Характеристики светодиодов и отличительные особенности

Условно все светодиоды можно разделить на две большие группы:

Осветительные это те, которые могут обеспечить световой поток не меньше, чем у традиционных источников света. Некоторые модели даже их превосходят. К ним можно отнести 4 популярных вида:

• SMD

• COB

• Filament

• PCB STAR

К индикаторным относится dip светодиоды. Рассмотрим сперва их.

Сокращение DIP расшифровывается как Direct In-line Package. Именно их в первую очередь начали массово выпускать в недалеком прошлом.

Трудно представить, но первые неказистые экземпляры для рядовых пользователей стоили от 200$ за штуку.

На сегодняшний день они уже не так распространены, но все же применяются:

• в устройствах индикации

• в панелях электронных приборов

• световых табло

• или елочных украшениях

По форме корпуса они могут быть круглыми, овальными или прямоугольными. Самые популярные типоразмеры с выпуклыми линзами – 3,5,8,10мм.

Напряжение питания 2,5-5В, при токе до 25мА.

Бывают разноцветными и многоцветными (RGB). Это когда в одном корпусе спрятано 3 перехода, а внизу есть 4 вывода.

В электрических схемах все светодиоды обозначаются как обычный диод с двумя стрелочками.

К тому же потребление энергии у DIP меньше чем SMD, да и стоят они дешевле. Однако SMD технология не стоит на месте и с каждым годом их параметры стремительно сближаются.

Вот таблицы с основными техническими характеристиками (сила света, рабочее напряжение, сила тока, угол свечения, цена) для индикаторных светодиодов DIP разных типоразмеров.

А также расшифровка маркировки их названий и обозначений (для просмотра нажмите на соответствующую вкладку):

Данный вид на сегодня является самым популярным. SMD расшифровывается с английского = Surface-Mount-Device.

В своей конструкции они имеют полупроводниковый чип или кристалл, установленный на подложку. Снизу расположены контакты для подключения.

Каждый такой светодиод закрывается в корпусе, который напрямую можно припаивать к любой поверхности. Поэтому то их и называют ”изделиями поверхностного монтажа”.

Несмотря на одинаковое название “СМД”, в продаже можно встретить модели обладающие абсолютно разными:

О популярности данного типа могут говорить следующие цифры. Общее количество производимых светодиодов SMD, только в одном корпусе 2835, за год составляет несколько миллиардов штук.

Почему они так популярны? Конечно из-за своих достоинств:

• продолжительный срок службы

• ну а самое главное – высокая светоотдача

Именно SMD вид используется в большинстве светодиодных лампочек и светильников.

Таблицы всех технических характеристик наиболее популярных марок светодиодов марки SMD 2835, 3528, 5050, 5730:

COB – Chip On Board. У этого вида большое количество маленьких кристаллов размещено на единой подложке и все это собрано в одном корпусе.

Схема соединения этих кристаллов – последовательно параллельная. Сверху они заливаются люминофором.

По-другому их называют светодиодными матрицами. Их достоинства:

• разнообразная форма сборки светодиодов

Все эти преимущества очень кстати подошли для изготовления ярких и компактных прожекторов. Также КОБы активно применяют там, где нужна акцентированная и декоративная подсветка.

Однако из-за близости расположения кристаллов друг к другу, происходит сильный нагрев корпуса, даже если вы и обеспечите нормальное охлаждение. Поэтому если вам нужна качественная фокусировка, придется использовать силиконовую оптику. Она стойка не только к высоким температурам, но самое главное выдерживает без последствий огромное количество циклов нагрев-остывание.

На абы какую поверхность COM матрицы ставить нельзя. Ее необходимо предварительно подготовить.

• В противном случае, от перепадов температур, подложка деформируется, что еще больше повысит температуру светодиода и приведет к его повреждению.
• Кстати, это основная причина выхода из строя светодиодных прожекторов. 
• Приблизительно на один светодиодный ватт в режиме 100Лм/Вт нужно 20см2 площади радиатора.
• По норме от 6 до 10Вт может пассивно принять воздух, в то время как теплопроводность алюминия 200-300 Вт/(м*К).
• Есть у COB светодиодов и другие недостатки:

• светоотдача и срок службы меньше чем у SMD видов

Поэтому на сегодня, для решения именно энергоэффективных задач в освещении, КОБ модели не совсем подходят. Это будет экономически не целесообразным.

Таблицы технических характеристик COB светодиодов:

И матриц:

Филаментные модели представляют из себя стеклянную полоску с наклеенными поверх нее светодиодами. С двух концов полоски металлизируются.

Через них подается питание. Если здесь применить различные кристаллы, то можно добиться достаточно высокого CRI.

Люминофор наносится сверху. При этом вся конструкция помещена в стеклянную колбу, как в обычной лампочке.

Для этого здесь применяют газ — гелий. Именно благодаря ему, происходит отвод тепла на внешние стенки колбы филаментной лампочки.

По простому можно сказать, что филаментная лампочка – это КОБ светодиод, который поместили в газовую среду. Достоинства филаментных моделей:

• можно легко изготавливать привычные нам всем модели лампочек классического вида (груша, свеча, шарик). При этом начинка у них будет модернизированная.

• одинаковое светораспределение как и у ламп накаливания

Именно поэтому их применяют как альтернативная замена обычным лампочкам в светильниках и люстрах.

Однако свечение такой лампы все же сопровождается высоким нагревом. Вследствие чего, наблюдается постепенная деградация диодов, и как итог – их непродолжительный срок службы.

Таблица сравнения филаментных моделей и других видов ламп и источников света:

Если исходить из занимаемой площади, то эти светодиоды занимают первое место по величине светового потока.

Данный светодиод состоит из одного единственного кристалла, имеющего большую площадь (относительно моделей SMD).

Однако по большому счету, это тот же самый SMD вид. Он напаивается к подложке из алюминия, напоминающую по форме звезду.

Если у вас очень мощный источник света, а не множество кристаллов, то и фокусировка его упрощается. Поэтому из таких типов светодиодов PCB Star и начали массово делать яркие мощные прожекторы и не менее яркие ручные фонарики.

Таблицы всех технических характеристик светодиодов “звезда”:

Из всех представленных видов на сегодняшний день, SMD модели являются самыми универсальными. Из них делают множество световой продукции:

• Led светильники равномерной засветки

При этом производители добиваются вполне оптимальных решений по цене и светоотдаче.

Источник: https://svetosmotr.ru/tehnicheskie-harakteristiki-svetodiodov/

Характеристики светодиодов: достоинства и недостатки, применение

Основные характеристики светодиодов

1. Эффективность свечения (светоотдача)

Наиболее значимая характеристика светодиодов, обуславливающая экономическую целесообразность их использования в системах освещения различного назначения. Определяется, как отношение потока излучения к затрачиваемой мощности (Лм/Вт). Для сравнения: — 10-12лм/Вт — лампа накаливания; — 40-150Лм/Вт — газоразрядные лампы;

— 50-120Лм/Вт — светодиоды.

Таким образом, светодиоды характеризуются прекрасными показателями светоотдачи, что дает возможность им выигрышно конкурировать с натриевыми, галогеновыми и люминесцентными лампами. Помимо этого, при выпуске светодиодных светильников не требуются отражатели, потому что их световой поток направляется в одной полуплоскости.

2. Мощность

— светодиоды малой мощности: до 0,5Вт; — светодиоды средней мощности: 0,5-3Вт;

— светодиоды большой мощности: 3Вт и выше.

3. Цветовая температура

— 2500-4000К: белый теплый свет, схож с лампами накаливания; — 4000-6500К: белый нейтральный свет; — 6500-9500К: белый холодный свет.

В результате экспериментальных исследований установлено, что именно белый нейтральный свет отличается наибольшей четкостью передачи цветов и является наиболее удачным для работы с документами в офисных условиях.

4. Деградация

Это процесс постепенной потери показателей работоспособности светодиодов. Обычно производители указывают около 100 тыс. час. работы и более. Существенное влияние на ресурс светодиодов оказывает чрезмерное воздействие токов, превышающих их номинальное значение, и высоких температур, для предотвращения преждевременного старения применяются специальные конструкторские решения. 

К еще одной разновидности деградации светодиодов относится пусковое воздействие. Оно невысоко и составляет порядка 5-6%, выявляется обычно в первые 1000 часов горения светильника.

5. Угол свечения

Обычно у светодиодов он равен 120-140 градусов, а в индикаторных светодиодах — 15-45 градусов.

Технологические новшества в наше время происходят постоянно. Ежегодное появление новинок электроники, бытовой техники, автомобилестроения стало привычным явлением.

То, что удивляло дватри года назад, часто уже безнадежно устарело к сегодняшнему дню.

Двигатели производятся теми же фирмами на тех же заводах. Внешне индустрия меняется довольно медленно и постепенно.

Гораздо реже происходят принципиальные изменения – технические революции. Во время революции меняется сам подход к решению задачи. Это приводит к кардинальному изменению свойств изделий и отрасли в целом.

Сегодня в мире осветительной техники происходит как раз такая техническая революция. Эта революция в течение следующих 3-5 лет может полностью изменить рынок светильников, а также повлиять на список ключевых игроков.

Есть повод задуматься над ситуацией как существующим производителям, так и новым компаниям, не занимавшимся до сих пор этой сферой.

Приведем исторический пример.

До 70-х годов прошлого века основой радиотехнических устройств были электронные вакуумные приборы – радиолампы. Первые компьютеры были построены именно на лампах, и именно лампам они обязаны своими циклопическими размерами и стоимостью при вычислительной мощности калькулятора.

В 50-х годах началось активное развитие полупроводниковой техники, появились транзисторы, а позже интегральные схемы, содержащие сотни и тысячи транзисторов. Электронные лампы были полностью вытеснены из большинства областей, объемы их призводства упали в десятки раз.

Многие компании-производители вынуждены были полностью переориентироваться или исчезнуть с рынка. Полупроводники завоевали мир, открыли возможности для тысяч компаний и огромного количества новых приложений.

Полупроводники, эти удивительные материалы — основа современной электроники. Они обладают важными свойствами, применяемыми в транзисторах и микросхемах. Однако этим их использование не ограничивается.

Еще в начале прошлого века был замечен эффект слабого свечения в области электрического контакта полупроводников разных типов проводимости. Тогда это явление не было понято и изучено.

Как считается, первый полупроводниковый светодиод был изготовлен в 1962 году в США.

До 90-х годов ХХ века светодиоды получили широкое распространение в качестве устройств индикации и декоративных элементов. Использованию светодиодов в осветительной технике мешали трудности в получении белого цвета свечения.

Дело в том, что кристалл, на котором построен диод, может излучать свет только строго определенной длины волны. Наш глаз воспринимает такое излучение как чистый цвет из спектра, например, красный или зеленый.

Мы видим белый цвет, когда в наш глаз попадает очень широкий спектр длин волн или смесь нескольких определенных основных цветов.

Эту проблему можно решить тремя способами.

Первый – собрать на одном кристалле светодиоды трех цветов, например, красного, зеленого и синего. Этот путь нашел свое применение в видеоэкранах и элементах декоративной подсветки с изменяющимся цветом.

Второй – использовать принцип люминесцентных ламп: излучение ультрафиолетового светодиода попадает на люминофор, светящийся белым светом под действием ультрафиолета.

Третий способ – использовать синий светодиод, покрытый желтым люминофором. Смесь желтого и синего цвета также воспринимается глазом как белый цвет (рис. 1).

Последний способ оказался самым удобным и эффективным для изготовления сверхъярких светодиодов. Такие светодиоды были впервые продемонстрированы в 1997 году.

С этого времени начинается и использование светодиодов для решения задач общего освещения.

В настоящий момент общедоступными являются светодиоды, дающие световой поток до 140 люмен на 1 ватт потребляемой мощности. В лабораторных условиях получены устройства, излучающие до 200 люмен 1 на ватт. Теоретический предел сегодняшних технологий составляет порядка 300 люмен 1 на ватт.

{xtypo_quote}Для сравнения: лампа накаливания дает около 7 лм/Вт, а современная энергосберегающая люминесцентная лампа до 105 лм/Вт. Сравнимую со светодиодами эффективность на уровне 130 лм/Вт имеют натриевые лампы высокого давления. Существенным недостатком натриевых ламп является их почти монохроматический оранжево-желтый свет, ухудшающий цветопередачу предметов. {/xtypo_quote}

Световой поток источника, выраженный в люменах, характеризует его излучающую способность без учета диаграммы направленности.

Когда мы оцениваем полезный эффект, производимый источником света, нам важно распределение света от светильника в пространстве.

Например, дорожный светильник должен давать равномерное и яркое световое пятно на дороге, при этом не слепить водителей и не освещать дальний край обочины. Чтобы достичь этого, применяются рефлекторы и линзы – отражающая или фокусирующая оптика.

Эффективность любого рефлектора или линзы зависит, в значительно степени, от геометрии источника света. Светодиод – это практически точечный источник, который позволяет добиться 80-90% эффективности при формировании освещенной области.

Лампа излучает во все стороны и имеет большие размеры поверхности, испускающей свет. Чтобы добиться нужной диаграммы направленности, придется пожертвовать от 40 до 70% света.

По этой причине, даже при одинаковой энергетической эффективности (люмен на ватт), светодиод в полтора-два раза эффективней традиционной лампы.

У фирмы Osram имеется уникальное решение – светодиод со встроенной линзой, имеющий диаграмму направленности, идеально подходящую для освещения улиц и автомагистралей (рис. 2). При использовании такого диода нет необходимости в применении какой-либо вторичной оптики, следовательно, нет потерь света и дополнительных денежных затрат.

Светодиоды претендуют на то, чтобы стать серьезной альтернативой другим источникам света.

Рассмотрим их преимущества и недостатки, чтобы самостоятельно оценить, насколько оправданы эти ожидания.

 

Достоинства светодиодов

Итак, первое и самое главное достоинство – энергетическая эффективность. Электрический ток в светодиоде преобразуется непосредственно в кванты света – фотоны.

Такое преобразование теоретически происходит без потери энергии – сколько энергии потрачено, столько и излучается. На практике потери, конечно, есть, но уже достигнуты впечатляющие результаты по сравнению с другими источниками.

Светораспределение светильника создается с гораздо меньшими потерями света. 

Надежность и время жизни. Начнем с самого определения времени жизни устройства. Для светодиода за время жизни принято количество часов, которое он проработает до снижения его светового потока на 30%. Лидирующие производители (например, Osram) заявляют о времени жизни более 100 тыс. часов.

{xtypo_quote}Сравним: лампа накаливания – 1000 часов, стандартная люминесцентная лампа – 12 тыс. часов, газоразрядные лампы – до 40 тыс. часов. Данные по традиционным источникам света приведены по критерию полного выхода источника из строя.

{/xtypo_quote}

Малый размер светодиода. Мощный одноваттный светодиод серии OSLON производства Osram имеет размер корпуса 3х3 мм. Это позволяет вписы-вать его в любую конструкцию светильника, а также создавать миниатюрные и при этом очень мощные осветительные приборы. (рис. 3). Экологическая безопасность.

Светодиод сам по себе содержит сотые доли грамма вещества в кристаллической, крайне химически инертной форме. Люминесцентная лампочка содержит очень опасные для человека и природы вещества, такие как ртуть. Утилизация таких ламп дорогостоящий и сложный процесс.

Время включения-выключения и управление яркостью. Светодиоду требуются доли микросекунд (150 нс для белого одноваттного светодиода Golden Dragon Plus) для начала работы с полной отдачей после подачи на него электрического тока. Это дает возможность регулировать световой поток путем подачи коротких импульсов тока, следующих с высокой частотой.

Таким образом, яркость светильника может регулироваться в любых пределах с сохранением 100 % эффективности. Можно отметить и еще один эффект – светодиод некритичен к количеству циклов включений-выключений, что является бичом, например, недорогих энергосберегающих ламп.

Механическая прочность и стойкость к ударам. Светодиод – это твердый кристалл в пластиковой или керамической оболочке. При желании его можно уничтожить при помощи молотка. На практике он абсолютно не чувствителен к вибрациям и другим воздействиям, характерным для условий промышленного применения.

Стабильная работа при низких температурах без сокращения срока службы и потери яркости. Светодиодному светильнику не требуется запуск, он практически мгновенно выходит на заданный температурный режим.

Недостатки светодиодов

Самой большой проблемой при проектировании светодиодных светильников является решение вопроса о том, что делать с выделяемым теплом. Как уже говорилось, светодиод преобразует электрический ток непосредственно в световой поток.

Это достоинство, которое превращается в недостаток, когда речь заходит об отводе тепла. Дело в том, что светодиод практически не излучает мощности в инфракрасном диапазоне спектра. Инфракрасное излучение мы ощущаем как тепло, исходящее от лампочки. Оно бесполезно с точки зрения наших глаз, но очень хорошо отводит лишнее тепло от источника света.

{xtypo_quote}На практике в свет превращается около 25% энергии, а остальное переходит в тепло. Полупроводники не любят нагрев, их срок службы существенно падает при температуре выше 130-150 0С. (для сравнения – спираль лампочки накаливания нагревается до 2300 0С, а у галогенной – до 2700 0С). {/xtypo_quote}

Итак, недостаток № 1: нужно отводить тепло и делать это приходиться при помощи радиаторов, а иногда даже активных систем охлаждения. Для того, чтобы получить ожидаемую эффективность светодиодного светильника, требуется позаботиться о правильном источнике питания.

Источник должен обеспечивать стабилизированный ток (а не напряжение, как требует подавляющее большинство устройств) на уровне от 100 мA до 1 А в зависимости от типа диода. Для достижения эффективности обычно используются импульсные источники с коррекцией коэффициента мощности.

Недостаток № 2 – относительно сложная схема питания.

Недостаток № 3, вероятно существующий лишь временно, – высокая цена светодиодов. В светотехнической отрасли принято говорить о люменах, получаемых на затраченный доллар или евро.

На сегодняшний момент эта величина составляет до 3 евроцентов за 1 люмен, что на порядок выше, чем стоимость 1 люмена в люминесцентной лампе. Это основной фактор, препятствующий широкому распространению светодиодных светильников в быту.

Однако в тех областях, где значение имеет стоимость владения, включающая стоимость обслуживания, светодиоды уже обходятся дешевле обычных ламп.

Не случайно в начале статьи приведена история о радиолампах и транзисторах.

Помимо лучших технических характеристик, которыми, кстати, первые транзисторы не особенно могли похвастаться, полупроводники открыли дорогу в отрасль для тысяч мелких компаний.

С их появлением резко уменьшился финансовый и технологический барьер для выхода на рынок. Первые компьютеры новой эры были собраны в гаражах. Гиганты потеряли монополию, и в электронную индустрию пришла невероятно сильная конкуренция.

{xtypo_quote}Появление светодиодов открывает дорогу к производству светильников огромному количеству компаний, которые ранее этим не занимались. Все, что нужно на первом этапе, – это обычное оборудование для сборки электронных плат. В нашей стране существует избыток такого производства, который ждет своего часа.{/xtypo_quote}

Источник: https://pue8.ru/elektrotekhnik/275-kharakteristiki-svetodiodov.html

Основные параметры и характеристики светодиодов

Светодиод – прибор, испускающий световой поток, изготовленный с применением полупроводников, размеры которого очень малы. Полупроводимость и рекомбинации на месте контакта полупроводников позволяют светодиодам преобразовывать протекающий через них ток в свет без громоздких реконструкций.

Определение «рекомбинация» в физике означает исчезновение пары носителей с последующим выделением энергии.

Аббревиатура диода пишется так – СД (светодиод) или LED.

Из чего производят?

Светодиод содержит кристалл, выращенный или наращенный из химических элементов. Его основой являются полупроводники, которые помещены в корпус. Технологии производства могут отличаться в зависимости от вида диода. Также электрические компоненты могут быть с добавлениями различных легирующих элементов, придающих улучшение основным характеристикам. А как это сделано, мы рассмотрим ниже.

Виды

На данный момент существует большое количество диодов.

Классификация:

1. индикаторные (3 мм, 5 мм, 10 мм);
2. осветительные.

Еще диоды делятся по способу установки или пайки на плату. Вышеупомянутые виды диодов крепятся двумя разными способами.

Индикаторные

Так выглядят индикаторные диоды разных цветов

Зачастую их относят к DIP-типу. Короткий вывод у них – катод, а длинный – анод. К данному виду диодов можно отнести сверхяркие или Super Flux. Жаргонное название – «пиранья».

Такие диоды могут быть разными по цвету, но все они – в квадратном корпусе с двумя парами выводов. Применяются в автокомпонентах, рекламных конструкциях и декоративных подсветках.

Делают светодиоды повсеместно, существует множество разных брендов. Размер кристалла измеряют в миллиметрах.

Они излучают невидимый инфракрасный свет, применимы в пультах с дистанционным управлением, широко используются для подсветки мониторов и экранов. Существуют и органические диоды, с их помощью работают ЖК-экраны, мониторы и телевизоры.

Осветительные

Для электроосвещения помещения применимы диоды, генерирующие белый свет. Существует три оттенка – холодно-белый, тепло-белый и белый. RGB-технология используется для получения светодиода со свечением белого цвета. Данный метод самый дешевый и используется повсеместно, но следует помнить, что он не совсем подходит для освещения. При свечении диода искажаются естественные оттенки и цвета.

Второй метод заключается в следующем: диод излучает ультрафиолет, невидимый для глаз, его покрывают тремя видами люминофора, благодаря чему возникает голубой, зеленый и красный цвета. Когда цвета соединяются в одно целое, получается белый цвет.

Третий метод практически аналогичен второму. Отличается тем, что используют голубой диод, при этом наносят два типа люминофора (желтый и зеленый), и получается тот же белый цвет.

По способу установки диоды бывают SMD-типа. Они состоят из основания, сделанного из алюминия или меди. Основание служит для теплоотвода. Кристалл диода расположен на подложке и припаян ножками к контактам основания.

Кристалл светодиода покрыт несколькими слоями люминофора или линзами. Это зависит от того, где используется диод. Напряжение подается непосредственно на корпус, когда диод уже установлен. Количество диодов на основании может быть разным.

Помимо SMD-типа есть и СОВ-тип. Разница между ними в том, что на одну плату напаивают множество кристаллов и накрывают их люминофором или линзой.

Основание также служит теплоотводом и изготовлено из алюминия или меди. Данная технология дает возможность получить яркий световой поток с малой площади подложки.

Также она намного проще в применении и дешевле в плане изготовления. СОВ-светодиод горит гораздо ярче.

Данный тип используют всегда только для освещения, а SMD могут применять и в подсветке, и в декоративном освещении. Светильник SMD более практичен, так как поломавшийся диод можно заменить в любое время, а вот с СОВ такого не сделаешь. В случае поломки одного диода придется менять всю плату.

Технические характеристики

Важные параметры светодиодов – ток, напряжение, мощность, световой поток, размеры и рассеивающий угол. Существует специальная таблица, где есть описание и все характеристики.

Итак, рассмотрим каждую характеристику по очереди.

Рабочий ток

Только при наличии нужной силы тока на диоде он срабатывает. Данная характеристика ключевая, если ей пренебречь, то диод быстро выйдет из строя. К примеру, если светодиод рассчитан на 0,03 мА, то никак нельзя подать на него больше. Диод молниеносно перегревается и выходит со строя.

Ток для работы светодиодов абсолютно разный, зависит от мощности диода. Во всех осветительных приборах установлен драйвер, выдающий именно ту силу тока, которая необходима для светодиодов.

При необходимости подключения еще одного диода в готовую схему, необходимо знать его характеристики и вместе с ним подключить драйвер или токоограничивающий резистор.

Например, светодиод в 100 ватт – очень мощный.

Напряжение

Напряжение напрямую зависит от используемых в диоде полупроводников. Напряжение светодиодов в зависимости от цвета можно узнать исходя из того, что светодиоды изготавливают из разных материалов. Если сказать проще – светодиоды разных цветов работают от разного напряжения.

Светодиодные ленты на практике запитывают от драйверов, имеющих постоянный ток на выходе. К примеру, если к 12-вольтовому драйверу подключить ленту светодиодов, каждый из которых потребляет напряжение в 3 вольта, сколько бы их ни было, загорится всего 4 диода. То есть каждый диод забрал по 3 В, и больше чем на четыре напряжения не хватило.

Часто такую характеристику диода называют падением напряжения. Говоря проще, это напряжение, возникшее на выводах диодов при протекании через них тока. Характеристика имеет название «рабочее напряжение». По факту такой характеристики нет, есть только падение напряжения и рабочий ток.

Мощность

Она зависит от рабочего тока и падения напряжения. Диапазон падений напряжения у светодиодов располагается примерно в районе 1,5–3 В. Рабочий ток светодиодов малой мощности составляет порядка 15–20 мА. Что касается мощных диодов, то тут ток может достигать даже 1 А.

Не стоит забывать, что использование большого тока для светодиодов губительно. Диод быстро изнашивается и в конечном итоге выходит из строя. Чтоб избежать перегрева при подаче сильного тока, необходимо использовать систему охлаждения. Используют обычно радиаторы из меди, в редких случаях применяют кулер. При качественном охлаждении повышается работоспособность светодиода.

Для определения мощности диода нужно силу тока умножить на напряжение. Мощность светодиода в 4 ватта, к примеру, это уже не естественная мощность, а полученная искусственно. То есть если написано 10 ватт или даже 80 ватт, то речь идет о группе диодов, но никак не об одном.

Спектр цветов светодиодов

Диодные световые характеристики

В сравнении с другими осветительными приборами светодиод излучает мощный поток света, потребляя при этом столько же или даже меньше электроэнергии. Также освещаемость светодиодов больше в сравнении с другими типами светильников. Светодиоды выдают наибольший показатель мощности и силы светового потока.

С мощностью и светоотдачей светодиодных ламп могут конкурировать только натриевые газоразрядные лампы. Но следует знать, что диод диоду рознь. Каждый индивидуален и ему присущи разные характеристики. Немаловажно также и качество сборки диода, от этого зависит все.

Угол рассеивания светодиода сравнительно мал и составляет примерно 15–120 градусов. Тогда как у других ламп угол равен 360 градусам. Для увеличения или уменьшения данного угла используется собирательная или рассеивающая линза.

Свет, излучаемый диодом, не равномерен в пределах угла. По углам он теряет свою яркость, а к центру набирает. Чтобы достичь угла рассеивания в 360 градусов, применяются целые сборки светодиодов, которые светят по разным сторонам.

Цветовая гамма

Цвета светодиодов имеют обширный диапазон, от различных оттенков до полноценных цветов. Что касается DIP-индикаторов, то их цветовая температура не зависит от цвета корпуса. Корпус только указывает на тот цвет, которым он будет светить. Для получения диодов разных цветов используют разные легирующие элементы и способы изготовления.

Также не всегда можно определить цвет свечения по корпусу диода. Иногда цвет определяется только после включения диода. Существуют двухцветные и многоцветные светодиоды. Смена цвета происходит у них благодаря смене полярности. RGB-диоды белого свечения состоят из красного, зеленого и синего цветов. При скрещивании этих цветов и получается нужный цвет. Нередко применяется и синий светодиод.

Достоинства и недостатки

К плюсам можно отнести:

1. Светодиоды очень экономичны.
2. Крайне долго служат. По паспорту они служат от 30 000 до 100 000 часов.
3. Хорошая светоотдача. Выдают световой поток до 250 люмен.

К минусам относят:

1. У светодиодов именитых брендов цена весьма высока.
2. Непродолжительная гарантия от производителя – от 3 до 5 лет.
3. Для продления службы диода нужно применять качественные блоки питания, а значит – дополнительно тратиться.
4. Угол рассеивания очень мал, и для достижения качественного освещения нужно большое количество ламп.

Светодиоды крайне полезны и интересны как источник света. Применяя их, можно добавить изюминку в оформление комнаты или даже осветить ее полностью, но они никогда не заменят другие виды ламп.

Источник: https://116kzn.ru/tiu/osnovnye-parametry-i-harakteristiki-svetodiodov

Отличительной особенностью светильников серии ДСО является применение маломощных диодов — Интересные — Каталог статей

• Главной отличительной особенностью светильников серии ДСО является применение большого количества маломощных диодов мощностью 0,06 Ватт.

Почему? Для чего ?
Ведь большинство производителей используют мощные диоды 1 Ватт и более. Весь мир стремится к мощности , яркости, не для того прогресс шагал в сторону мощных диодов!

Но не все так просто, применение маломощных диодов не противоречит «концепции МОЩНОСТИ», более того позволяет расширить данное направление и внести новое понятие — «распределенная мощность»… Своего рода модернизированная версия направления COB (чип на плате).

Не нужно путать мощность и световой поток с эффективностью светоотдачи светодиода. Мир шагает по пути увеличения эффективности — Люмен/Ватт.

Именно этот параметр позволил рассматривать светодиоды в качестве источников света. Световой поток ,конечно же зависит от мощности! Но тут получаем одну серьезную проблему- тепло! От чрезмерного тепла — светодиодная концепция ничем не лучше лампы накаливания.

У каждого светодиода своя кривая спада (кривая жизни) , зависит от ряда технологических , конструктивных причин и конечно же от температурного режима .

Зачастую производители светильников не в силах провести серьезные объемные испытания и вынуждены руководствоваться техническими данными производителя. Все бы хорошо – но производители не всем подряд выдают графики Lifetime и «кривые жизни» редко подлежат огласке.

Более того не на все светодиоды имеются вышеназванные графики, не берусь утверждать, но максимум — на модификацию или серию светодиода. В процессе производства жизнь вносит коррективы , меняются размеры кристаллов, материалы и т.д. – таким образом изменяются плотности тока и как следствие температурный режим.

Корректировки по «теплу» производят косвенным методом и все!

Таким образом мало кто из производителей светодиодной продукции знает в реальности – сколько проживет светодиод.

Например один из светодиодов Самсунг

Какой вывод сделаете Вы ?????

Главный вывод — 60000 часов! Нет в графике 100000 часов. Более того при температуре 80 С – 31000 часов. Все вышесказанное приводит к размышлению о ресурсе работы светодиодов, сроке службы осветительного прибора и о гарантийном сроке.

Некоторые производители светильников заявляют:- гарантия 3 года?!

В постановлении Правительства Российской Федерации от 20 июля 2011 г. № 602 «Т Р Е Б О В А Н И Я к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения» говорится:

… 6.

Установить, что спад светового потока составляет: …в отношении светодиодных ламп ненаправленного света (ретрофитов) в составе осветительного прибора при соблюдении условий эксплуатации, указанных в сопроводительной документации, менее 30 процентов за 25000 часов; Если производитель заявляет срок гарантии – 3 года , следовательно спад светового потока за 3 года эксплуатации не должен быть больше 30%? Посмотрите график! Сомнительная авантюра…

Хотелось бы обратить внимание — на графике показан диод мощностью 0,5 Ватта, а какая кривая графика жизни диода 1 Ватт ? Предлагаю сделать вывод самим.

Мощность = тепло. Излишнее тепло — губительно для светодиода. Чем выше мощность –тем выше требования к тепловому балансу системы (светильника). Данное соотношение остается на совести производителя, зависит от «глубины» базовых знаний и достоверных данных от производителя по применению светодиодов , знаний теплотехники , материаловедения и т.п.

Не маловажная деталь в «ЗА» и «ПРОТИВ» мощных светодиодов это источник питания. Питание мощного диода предполагает «мощный» источник питания.

Мощный источник – большие токи, большие токи – не увеличивают сроки службы источников питания и не снижают стоимость , тем более рынок жесток и диктует свои ценовые рамки! Многие производители, приверженцы 1 Ваттных светодиодов , дабы решить проблему «тепла» питают светодиод пониженной мощностью говоря о гениальности данного решения .

Диод 1 Ватт – … «питаем в щадящем режиме» и диод будет работать вечно! Так то оно так – но лукавят! Что б достичь необходимой «стандартной величины светового потока» — придется использовать большее количество светодиодов.

Большее количество – это увеличение цены светодиодного светильника.

Где выгода? Не похоже ли это на самообман?

Применение маломощных светодиодов позволяет исключить ряд вышеназванных проблем. Мощность каждого светодиода 0,06 Ватта.

По большому счету величины контактных площадок данных светодиодов, хватает для рассеивания тепла выделяемого при работе .

Таким образом, данную светодиодную концепцию , можно использовать без вторичного теплоотвода, которую обычно выполняет металлический корпус светильника.

Светодиоды, применяемые ОКБ ЛУЧ, имеют высокий срок службы подтвержденный соответствующими испытаниями…

Отчет Lifetime применяемых нашей компанией светодиодов показан выше. Из него следует – что спад светового потока до 70% от начального, наступит через 91000 часов, при температуре 70 С.!!!! И 256000 часов при температуре 50С…

• Ток питания маломощных светодиодов в разы ниже тока питания 1 Ваттных светодиодов. Большое количество диодов (от 400 штук) позволяет распределить выделяемое тепло по всей поверхности корпуса светильника , избежать концентрации локальных тепловых зон , зон «застоя теплопередачи»
• Для сравнения:
• Стандартное построение светильника – линейка с некоторым количеством светодиодов.
• Светильник «концепции 1Ватт 2500 Lm» содержит 4 линейки по 8 светодиодов на каждой, таким образом каждая линейка имеет тепловую нагрузку 8 Ватт (не будем вдаваться в КПД светодиодов – сравнение относительное , а не абсолютное).
• Светильник «концепции Маломощный светодиод 2500 Lm» производства ОКБ ЛУЧ содержит 10 линеек по 42 светодиода, тепловая нагрузка составляет 2,5 Ватта!
• Результат впечатляет!

Более, того в светотехнике для формирования осветительного прибора – не маловажную роль играет «световое пятно» или площадь светящейся поверхности. Чем меньше излучаемая свет поверхность – тем выше плотность светового потока излучаемого тела. Высокая плотность светового потока в малой площади приводит к высокой степени ослепленности .

Диоды 1 Ватт формируют как раз такие локально-ослепленные участки, что негативно сказывается на качестве осветительного прибора и на освещении в целом, даже рассеиватель , применение которого регламентирует СП52 и др РД, не в силах компенсировать данный дефект.

Светильник ДСО производства ОКБ ЛУЧ содержит 420 светодиодов малой мощности.

Светодиоды распределены по всей площади светильника , корпус светильника полимер, белого цвета, рассеиватель из прозрачного полистирола (возможен вариант исполнения ППМА Novattro Prism ) с призматической структурой – все это обеспечивает максимальное рассеивание светового потока, благодаря которому достигается равномерное светораспределение и исключается слепящий эффект точечных источников света.

Источник: https://okb-luch.ru/publ/otlichitelnoj_osobennostju_svetilnikov_serii_dso_javljaetsja_primenenie_malomoshhnykh_diodov/1-1-0-6

Светодиоды. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Светодиоды для человечества стали одним из наиболее распространенных источников света для промышленных и бытовых нужд. Этот полупроводниковый прибор имеет один электрический переход, он преобразует электроэнергию в энергию видимого светового излучения. Явление открыто Генри Джозефом Раундом в 1907 году. Первые эксперименты были поставлены советским физиком-экспериментатором О.В. Лосевым, которому в 1929 году удалось получить рабочий прототип современного светодиода.

Первые современные светодиоды (СД, СИД, LED) были созданы в начале шестидесятых годов. У них было слабое красное свечение, их применяли в качестве индикаторов включения в самых разных приборах.

В 90-х появились синие, желтые, зеленые и белые светодиоды. Их стали выпускать в промышленных масштабах многие компании. Сегодня LED-диоды применяются повсеместно: в светофорах, лампочках, автомобилях и так далее.

Устройство

Светодиод представляет полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, который создает оптическое излучение при прохождении через него тока в прямом направлении.

Стандартный индикаторный светодиод выполнен из следующих частей:

 

1 — Эпоксидная линза 2 — Проволочный контакт 3 — Отражатель 4 — Полупроводник (Определяет цвет свечения) 5 и 6 — Электроды

7 — Плоский срез

В основании светодиода закрепляются катод и анод. Все устройство сверху герметично закрыто линзой. На катоде установлен кристалл.

На контактах имеются проводники, которые подсоединены к кристаллу p-n-переходом (проволока соединения для объединения двух проводников с различными типами проводимости).

Для создания стабильной работы светодиода применяется теплоотвод, который необходим для осветительных приборов. В индикаторных приборах тепло не имеет решающего значения.

DIP-диоды имеют выводы, которые монтируются в отверстия печатной платы, они при помощи пайки подсоединяются на электрический контакт. Имеются модели с несколькими кристаллами различного цвета в одном корпусе.

SMD-светодиоды сегодня являются наиболее востребованными источниками света любых форматов

• Основа корпуса, куда крепится кристалл, является отличным проводником тепла. Благодаря этому в разы улучшился отвод тепла от кристалла.
• В структуре белых светодиодов между линзой и полупроводником имеется слой люминофора, который нейтрализует ультрафиолет и задает необходимую цветовую температуру.
• В SMD-компонентах, имеющих широкий угол излучения, линза отсутствует. При этом сам светодиод выделяется формой параллелепипеда.

Chip-On-Board (COB) представляют новейшее практическое достижение, которое должно занять в искусственном освещении лидерство в создании белых светодиодов

 

Устройство светодиодов по технологии COB предполагает следующее:

• На алюминиевую основу посредством диэлектрического клея крепят десятки кристаллов без подложки и корпуса.
• Полученная матрица покрывается общим слоем люминофора. В итоге получается источник света, который имеет равномерное распределение светового потока без возможности появления теней.

Разновидностью Chip-On-Board является Chip-On-Glass (COG) технология, предусматривающая размещение на поверхности из стекла множества мелких кристаллов. К примеру, это филаментные лампы, где излучающим элементом является стеклянный стержень со светодиодами, которые покрыты люминофором.

Принцип действия

Несмотря на технологические особенности и разновидности, работа всех светодиодов основывается на общем принципе функционирования излучающего элемента:

• Преобразование электроэнергии в световой поток осуществляется в кристалле, который выполнен из полупроводников с самым разным типом проводимости.
• Материал с n­-проводимостью обеспечивают путем легирования его электронами, а материал с p-проводимостью при помощи дырок. В результате в сопредельных слоях появляются дополнительные носители заряда разной направленности.
• При подаче прямого напряжения стартует движение электронов, а также дырок к p-n-переходу.
• Заряженные частицы проходят барьер и начинают рекомбинировать, вследствие этого протекает электрический ток.
• Процесс рекомбинации электрона и дырки в зоне p-n-перехода идет выделением энергии в качестве фотона.

В целом, указанное физическое явление свойственно всем полупроводниковым диодам. Однако длина волны фотона в большинстве случаев располагается за пределами видимого спектра излучения.

Чтобы элементарная частица двигалась в диапазоне 400-700 нм, ученые проводили множество опытов и экспериментов с разными химическими элементами. В итоге появились новые соединения: фосфид галлия, арсенид галлия и более сложные формы. У каждой из них своя длина волны, то есть свой цвет излучения.

К тому же, кроме полезного света, который испускает светодиод, на p-n-переходе образуется некоторое количество теплоты, которое уменьшает эффективность полупроводникового прибора. Именно поэтому в конструкции мощных светодиодов предусматривается эффективный отвод тепла.

Разновидности

На текущий момент LED-диоды могут быть следующих видов:

• Осветительные, то есть с большой мощностью. Их уровень освещенности равен вольфрамовым и люминесцентным источникам света.
• Индикаторные – с небольшой мощностью, их применяют для подсветки в приборах.

Индикаторные LED-диоды по типу соединения делятся на:

• Двойные GaP (галлий, фосфор) – имеют зеленый и оранжевый свет в структуре видимого спектра.
• Тройные AIGaAs (алюминий, мышьяк, галлий) – имеют желтый и оранжевый свет в структуре видимого спектра.
• Тройные GaAsP (мышьяк, галлий, фосфор) – имеют красный и желто-зеленый свет в структуре видимого спектра.

По типу корпуса светодиодные элементы могут быть:

• DIP — устаревшая модель низкой мощности, их применяют для подсветки световых табло и игрушек.
• «пиранья» или Superflux – аналоги DIP, но с четырьмя контактами. Они применяются для подсветки в автомобилях, меньше нагреваются и лучше крепятся.
• SMD – самый распространенный тип, применяются во множестве источников света.
• COB – это усовершенствованные светодиоды SMD.

Применение

Область применений светодиодов условно можно разделить на две широкие категории:

1. Освещение.
2. С использованием прямого света.

Светодиод в освещении применяется для освещения объекта, пространства или поверхности, вместо того, чтобы быть непосредственно видимым.

Это интерьерная подсветка, фонарики, освещение фасадов зданий, освещение в автомобилях, подсветка клавиш мобильных телефонов и дисплеев и так далее.

Широкое применение LED-диоды находят в коммуникаторах и сотовых телефонах.

Прямой светодиодный свет применяется для передачи информации, к примеру, в полноцветных видео дисплеях, в которых LED-диоды формируют пиксели дисплея, а также в алфавитно-цифровых табло. Прямой свет также применяется сигнальных устройствах. К примеру, это индикаторы поворота и стоп-сигналы автомобилей, светофоры и знаки.

Будущее светодиодов

Ученые создают светодиоды нового поколения, к примеру, на основе нано-кристаллических тонких пленок из перовскита. Они дешевые, эффективные и долговечные. Исследователи надеются, что такие LED-диоды будут применяться вместо обычных экранов ноутбуков и смартфонов, в том числе в бытовом и уличном освещении.

Создаются и волоконные LED-диоды, которые предназначены для создания носимых дисплеев. Ученые считают, что создаваемый метод производства волоконных светодиодов позволит наладить массовый выпуск и сделать интеграцию носимой электроники в одежду и текстиль совершенно недорогой.

Типичные характеристики

Светодиоды характеризуются следующими параметрами:

• Цветовая характеристика.
• Длина волны.
• Сила тока.
• Напряжение (тип применяемого напряжения).
• Яркость (интенсивность светового потока).

Светодиодная яркость пропорциональна протекающему через него току, то есть чем напряжение будет выше, тем будет больше яркость. Единицей силы света служит люмен на стерадиан, она также измеряется в милликанделах. Бывают яркие (20-50 мкд.

), а также сверх яркие (20000 мкд. и более) LED-диоды белого свечения.

Величина падения напряжения – характеристика допустимых значений прямого и обратного включений. Если подача напряжений выше этих значений, то наблюдается электрический пробой.

Сила тока определяет яркость свечения. Сила тока осветительных элементов обычно равняется 20 мА, для индикаторных светодиодов она составляет 20-40 мА.

Длина волны света определяется разностью энергий при переходе электронов на этапе рекомбинации. Она определяется легирующими примесями и исходным полупроводниковым материалом.

Достоинства и недостатки

Среди достоинств светодиодов можно отметить:

• Малое потребление электроэнергии.
• Долгий срок службы, измеряемый 30-100 тысячами часов.
• Высокая светоотдача. Светодиоды дают 10-250250 люменов светового потока на ватт мощности.
• Нет ядовитых паров ртути.
• Широкое применение.

Недостатки:

• Низкие характеристики у некачественных светодиодов, созданных неизвестными производителями.
• Сравнительно высокая цена качественных светодиодов.
• Необходимость качественных источников питания.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/slabotochnye-seti/oborudovanie/svetodiody/