока – так что всегда, при подключении светодиода, нужно их подключать через соответствующий резистор. Иногда этим правилом пренебрегают, но результат чаще всего один – светодиод или сразу сгорает, или его ресурс очень значительно сокращается. В некоторые светодиоды резистор встроен «с завода» и их сразу можно подключать к источнику 12 или 5 вольт, но такие светодиоды в продаже встречаются довольно-таки редко и чаще всего к светодиоду необходимо подключать внешний резистор.
Стоит помнить, что резисторы так же отличаются своими характеристиками и, для подключения их к светодиодам, вам необходимо выбрать резистор правильного номинала. Для того чтобы рассчитать необходимый номинал резистора следует воспользоваться законом Ома – это один из самых важных физических законов, связанных с электричеством. Данный закон все учили в школе, но практически никто его не помнит =).
Закон Ома – это физический закон с помощью которого вы можете определить взаимозависимость напряжения (U), силы тока (I) и сопротивления (R). Суть эго проста: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению между концами проводника, если при прохождении тока свойства проводника не меняются.
Этот закон визуально отображается при помощи формулы: U= I*R
Когда вы знаете напряжение и сопротивления, с помощью этого закона можна найти силу тока по формуле: I = U/R
Когда вам известно напряжение и сила тока, можно найти сопротивление: R = U/I
Когда вам известна сила тока и сопротивление, можно вычислить напряжение: U = I*R
Теперь рассмотрим на примере. У вас есть светодиод с рабочим напряжением в 3 В и силой тока в 20 мА, вы его хотите подключить к источнику напряжения 5В из USB-разъема или БП, чтобы при этом он не сгорел. Значит у нас есть напряжение 5 В, но светодиоду нужно только 3 В, значит от 2 В нам необходимо избавиться (5В – 3В=2В). Чтобы избавится от лишних 2 В нам необходимо подобрать резистор с правильным сопротивлением, которое рассчитывается следующим образом: мы знаем напряжение от которого необходимо избавиться и знаем силу тока нужную светодиоду – воспользуемся формулой изложенной выше R = U/I. Соответственно 2В/0.02 А= 100 Ом. Значит вам необходим резистор на 100 Ом.
Иногда, в зависимости от характеристик светодиода, необходимый резистор получается с не стандартным номиналом, который нельзя найти в продаже, например 129 или 111.7 Ом =). В таком случае необходимо просто взять резистор немного большего сопротивления, чем рассчитанный – светодиод будет работать не на 100 процентов своей мощности, а примерно на 90-95 %. В таком режиме светодиод будет работать более надежно, а снижение яркости визуально не будет заметно.
Также можно рассчитать насколько мощный резистор вам нужен – для этого умножаем напряжение, которое будет задерживаться на резисторе, на силу тока, которая будет в цепи. В нашем случае это 2В х 0.02 А = 0.04 Вт. Значит вам подойдет резистор такой мощности или большей.
Светодиоды иногда подключают по несколько штук параллельно или последовательно, используя один резистор. Для правильного подключения следует помнить что при параллельном подключении суммируется сила тока, а при последовательном суммируется требуемое напряжение. Параллельно и последовательно можно подключать только одинаковые светодиоды с использование одного резистора, а если вы используете разные светодиоды с разными характеристиками, то лучше рассчитать каждому светодиоду свой резистор – так будет надежней. Светодиоды даже одной модели имеют небольшое расхождение в параметрах и, при подключении большого количества светодиодов параллельно или последовательно, это небольшое расхождение в параметрах может выдать результатом много сгоревших светодиодов =). Еще одним подводным камнем может стать тот факт, что продавец или производитель (намного реже) может дать немного не верные данные по светодиодам, а сами светодиоды могут иметь не четкое рабочее напряжение, а набор из параметров минимального/оптимального и максимального напряжения. Данный фактор не будет особо влиять при подключении небольшого количества светодиодов, а в случае подключения большого количества – результатом могут быть все те же сгоревшие светодиоды. Так что с параллельным и последовательным подключением не стоит чересчур увлекаться, надежней будет чтобы к каждому светодиоду или небольшой группе светодиодов (3-5 штук) подключался отдельный резистор. Рассмотрим несколько примеров подключения.
Схема параллельного подключения светодиодов
Схема последовательного подключения светодиодов
Пример 1. Вы хотите подключить последовательно три светодиода, каждый из которых рассчитан на 3 В и 20 мА, к источнику тока с напряжением 12 В (например из molex-разъема). Три светодиода по 3 вольта каждый будут вместе потреблять 9 вольт (3 В x 3=9 В). Наш источник тока обладает напряжением в 12 вольт, соответственно от 3 вольт надо будет избавиться (12 В – 9 В = 3 В). Так как подключение последовательное, то сила тока составит 20мА, соответственно 3 вольта (напряжение, от которого необходимо избавится) делим на 0.02 А (сила тока, необходимая каждому светодиоду) и получаем значение необходимого сопротивления – 150 Ом. Значит нужен резистор на 150 Ом.
Пример 2. У вас в наличии четыре светодиода, каждый из которых рассчитан на 3 вольта, и источник питания на 12 В. В такой ситуации можно подумать что резистор не нужен, однако это не так – светодиоды очень чувствительны к силе тока и лучше добавить в цепь резистор на 1 Ом. Резистор данного номинала не повлияет на яркость свечения, а будет чем-то на подобии «предохранителя» – светодиоды будут работать намного надежней. Без применения резистора, в данному случае, светодиоды могут попросту сгореть, быстро или не очень.
Пример 3. Вы хотите параллельно подключить три светодиода, каждый из которых рассчитан на 3 В и 20 мА, к источнику тока с напряжением 12 В. Поскольку при параллельном подключении суммируется сила тока, а не напряжение, трем светодиодам потребуется сила тока в 60 мА (20 мА x 3 = 60 мА). Наш источник тока обладает напряжением в 12 вольт, а светодиодам необходимо напряжение в 3 вольта, соответственно от 9 вольт необходимо избавиться (12 В – 3 В = 9 В). Так как подключение параллельное, то сила тока составит 60мА, соответственно 9 вольт (напряжение, от которого необходимо избавится) делим на 0.06 А (сила тока, необходимая всем светодиодам) и получаем значение необходимого сопротивления – 150 Ом. Значит нужен резистор на 150 Ом.
Так же в интернете существует большое количество разнообразных «калькуляторов для светодиодов», которыми вы можете воспользоваться. Достаточно зайти на соответствующий сайт, указать характеристики светодиодом и источника тока и вы получите все необходимые данные по резистору, а так же его цветовую маркировку. Пример такого калькулятора вы можете увидеть на сайте led-calculator.com.
Видео процесса выращивания светодиодов.
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!
About xXHelsinGXx
mozgochiny.ru
Двухцветные светодиоды. Как правильно подключать управлять
Само название — двухцветный светодиод основано на том, что чип способен светиться двумя цветами. Ярким примером такого типа диодов — зарядка мобильного телефона, зарядка аккумуляторных батарей, где индикатор во время зарядки светится красным цветом, по мере наполнения зарядом аккумулятора цвет меняется на зеленый.
Двухцветные светодиоды подразделяются на несколько типов. Наиболее распространенные — трехвыводные светодиоды. В одном корпусе интегрированы два светодиода зеленого и красного свечения.
Двухцветный светодиод с двумя выводамиДвухцветные светодиоды имеют два вывода. Изменение цвета происходит в зависимости от того, в какую сторону течет ток. схема управления двухцветными светодиодами представлена ниже.
Правильное соединение двухцветного светодиодаДиоды соединены параллельно.При протекании тока в одном направлении второй диод запирается и не светится. В случае обратного протекания тока свечение происходит наоборот. При использовании ШИМ контроллера можно зажигать сразу оба светодиода, в результате смешения цветов получится желтый, либо несколько других оттенков.
Не смотря на то, что на данной схеме мы видим всего два диода, в некоторых инструкциях его принято называть трехцветным. Такие диоды имеют три вывода. Такое деление — условное, поэтому заострять на этом внимание не следует.
к оглавлению ↑Схема управления двухцветным светодиодом на таймере 555
остаточно простая и легкая схема управлением двухцветным светодиодом. В этом случае включается поочередно зеленый и красный цвет.
Управление двухцветным LEDs на микросхеме 555к оглавлению ↑схема управления двухцветными светодиодами до 1А
Схема управления двухцветными светодиодами на контроллереСхема управления двухцветными светодиодами построена на микросхеме TA7291P с двумя выходами OUT и двумя входами IN. К выходу подключаем два диода или один двухцветный мощностью не менее 1А. Если логика на входах одинакова, то потенциалы выходов равные, соответственно светодиод не горит.
При разных логических уровнях на входах микросхема работает следующим образом. Если на одном из входов, например, IN1 имеется низкий логический уровень, то выход OUT1, соединяется с общим проводом. Катод светодиода HL2 через резистор R2 тоже соединяется с общим проводом. Напряжение на выходе OUT2 (при наличии на входе IN2 логической единицы) в этом случае зависит от напряжения на входе V_ref, что позволяет регулировать яркость свечения светодиода HL2.
В данном случае напряжение V_ref получается из ШИМ импульсов от микроконтроллера с помощью интегрирующей цепочки R1C1, что регулирует яркость светодиода, подключенного к выходу. Микроконтроллер управляет также и входами IN1 и IN2, что позволяет получить самые разнообразные оттенки свечения и алгоритмы управления светодиодами. Сопротивление резистора R2 рассчитывается исходя из предельно допустимого тока светодиодов.
к оглавлению ↑Самые простые схемы подключения двухцветных светодиодов
Как бы оно ни было, но знаю, что работы с микроконтроллерами многих пугают, поэтому приведу еще пару рабочих схем управления двухцветным светодиодом без каких-либо «наворотов».
Первая представляет собой схему для подключения двухцветного диода с двумя выводами:
Управление 2-х цветным светодиодомСледующая схема для 2х цветного светодиода на трех выводах:
Схема 2х цветного LEDs с тремя пинамиНаиболее полная, но для многих покажется сложноватой, информация по двухцветным светодиодам — на этом сайте
к оглавлению ↑Видео по работе двухцветных светодиодов, простые схемы подключения
leds-test.ru
Фитолампа на светодиодах 440нм и 660нм
Прошлый раз я изготавливал фитолампы из наборов для изготовления китайских светильников.
Основным недостатком было применение светодиодов, не совсем подходящих по спектру (455-460 нм и 625-630 нм) для реакции фотосинтеза, что значительно снизило эффективность данных ламп. Решил исправить эту ошибку и заказал на ТАОБАО светодиоды «правильного» спектра.
Заказ светодиодов 440 и 660 нм
Ссылка на товар. В опциях лота можно выбрать синие, красные, 1, 3 и 5 Вт, а также уже напаянные на алюминиевую звездочку.
Синий светодиод (450-455нм) 3вт без радиатора — $0.23 x 20шт = $4.6
Красный светодиод (660-670нм) 3вт без радиатора — $0.31 x 20шт = $6.2
С доставкой и комиссией получается около $17 или $0.42 за штуку если больше ничего не брать.
Я брал, поэтому мне они вышли дешевле.
Пришли в таких пакетиках
Характеристики светодиодов
Сайт производителя на китайском языке. К сожалению, до полноценных даташитов а производитель пока не дорос, поэтому есть только короткие описания.
Красные светодиоды 3Вт
- Код производителя: PJH-P3R140A1-60T
- Длина волны: 660-670 нм
- Рабочее напряжение: 2.6-3.0 В
- Максимальный ток: 700 мА
- Размер кристалла: 43mil
- Световой поток: 60-80 лм
Синие светодиоды 3Вт
- Код производителя: PJH-P3R140A1-30T
- Длина волны: 450-455 нм
- Рабочее напряжение: 3.4-3.8 В
- Максимальный ток: 700 мА
- Размер кристалла: 45mil
- Световой поток: 30-40 лм
Люминофора у монохромных светодиодов нет, линзы прозрачные и кристаллы видны. У синего (слева) кристалл чуть больше чем у красного (справа), что соответствует описанию.
Сборка фитолампы
Распаиваю проверенным методом при помощи термопасты и фена на алюминиевые радиаторы-звездочки.
Радиаторы звездочки намазываю КПТ-8 и двумя капельками суперклея креплю к алюминиевому профилю
Подключаю к драйверу для светодиодов (4-6)x3Вт. Драйвер помещаю в монтажную коробку.
Подключаю и получаю мигалку-цветомузыку ))). Светодиоды начинают моргать примерно раз в секунду. Похоже, что падение напряжения светодиодов при заданном драйвером токе не соответствует его характеристикам. Значит нужно померить реальное напряжения на диодах.
Реальные вольт-амперные характеристики светодиодов
Подключаю поочередно синий и красный диоды к источнику 5В через мощный переменный резистор.
Получаю такую таблицу ВАХ и мощностей
Как видно из графика и таблицы, красный светодиод при паспортном токе 700мА выдает мощность 1.65 Вт при рабочем напряжении 2.36 В. Синий ближе к заявленным характеристикам. Недостаток напряжения на цепочки светодиодов и вызвали нестабильную работу драйвера.
Настройка светильника и реальные характеристики
Припаиваю последовательно светодиодам резистор 2Ом 2Вт и все работает без мигания. В перспективе добавлю вместо сопротивления еще один красный светодиод.
Ток в цепи светодиодов составляет 600мА при напряжении на всех пяти светодиодах — 13.5В
Померил напряжение на каждом диоде, посчитал мощность, получил, что синие работают на 2Вт, красные на 1.3Вт.
Мощность по синему цвету — 4Вт, по красному 3.9Вт.
Суммарная мощность светильника 7.9Вт + чуть меньше 1 Вт на сопротивлении.
После часа работы светодиодов, радиатор нагрелся до 41 С
Тестирование спектральных характеристик
Для измерения спектра попросил у знакомого учителя физики принести из кабинета спектрометр. Получил дифракционную решетку с шагом 0.002 мм и комментарий, что они спектры так уроках измеряют.
Сворачиваю бумажную трубу, вставляю туда решетку. Креплю к алюминиевому профилю с напечатанной линейкой.
Посветил зеленым лазером 532 нм. Четко видно отклонение луча с 1-м и 2-м максимумом света
Белый цвет фонарика разлагается на цвета
Светодиод дает круг. Установка на входе трубы щели 1мм форму пятна не меняет, а яркость пятен снижает. Значит будем мерить между краями пятен.
Для сравнения взяты «неправильные светодиоды» предыдущей фитолампы. Для каждого источника света были проведены ряд измерений с разным расстоянием до решетки. Получаем следующую таблицу
Длина волны каждого источника соответствует заявленным характеристикам. Точность измерения не менее 5%.
Для большей точности нужно собирать жесткую конструкцию спектрометра.
Выводы
- Спектральные характеристики светодиодов близки к заявленным производителем. Если синие довольно близки по характеристикам к тем, что применялись мною раньше, то красные имеют «более правильный» спектр для реакции фотосинтеза.
- Мощность красного светодиода меньше синего при одинаковом токе и ниже заявленной в характеристиках. Для поднятия мощности их ближе к паспортной нужно питать красные светодиоды отдельно драйвером на 900 — 1000 мА, но сколько они проработают в таком режиме, неизвестно. Я решаю проблему разности мощности увеличением количества красных светодиодов.
- В целом светодиоды вполне оправдали мои ожидания и годятся для изготовления фитоламп.
- Эффективность фитолампы оценить пока трудно. Растения хорошо живут с дополнительным светом. Весной будут ящики с рассадой. Освещу половину фитосветом и сравню рост.
Готовая фитолампа
Переделал кормушку для птиц. Кот временно занят. Хотя в кресле под фиолетовым светом очень любит лежать. Наверное скоро позеленеет. )))
Если интересно приобрести уже готовые изделия, то можно обсудить это на форуме
со своего сайта.
samopal.pro