Rodzaje i typy diod LED - pełna klasyfikacja. Charakterystyka diod LED: pobór prądu, napięcie, moc i strumień świetlny Płaskie diody LED

Od czasu wynalezienia oświetlenia elektrycznego naukowcy stworzyli coraz bardziej ekonomiczne źródła. Ale prawdziwym przełomem w tej dziedzinie było wynalezienie diod LED, które pod względem strumienia świetlnego nie ustępują swoim poprzednikom, ale zużywają wielokrotnie mniej energii elektrycznej. Ich stworzenie, począwszy od pierwszego elementu wskaźnikowego, a skończywszy na najjaśniejszej do tej pory diodzie Cree, poprzedzone było ogromnym nakładem pracy. Dzisiaj postaramy się przeanalizować różne cechy diod LED, dowiedzieć się, jak ewoluowały te elementy i jak są klasyfikowane.

Przeczytaj w artykule:

Zasada działania i urządzenie diod świetlnych

Diody LED różnią się od zwykłych urządzeń oświetleniowych brakiem żarnika, delikatnej żarówki i gazu. To jest zasadniczo inny element. Z naukowego punktu widzenia blask powstaje dzięki obecności w nim materiałów typu p i n. Pierwsze gromadzą ładunek dodatni, a drugie - ujemny. Materiały typu P akumulują w sobie elektrony, podczas gdy w materiałach typu n (miejsca, w których elektronów nie ma) powstają dziury. W momencie, gdy na stykach pojawia się ładunek elektryczny, pędzą one do złącza p-n, gdzie każdy elektron jest wtryskiwany dokładnie do typu p. Od strony odwrotnego styku ujemnego typu n, w wyniku takiego ruchu powstaje poświata. Jest to spowodowane uwalnianiem fotonów. Jednak nie wszystkie fotony emitują światło widzialne dla ludzkiego oka. Siła, która powoduje ruch elektronów, nazywana jest prądem LED.

Ta informacja jest bezużyteczna dla ogółu społeczeństwa. Wystarczy wiedzieć, że dioda ma solidną obudowę i styki, których może być od 2 do 4, oraz że każda dioda ma własne napięcie znamionowe wymagane do świecenia.

Dobrze wiedzieć! Połączenie jest zawsze wykonywane w tej samej kolejności. Oznacza to, że jeśli „+” zostanie podłączone do styku „-” na elemencie, wówczas nie będzie blasku - materiałów typu p po prostu nie można naładować, co oznacza, że nie będzie ruchu w kierunku przejścia.

Klasyfikacja diod LED ze względu na obszar ich zastosowania

Takimi elementami mogą być wskaźnik i oświetlenie. Te pierwsze zostały wynalezione wcześniej niż te drugie, natomiast od dawna są stosowane w radioelektronice. Ale wraz z pojawieniem się pierwszego oświetlenia LED rozpoczął się prawdziwy przełom w elektrotechnice. Zapotrzebowanie na tego typu urządzenia oświetleniowe stale rośnie. Ale postęp nie stoi w miejscu - wymyśla się i wprowadza do produkcji coraz więcej nowych gatunków, które stają się jaśniejsze, nie zużywając więcej energii. Przyjrzyjmy się bliżej, czym są diody LED.

Wskaźniki LED: trochę historii

Pierwsza taka czerwona dioda LED powstała w połowie XX wieku. Mimo niskiej efektywności energetycznej i słabej poświaty, kierunek okazał się obiecujący i rozwój w tej dziedzinie był kontynuowany. W latach 70. pojawiają się elementy zielone i żółte, a prace nad ich ulepszeniem nie ustają. W wieku 90 lat siła ich strumienia świetlnego osiąga 1 lumen.

Rok 1993 to pojawienie się w Japonii pierwszej niebieskiej diody LED, która była znacznie jaśniejsza niż jej poprzednicy. Oznaczało to, że teraz, łącząc trzy kolory (składające się na wszystkie odcienie tęczy), można uzyskać dowolny. Na początku XXI wieku strumień świetlny osiąga już 100 lumenów. W dzisiejszych czasach diody LED nie przestają się ulepszać, zwiększając jasność bez zwiększania zużycia energii.

Zastosowanie diod LED w oświetleniu mieszkaniowym i przemysłowym

Obecnie takie elementy znajdują zastosowanie we wszystkich branżach, czy to mechanicznej czy motoryzacyjnej, oświetleniu hal produkcyjnych, ulic czy mieszkań. Jeśli weźmiemy pod uwagę najnowsze osiągnięcia, możemy powiedzieć, że nawet właściwości diod LED do latarek czasami nie są gorsze od starych lamp halogenowych 220 V. Spróbujmy podać jeden przykład. Jeśli weźmiemy cechy diody LED o mocy 3 W, będą one porównywalne z właściwościami żarówki o zużyciu 20-25 W. Okazuje się, że oszczędność energii jest prawie 10-krotna, co przy codziennym ciągłym użytkowaniu w mieszkaniu daje bardzo znaczną korzyść.

Jakie są zalety diod LED, a jakie są ich wady?

Wiele można powiedzieć o pozytywnych właściwościach diod świetlnych. Główne można nazwać:

Jeśli chodzi o negatywne strony, są tylko dwa z nich:

Działa tylko przy stałym napięciu;
Wynika to z pierwszego - wysoki koszt opartych na nich lamp ze względu na konieczność zastosowania (elektroniczny układ stabilizujący).

Jakie są główne cechy diod LED?

Wybierając takie elementy do określonego celu, każdy zwraca uwagę na ich dane techniczne. Najważniejsze rzeczy, na które należy zwrócić uwagę przy zakupie opartych na nich urządzeń:

prąd zużycia;
Napięcie znamionowe;
pobór energii;
temperatura koloru;
moc strumienia świetlnego.

To właśnie możemy zobaczyć na etykiecie. W rzeczywistości funkcji jest znacznie więcej. Porozmawiajmy teraz o nich.

Pobór prądu LED - co to jest

Pobór prądu diody wynosi 0,02 A. Dotyczy to jednak tylko elementów z pojedynczym kryształem. Istnieją również mocniejsze diody świetlne, które mogą zawierać 2, 3 lub nawet 4 kryształy. W takim przypadku pobór prądu wzrośnie o wielokrotność liczby żetonów. To właśnie ten parametr dyktuje konieczność dobrania rezystora lutowanego na wejściu. W takim przypadku rezystancja diody LED zapobiega natychmiastowemu spaleniu elementu LED przez wysoki prąd. Może to być spowodowane wysokim prądem sieciowym.

Napięcie znamionowe

Napięcie diody LED jest bezpośrednio związane z jej kolorem. Wynika to z różnicy w materiałach do ich produkcji. Rozważmy tę zależność.

Kolor diody	Materiał	Napięcie przewodzenia przy 20 mA
		Typowa wartość (V)	Zasięg (V)
IR	GaAs, GaAlAs	1,2	1,1-1,6
Czerwony	GaAsP, GaP, AlInGaP	2,0	1,5-2,6
Pomarańczowy	GaAsP, GaP, AlGaInP	2,0	1,7-2,8
Żółty	GaAsP, AlInGaP, GaP	2,0	1,7-2,5
Zielony	GaP, InGaN	2,2	1,7-4,0
Niebieski	ZnSe, InGaN	3,6	3,2-4,5
Biały	Dioda niebieska/UV z luminoforem	3,6	2,7-4,3

Rezystancja LED

Sama dioda LED może mieć inną rezystancję. Zmienia się w zależności od włączenia do obwodu. W jednym kierunku - około 1 kOhm, w drugim - kilka MΩ. Ale jest tu pewien niuans. Rezystancja diody LED jest nieliniowa. Oznacza to, że może się zmieniać w zależności od przyłożonego do niego napięcia. Im wyższe napięcie, tym mniejszy będzie opór.

Strumień świetlny i kąt rozsyłu

Kąt rozsyłu światła diod LED może się różnić w zależności od ich kształtu i materiału wykonania. Nie może przekroczyć 120 0 . Z tego powodu, jeśli wymagane jest większe rozproszenie, stosuje się specjalne odbłyśniki i soczewki. Jest to jakość „światła kierunkowego” i przyczynia się do największego strumienia świetlnego, który może osiągnąć 300-350 lm dla pojedynczej 3-watowej diody LED.

Moc lamp LED

Moc LED to wartość czysto indywidualna. Może zmieniać się w zakresie od 0,5 do 3 watów. Można to określić za pomocą prawa Ohma. P=I × u , Gdzie I jest aktualną siłą i u - napięcie LED.

Moc jest dość ważnym wskaźnikiem. Zwłaszcza, gdy konieczne jest obliczenie, co jest potrzebne dla określonej liczby elementów.

Kolorowa temperatura

To ustawienie jest podobne do innych lamp. Widmo temperaturowe jest najbardziej zbliżone do widma świetlówek LED. Temperatura barwowa jest mierzona w K (kelwinach). Blask może być ciepły (2700-3000K), neutralny (3500-4000K) lub zimny (5700-7000K). W rzeczywistości jest o wiele więcej odcieni, oto główne.

Rozmiar chipa LED

Nie będzie można samodzielnie zmierzyć tego parametru przy zakupie, a teraz dla drogiego czytelnika stanie się jasne, dlaczego. Najpopularniejsze rozmiary to 45x45 mil i 30x30 mil (odpowiadające 1 W), 24x40 mil (0,75 W) i 24x24 mil (0,5 W). Po przełożeniu na bardziej znany system miar 30x30 mil będzie równe 0,762x0,762 mm.

W jednej diodzie LED może znajdować się wiele chipów (kryształów). Jeśli element nie ma warstwy luminoforu (RGB - kolor), to liczbę kryształów można policzyć.

Ważny! Nie należy kupować bardzo tanich chińskich diod LED. Mogą być nie tylko niskiej jakości, ale ich cechy są najczęściej przeceniane.

Czym są diody LED SMD: ich charakterystyka i różnica w stosunku do konwencjonalnych

Wyraźne rozszyfrowanie tego skrótu wygląda jak Surface Mount Devices, co dosłownie oznacza „montowane na powierzchni”. Dla jasności możemy przypomnieć, że zwykłe cylindryczne diody świetlne na nóżkach są wpuszczone w płytkę i przylutowane z drugiej strony. Natomiast elementy SMD mocuje się łapami po tej samej stronie, co same. Instalacja ta umożliwia tworzenie dwustronnych płytek drukowanych.

Takie diody LED są znacznie jaśniejsze i bardziej kompaktowe niż konwencjonalne i są elementami nowej generacji. Ich wymiary podano w oznaczeniu. Ale nie należy mylić rozmiaru diody SMD i kryształu (układu), którego może być wiele w komponencie. Rzućmy okiem na niektóre z tych diod świetlnych.

Parametry LED SMD2835: wymiary i specyfikacje

Wielu początkujących myli oznaczenie SMD2835 z SMD3528. Z jednej strony powinny być takie same, ponieważ oznaczenie wskazuje, że te diody mają rozmiar 2,8x3,5 mm i 3,5 na 2,8 mm, czyli tyle samo. Jest to jednak mylące. Parametry techniczne diody LED SMD2835 są znacznie wyższe, a jej grubość wynosi zaledwie 0,7 mm w porównaniu z 2 mm w przypadku SMD3528. Rozważ dane SMD2835 o różnej mocy:

Parametr	Chiński 2835	2835 0,2 W	2835 0,5 W	2835 1W
Natężenie strumienia świetlnego, Lm	8	20	50	100
Pobór mocy, W	0,09	0,2	0,5	1
Temperatura, w stopniach C	+60	+80	+80	+110
Pobór prądu, mA	25	60	150	300
Napięcie, V	3,2

Jak możesz zrozumieć, charakterystyka techniczna SMD2835 może być dość zróżnicowana. Wszystko zależy od ilości i jakości kryształów.

Charakterystyka LED 5050: Większy element SMD

Dość zaskakująco, przy dużych gabarytach, ta dioda LED ma mniejszy strumień świetlny niż poprzednia wersja - tylko 18-20 Lm. Powodem tego jest mała liczba kryształów - zwykle jest ich tylko dwa. Najczęstsze zastosowanie takich elementów znajduje się w taśmach LED. Gęstość taśmy wynosi zwykle 60 szt./m, co daje w sumie około 900 mb/m. Ich zaletą w tym przypadku jest to, że taśma daje jednolite, spokojne światło. W tym przypadku kąt jego oświetlenia jest maksymalny i równy 120 0 .

Takie elementy produkowane są z poświatą białą (odcień zimny lub ciepły), jednokolorowe (czerwony, niebieski lub zielony), trójkolorowe (RGB), a także czterokolorowe (RGBW).

Charakterystyka diod LED SMD5730

W porównaniu z tym komponentem poprzednie są już uważane za przestarzałe. Można je już nazwać nawet superjasnymi diodami LED. 3 wolty, które zasilają zarówno 5050, jak i 2835, dają tutaj do 50 lm przy 0,5 wata. Charakterystyki techniczne SMD5730 są o rząd wielkości wyższe, co oznacza, że \u200b\u200bnależy je wziąć pod uwagę.

Nie jest to jednak najjaśniejsza dioda wśród elementów SMD. Stosunkowo niedawno na rynku rosyjskim pojawiły się elementy, które dosłownie „wpięły się w pasek” całą resztę. O nich teraz i zostaną omówione.

Diody Cree: charakterystyka i dane techniczne

Do tej pory nie ma analogów produktów Cree. Charakterystyka ich ultrajasnych diod LED jest naprawdę niesamowita. Jeśli poprzednie elementy mogły pochwalić się strumieniem świetlnym zaledwie 50 lm z jednego chipa, to na przykład charakterystyka diody XHP35 firmy Cree mówi o 1300-1500 lm z jednego chipa. Ale ich moc jest większa - to 13 watów.

Jeśli podsumujemy cechy różnych modyfikacji i modeli diod LED tej marki, zobaczymy, co następuje:

Siła strumienia świetlnego diody SMD „Cree” nazywana jest pojemnikiem, który należy przymocować do opakowania. Ostatnio pojawiło się wiele podróbek tej marki, w większości wyprodukowanych w Chinach. Przy zakupie trudno je odróżnić, jednak po miesiącu użytkowania ich światło przygasa i przestają się różnić od innych. Przy dość wysokich kosztach takie przejęcie będzie raczej nieprzyjemną niespodzianką.

Oferujemy krótkie wideo na ten temat:

Sprawdzanie diody LED za pomocą multimetru - jak to zrobić

Najprostszym i najtańszym sposobem jest „wybieranie numeru”. Multimetry mają oddzielną pozycję przełącznika specjalnie dla diod. Po przełączeniu urządzenia do żądanej pozycji dotykamy sondami nóżek diody LED. Jeżeli na wyświetlaczu pojawi się cyfra „1”, należy odwrócić polaryzację. W tej pozycji brzęczyk multimetru powinien wydawać sygnał dźwiękowy, a dioda LED powinna się świecić. Jeśli tak się nie stanie, oznacza to, że jest niesprawny. Jeżeli dioda świecąca działa, ale nie działa po wlutowaniu w obwód, przyczyny mogą być dwie - jej niewłaściwa lokalizacja lub awaria rezystora (nowoczesne komponenty SMD mają ją już wbudowaną, co będzie jasne przy proces „dzwonienia”).

Oznaczenie kolorystyczne diod świetlnych

Nie ma ogólnie przyjętego globalnego oznakowania takich produktów, każdy producent określa kolor tak, jak mu odpowiada. W Rosji stosuje się kolorowe oznaczenia LED, ale niewiele osób z niego korzysta, ponieważ lista elementów z oznaczeniami literowymi jest dość imponująca i mało kto chce o tym pamiętać. Najczęstsze oznaczenie literowe, które wielu uważa za ogólnie przyjęte. Ale takie oznaczenie jest bardziej powszechne nie na mocnych elementach, ale na paskach LED.

Rozszyfrowanie kodu oznaczenia taśmy LED

Aby zrozumieć, w jaki sposób taśma jest oznaczona, należy zwrócić uwagę na tabelę:

Pozycja w kodzie	Zamiar	Notacja	Rozszyfrowanie oznaczenia
1	Źródło światła	PROWADZONY	Dioda LED
2	Kolor blasku	R	Czerwony
		G	Zielony
		B	Niebieski
		RGB	Każdy
		CW	Biały
3	Sposób montażu	smd	Urządzenie do montażu powierzchniowego
4	Rozmiar chipa	3028	3,0 x 2,8 mm
		3528	3,5 x 2,8 mm
		2835	2,8 x 3,5 mm
		5050	5,0 x 5,0 mm
5	Liczba diod LED na metr długości	30
		60
		120
6	Stopień ochrony:	IP	Ochrona międzynarodowa
7	Od penetracji ciał stałych	0-6	Zgodnie z GOST 14254-96 (norma IEC 529-89) „Stopnie ochrony zapewniane przez obudowy (kod IP)”
8	Od penetracji cieczy	0-6

Weźmy na przykład konkretne oznaczenie LED CW SMD5050/60 IP68. Z tego można zrozumieć, że mamy białą taśmę LED do montażu natynkowego. Montowane na nim elementy mają wymiar 5x5mm, w ilości 60 szt./m. Stopień ochrony pozwala na długą pracę pod wodą.

Co można zrobić z diod LED własnymi rękami?

To bardzo interesujące pytanie. A jeśli odpowiesz szczegółowo, zajmie to dużo czasu. Najczęstszym zastosowaniem diod świetlnych jest oświetlenie sufitów podwieszanych i napinanych, miejsca pracy w kuchni, a nawet klawiatury komputera.

Opinia eksperta

Inżynier-projektant ES, EM, EO (zasilanie, osprzęt elektryczny, oświetlenie wewnętrzne) ASP North-West LLC

Zapytaj specjalistę

„Do działania takich elementów wymagany jest stabilizator mocy lub kontroler. Można go nawet wziąć ze starej chińskiej girlandy. Wielu „rzemieślników” pisze, że wystarczy konwencjonalny transformator obniżający napięcie, ale tak nie jest. W takim przypadku diody będą migać.”

Stabilizator prądu - jaką funkcję pełni

Stabilizator LED to zasilacz, który obniża napięcie i wyrównuje prąd. Innymi słowy, stwarza warunki do normalnej pracy elementów. Jednocześnie chroni diody LED przed przepięciami lub podnapięciami. Istnieją stabilizatory, które mogą nie tylko regulować napięcie, zapewniając płynne zanikanie elementów świetlnych, ale także kontrolować tryby koloru lub migotania. Nazywa się je kontrolerami. Podobne urządzenia można zobaczyć na girlandach. Są również sprzedawane w sklepach elektrycznych do przełączania z taśmami RGB. Takie sterowniki są wyposażone w piloty.

Schemat takiego urządzenia nie jest skomplikowany, aw razie potrzeby najprostszy stabilizator można wykonać własnymi rękami. Aby to zrobić, potrzebujesz tylko odrobiny wiedzy z zakresu elektroniki radiowej i umiejętności trzymania lutownicy w dłoniach.

światła do jazdy dziennej do samochodu

Zastosowanie diod świetlnych w przemyśle motoryzacyjnym jest dość powszechne. Na przykład DRL są tworzone wyłącznie za ich pomocą. Ale jeśli samochód nie jest wyposażony w światła do jazdy, to ich zakup może trafić w kieszeń. Wielu pasjonatów motoryzacji zadowala się tanią taśmą LED, ale nie jest to zbyt dobry pomysł. Zwłaszcza jeśli siła jego strumienia świetlnego jest niewielka. Dobrym wyjściem może być zakup taśmy samoprzylepnej na diodach Cree.

Całkiem możliwe jest tworzenie DRL za pomocą tych, które już zawiodły, umieszczając nowe, mocne diody w starych obudowach.

Ważny!Światła do jazdy dziennej zostały zaprojektowane specjalnie po to, aby samochód był widoczny w ciągu dnia, a nie w nocy. Nie ma sensu sprawdzać, jak będą świecić w ciemności. DRL powinny być widoczne w świetle słonecznym.

Migające diody LED – do czego służy?

Dobrym rozwiązaniem na wykorzystanie takich elementów byłby billboard. Ale jeśli świeci statycznie, nie przyciągnie należytej uwagi. Głównym zadaniem jest złożenie i przylutowanie tarczy - wymaga to pewnych umiejętności, które nie są trudne do zdobycia. Po złożeniu można zamontować sterownik z tej samej girlandy. Rezultatem jest migająca reklama, która wyraźnie przyciągnie uwagę.

Kolorowa muzyka na diodach świetlnych - czy to trudne

Ta praca nie jest już dla początkujących. Aby własnoręcznie złożyć pełnowartościową muzykę kolorową, potrzebujesz nie tylko dokładnego obliczenia elementów, ale także znajomości elektroniki radiowej. Ale mimo to jego najprostsza wersja jest w zasięgu wszystkich.

W sklepach elektronicznych zawsze można znaleźć czujnik dźwięku, a wiele nowoczesnych przełączników go ma (światło na bawełnie). Jeśli masz pasek LED i stabilizator, to przepuszczając „+” od zasilacza do paska przez podobny krakers, możesz osiągnąć pożądany rezultat.

Wskaźnik napięcia: co zrobić, jeśli się wypali

Nowoczesne wkrętaki wskaźnikowe składają się tylko z diody świetlnej i oporników z izolatorem. Najczęściej jest to wstawka ebonitowa. Jeśli element w środku wypali się, całkiem możliwe jest zastąpienie go nowym. A kolor wybierze sam rzemieślnik.

Inną opcją jest wykonanie ciągłości łańcucha. Aby to zrobić, potrzebujesz 2 baterii palcowych, przewodów i diody świetlnej. Po szeregowym połączeniu akumulatorów lutujemy jedną z nóżek elementu do plusa akumulatora. Przewody pójdą od drugiej nóżki i od minusa akumulatora. W rezultacie, gdy dioda jest zwarta, zaświeci się (o ile nie zostanie odwrócona polaryzacja).

Schematy okablowania LED - jak zrobić to dobrze

Takie elementy można łączyć na dwa sposoby - szeregowo i równolegle. W takim przypadku nie wolno nam zapominać, że dioda świecąca musi być odpowiednio ustawiona. W przeciwnym razie obwód nie będzie działał. W zwykłych elementach o cylindrycznym kształcie można to określić w następujący sposób: na katodzie (-) widoczna jest flaga, która jest nieco większa niż anoda (+).

Jak obliczyć rezystancję diody LED

Obliczenie rezystancji diody świetlnej jest bardzo ważne. W przeciwnym razie element po prostu się wypali, nie mogąc wytrzymać wielkości prądu sieciowego.

Można to zrobić za pomocą wzoru:

R \u003d (VS - VL) / I, Gdzie

VS - napięcie zasilania;
VL – napięcie znamionowe dla diody LED;
I - Prąd LED (zwykle jest to 0,02 A, co odpowiada 20 mA).

Wszystko jest możliwe, jeśli chcesz. Schemat jest dość prosty - używamy zasilacza z zepsutego telefonu komórkowego lub innego. Najważniejsze, że ma prostownik. Ważne jest, aby nie przesadzić z obciążeniem (liczbą diod), w przeciwnym razie istnieje ryzyko spalenia zasilacza. Standardowa ładowarka bez problemu wytrzyma 6-12 elementów. Możesz zamontować kolorowe podświetlenie klawiatury komputera biorąc 2 elementy niebieski, biały, czerwony, zielony i żółty. Okazuje się, że całkiem fajnie.

Pomocna informacja! Napięcie jakie wyprowadza zasilacz wynosi 3,7 V. Oznacza to, że diody należy łączyć szeregowo z przełączanymi parami równolegle.

Połączenie równoległe i szeregowe: jak działają

Zgodnie z prawami fizyki i elektrotechniki przy połączeniu równoległym napięcie rozkłada się równomiernie na wszystkich odbiornikach, pozostając niezmienione na każdym z nich. Przy instalacji sekwencyjnej przepływ jest dzielony i na każdym z odbiorców staje się wielokrotnością ich liczby. Innymi słowy, jeśli weźmiesz 8 diod świetlnych połączonych szeregowo, będą one działać normalnie od 12 V. Jeśli zostaną połączone równolegle, przepalą się.

Podłączenie diod świetlnych 12 V jako najlepsza opcja

Każda taśma LED jest przeznaczona do podłączenia do stabilizatora wytwarzającego napięcie 12 lub 24 V. Obecnie na półkach rosyjskich sklepów prezentowana jest ogromna gama produktów różnych producentów o tych parametrach. Jednak nadal dominują taśmy i kontrolery 12 V. To napięcie jest bezpieczniejsze dla ludzi, a koszt takich urządzeń jest niższy. Nieco wyżej wspomniano o samodzielnym podłączeniu do sieci 12 V, ale nie powinno być problemów z podłączeniem do sterownika - towarzyszy im schemat zrozumiały nawet dla ucznia.

Wreszcie

Popularność, jaką zyskują diody świetlne, nie może się nie cieszyć. W końcu sprawia, że postęp idzie do przodu. A kto wie, może w niedalekiej przyszłości pojawią się nowe diody LED, które pod względem charakterystyki będą o rząd wielkości wyższe od dotychczasowych.

Mamy nadzieję, że nasz artykuł był przydatny dla drogiego czytelnika. Jeśli masz jakieś pytania na ten temat, zadaj je w dyskusjach. Nasz zespół jest zawsze gotowy, aby na nie odpowiedzieć. Piszcie, dzielcie się swoim doświadczeniem, bo może to komuś pomóc.

Wideo: jak prawidłowo podłączyć diodę LED

Treść:

Oświetlenie LED zyskuje na popularności i stopniowo wypiera tradycyjne oprawy oświetleniowe. Wiele typów diod produkowanych przez producentów jest ciągle udoskonalanych, ich konstrukcja z roku na rok jest coraz lepsza. Moc wzrasta, obudowy stają się bardziej zoptymalizowane do użytku w różnych obszarach. Ogromny wybór kolorów daje możliwość stworzenia odpowiedniego oświetlenia w różnych pomieszczeniach. Nowoczesne diody LED, ze względu na swoje charakterystyczne cechy, można łatwo sklasyfikować według rodzaju, co znacznie ułatwia ich wybór do określonych celów.

Co to są diody LED

Pierwsze diody LED były używane jako wskaźniki i nadal są używane w tej dziedzinie do dziś. Najczęściej stosowane diody sygnalizacyjne, które są elementami okablowania wyjściowego. Mają prostokątny lub okrągły obiektyw i można je znaleźć od najprostszych urządzeń po najbardziej wyrafinowany nowoczesny sprzęt. Służą nie tylko do wskazywania, ale także jako podświetlenie.

Najbardziej charakterystyczni przedstawiciele tej grupy mają soczewki okrągłe wypukłe, których średnica waha się od 3 do 10 mm. Jednak niski prąd tych diod uniemożliwia uzyskanie dużej ilości światła, przez co ich zastosowanie jako urządzeń oświetleniowych jest niepraktyczne. Nadają się przede wszystkim do takich urządzeń jak lina biegowa i tablica świetlna. Wymagają znikomego prądu i napięcia i prawie się nie nagrzewają.

Diody LED wskaźnika mogą być białe lub kolorowe zgodnie ze standardowym spektrum kolorów. Niektóre wzory dostępne są w wersjach wielokolorowych. W tym przypadku jedna soczewka wyposażona jest w trzy przejścia, a dolna część w cztery wyprowadzenia. Takie elementy są bardziej funkcjonalne, co umożliwia tworzenie kolorowych wyświetlaczy LED.

Wraz z rozwojem technologii w okablowaniu wyjściowym zaczęto stosować bardziej nowoczesne jasne diody LED. Natężenie światła tych elementów jest znacznie wyższe niż diod wskaźnikowych, dlatego stały się one szeroko stosowane w latarkach.

Montaż powierzchniowy na płytce drukowanej jest coraz częściej wykonywany przy użyciu diod LED, które łączą funkcje wskaźnika i oświetlenia. Znany jako SMD - Surface Mounted Device. Zamknięte są w etui o standardowym zakresie rozmiarów. Pod względem mocy można je porównać ze wskaźnikowymi diodami LED. Na małej powierzchni PCB można zamontować dużą liczbę takich diod. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie lamp LED oraz paneli o niemal dowolnych wymiarach.

Osobno warto zwrócić uwagę na grupę superjasnych diod LED, szeroko stosowanych w reklamie zewnętrznej i tuningu samochodów. Są one znane jako „Piranha”, mają prostokątny kształt i ulepszone właściwości rozpraszania. Cztery wyjścia pozwalają na sztywne zamocowanie elementu na płytce lub innej płaszczyźnie. Główne kolory to biały, czerwony, zielony i niebieski, wymiary to 3-7,7 mm.

Obecnie diody LED są najczęściej stosowane we wnętrzach. Są one reprezentowane przez gamę modeli OWL, co oznacza Ghip On Board. Te źródła światła mogą być ciepłe i zimne, białe, żółte i inne odcienie. Są podobne w kolorze do zwykłych żarówek, świetlówek, a nawet naturalnego światła słonecznego. Parametry te zależą bezpośrednio od właściwości półprzewodników i osadzonego luminoforu. Do powlekania stosuje się głównie niebieskie diody LED, co umożliwia uzyskanie kolorów czerwonego, zielonego, żółtego i innych. Jakość światła jest jak najbardziej zbliżona do oświetlenia fluorescencyjnego.

Strukturalnie diody COB składają się z wielu krystalicznych półprzewodników zamontowanych na wspólnym podłożu i pokrytych luminoforem. W ten sposób możliwe jest osiągnięcie wysokiej jasności dzięki całkowitemu strumieniowi świetlnemu wytwarzanemu przez kilka źródeł światła umieszczonych bardzo blisko siebie. W razie potrzeby diody te mogą służyć jako wskaźniki.

Podczas pracy elementy te koniecznie wymagają odprowadzania ciepła, a urządzenia o zwiększonej i dużej mocy są wyposażone w grzejniki. W przeciwnym razie pod wpływem ciepła kryształy LED ulegną zniszczeniu. Jeśli okaże się, że są częściowo zniszczone, konieczna będzie wymiana całego podłoża. Dlatego zaleca się wcześniejsze zadbanie o chłodzenie.

Obecnie coraz większą popularnością cieszą się źródła światła typu Filament, których diody LED przypominają konwencjonalny żarnik. Właściwości świetlne tego typu diod są zauważalnie lepsze od jakichkolwiek modeli OWL. Osiąga się to dzięki dużej liczbie kryształów osadzonych na szklanym podłożu. Ponadto cała struktura jest wypełniona kompozycją fluorescencyjną. Technologia ta nosi nazwę Chip On Glass, co oznacza chip na szkle.

Widoczny kąt bryłowy wynosi 3600, więc strumień świetlny jest wyższy niż w przypadku płaskich matryc. Lampa LED o mocy 6 W ma taką samą moc świetlną jak konwencjonalna żarówka o mocy 60 W.

Parametry diody

Jedną z głównych cech diod LED jest prąd roboczy. Faktem jest, że te elementy mogą pracować tylko przy określonej sile prądu, co zapewnia normalną wydajność. Dlatego nawet niewielkie przekroczenie ustawionej wartości prądu szybko doprowadzi do awarii diody LED - po prostu się przepali.

Prąd roboczy jest różny dla każdego rodzaju źródła światła. Mocniejsze ogniwa wymagają odpowiednio wyższego prądu. Aby dostosować wymaganą wartość prądu, w każdej lampie LED i oprawie instalowane są specjalne sterowniki. Jeśli dioda LED jest podłączona osobno, konieczna jest znajomość jej właściwości technicznych, aby ograniczyć prąd za pomocą pożądanego sterownika, kondensatora lub rezystora.

Równie ważnym parametrem diod LED jest napięcie pracy. Jego wartość zależy od samych półprzewodników i innych materiałów użytych do produkcji. Zatem diody LED o różnych kolorach mają różne napięcia robocze. Oznacza to, że wartość napięcia roboczego można ustawić na podstawie koloru określonej diody LED.

W większości przypadków oprawy i paski LED są zasilane przez sterowniki o stałym prądzie wyjściowym 12 V. Oznacza to, że w obwodzie szeregowym mogą znajdować się tylko 4 diody LED o napięciu roboczym 3 V. Jeśli włączysz dodatkową piątą diodę LED , taki obwód nie zadziała. Ta charakterystyka jest również nazywana spadkiem napięcia, który w tym przypadku wynosi 3 wolty.

Nie wolno nam zapominać o takim parametrze jak moc diody LED. Na jego działanie mają wpływ dwie poprzednie cechy - prąd roboczy i spadek napięcia. Wysoki prąd dla diod LED dużej mocy musi być połączony z wysokiej jakości układem chłodzenia. W tym celu stosuje się grzejniki aluminiowe i miedziane, a także chłodnice z wymuszonym obiegiem powietrza.

Moc dowolnej diody LED określa się, mnożąc wartość napięcia przez natężenie prądu. Przy obliczaniu zespołu LED brane są pod uwagę wszystkie użyte elementy. Na przykład całkowita moc diody LED zawierającej 100 kryształów o mocy 1 wata wyniesie 100 watów.

Emitowana przez świecące diody LED ma większą moc w porównaniu do innych źródeł - żarówek, świetlówek i innych lamp o tej samej lub większej mocy. W związku z tym mają one również wyższą skuteczność świetlną na wat mocy danej diody LED. Jednak te doskonałe cechy będą się znacznie różnić w zależności od rodzaju i wykonania konkretnego przedmiotu.

Kąt rozproszenia ma niemałe znaczenie. W przypadku diod LED jest mniejszy niż w przypadku innych lamp. Aby go rozszerzyć, stosuje się specjalne soczewki rozbieżne. Jeśli konieczne jest utworzenie wąskiego kąta rozpraszania, do zawężenia wiązki światła stosuje się soczewki skupiające. Jasność wiązki światła LED będzie nierównomierna w granicach kąta rozproszenia. Jasna poświata w centrum stopniowo maleje, gdy strumień światła zbliża się do krawędzi tego narożnika.

Klasyfikacja

Diody LED to małe świecące żarówki wykonane z materiałów półprzewodnikowych. W przeszłości były używane jako wskaźnik pokazujący, że urządzenie jest włączone. Teraz programiści dostarczają innowacyjne urządzenia, które można wykorzystać w różnych dziedzinach. Moc diody LED pozwala wykorzystać je nie tylko jako dekorację, ale również do oświetlenia pomieszczeń.

Proces produkcji

Diody LED to małe kryształy, wyhodowane ze składników chemicznych. Każdy z nich jest instalowany w specjalnej obudowie. W jakim procesie zostanie wykonany kryształ, zależy od rodzaju diody LED. Porządek pracy:

Przed wyprodukowaniem lamp LED lub innych urządzeń diody LED są sprawdzane pod kątem przydatności do użytku. Testowane są na specjalnych stojakach.

Różnorodność diod LED

Przed zakupem produktu musisz dowiedzieć się, jakie są diody LED, gdzie są używane i jak odszyfrowane jest wskazane oznaczenie. Dzieli je nie tylko sposób aplikacji, ale także montaż na płytce drukowanej. Mogą to być wskaźniki, oświetlenie i laser. Rodzaje diod:

Główna charakterystyka

Przed wyborem odpowiedniej lampy do oświetlenia należy poznać podstawowe cechy diod LED. Pomoże to osiągnąć niezbędne oświetlenie w pomieszczeniu. Główne cechy to prąd pracy, moc i napięcie, poziom strumienia świetlnego, temperatura barwowa, kąt i zakres świecenia. Od czego zależą te cechy:

Zalety i wady

Lampy LED to nowa i szeroko stosowana technologia. Aby ustalić, czy takie produkty są potrzebne w domu, musisz znać ich zalety i wady. Zalety diod:

Największą wadą lamp LED jest wysoki koszt. Jeśli porównamy je z konwencjonalnymi lampami, to ich cena jest 2 razy wyższa. Ale to szybko się zwraca.

Pomimo tego, że producent udziela 10-letniej gwarancji, okres ten może być znacznie krótszy. Wpływ na to ma technologia wykonania oraz użyte materiały. Inną wadą lamp LED jest to, że nie nadają się one do prostych ściemniaczy i włączników wskaźników. Aby wyeliminować ten problem, kup specjalne lampy.

Aby nie zgubić się wśród różnych typów i typów diod LED, potrzebujemy jednego standardu, zgodnie z którym wszystkie diody elektroluminescencyjne można podzielić na grupy według określonych parametrów. Ale jak się okazało, nie ma takiego standardu, a każdy producent LED klasyfikuje produkty według własnego uznania. Przyczyna takiego podejścia jest oczywista. Optoelektronika rozwija się bardzo szybko, pojawiają się nowe modele diod LED, wykonane przy użyciu bardziej zaawansowanych technologii.

Niestety, nie sprawdzi się również wymienienie najpierw cech głównych, a następnie drugorzędnych. Podział ten jest wysoce subiektywny. Dlatego będziemy musieli przystąpić do szczegółowego rozważenia problemu, aby czytelnik mógł wyraźnie zapoznać się ze wszystkimi najczęstszymi typami i typami diod elektroluminescencyjnych.

Klasyfikacja kolorów

Obecne technologie umożliwiają uzyskanie kryształu LED o dowolnej barwie promieniowania w zakresie widzialnym. W tym celu stosuje się związki chemiczne materiałów półprzewodnikowych indu i galu z różnymi pierwiastkami. W celu ujednolicenia, oprócz koloru, na opakowaniu z produktem wskazana jest jeszcze jedna cecha: długość fali promieniowania. Pomaga zidentyfikować odcień tak dokładnie, jak to możliwe. Na przykład dowolny kryształ emitujący światło o długości fali od 500 do 570 nm można przypisać zielonej diodzie LED. W tym przypadku egzemplarz o λ = 500-520 nm będzie miał kolor fali morskiej, a przy λ powyżej 550 nm - odcień sałatkowy. Barwy pośrednie uzyskuje się metodą ścisłego ułożenia trzech kryształów: niebieskiego, czerwonego i zielonego, a następnie kontrolowania mocy ich blasku. Są to tak zwane diody LED RGB. Istnieją również typy dwukolorowe, stosowane głównie w oświetleniu sygnalizacyjnym.

W osobnym akapicie należy wspomnieć o białych typach diod LED. Mają szerokie spektrum emisyjne i są z reguły tworzone na bazie ultrafioletowej diody LED pokrytej luminoforem. Białe diody LED posiadają własną gradację odcieni (ciepły, neutralny, zimny), co wyraża się parametrem np.

Diody elektroluminescencyjne typu UV i IR, choć nie pracują w zakresie widzialnym, to ze swoimi praktycznymi zaletami również zasługują na miejsce na liście odmian LED.

Różnice mocy

W zależności od przeznaczenia pobór mocy może wahać się od jednostek mW do kilkudziesięciu watów. Pierwsze, najmniejsze typy diod LED to gołe kryształy. Służą do tworzenia matryc COB z wykorzystaniem najnowszej technologii. Do drugiego typu można warunkowo zaliczyć produkty o mocy od 60 mW do 1 W (ultrajasne w przezroczystej obudowie, SMD 3528 i ich pochodne). W trzeciej grupie znajdą się diody LED o mocy rozpraszania powyżej 1 W, wymagające zastosowania dodatkowego układu chłodzenia. Matryce COB są uważane za najpotężniejsze. Jeden taki moduł o wymiarach 35x35 mm jest w stanie rozproszyć do 180 watów.

Moc światła

Cecha ta jest bezpośrednio związana z takimi parametrami jak moc, kąt świecenia oraz technologia produkcji. Im mniejszy kąt, tym większa jasność w punkcie pomiarowym. Super jasne diody LED o kącie rozsyłu 110° mają światłość około 1000 mcd, a przy kącie 15° – światłość 35 000 mcd.

W amerykańskiej korporacji każda generacja potężnych białych diod LED jest wymieniona w osobnej grupie (S5, T6, U3…). Dlatego producent stara się wyróżnić każdy nowy typ diody LED, który ma zwiększony strumień świetlny przy tym samym zużyciu energii.

Należy zauważyć, że przestarzałe rozproszone diody LED typu o natężeniu światła 0,4-6 mcd przestały być poszukiwane i zostały praktycznie zastąpione superjasnymi odpowiednikami o tysiąckrotnie większej mocy świetlnej.

Klasyfikacja napięcia

Spadek napięcia jednoukładowych diod LED jest określony przez ich moc i kolor emisji i ma stałą ramkę. Na przykład dioda emitująca białe światło może mieć spadek napięcia od 3,3 do 3,6 wolta.

Zwiększanie prądu płynącego przez kryształ w celu zwiększenia jasności nie mogło trwać w nieskończoność. W rezultacie firmy rozpoczęły produkcję wieloukładowych diod LED, które są przeznaczone do napięć 9, 12, 18, 24, 48, 72 woltów. Jasnym przedstawicielem tej rodziny są matryce COB o białej poświacie.

Nie sposób nie wspomnieć o żarnikach, które zasilane są stałym napięciem ok. 70 V. Te specyficzne pręty stosowane są w lampach z imitacją żarnika.

Rodzaj wykonania i cel

Jeśli przejdziesz do szczegółów, ta sekcja stanie się bardzo obszerna. W końcu każdy producent produkuje setki rodzajów diod LED, które różnią się wymiarami geometrycznymi. A jednak istnieją znaki, dzięki którym można je zamówić. Wymieniamy główne typy diod LED.

Niskoprądowe. Ultrajasne dwuzaciskowe diody LED w okrągłej przezroczystej obudowie o średnicy 3, 5 lub 10 mm. Najczęściej tego typu diody LED stosowane są jako wskaźniki, moduły reklamowo-informacyjne lub sygnalizacja świetlna. Drugim podtypem niskoprądowych diod LED są komponenty w prostokątnej lub kwadratowej obudowie SMD o wymiarach do 3x3,5 mm. Warianty SMD są najczęściej wykorzystywane w budowie pasków i układów wyświetlaczy.
Potężny SMD. Zmontowany na jednym chipie bez soczewki, ten typ jest używany w lampach LED i taśmach konsumenckich. Istnieją również opcje montowane na kilku kryształach ze wspólną soczewką. Wieloukładowe typy diod LED są stosowane w oświetleniu przemysłowym i dekoracyjnym.
moduły COB. Produkty z białą poświatą mogą osiągnąć rozmiar 38x38 mm w formie kwadratów i 50x6 mm w formie linijek. Ze względu na zwiększony strumień świetlny są poszukiwane w projektowaniu reflektorów i lamp oświetlenia ulicznego.
Żarówka LED. Wykonany w formie pręta o długości około 30 mm z wieloma kryształkami na powierzchni. Obecnie możliwości żarówek są dopiero ujawniane. Do tej pory diody LED Filament są masowo używane tylko do wytwarzania 220 V.
OLED. Ten typ cienkowarstwowych organicznych diod elektroluminescencyjnych jest stosowany do budowy wyświetlaczy organicznych.
Diody elektroluminescencyjne w zakresie IR i UV. Produkowane są zarówno w obudowie z wyprowadzeniami, jak iw wersji SMD. Wśród towarów konsumpcyjnych można je zobaczyć w pilotach i lampach do suszenia paznokci.

Podsumowując, warto zauważyć, że powyższa klasyfikacja diod LED nie jest kompletna i można ją dodatkowo uzupełnić o podgatunki i grupy. To samo dotyczy stale rozszerzającego się zakresu. Ale ogólna koncepcja zaproponowana przez liderów w produkcji optoelektroniki Nichia, Cree i Philips została opisana w tym artykule tak szczegółowo, jak to możliwe.

Przeczytaj także

Klasyfikacja diod LED na różne typy i podgatunki jest obecnie dość dowolna. Wynika to z szybkiego rozwoju optoelektroniki w ostatnich dziesięcioleciach. Nowe produkty pojawiają się szybciej, niż jeden lub inny system klasyfikacji ma czas na stworzenie. Producenci klasyfikują typy diod elektroluminescencyjnych na grupy o wspólnych cechach. zgodnie z ich własnymi względami poprawności i celowości. W takim przypadku często diody o tych samych parametrach różnych producentów mogą należeć do zupełnie różnych grup. Znaki klasyfikacyjne mogą być różne: kolor promieniowania, moc diody LED, z czego składa się dioda LED, jej przeznaczenie i inne ...

Które znaki można uznać za główne, a które drugorzędne? Nie ma jednej odpowiedzi na to pytanie. Spróbujmy pokrótce omówić całą gamę półprzewodnikowych źródeł światła, w oparciu o parametry takie jak barwa emisji i moc.

Kolor

Diody LED różnią się długością fali emitowanego światła. Różne kolory (promieniowanie o różnych długościach fal) uzyskuje się dzięki zastosowaniu różnych materiałów półprzewodnikowych u podstawy diod LED. Do tej pory możliwe jest wytwarzanie diod LED o dowolnym widocznym kolorze (długości fal widma widzialnego od 400 do 760 nm), a także podczerwieni i ultrafioletu. Szczególną uwagę należy zwrócić na białe diody LED. Uzyskuje się je poprzez nałożenie specjalnego luminoforu na niebieskie diody LED (rzadziej ultrafiolet). Luminofor zamienia światło niebieskie na białe, podczas gdy wydajność diody LED naturalnie spada.

Różne typy białych diod LED klasyfikuje się umownie według rodzaju odcieni białego światła: ciepłe, neutralne i zimne. Cechą charakterystyczną koloru jest w tym przypadku skorelowana temperatura barwowa, mierzona w kelwinach [K]. Dla diod ciepłych jest to 2600-3700 K, dla neutralnych 3700-5000 K, dla diod zimnych 5000-10000 K. Należy zauważyć, że przy tych samych pozostałych parametrach kryształu im cieplejszy odcień diody, tym mniejsza jest jego wydajność. Odpowiednio, im zimniejsza (im większy udział światła niebieskiego w strumieniu całkowitym), tym wydajniejsza dioda. Uważa się, że diody LED o ciepłej barwie lepiej nadają się do wnętrz, a diody o zimnej barwie do oświetlenia ulicznego.

Moc

Zakres mocy produkowanych przemysłowo diod LED zaczyna się od kilku miliwatów, a kończy na dziesiątkach watów. Najpotężniejsza jednoukładowa dioda LED XML jest produkowana przez firmę CREE i ma maksymalny prąd roboczy 3 A, a wymiary obudowy to tylko 5x5 mm. Głównym zakresem takich diod jest oświetlenie uliczne i przemysłowe, ponieważ. mają bardzo dużą ogólną jasność, a przy niewielkiej wysokości zawieszenia tworzą silny efekt olśnienia.

Wśród diod oświetleniowych największą popularność zyskały jednowatowe diody LED o prądzie znamionowym 350 mA i trzywatowe diody LED o prądzie 700 mA, ponieważ. nadają się do większości zastosowań i mają największy wybór gotowych zasilaczy. Ponadto podział typów diod na waty jest dość arbitralny: z reguły ta sama dioda może być używana w różnych trybach zasilania, wybierając wartość prądu roboczego 350 lub 700 mA (w tym przypadku wartość paszportowa maksymalny prąd roboczy powinien oczywiście wynosić > 700 mA). Jednak zwiększając prąd musimy zadbać o odprowadzanie ciepła, w przeciwnym razie dioda zacznie się szybko degradować. Lepiej nie używać diod LED przy maksymalnym prądzie, ale pozostawić margines co najmniej 30% (na przykład ustawić 700 mA na I max = 1000 mA). Należy również pamiętać, że wraz ze wzrostem prądu strumień świetlny maleje. Dlatego w przypadkach, gdy konieczne jest uzyskanie maksymalnej wydajności, lepiej zmniejszyć prąd.

Wielu producentów łączy diody LED w potężne matryce: kryształy, zwykle połączone szeregowo-równolegle, są umieszczone na tej samej podstawie i wypełnione wspólną warstwą luminoforu. Ta technologia nazywa się Chip-On-Board lub w skrócie COB.

Moduły COB mogą mieć moc nawet kilkuset watów i służą do oświetlenia.

Diody LED małej mocy (0,05...0,5 W) służą głównie do podświetlania wyświetlaczy różnych urządzeń, w tym urządzeń mobilnych.

To największa nisza na rynku LED. Do oświetlenia można również zastosować diody LED małej mocy: w przypadku, gdy wymagane jest uzyskanie jednorodnie świecącej powierzchni o małej jasności ogólnej, moduły LED składają się z dziesiątek, a nawet setek diod małej mocy. Co najważniejsze, takie źródła światła nadają się do oświetlenia wnętrz.

Najmniejszą moc mają diody LED służące do sygnalizacji lub po prostu sygnalizacyjne. Są bardzo zróżnicowane pod względem kształtu i wielkości, niektóre typy pokazano na poniższym rysunku.