Что такое светодиод (устройство, параметры, маркировка)

Светодиод (led) – это полупроводниковый элемент, в котором при прохождении электрического тока создается видимое глазу оптическое излучение. В настоящее время такие устройства используются практически в любом приборе: телефоны, бытовая техника, автомобили, светильники и многие другие. Led-элементы потребляют гораздо меньше энергии, что важно для энергосбережения.

Разные типы светодиодов.

Cодержание

Виды и основные параметры светодиодов

На схеме светодиод обозначается как обычный диод с двумя параллельными стрелками, направленными наружу и указывающими на его излучающий характер. В продаже имеется большое количество типов светодиодов, которые различаются между собой функциональным назначением, конструкцией, мощностью, цветом свечения и другими свойствами.

По назначению светодиоды разделяют на два вида – индикаторные и осветительные.

Индикаторные:

• светодиоды SMD;
• сверхъяркие Super Flux “Piranha”;
• DIP светодиоды (Direct In-line Package);
• Straw Hat («соломенная шляпа»).

Осветительные:

• COB (Chip On Board) светодиоды;
• SMD LED;
• филаментные (Filament LED).

Индикаторные

Индикаторные светодиоды отличаются малой мощностью и умеренной яркостью свечения. Используются для цветовой индикации режимов работы различных приборов и оборудования, а также для подсветки дисплеев и приборных щитов. Разновидности индикаторных светодиодов:

• DIP-светодиоды. Кристалл-излучатель находится в выводном корпусе, который чаще всего представляет собой выпуклую линзу. Минус – малый угол рассеивания излучения.
• «Пиранья» – излучатель сверхвысокой яркости с четырьмя выводами, обеспечивающими его удобное крепление на плате. Востребован для подсветки приборов в автомобилях и в рекламных вывесках.
• «Соломенная шляпа». Цилиндрический двухвыводный прибор со значительным углом рассеивания излучения и увеличенным диаметром линзы. Применяется в декоративных конструкциях и светосигналах тревоги.
• SMD-светодиоды. Приборы сверхвысокой яркости располагаются в корпусах, рассчитанных на SMT-монтаж. В их маркировке указываются размеры в дюймах (их сотых долях) или в мм. На базе SMD-светодиодов изготавливаются светодиодные ленты.

Осветительные

Осветительные светодиоды встречаются в конструкции фонарей, фар, лент. Отличаются мощностью и яркостью свечения. Большинство осветительных приборов размещают в корпусах для SMT-монтажа. Изготавливаются в двух разновидностях белого цвета:

• cool white – холодный;
• warm white – теплый.

Осветительный SMD-светодиод представляет собой теплоотводящую подложку, на которой смонтирован излучающий кристалл, обработанный люминофорным составом.

Цветовая маркировка.

Маркировка led в мире не стандартизирована. Изготовитель сам решает, что он будет обозначать на корпусе.

Светодиоды российского производства маркируются цветовым кодом. Он состоит из цветных кружочков или черточек. Примеры маркировки приведены ниже на рисунке.

Цветовая маркировка российских индикаторных светодиодов.

Рассмотрим маркировку известных мировых производителей.

Philips.

В качестве примера возьмем модель Luxeon Rebel. Она маркируется LXML-ABCD-EFGH. В этой аббревиатуре зашифровано следущее:

• LXML – серия;
• ABC – информация о свете: как распределяется, цветовая температура;
• D – величина тока;
• E – запасная буква на будущие модели;
• FGH – яркость (в люменах).

Cree.

Фирма предлагает обозначение SSSCCC-BD-0000-NNNNN, где:

• SSS – серия;
• CCC – описание цвета:
• BD – индекс цветопередачи:
• 0000 – код производителя;
• NNNNN – индивидуальный номер по цветовой температуре и яркости. Стоит уточнить в техническом описании.

Применение светодиодов

Такая продукция активно применяется в разных областях: световая реклама, домашние и промышленные осветительные приборы, автомобильная светотехника, светофоры и дорожные знаки, дизайн помещений, ландшафтная и архитектурная подсветка, а также многое другое.

Преимущества светодиодов:

• значительная длительность эксплуатации;
• экологическая безопасность;
• высокая надежность и безотказность;
• экономия электроэнергии;
• высокое качество освещения;
• низкие эксплуатационные расходы.

Каким бывает белый цвет?

Для домашнего освещения в основном применяются светодиоды белого цвета. Но тон его может быть разным. Нередко можно услышать, как кто-либо говорит: «Купил лампу, а она слишком холодная, нужно поменять, взять что-то потеплее». Так как же распределяются оттенки белого цвета?

Световой поток лампы имеет разную цветовую температуру. К примеру, если она составляет 2 700 кельвин, то оттенок будет чуть желтоватым, больше походящим на свечение лампы накаливания или на солнечный свет. Такой цвет называют теплым, он оказывает расслабляющее, успокаивающее действие. Для основного освещения такой оттенок не подойдет, другое дело – подсветка спальни.

Следующий за теплым – оттенок натурального (нейтрального) белого, с уровнем цветовой температуры в 4 200 кельвин. Это самый популярный и часто используемый тон. Он хорош в виде основного освещения вне зависимости от назначения помещения. Если же порог цветовой температуры остановился на 6 000 кельвин, такой оттенок будет называться холодным. У такого освещения слегка синеватый цвет. Используется в основном для рабочих помещений, т. к. свет таких ламп очень ярок. Также применим на таких объектах, как парковки, подъезды, придомовая территория, парки, аллеи и скверы.

Светодиод SMD 5050

При выборе светодиодного освещения необходимо обратить внимание на упаковку. Если она неровная, надписи нечеткие или просто вызывают подозрение – от такого приобретения лучше отказаться. Купив китайский вариант подделки известного бренда можно испортить себе настроение и впустую потратить деньги. Светить они, конечно, будут, но с меньшими показателями, чем заявлено по маркировке.

Основные правила подключения светодиодов

Конструкция светодиодов рассчитана на их подключение только к источникам постоянного тока с соблюдением полярности. Существует три варианта определения полярности:

• По длине ножки (кроме SMD). Более длинная ножка является катодом, а короткая – анодом. В SMD-светодиодах имеется срез (ключ), который всегда располагается ближе к катоду.
• С помощью мультиметра. Прибор устанавливают в режим «Прозвонка». Красный и черный щупы устанавливают на выводы. Если прибор засветился, то, значит, что красный щуп был подключен к аноду, а черный – к катоду. Если свечение не возникло, значит, надо поменять положение щупов. Если результат не изменился (свечение отсутствует), значит, прибор вышел из строя.

Лазерные диоды

Лазерные устройства – это отдельный вид светодиодов, который не относиться ни к индикаторным, ни к осветительным. Да и технология его создания мало чем напоминает производство стандартных led-элементов.

По сути, это полупроводниковый лазер, который построен на базе светодиода. При включении они излучают очень узкий световой пучок. Современные устройства имеют угол рассеяния от 5 до 10°. В продаже имеются устройства, которые работают в видимом диапазоне, а также инфракрасные и ультрафиолетовые лазерные диоды.

Такие кристаллы устанавливают в лазерные указки, целеуказатели, приводы оптических дисков, оптические мыши и т. д.

Способы подключения

Простейший вариант – подключение к низковольтному источнику постоянного тока.

Самый удобный и безопасный вариант – подключить светодиод к батарейке или аккумулятору с помощью включения в схему маломощного резистора. Его функция – ограничение тока, протекающего через p-n-переход, определенным значением. Без этого элемента LED быстро утратит рабочие свойства.

Резистор выбирают по сопротивлению и мощности. Расчет сопротивления по формуле:

R = (Uпитания – Uпаспорт.)/Iном., Ом, в которой:

• Uпитания – напряжение электропитания, В;
• Uпаспорт. – падение напряжения, паспортное значение, В;
• Iном. – номинальный ток.

Полученное значение округляют в большую сторону до ближайшей номинальной величины из ряда Е24. После этого рассчитывают мощность, которую должен рассеивать резистор.

P = Iном.2 х R, где R – выбранное по таблице значение сопротивления.

Провести все эти действия можно быстро и просто с использованием онлайн-калькулятора.

Технические характеристики светодиодной ленты

При выборе потребитель учитывает размеры ленточного изделия, мощность, вольтаж, вид светодиодов, их количество на метре, цвет, возможности резки.

Рабочее напряжение

Первые светодиодные ленты производились с драйверами на 12 В. После появление мощных чипов стали выпускать полосы на 24 и 36 В, чтобы избежать перегрева печатной платы и перегорания токопроводящих нитей за счет снижения тока на каждом чипе. Потом появились разновидности, которые работают от электросети через выпрямитель, диодный мост и коннектор.

Вид диодов и число светодиодов на 1 метр

Зависимость мощности от видов светодиодов и количества на метре

Вид светодиода	Размер (мм)	Количество диодов в метре (шт.)	Мощность светодиода (Вт)	Мощность 1 м (Вт)
SMD 3528	3,5 х 2,8	30	0,08	2,4
60	4,8
120	9,6
SMD 5050	5 х 5	30	0,24	7,2
60	14,4
120	28,8
SMD 3014	3х1,4	60	0,1	6
120	12
240	24

Цвет свечения

Полотно RGB+White двухрядное, температура свечения белого ряда может достигать 6000 кельвинов. Белый цвет дает возможность разбавлять интенсивность свечения RGB-диодов, чтобы получить мягкие пастельные оттенки. Такой светильник можно использовать как источник основного освещения, если отключить ряд с RGB.

Полотно White-MIX идеально для подсветки предметов интерьера. Чипы с различной температурой света дают возможность делать переходы от холодного до теплого свечения. Лента White-D-MIX производится из SMD 3528, в одном чипе 2 вида люминофора, тона смешиваются равномерно. Полотна White-TRIX отличаются белой платой, каналы с холодным, дневным и теплым светом управляются отдельно.

Ленты SPI (динамичные) в быту используются редко. Для них выпускаются контроллеры «Бегущий огонь», позволяющие создавать различные динамические эффекты цвета. Подобные изделия выбирают для ресторанов и баров. RGB-ленты Pixel Light подключаются через контроллеры, способные контролировать каждый чип. Из этих изделий создаются 2D экраны для показа видеоэффектов.

Ленты DIP-LED используются вне помещений для подсветки фасадов, вывесок, транспортных средств. По принципу работы на нее похожи полотна из SMD 335 с боковым излучением. У обеих изделий луч распространяется параллельно плате, что удобно для подсветки отдельных предметов.

Цвет основы

Основание любой светодиодной полосы покрыто клеем

Если при установке не используется декоративный профиль, важно выбрать светодиодную ленту с цветом основы, соответствующим расцветке интерьера

Существует несколько видов основы:

• прозрачная;
• белая;
• серая;
• коричневая;
• черная.

Класс защищенности

Ленточные светодиодные изделия с классом защиты IP20 пригодны для использования в отапливаемых помещениях без пыли с нормальным уровнем влажности.

IP54 и IP65 боится минусовых температур, для улицы нужно выбрать изделие с маркировкой IP67. Для обозначения максимальной защиты используется значение IP68. Изделия с такой маркировкой подходят для ванных и фонтанов, их можно поместить даже в аквариуме.

Параметры резки

Линии разреза (значки ножниц) указаны на всей полосе. На полотне из SMD 3528 расстояние между ними 5 см, из SMD 5050 – 10 см.

На лентах с питанием от 220 В последовательно соединяются 60 чипов. Разрезать такую полосу можно на куски длиной 50 см (если плотность 120 шт. на 1 м) или 1 м (если плотность 60 шт. на 1 м).

С этим читают

• Параметры и характеристики светодиода 2835 smd led
• Проверка светодиодной ленты на работоспособность. поиск причин неисправности
• Расчет резистора для светодиода: как подобрать токоограничивающий элемент
• Расчет сопротивления резистора для светодиодов: онлайн-калькулятор
• Определение полярности светодиода
• Виды, характеристики и особенности светодиодных лент
• Сопротивление резистора
• Как пользоваться мультиметром правильно
• Правильный выбор трансформатора тока по госту
• Расчет сопротивления параллельного соединения резисторов

Как подключить светодиоды к сети переменного тока 220 В через блок питания

Существует несколько типов блоков питания:

• Стабилизированные источники постоянного напряжения для светодиодов на 5 Вольт и 12 Вольт. При колебаниях параметров сети напряжение на выходе такого источника питания остается постоянным и равным заявленной в паспорте величине. LED-светильники подсоединяют через резисторы.
• Драйвер – импульсный блок питания со стабилизированным током. Характеристики, которые учитывают при его выборе: максимальное и минимальное выходное напряжение, выходной (рабочий) ток. В драйвере присутствует схема, стабилизирующая ток при скачках входного напряжения 220 В. При подключении светодиодного излучателя к драйверу резистор не требуется.

Способы создания схем из нескольких светодиодов – последовательное и параллельное соединение

При подключении нескольких светоизлучающих приборов к источнику питания может использоваться два варианта соединения – последовательное и параллельное.

Последовательное

Последовательное соединение представляет цепь полупроводниковых приборов, в которой катод первого излучателя спаян с анодом следующего – и так далее. Через все элементы последовательной цепи протекает ток одного значения, а падение напряжения суммируется. Мощность БП выбирается равной или превышающей сумму мощностей каждого элемента.

Минусы последовательного соединения:

• При значительном количестве элементов цепи необходимо выбирать БП большого вольтажа.
• При выходе из строя одного LED-диода перестает работать вся цепь.

В длинных лентах на 60-70 диодов на каждом элементе происходит падение напряжения примерно на 3 В, то есть такие ленты можно присоединять к сети 220 В через выпрямитель.

Параллельное

При параллельном подсоединении напряжение на всех элементах цепи будет равным, а суммируются токи каждого LED. Основная проблема в данном случае состоит в том, что LED-светильники, даже из одной партии, часто имеют различные характеристики. Поэтому, если поставить один общий резистор, на лампочки может подаваться ток разного значения, вследствие чего некоторые элементы будут светить слишком ярко, а некоторые – тускло. Решение проблемы – установка отдельных резисторов для каждого диода.

Минусы параллельного подключения:

• большое количество элементов цепи из-за необходимости использования индивидуальных резисторов для каждого диода;
• существенный рост нагрузки при перегорании одного LED-диода (если используется один мощный резистор на всю цепь).

Смешанное

Это самый подходящий вариант соединения светодиодов, поскольку он позволяет хотя бы частично скомпенсировать недостатки последовательного и параллельного подключений. В этом случае параллельно соединяются цепочки последовательно расположенных элементов. Этот способ применяется в современных елочных гирляндах или лентах. Преимущество такого решения: если даже выйдут из строя одна или несколько параллельных цепочек, остальные будут исправно светить.

Преимущества

За небольшое количество времени сверхяркие и другие диоды стали довольно популярными и востребованными в различных сферах. Причина же скрывается именно в преимуществах, которые сейчас рассмотрим.

• Изделия энергоэффективные. Среди всех имеющихся источников света данный вид считается максимально экономичным. Как правило, использование диодов позволяет снизить запросы на электричество до 80 %. Светодиод сверхяркий белый потребляет больше всего по сравнению с остальными.
• Продукт способен долго работать, не требуя особенного обслуживания или профилактического осмотра.
• Диод не сильно избирателен, что касается температурного режима. Поэтому использовать его можно в любых условиях.
• Если необходим источник света, который защищен от попадания влаги и способен выдерживать удары, то среди сверхярких диодов есть такие модели.
• При работе изделие не нагревается. Единственное, за чем необходимо следить – блок питания. Именно он принимает всю нагрузку на себя и нагревается.

Источник: furnilux.ru