Что такое светодиод и основные его характеристики

Светодиод — это полупроводник, преобразующий электрический ток в световое излучение. Распространенное обозначение — LED (светоизлучающий диод). Все светодиоды разделены на индикаторные и световые. Первые маломощные, поэтому тусклые, используются в качестве индикаторов в электроприборах и для подсветки. Последние бывают яркими и мощными, их используют для изготовления осветительных приборов. Массовый переход на этот вид освещения связан с отсутствием в конструкции вредных веществ и стекла и простотой утилизации.

Принцип работы и устройство световых диодов

Светодиод состоит из подложки и кристалла. Подложка может быть любой формы, чаще всего квадратной. На корпус накладываются отражатель и линза. Кристалл помещается на отражатель. Свет излучается, когда электрический ток проходит через pn переход кристалла.

Что такое светодиод и его основные характеристики

Для подключения к сети используются два (или более) кабеля (анодный и катодный), некоторые из которых подключены к кристаллу. Линза часто изготавливается из прозрачного полимера, основная цель которого — определять направление луча и угол рассеивания.

Причиной свечения кристалла является рекомбинация электронов и дырок на pn переходе, образованном двумя полупроводниками с разной проводимостью. Движение частиц обеспечивается примесями (донорами и акцепторами). Важно, чтобы в кристалле не было дефектов, препятствующих испусканию луча видимого света. Чтобы гарантировать эти характеристики, на практике кристалл изготавливается многослойным.

Чтобы получить белое свечение, вам понадобятся:

  • нанесите на кристалл, излучающий ультрафиолетовый свет, люминофор, создающий красный, зеленый и синий цвет;
  • смешивать цвета по технологии RGB;
  • нанесите на синий диод зеленый и красный люминофор.

У каждого из этих методов есть свои плюсы и минусы. RGB позволяет достигать разных цветовых температур и изменять ток, протекающий через диоды, для изменения оттенка. Наличие большего количества кристаллов в футляре позволяет увеличить силу и поток света. Недостаток — неодинаковый цветовой тон по краям и в центре, что приводит к перегреву и неравномерному старению.

Что такое светодиод и его основные характеристики

Использование люминофора позволяет снизить стоимость светодиодов без потери качества белого цвета. Но светоотдача ниже, люминофор сложно нанести равномерно, поэтому температура света не определяется точно. Главный недостаток в том, что фосфор стареет быстрее кристалла.

Внимание! Комплектность светодиодов зависит от технологии изготовления. Для изготовления осветительных приборов используются в основном диоды с люминофором (только ленты производятся из RGB).

По конструкции светодиоды делятся на:

  • нить накала;
  • ПОГРУЖЕНИЕ;
  • OLED;
  • SMD;
  • волокно.
  • мощный;
  • COB;

DIP светодиоды нужны для создания световых индикаторов. Диаметр корпуса 3 или 5 мм, в корпусе установлены кристалл и провод, соединяющий его с анодом и диффузором. Для подключения к сети на корпусе есть 2 выхода — катодный и анодный.

Мощные диоды создают интенсивный световой поток с силой тока до 1,4 А. Кристалл выделяет много тепла, поэтому его устанавливают на алюминиевый радиатор, который одновременно выполняет роль отражателя. Для обеспечения необходимого уровня электрического тока в схему включен специальный драйвер-ограничитель, который одновременно стабилизирует напряжение.

Что такое светодиод и его основные характеристики

Светодиодные лампы накаливания популярны среди дизайнеров из-за их внешнего сходства с лампами накаливания. Корпус выполнен из обычного или сапфирового стекла толщиной до 1,5 мм, покрытого люминофором, 28 полупроводников соединены последовательно и закреплены на подложке. Главное преимущество — угол рассеивания света до 360 градусов.

COB-LED (или Chip-On-Board) относится к группе самых современных. Большое количество кристаллов помещено на алюминиевую (или стеклянную) подложку и покрыто люминофором. COB светит равномерно по всей площади линзы. Эти светодиоды используются при производстве планшетов, ноутбуков и телевизоров. Они работают так же, как DIP.

Светодиоды OLED, используемые при производстве смартфонов, планшетов, миниатюрных телевизоров, состоят из:

  • органическое вещество, токопроводимость;
  • подложки (пластик, стекло, пленка);
  • алюминиевый катод.
  • полимерные прослойки;
  • анод из олова и оксида индия;

Принцип работы аналогичен SMD, но световой поток и угол излучения больше, органика служит дольше, чем у обычного полупроводника. К достоинствам также можно отнести невысокую стоимость, угол свечения до 270 градусов, минимальные габариты.

Что такое светодиод и его основные характеристики

Волоконные диоды состоят из нитей полиэтилентерефталата, обработанных специальным раствором и полимером, покрытых тонким слоем суспензии из фторида лития и алюминия. Кабели для домашнего использования производятся из трубок из полиэтилена низкой плотности (LDPE) как для подсветки, так и для освещения.

Основные характеристики

При выборе светодиодных осветительных приборов важно знать технические и оптические характеристики: напряжение, ток, мощность, светоотдачу, температуру свечения, угол рассеивания, размеры и продолжительность.

Ток потребления светодиода

Стандартный светодиодный кристалл работает при 20 мА. Если в чипе больше кристаллов, это число умножается на 2,3,4. Точное значение необходимо определять при выборе резистора, так как есть модули, потребляющие ток до 1 А.

Стабильность осветительного прибора зависит от величины силы тока. Интенсивность излучения уменьшается при малейшем отклонении вниз, при этом температура света уменьшается, и в струе появляется синий оттенок.

Важно! Светодиод перегорает при малейшем повышении тока.

Все светильники подключаются через резистор, обеспечивающий необходимый уровень тока. Подключив светодиод, можно заменить блок резистором. Сопротивление зависит от характеристик источника света.

Номинальное напряжение

Напряжение, необходимое кристаллу в SMD или DIP, зависит от его цвета и колеблется в пределах 1,8-3,5 В. Самое низкое напряжение требуется для источников, излучающих желтый и красный (1,8-2,4 В). Для работы белых, синих и зеленых микросхем требуется 3-3,5 В. Сколько вольт требуется осветительной арматуре, зависит от количества микросхем. Обычно это 2-12 В для маломощных продуктов и 12-36 В для мощных ламп и проекторов.

Что такое светодиод и его основные характеристики

Значение этого параметра особенно важно при параллельном подключении, так как при отклонении всего 0,1 В ток увеличивается в 1,5 раза, выходит из строя источник света.

Сопротивление

Сопротивление светодиода зависит от типа подключения (тока и напряжения).

По закону Ома сопротивление равно отношению напряжения к току. Сразу после подключения к источнику питания сопротивление большое, после открытия pn перехода оно уменьшается из-за уменьшения напряжения и увеличения тока. Когда электрический ток течет в противоположном направлении, сопротивление очень велико, поскольку диоды проводят электричество только в одном направлении.

Важно! Типичное значение сопротивления указано в технической документации.

Светоотдача и угол свечения

Светодиод DIP диаметром 5 мм излучает поток 1-5 лм, мощная лампа — до 350 лм. Свет ярче в центре, яркость уменьшается по краям угла рассеивания. Освещенная площадь увеличивается с линзами. Угол диффузии зависит от формы диода и варьируется от 20 до 120 градусов.

Мощность светодиодных ламп

Мощность светодиода определяется умножением силы тока на падение напряжения. Например, для SMD 5050 ток 0,06А, падение напряжения для белого кристалла 3,3В, мощность 0,06 * 3,3 = 0,198Вт.

Что такое светодиод и его основные характеристики

При замене лампы накаливания на светодиодную используется несложный расчет. Мощность «лампы Ильича» делится на 8. Например, для замены источника на 100Вт нужен светодиодный прибор 100/8 = 12,5Вт. Но такой расчет годится только при покупке источника качественного света.

Цветовая температура

Температура обеспечивает комфортное восприятие света, излучаемого тем или иным устройством. В маркировке этот параметр обозначен как 4 цифры и буква «К».

Цвет светодиодных ламп:

  • 30 000-3500 К (теплый белый) — для замены ламп накаливания в жилых и офисных помещениях;
  • 1800 К (красный) — декоративное освещение, освещение растений;
  • От 5300 (холодный белый) — для уличного освещения;
  • 2700-330 (желтый) — освещение салона;
  • 6000-7000 К (синий) — освещение растений.
  • 3500-5300 К (дневное время) — для освещения рабочих мест на производстве;

Что такое светодиод и его основные характеристики

Внимание! Некоторые производители определяют температуру на основе длины волны и указывают ее как или нм.

Размер чипа Led элемента

замерить светодиод на момент покупки невозможно, можно определить количество кристаллов, если нет люминофора. Размеры SMD указаны в маркировке. Первые 2 цифры — это длина чипа, последние — ширина.

Сила тока определяется не размером микросхемы, а размером гайки.

В квадратных моделях обычные кристаллы имеют размер 30 или 45 мил с мощностью 1 или 2 Вт. В диодах мощностью 10-100 Вт кристаллы имеют размер 24 милх24 мил, 24 милх44 мил или 44 милх44 мил. В маломощных изделиях может быть несколько элементов разного размера, соединенных параллельно или последовательно.

Виды светодиодов по назначению

По сфере применения светодиоды делятся на 2 группы: индикация и освещение. Оба типа могут быть разноцветными (с тремя кристаллами). Также есть диоды, излучающие ультрафиолетовый и инфракрасный свет.

Что такое светодиод и его основные характеристики

Индикаторные светодиоды отличительные особенности

Светодиодные индикаторы используются для освещения и индикации панелей и дисплеев бытовой техники, изготовления световых рекламных щитов, игрушек, елочных игрушек. Они бывают прямоугольной, овальной или круглой формы, самые популярные — диаметром 3-10 мм, мощностью до 0,2 Вт, средней яркостью.

Индикаторные диоды делятся на:

  • Super Flux «Пиранья» — с корпусом прямоугольной формы, устанавливается на доску, температура свечения разная, угол рассеивания 40-120 градусов, предназначен для использования на транспортных средствах и вывесках;
  • ДИП — цилиндрические, одно- и разноцветные с углом рассеивания 20 градусов;
  • Соломенная шляпа — с большим радиусом линзы и небольшой высотой, углом рассеяния 100-140 градусов.

По типу кристаллов индикаторная продукция бывает:

  • тройной (галлий, мышьяк, алюминий), желтый или оранжевый;
  • двойной (фосфор и галлий), оранжевый или зеленый;
  • тройной (фосфор, мышьяк, галлий), желто-зеленый или красный.

Ссылка! SMD 3528 используется как для индикации, так и для подсветки.

Осветительные светодиоды отличительные особенности

Назначение световых диодов — стать частью осветительных приборов различного назначения (ленты, лампы, маяки, прожекторы, ручные фонарики). Большинство продуктов этого типа относительно мощные и излучают белый свет.

Что такое светодиод и его основные характеристики

В эту группу входят:

  • COB диоды с большим количеством кристалла и мощным световым потоком;
  • все SMD-диоды на медной или алюминиевой подложке с углом рассеивания 100-130 градусов;
  • Светодиоды накаливания со спектром света, подобным лампам накаливания.

Ссылка! Большинство осветительных приборов имеют SMD-диоды.

Достоинства и недостатки осветительных светодиодов

Человечество еще не изобрело идеального источника света. У каждого типа есть свои плюсы и минусы.

К преимуществам светодиодов потребители относят:

  • экономичность при большом световом потоке;
  • преобразование электроэнергии в свет с минимальными потерями;
  • угол рассеивания, позволяющий подобрать вариант для любого помещения;
  • отсутствие инфракрасной и ультрафиолетовой составляющих;
  • оптимальный коэффициент пульсации;
  • надежность и механическая стойкость;
  • экологичность (отсутствие вредных веществ);
  • низкий нагрев с адекватным уровнем теплоотвода;
  • высокая светоотдача (до 250 лм / Вт);
  • возможность организовать систему освещения практически любого цвета;
  • широкий спектр приложений;
  • продолжительность до 100 тысяч часов (при качественном товаре);
  • чистота излучаемого света;
  • маленький размер;
  • простота утилизации.
  • безопасность за счет низкого напряжения потребляемого тока;

Что такое светодиод и его основные характеристики

При создании или замене системы освещения стоит помнить о недостатках:

  • старение светодиодов в процессе эксплуатации;
  • потребность в качественном драйвере;
  • высокая цена.

Основная причина недоверия рядовых потребителей — наличие на рынке большого объема некачественной продукции. При покупке понадобится не только драйвер, но и качественный кулер.

Основные выводы

Четкой классификации светодиодов по применению не существует, поскольку эти источники света почти никогда не производятся для конкретных целей.

Осветительные диоды монтируются в различных устройствах:

  • точечные светильники;
  • традиционные лампы с цоколем;
  • точечные светильники;
  • цилиндрические кукурузные лампы»;
  • переносные фонари.
  • ленты (одноцветные и разноцветные);
  • панели;

Потребители выбирают осветительные приборы не только по типу диодов, но и по другим параметрам:

  • тип основания;
  • световой поток;
  • угол рассеивания;
  • власть;
  • степень защищенности.
  • цвет света;
  • уровень пульсации;

Качественный светодиодный источник имеет маркировку, по которой можно определить мощность, световой поток, уровень пульсации, угол рассеивания. Вероятность покупки некачественного товара снижается, если покупки совершаются в крупных магазинах. Предпочтение следует отдавать продукции известных производителей: Philips; Osram; Евролампа.

При создании системы освещения в новом доме или квартире лучше пригласить специалиста для расчетов. Он используется, чтобы не тратить время на изучение всех имеющихся на рынке источников света на предмет классификации, характеристик, преимуществ и недостатков. Вы можете выбрать светодиод самостоятельно, при необходимости заменить лампы в имеющихся светильниках или купить один-два светильника. 

Оцените статью
Добавить комментарий