Всё о светодиоде

Что такое светодиод

Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Кстати, по-английски светодиод называется light emitting diode, или LED, по-русски — СИД.

Из чего состоит светодиод?

Из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современные светодиоды мало похожи на первые корпусные светодиоды, применявшиеся для индикации. Конструкция мощного современного светодиода схематически изображена на рисунке.

Чем хорош светодиод?

В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы,электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Действительно, светодиод (при должном теплоотводе) мало нагревается, что делает его незаменимым для некоторых приложений. Далее, светодиод излучает в узкой части спектра, его цвет чист, а УФ- и ИК-излучения, как правило, отсутствуют. Светодиод механически прочен и исключительно надежен, его срок службы может достигать 100 тысяч часов, что почти в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Наконец, светодиод — низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.

Каковы электрические и оптические характеристики светодиодов?

Светодиод — низковольтный прибор. Обычный светодиод, применяемый для индикации, потребляет от 2 до 4В постоянного напряжения при токе до 50 мА.Светодиод, который используется для освещения, потребляет такое же напряжение,но ток выше — от нескольких сотен мА до 1А в проекте. В светодиодном модуле отдельные светодиоды могут быть включены последовательно и суммарное напряжение оказывается более высоким (обычно 12 или 24 В).

При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5В для одного светодиода. Яркость светодиода характеризуется световым потоком и осевой силой света, а также диаграммой направленности. Существующие светодиоды разных конструкций излучают в телесном угле от 4 до 140градусов. Цвет, как обычно, определяется координатами цветности и цветовой температурой, а также длиной волны излучения.

Для сравнения эффективности светодиодов между собой и с другими источниками света используется светоотдача: величина светового потока на один ватт электрической мощности. Также интересной маркетинговой характеристикой оказывается цена одного люмена.

Почему нужно стабилизировать ток через светодиод?

В рабочих режимах ток экспоненциально зависит от напряжения и незначительные изменения напряжения приводят к большим изменениям тока. Поскольку световой выход прямо пропорционален току, то и яркость светодиода оказывается нестабильной. Поэтому ток необходимо стабилизировать. Кроме того, если ток превысит допустимый предел, то перегрев светодиода может привести к его ускоренному старению.

Чем определяется срок службы светодиода?

Считается, что светодиоды исключительно долговечны. Чем больший ток пропускается через светодиод в процессе его службы, тем выше его температура и тем быстрее наступает старение. Поэтому срок службы у мощных светодиодов короче, чем у маломощных сигнальных, и составляет в настоящее время 50 — 100тысяч часов. Старение выражается в первую очередь в уменьшении яркости.

Не вреден ли светодиод для человеческого глаза?

Спектр излучения светодиода близок к монохроматическому, в чем его кардинальное отличие от спектра солнца или лампы накаливания. Хорошо это или плохо — доподлинно не известно, потому что, серьезных исследований в этой области нигде не проводилось. Какие-либо данные о вредном воздействии светодиодов на человеческий глаз отсутствуют. Есть надежда, что вскоре влияние светодиодов на зрение будет изучено досконально.

Где сегодня целесообразно применять светодиоды?

Светодиоды находят применение практически во всех областях светотехники. Светодиоды оказываются незаменимы в дизайнерском освещении благодаря их чистому цвету, а также в светодинамических системах. Выгодно же их применять там, где дорого обходится частое обслуживание, где необходимо жестко экономить электроэнергию и где высоки требования по электробезопасности.

Возможности и применение

Изобретение первых светодиодов — полупроводниковых диодов в эпоксидной оболочке, выделяющих монохроматический свет при подключении к электротоку -относится к 1960-м годам. Однако до 1980-х низкая яркость, отсутствие светодиодов синего и белого цветов, а также высокие затраты на их производство ограничивали их массовое применение в качестве источников света. Поэтому светодиоды в основном использовали в наружных электронных табло, ими оборудовали системы регулирования дорожного движения, применяли в оптоволоконных системах передачи данных и медицинском оборудовании.

Появление сверхярких, а также синих (в середине 1990-х годов) и белых диодов(в начале XXI века) и постоянное снижение их рыночной стоимости привлекли внимание многих производителей к данным источникам света. Светодиоды стали использовать в качестве индикаторов режимов работы электронных устройств, в подсветке жидкокристаллических экранов различных приборов, в том числе — мобильных телефонов и пр. Впоследствии применение светодиодов основных цветов (красного,синего и зеленого) позволило получать цвета вывесок фактически любых оттенков,а также конструировать из них дисплеи с выводом полноцветной графики и анимации.

Срок службы светодиодов, превышающий в 6-8 раз долговечность люминесцентных ламп, относительная простота в работе с ними на этапе сборки изделий,отсутствие необходимости в регулярном обслуживании и их антивандальные качества делают эти источники света конкурентоспособными с более традиционными-газоразрядными, люминесцентными лампами и лампами накаливания. Одним из немногих и существенных аспектов, за счет которого светодиоды еще недостаточно распространены является пока еще высокая стоимость светодиодов.

Преимущества

Экономично

Одним из достоинств светодиодов является их долговечность. Данные источники света обладают ресурсом использования 100 000 часов, а ведь это 10-12 лет непрерывной работы. Для сравнения — максимальный срок работы газоразрядных и люминесцентных ламп составляет 10 тыс. часов.

За это же время в световом модуле, использующем люминесцентные лампы, их нужно будет сменить 8-10 раз, а лампы накаливания придется заново «вкручивать»от 30 до 40 раз. Использование светодиодных модулей позволяет снизить затраты на электроэнергию до 87%!

Работа при низких температурах

Благодаря полупроводниковой природе светодиодов их яркость обратно пропорциональна температуре окружающей среды, что делает их применение особенно актуальным в наших климатических условиях. Диапазон температуры эксплуатации светодиодов от -50…+60 град С.

Стойкость к механическим воздействиям

Отсутствие стеклянных деталей, нитей накаливание делает светодиоды устойчивыми к механическим воздействиям, ударам и вибрации.

Высокая светоотдача

Яркость светодиодов сравнима с неоном. Для сравнения: обычная лампа накаливания дает до 10 люмен на 1 Вт потребленной энергии, светодиоды — 70 люмен и выше.Сверхяркие светодиоды обеспечивают сильный световой поток для изделий такого класса.

Чистота цвета

Возможность получения любого цвета и оттенка излучения светодиодов: например,чистый синий, чистый белый, оранжевый, сине-зеленый и десятки других чистых цветов и оттенков — чего нельзя получить, используя лампы накаливания.

Высокий уровень безопасности

Обеспечивается малым тепловыделением светодиодов и низким питающим напряжением.

Простой электромонтаж

А также легкое крепление к любой поверхности существенно облегчают монтаж и ремонт, и соответственно расходы связанные с ними.

Безинерционность

Возможность управления через контроллеры, диммеры, в том числе с плавным изменением яркости и цвета свечения. Управляя интенсивностью и режимом свечения можно достичь фантастического эффекта «живого света».

Замена существующих источников света

Светотехнические и электрические параметры модулей позволяют легко заменить любые ранее установленные источники света и значительно сократить расходы на эксплуатацию и обслуживание.

Экологическая и пожарная безопасность

Не содержат вредных веществ, побочного ультрафиолетового или инфракрасного излучения и почти не нагреваются.

Недостатки

Поверхностный взгляд на использование светодиодов сразу отмечает их высокую стоимость — главный недостаток по сравнению с лампами накаливания и газоразрядными лампами различных типов. Если говорить о цене изделия как таковой, то LED-изделия действительно «не каждому по карману». Однако производители по всему миру продолжают наращивать мощности по изготовлению светодиодов, и цены на данные источники света неуклонно понижаются. Практика показывает, что совокупные затраты на приобретение и эксплуатацию светодиодных изделий, в конечном итоге оказываются в 2 — 2,5 раза ниже затрат на обычные светильники.

Все о светодиодах.

Что такое светодиод?

Светодиоды образуют неотъемлемую часть в современной электроники, простые показатели для оптических коммуникационных устройств. Светоизлучающие диоды используют свойства р-п перехода и испускают фотоны, когда ток в прямом направлении. Светодиоды специально излучают свет, когда потенциалы приложены к аноду и катоду.

История светодиодов начинается с 1907 года, когда капитан Генри Джозефа наблюдал особенности электро-люминесценции карбида кремния. Первый светодиод был разработан в 1962 году. Он был разработан Холоньяк, работал в General Electric (GE). Это был GaAsP устройства. Первая коммерческая версия светодиодов пришли на рынок в 1960-х годов.

Изготовление светодиодной технологии произвела бум в 1970-е годы с введением арсенида галлия алюминия (GaAlAs). Эти светодиоды высокой яркости и во много раз ярче, чем старая рассеянного типа. Синие и белые светодиоды были введены в 1990 году, в котором используется индия нитрида галлия (InGaN) в качестве полупроводника. Белый светодиод содержит неорганический фосфор. Когда голубой свет внутри светодиода попадает на люминофор, он излучает белый свет.

Что делает светодиод идеальным?

Светодиоды широко используются в электронных схемах из-за его преимущества по сравнению с лампами.  Некоторые важные особенностями являются:

• Светодиоды заключены в пластик, так что они могут выдерживать механические удары.
• В отличие от ламп, светодиоды не выделяют тепло и потери мощности при нагреве практически отсутствует.
• Светодиоды требуют очень низкий ток и напряжений обычно 20 мА при 1,8 вольта. Так что это идеально в схемах с батарейками.

Что находится внутри светодиода?

Внутри корпуса LED, есть две клеммы связаны маленький чип изготовлен из галлия соединения. Этот материал обладает свойством излучения фотонов при переходе P-N смещен в прямом. Различные цвета создаются выбиванием основного материала из другого веществама.

Внутри светодиода

Светодиодная технология

Яркость является важным аспектом LED. Глаз человека имеет максимальную чувствительность к свету около 550 нм в области желто — зеленой части видимого спектра. Именно поэтому зеленый светодиод излучается ярче, чем красный светодиод, хотя оба используют тот же ток.  Важные параметры светодиодов являются:

• Световой поток
  Указывает на энергии света, исходящего от светодиодов. Он измеряется в Люмен (лм) или Милли просвет (MLM)
• Световая интенсивность
  светового потока, охватывающий большую площадь является силой света.Он определяется как Кандела (кд) или милли Кандела (MCD) Яркость светодиода напрямую связана с его силой света.
• Светоотдача
  Это испускаемых относительной световой энергии к потребляемой мощности.Она измеряется в терминах люмен на ватт (лм Вт).

Прямой ток, прямое напряжение, угол обзора и скорость реагирования это факторы, влияющие на яркость и эффективность светодиодов. Прямой ток (I) является ток, протекающий через светодиод, когда он смещен в прямом направлении и он должен быть ограничен от 10 до 30 миллиампер, если выше то светодиоды будут уничтожены.

Угол обзора составляет от — угол оси, при котором световая интенсивность падения до половины осевого значения.  Вот почему индикатор показывает больше яркости в полном объеме состоянии. Высокие яркие светодиоды имеют узкий угол обзора, так что свет фокусируется в пучок. Рабочее напряжение (V) является падение напряжения на светодиоде. Падение напряжения в диапазоне от 1,8 В до 2,6 вольт для обычных светодиодов, но в голубой и белый он будет идти до 5 вольт. Скорость отклика представляет, как быстро светодиод включается и выключается. Это очень важный фактор, если светодиоды используются в системах связи.

Требуется ли балластный резистор?

Светодиоды всегда подключены к источнику питания через резистор. Этот резистор называют «балластный резистор», которая защищает диод от повреждений, вызванных избыточным током. Он регулирует прямой тока на светодиод для безопасного предела и защищает ее от жжения.

Номинал резистора определяет прямой тока и, следовательно, яркость светодиодов. Простое уравнение Vs — Vf — используется для выбора резистора. Vs представляет входное напряжения цепи, Vf прямое падение напряжения светодиода(ов) при допустимом токе через светодиод.  Полученное значение будет в Омах. Лучше ограничить ток до безопасного предела 20 мА.

Приведенная ниже таблица показывает прямое падение напряжения на светодиоде.

Через типичный светодиод может пройти 30 -40 мА безопасный ток через него .Номинальный ток, чтобы дать достаточную яркость, стандартный красный светодиод 20 мА. Но это может быть 40 мА для синего и белого светодиода. Ограничение тока балластным резистором защищает диод от избыточного тока, протекающего через него. Значение балластного резистора должны быть тщательно отобраны, чтобы предотвратить повреждение светодиодов, а также получить достаточную яркость при токе 20 мА. Следующее уравнение объясняет, как выбирать балластный резистор.

R = V / I

Где R — является значение сопротивления в Ом, V — является входное напряжение в цепи, и I — это допустимый ток через светодиод в амперах.  Для типичного красного светодиода, прямое падение напряжения составляет 1,8 вольта. Таким образом, если напряжение питания 12 В (Vs), падение напряжения на светодиод 1,8 В (V) и допустимый ток составляет 20 мА (Если), то значение балластного резистора будет

Vs — Vf / Если = 12 — 1,8 / 20 мА = 10,2 / 0,02 = 510 Ом.

Но если 510 Ом резистор не доступен то можно подобрать ближайший, например 470 Ом резистор может быть использован даже если ток через светодиод слегка увеличивается. Но рекомендуется использовать 1 K резистор для увеличения срока службы светодиодов, хотя там будет небольшое снижение яркости.

Ниже готова арифметические для выбора ограничительного резистора для различных версий светодиодов при различных напряжениях.

С добавлением других цветов

Светодиод, который может дать разные цвета полезно в некоторых приложениях. Например, светодиоды могут указывать на все системы OK, когда он становится зеленой, и неисправный, когда он становится красной. Светодиоды, которые могут производить два цвета называются Bicolour (Биколор) светодиодов.

Двухцветный светодиодный охватывает два светодиода (обычно красный и зеленый) в общем пакете. Два кристалла установлены на двух клеммах. Двухцветный светодиодный дает красный цвет, если ток проходит в одном направлении и становится зеленым, когда направление тока меняется на противоположное.

Триколор и многоцветные светодиоды , также доступны, которые имеют два или более кристаллов, заключенных в общий корпус. Трехцветный светодиодный имеет два анода для красного и зеленого кристалла и общим катодом. Таким образом, он излучает красный и зеленый цвета в зависимости от анода, в котором имеется ток. Если оба анода подключены, то светодиоды испускают свет и получается желтый цвет. Общий анод и отдельные светодиоды типа катода, также имеются.

Двухцветный индикатор светится разными цветами , начиная от зеленого через желтый, оранжевый и красный основной на ток, протекающий через их аноды, выбрав подходящий резистор для ограничения тока анода. Многоцветные светодиоды содержат более двух чипов, обычно красного, зеленого и синего чипы-в одном корпусе. Мигание разными цветами светодиодов, теперь доступны с двумя выводами. Это дает радугу цвета, которые являются весьма привлекательным.

Инфракрасный диод — источник Невидимого света

ИК диоды широко используются в удаленном управлении (пульт ДУ). Инфракрасные диоды на самом деле испускают нормальный свет с определенным цветом, который не чувствителен к человеческим глазом, потому что его длина волны 950 нм, ниже видимого спектра. Многие источники, такие как солнце, лампы, даже человеческое тело испускает инфракрасные лучи. Поэтому необходимо, чтобы модулировать излучение от ИК-диода, чтобы использовать его в электронном приложении, чтобы предотвратить ложное срабатывание.  Модуляции делает сигнал от ИК-светодиода значительно выше чем шум. Инфракрасные диоды есть в корпусе, которые являются непрозрачным для видимого света, но прозрачна для инфракрасного. ИК-светодиоды широко используются в системах управления.

Инфракрасные диоды

Фотодиод — Он может увидеть свет

Фотодиод генерирует ток, когда его р-п перехода получает фотоны видимого или инфракрасного света. Основная работа фотодиода зависит от поглощения фотонов в полупроводниковом материале. Фото-генерируемых носителей разделены электрическим полем, и в результате фототок пропорционален падающему свету. Скорость, с которой носители движутся в области обеднения связана с силой электрического поля по всему региону и подвижность носителей.

Фотон, который поглощается полупроводником в области обеднения приведет к образованию электронно-дырочной проводимости. Дырки и электроны будут транспортироваться под действием электрического поля к краям области обеднения. После носителей покидают область истощения они идут к клеммам фотодиода, чтобы сформировать фото-ток во внешней цепи. Время отклика фотодиода, как правило, 250 наносекунд .

Фотодиоды

Лазерные диоды

Лазерный диод похож на обычные прозрачные светодиодные, но производит Laserwith высокой интенсивности. В лазерном луче число атомов вибрируют в такой цикле, что всё испускаемое излучение одной длины волны в фазе друг с другом. Лазерный свет является монохроматическим и проходит в виде узкого пучка. Луч типичных лазерных диодов составляет 4 мм х 0,6 мм, которая расширяется только до 120 мм на расстоянии 15 метров.

Лазерный диод может включаться и выключаться на более высоких частотах даже выше, чем 1 ГГц. Так что это весьма полезно в телекоммуникационных системах.Поскольку лазер генерирует тепло на поражение тканей тела, он используется в хирургии, чтобы исцелить поражения в очень чувствительных частей, как сетчатки, головного мозга и т.д. лазерные диоды являются важными компонентами в проигрывателях компакт-дисков, чтобы получить данные, записанные в компакт-дисках.

Лазерные Диоды

Что такое светодиод? | Все о светодиодах

Что такое светодиод?

Сохранить

Подписаться

Пожалуйста, войдите, чтобы подписаться на это руководство.

После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.

Кто не любит светодиоды? Они бывают яркими и мерцающими или мягкими и элегантными. Они праздничные! Они красочные! Они везде и это очень весело. Мы любим светодиоды, когда пишем учебники, потому что большая часть хакерских операций с электроникой скрыта в чипах или работает очень быстро, и мы не можем увидеть или почувствовать это без дорогого оборудования. Но светодиоды легко увидеть всем — так мы можем визуально определить, что происходит внутри нашего микроконтроллера.

Давайте начнем с урока анатомии… Части светодиода!

Светодиоды

настолько распространены, что бывают десятков различных форм и размеров. Светодиоды, которые вы, скорее всего, будете использовать, — это светодиоды со сквозным отверстием с двумя ножками. Есть много светодиодов, которые маленькие и их трудно паять, но их легко использовать с макетной платой, потому что они имеют длинные провода, которые мы можем вставить. происходит волшебство). На самом деле, первые две буквы числа LED означает Light Emitting.

Что действительно приятно в светодиодах, так это то, что они очень просты. В отличие от некоторых чипов, которые имеют десятки контактов с названиями и специальными назначениями, светодиоды имеют только два провода. Один провод — это анод (положительный), а другой — катод (отрицательный). Два провода имеют разные имена, потому что светодиоды работают только в одном направлении, и нам нужно отслеживать, какой контакт какой. Один идет к положительному напряжению, а другой идет к отрицательному напряжению. Электронные детали, которые работают только в «одном направлении», называются 9.0013 Диоды , вот что означает последняя буква LED .

• Более длинный провод идет к более положительному напряжению
• Ток идет в одном направлении, от анода (положительный) к катоду (отрицательный)
• Светодиоды, расположенные «наоборот», не будут работать, но и не сломаются

Все это немного запутанно — нам часто приходится думать, что есть что. Поэтому, чтобы упростить задачу, вам нужно помнить только одну вещь: светодиод не загорится, если вы вставите его задом наперед. Если у вас когда-нибудь возникнут проблемы со светодиодами, когда они не будут светиться, просто переверните их. Очень сложно повредить светодиод, вставив его задом наперед, так что не бойтесь, если вы это сделаете

Если это поможет, вернитесь к этим фотографиям и схемам или распечатайте их для справки

Все разные размеры и цвета

5мм светодиоды! Зеленый, красный, синий (в прозрачном корпусе) и инфракрасный (в синеватом корпусе)

Одна из лучших особенностей современных светодиодов — все цвета, которые они бывают. Раньше светодиоды были только красными или, может быть, желтыми и оранжевый, поэтому в ранней электронике 70-х и 80-х годов были только красные светодиоды. Цвет, излучаемый светодиодом, зависит от типа материала, из которого он изготовлен. Например, красный цвет получают из арсенида галлия. С тех пор ученые экспериментировали со многими другими материалами и выяснили, как получить другие цвета, такие как зеленый и синий, а также фиолетовый и белый. (Вы можете увидеть обширную таблицу всех различных материалов, используемых для изготовления светодиодов, на странице в Википедии)

Когда мы впервые начали производить электронику в конце 90-х, мы купили несколько 5-миллиметровых синих светодиодов по 3 долларов за штуку . Теперь вы можете легко получить дюжину светодиодов по этой цене. Жизнь хороша!

Светодиоды

также бывают разных размеров. Вот фотография, показывающая светодиод 3 мм , 5 мм и 10 мм . размер «миллиметр» относится к диаметру светодиода. Например, если вам нужно просверлить отверстие в коробке для мигающего светодиода диаметром 5 мм, размер отверстия должен быть 5 мм, и для его изготовления вам понадобится сверло диаметром 5 мм. 5 мм — самый распространенный размер, который вы увидите, и они могут быть очень яркими!

Зеленые 3 мм, красные 5 мм и белые 10 мм светодиоды

• 5 мм светодиоды могут быть такими яркими, что их часто используют в качестве подсветки (освещение чего-либо, например, фонарика, мы поговорим об этом далее).
• 3-мм светодиоды не такие яркие, но меньше по размеру и подходят для индикации (например, светодиод, сообщающий о том, что что-то включено). Они не так хороши для освещения, потому что освещают меньшую площадь.
• 10-мм светодиоды немного реже, они огромные и коренастые, но обычно это всего лишь 5-мм светодиоды с большим корпусом, поэтому они не ярче. Они могут быть хорошими индикаторами, но мы редко видим их в качестве иллюминаторов.

 Обзор

Для чего используются светодиоды?

Это руководство было впервые опубликовано 11 февраля 2013 года.
обновлено 11 февраля 2013 г.

Эта страница (Что такое светодиод?) последний раз обновлялась 08 ноября 2022 г.

Текстовый редактор на базе tinymce.

Основы мощного светодиодного освещения

Светодиоды подходят для многих применений освещения, они предназначены для производства большого количества света при небольшом форм-факторе при сохранении фантастической эффективности. Здесь, в LEDSupply, есть множество светодиодов для самых разных осветительных приборов, хитрость заключается в том, чтобы знать, как их использовать. Светодиодная технология немного отличается от других осветительных приборов, с которыми знакомо большинство людей. Этот пост здесь, чтобы объяснить все, что вам нужно знать о светодиодном освещении: как безопасно питать светодиоды, чтобы получить максимальное количество света и максимально долгий срок службы.

Что такое светодиод?

Светодиод — это тип диода, который преобразует электрическую энергию в свет. Для тех, кто не знает, диод — это электрический компонент, который работает только в одном направлении. По сути, светодиод — это электрический компонент, который излучает свет, когда электричество проходит в одном направлении, от анода (положительная сторона) к катоду (отрицательная сторона). Светодиод — это аббревиатура, обозначающая « L light E mitting D iode». По сути, светодиоды похожи на крошечные лампочки, им просто требуется гораздо меньше энергии для освещения, и они гораздо более эффективны в обеспечении высокой светоотдачи.

Типы светодиодов

В общем, мы предлагаем два разных типа светодиодов:

5 мм для сквозного отверстия и для поверхностного монтажа.

Светодиоды 5 мм

Светодиоды 5 мм представляют собой диоды внутри линзы диаметром 5 мм с двумя тонкими металлическими ножками внизу. Они используются в приложениях, где требуется меньшее количество света. 5-миллиметровые светодиоды также работают при гораздо меньших токах возбуждения, максимальное значение которых составляет около 30 мА, тогда как для светодиодов поверхностного монтажа требуется минимум 350 мА. Все наши 5-миллиметровые светодиоды производятся ведущими производителями и доступны в различных цветах, интенсивности и схемах свечения. Светодиоды со сквозными отверстиями отлично подходят для небольших фонариков, вывесок и всего, что вы используете на макетной плате, поскольку их можно легко использовать с выводами. Ознакомьтесь с нашим руководством по настройке 5-мм светодиодов, чтобы получить дополнительную информацию об этих крошечных источниках света.

Светодиоды для поверхностного монтажа (SMD)

Рис. 1). Мы предлагаем мощные светодиоды для поверхностного монтажа от лидеров отрасли Cree и Luxeon. На наш взгляд, оба превосходны, поэтому мы все-таки их носим. Некоторые предпочитают одно другому, но это приходит с опытом и знанием того, что искать. Cree, как правило, имеет более высокую выходную мощность в люменах и является лидером рынка в секторе высокомощных светодиодов. Luxeon, с другой стороны, имеет отличные цвета и термоконтроль.

Светодиоды высокой мощности поставляются в виде неизолированных излучателей (как показано на рис. 1) или монтируются на печатную плату с металлическим сердечником (MCPCB). Платы изолированы и содержат токопроводящие дорожки для легкого подключения цепей. Наши 20-миллиметровые 1-Up и 3-Up конструкции правого борта являются бестселлерами. Мы также предлагаем QuadPod, которые могут содержать 4 мощных светодиода на плате, немного большей, чем 20-миллиметровые звезды (см. рис. 2). Все наши мощные светодиоды также могут иметь линейную конструкцию. LuxStrip может вместить 6 светодиодов на фут и легко подключается на длину до 10 футов.

Рисунок 2. Варианты MCPCB

Полярность имеет значение: подключение светодиодов

Электронная полярность показывает, является ли цепь симметричной или нет. Светодиоды являются диодами, поэтому пропускают ток только в одном направлении. Когда нет тока, не будет света. К счастью, это означает, что если мы подключим светодиод в обратном направлении, он не сожжет всю систему, он просто не загорится.

Положительная сторона светодиода — это анод, а отрицательная — катод. Ток течет от анода к катоду и никогда в другом направлении, поэтому важно знать, как отличить анод от катода. Для светодиодов для поверхностного монтажа это легко сделать, так как соединения помечены, но для светодиодов диаметром 5 мм подойдет более длинный вывод, который является анодом (положительным), взгляните на рисунок 3 ниже.

Рисунок 3. Поиск анода и катода светодиода

Варианты цвета

Одна из замечательных особенностей светодиодов — это различные варианты и виды света, которые вы можете получить от них.

Белые светодиоды

Коррелированная цветовая температура (CCT) — это процесс создания разного белого света при разных температурах. Цветовая температура указывается в градусах Кельвина (К), что представляет собой температурную шкалу, в которой ноль соответствует абсолютному нулю, а каждый градус равен одному Кельвину. Более низкие температуры от 3000K до 4500K имеют тенденцию быть теплее до нейтрального белого. Более высокие температуры 5000K+ — это холодные белые цвета, также известные как «дневной белый».

Цветные светодиоды

Для цветов действительно важна длина волны в нанометрах (нм). Для некоторых приложений цвета необходимы для визуального эффекта, но иногда определенные длины волн необходимы для таких приложений, как отверждение, выращивание, освещение рифовых резервуаров и многое другое. См. рис. 4, чтобы понять, какие длины волн и температуры создают определенные цвета.

Рисунок 4 – Цвета светодиодов и цветовая температура

Мы стараемся поддерживать одинаковые цветовые температуры и длины волн для каждой марки и типа светодиодов. Вы всегда можете найти цвет или длину волны наших светодиодов в подразделе страницы продукта и даже выполнить поиск по цвету в раскрывающемся меню светодиодов на главной странице. В белом цвете мы предлагаем 3000K, 4000K, 5000K и 6500K. Что касается цветов, мы используем диапазон от 400 до 660 нм.

Яркость светодиодов

Светодиоды известны не только своими цветами, они также намного ярче других источников света. Иногда трудно сказать, насколько ярким будет светодиод, потому что он измеряется в люменах. Люмен — это научная единица измерения светового потока или общего количества видимого света от источника. Обратите внимание, что светодиоды диаметром 5 мм обычно указываются в милликанделах (мкд). Для 5-миллиметровых светодиодов их угол обзора также влияет на светоотдачу, которую они излучают, подробнее об этом см. здесь.

Почему ток управления имеет значение…

Количество света (люмен), излучаемого светодиодом, зависит от силы тока, подаваемого на него. Ток измеряется в миллиамперах (мА) или амперах (А). Мощные светодиоды могут потреблять ток от 350 мА до 3000 мА. Светодиоды различаются по току, поэтому обязательно учитывайте это при выборе светодиода и драйвера.

Определение яркости

Теперь самое сложное — выбрать комбинацию светодиода и драйвера, которая будет излучать необходимый свет. Мы проделали большую подготовительную работу здесь, в посте, измеряя яркость каждого мощного светодиода при разных токах возбуждения. Обратите внимание, что это меры для звезд 1-Up, поэтому, если вам нужно больше света, светодиоды 3-Up являются хорошим вариантом, поскольку они втрое больше света при той же площади.

Приведенный выше ресурс всегда можно использовать для определения светоотдачи светодиода, но найти его вручную не очень сложно.

Для этого необходима информация из технического описания светодиода. На всех наших светодиодных страницах мы ссылаемся на техническое описание производителя внизу страницы.

Пример: определение яркости Cree XP-L при 2100 мА

В этом примере мы используем Cree XP-L. Сначала найдите таблицу Flux Characteristics (рис. 5). Мы коснемся биннинга позже, который помечен в столбце «Группа», но давайте предположим, что мы собираемся использовать холодный белый XP-L из самого верхнего бина (v5). Выделенное число представляет собой типичный поток при 1050 мА, при котором измеряется ток XP-L. Справа от него указаны типичные значения люменов для токов возбуждения 1500, 2000 и 3000 мА.

Рисунок 5 – Диаграмма светового потока светодиода

Для примера предположим, что мы хотим запустить этот светодиод с драйвером BuckBlock на 2100 мА, и нам нужно определить, каким будет световой поток. При управлении промежуточным током возбуждения, которого нет в списке, найдите график относительного потока и тока в таблице данных, который выглядит как график справа.

Стрелка показывает проверенный (базовый) выход (при 100% относительном потоке). Следуя кривой до 2 100 мА (?), мы видим, что это увеличение света на 75%. Взяв 460 люмен сверху и умножив их на 1,75, мы увидим, что холодный белый XP-L, работающий на 2100 мА, излучает около 805 люмен.

При переходе на светодиоды может быть трудно найти светодиод и световой поток, необходимые . Это связано с тем, что свет всегда измерялся мощностью лампочки. Светодиоды имеют гораздо лучшую эффективность, что делает практически невозможным измерение таким образом, поскольку светодиод мощностью 50 Вт будет значительно ярче, чем лампа накаливания мощностью 50 Вт. На рисунке 7 показаны разные лампы накаливания и световой поток, который они дают. Это помогает лучше понять, какой свет ожидать от светодиода и будет ли он таким же, как у старого освещения.

Рисунок 6. Мощность лампы накаливания в люменах

Угол обзора и оптика

Для каждого из наших 5-мм светодиодов указаны углы обзора, поэтому просто найдите тот, который подойдет именно вам. Что касается наших светодиодов для поверхностного монтажа, большинство из них излучают очень широкий угол в 125 градусов! К счастью, светодиодные правые борта совместимы и просты в использовании со светодиодной оптикой. Эта вторичная оптика используется для фокусировки света. Они могут отражать свет от светодиода в виде пятна, среднего пятна, широкого пятна или эллиптических и овальных узоров.

Как видно на Рис. 8, оптика 1-Up имеет конусообразную форму и требует держателя оптики. В случае наших светодиодных плат держатели оптики имеют четыре ножки, которые садятся в пазы звезды. Тройные светодиодные звезды также совместимы с оптикой Carclo, имеют три отверстия в плате для ножек оптики.

Рисунок 7. Светодиодная оптика и держатели из всех других источников света. Эффективность — это мера того, насколько хорошо источник света излучает видимый свет, также описываемая как люмен на ватт. Другими словами, сколько света мы получаем на наш ватт мощности? Чтобы найти это, сначала узнайте мощность используемого светодиода. Чтобы найти ватты, вам нужно умножить прямое напряжение (напряжение, при котором ток начинает течь в нормальном направлении) на ток возбуждения в амперах (обратите внимание, что он ДОЛЖЕН быть в амперах, а не в миллиамперах). В качестве примера рассмотрим светодиод Cree XP-L 1-up.

Рисунок 8 – Прямое напряжение светодиода

Допустим, мы запускаем Cree XP-L при 2000 мА. На рисунке 8 видно, что при этом токе возбуждения прямое напряжение составляет 3,15 В. Таким образом, чтобы найти ватты, мы умножаем 3,15 (прямое напряжение) на 2 А (2000 мА = 2 ампера), что дает 6,3 Вт.

Теперь, чтобы найти КПД, нам просто нужно разделить 742 люмен (протестированное количество люменов для этого светодиода при 2000 мА) на 6,3 Вт. Таким образом, эффективность (люмен/ватт) Cree XP-L составляет 117,8. Это отличная эффективность, но также обратите внимание, что Cree может похвастаться тем, что светодиод XLamp XP-L имеет революционную эффективность 200 люмен / ватт при токе 350 мА. Полезно знать, что эффективность снижается по мере того, как вы подаете больше тока на светодиод, поскольку это увеличивает нагрев, что делает светодиод немного менее эффективным. Иногда вам придется принять это, если вам нужно, чтобы светодиод был очень ярким, но если вы хотите получить максимальную эффективность, вам следует использовать светодиоды с более низким током. Все это полезно для определения того, сколько энергии потребуется вашим приложениям, а также для определения экономии энергии в будущем.

Еще немного о драйверах светодиодов

Это означает, что вам нужно найти драйвер светодиодов, способный управлять светодиодами с нужным вам током, чтобы получить желаемое количество люменов. Драйвер светодиода — это электрическое устройство, которое регулирует мощность светодиода или группы светодиодов. Драйвер реагирует на изменяющиеся потребности светодиода, подавая на светодиод постоянное количество энергии, поскольку его электрические свойства меняются в зависимости от температуры. Хорошей аналогией для понимания этого является автомобиль с круиз-контролем. Когда автомобиль (светодиод) движется по холмам и долинам (изменения температуры), круиз-контроль (водитель) следит за тем, чтобы он оставался на постоянной скорости (свет), регулируя газ (мощность), необходимый для этого. Драйвер очень важен, потому что для правильной работы светодиодам требуется очень специфическая электрическая мощность. Если напряжение, подаваемое на светодиод, ниже требуемого, через переход проходит очень небольшой ток, что приводит к слабому освещению и плохой работе. С другой стороны, если напряжение слишком велико, на светодиод поступает слишком большой ток, и он может перегреться и серьезно повредиться или полностью выйти из строя (тепловой разгон). Всегда проверяйте техническое описание светодиодов, чтобы знать, какой ток рекомендуется, чтобы избежать этих проблем.

Сколько напряжения мне нужно, чтобы зажечь светодиод?

Это распространенный вопрос, и в нем довольно легко разобраться. Все, что вам нужно знать, это прямое напряжение светодиодов. Если у вас есть несколько светодиодов последовательно, вам необходимо учитывать все объединенные прямые напряжения, если у вас есть параллельная цепь, вам нужно только учитывать прямое напряжение того, сколько светодиодов у вас есть в цепочке. Дополнительные сведения о настройке проводки см. здесь. Рекомендуется поддерживать напряжение не менее 2 вольт, так как некоторые драйверы (например, драйверы LuxDrive) требуют этого для правильной работы драйвера. Итак, если ваше общее прямое напряжение для последовательной цепи равно 9.55, вы должны быть в безопасности с питанием 12 В. Для автономных драйверов (вход переменного тока) просто узнайте, на какое выходное напряжение они рассчитаны, и убедитесь, что вы защищены, поэтому драйвер входа переменного тока с выходным диапазоном 3–12 В постоянного тока также подойдет для этого приложения.

Тепловой контроль

Определение мощности вашей системы также поможет вам узнать больше о необходимом вам тепловом контроле. Поскольку эти светодиоды обладают высокой мощностью, они выделяют тепло, которое может быть очень вредным, как вы можете узнать здесь. Слишком много тепла приведет к тому, что светодиоды будут излучать меньше света, а также сократят срок службы. Мы всегда рекомендуем использовать радиатор и использовать около 3 квадратных дюймов на каждый ватт светодиодов. Для большей мощности я бы рекомендовал искать радиатор, который рекомендуется для количества потребляемых вами ватт.

Разделение на группы и качество светодиодов

Сейчас, когда светодиодная промышленность развивается довольно быстрыми темпами, важно понимать разницу между светодиодами. Это распространенный вопрос, поскольку светодиоды могут варьироваться от очень дешевых до очень дорогих. Я был бы осторожен при покупке дешевых светодиодов, так как вы всегда получаете то, за что платите, да, светодиоды могут работать отлично поначалу, но обычно они не служат долго или быстро перегорают из-за плохого тестирования.

Все светодиоды, представленные на сайте LEDSupply, проходят тщательный отбор. У нас только лучшие бренды и цветовая температура. Наш обширный опыт в отрасли помог нам осознать важность качественного производства и упаковки светодиодов. При производстве светодиодов производительность варьируется от средних значений, указанных в технических описаниях. По этой причине производители сортируют светодиоды по световому потоку, цвету и прямому напряжению.