Типы светодиодов и их характеристики. Основные типы светодиодов и их характеристики
Типы светодиодов и их характеристики. Основные типы светодиодов и их характеристики
Светодиодом (светоизлучающим диодом, СД, СИД) называют полупроводниковый прибор, который при пропускании через него электрического тока создает оптическое излучение. Простыми словами, это свет, который обычно лежит в узком диапазоне спектра. Он имеет определенный цвет, который определяет химический состав используемых полупроводников. Рассмотрим подробнее виды светодиодов, их характеристики и внешний вид.
Какие виды светодиодов существуют
По основной классификации выделяют следующие типы светодиодов:
- Индикаторные светодиоды: DIP-светодиоды, Super Flux Piranha («Пиранья») , Straw Hat, SMD-светодиоды. Это маломощные (около 0,2 В) кристаллы с невысокой яркостью. Их назначение – цветовая индикация, дополнительно их используют для подсветки приборных панелей, дисплеев и прочих приборов.
- Осветительные светодиоды: SMD-светодиоды , COB-светодиоды, Filament LED. Эти диоды используют непосредственно для освещения, внутреннего и наружного. Их можно встретить в фонарях, светодиодных лентах, автомобильных фарах и пр. Их отличие от индикаторных – более высокая мощность, достигающая десятков ватт.
Устройство и характеристики светодиодов
Сам светодиод представляет собой кристалл с простым устройством. В структуре элемента выделяют несколько составляющих:
- линза ;
- силиконовый слой;
- полупроводниковый кристалл;
- металлическая основа (из меди или алюминия);
- анод (+) и катод (-);
- защитный корпус.
В качестве полупроводника могут применяться разные неорганические материалы: арсенид галлия, селенид цинка, нитрид бора, карбид кремния и пр. Для каждого цвета используется определенный материал.
Для получения белого свечения необходимо сочетание 3 основных цветов (кристаллы должны гореть на полную мощность): красного, синего и зеленого, – или люминофор. Последним покрывают сам кристалл, в результате чего он дает белое свечение. Сочетанием трех цветов (красный – Red, зелёный – Green, синий – Blue) можно получить любой цвет – для этого меняют яркость свечения каждого кристалла в отдельности. По такому принципу работают RGB-светодиоды .
Основные характеристики светодиодов:
- Сила тока на кристалле. От нее зависит стабильность работы светодиодной ламы. При сильных скачках тока диод может перегореть. Чтобы это предотвратить, мощные светодиоды дополняют драйверами . Обычно каждый кристалл в диоде рассчитан на 0,02 А. Соответственно, светодиод с одним кристаллом работает с током 0,02 А, с 2 – 0,04 А и т. д.
- Напряжение. Важное значение имеет падение напряжения – его указывают на упаковке. Это значение соответствует величине напряжения на выходе после прохождения тока по LED-элементу. Напряжение зависит от типа диодов: у синих, фиолетовых, зеленых и белых – 2,2-4 В, у желтых, оранжевых и красных – 1,6-2,2 В, ультрафиолетовых – 3,1-4,4 В.
- Сопротивление. Меняется в зависимости от величины напряжения – чем оно выше, тем ниже сопротивление.
- Светоотдача и угол свечения. Величина светового потока определяется типом кристалла. Например, кристалл 5 мм имеет светоотдачу 5 Лм. Угол рассеивания светового потока составляет 20-120°.
- Цветовая температура. Определяет цвет свечения светодиодов, варьируется в пределах 1800-7500 К.
- Размер кристалла. Измеряется в Мил (mil), 1 mil = 0,0254 мм. Диоды, рассчитанные на 1-2 В, имеют размеры 30 или 45 Мил, более мощные (10-100 В) – 24х24, 24х44, 44х44 Мил.
Как определить полярность светодиодов
Полярность светодиода определяют по виду корпуса. Обычно катод и анод маркируются соответственно знаками «+» и «-».
Еще катод можно определить по специальному скосу на одном из углов корпуса.
У цилиндрических светодиодов внутри корпуса легко просматриваются электроды разной площади: катод (-) по размерам больше анода (+). Еще разница часто проявляется в длине выводов: анод (+) более длинный, чем катод (-).
В любом случае для определения полярности всегда можно воспользоваться мультиметром, переключив его в специальный режим «Тест диода». С его помощью также можно проверить светодиодную ленту на работоспособность .
Рассказать друзьям!
СОВ светодиоды
Светодиоды COB
Несмотря на множество преимуществ светодиодного освещения, у него есть и свои недостатки. Один из них – точечное освещение, которое дают мощные светодиоды, и как следствие этого – большой слепящий эффект. А ведь многие практические применения требуют рассеянного света. Замена мощных светодиодов на SMD светодиоды устраняет эту проблему, но создает другую – равномерность распределения света и трудности с ремонтом отдельных светодиодов на светодиодной плате (которая решается обычно заменой всей платы).
Решить эти проблемы позволяет технология COB (chip on board, кристалл на плате). Конструкция СОВ светодиодов состоит из нескольких кристаллов без корпусов и керамических подложек, покрытых общим слоем люминофора, и медного (или керамического) радиатора. Близко расположенные кристаллы и общий люминофор дают равномерность свечения без эффекта точечного освещения.
СОВ светодиоды - это самые яркие и мощные светодиоды мощностью до 100-150 Вт, поэтому они широко применяются в обливных прожекторах, светодиодных трубках, лампах и светильниках точечного подсвета. СОВ светодиоды на керамической плате отличаются высокоэффективным теплоотводом и предоставляют дополнительную изоляцию.
Типы светодиодов и их характеристики smd. Виды, характеристики, маркировка SMD-светодиодов
Освещение – важное условия для работы и комфорта человека. Долгое время применялись в качестве источников света лампы накаливания, потом люминесцентные лампы, для мощных прожекторов и фонарей использовали галогеновые лампы, ДРЛ и ДНаТ.
В XXI веке произошла смена поколений осветительных приборов, и рынок более чем на половину занимают светодиодные светильники, их часто называют на зарубежный манер LED-светильниками или лампами. В зависимости от конструкции и мощности они представляют собой либо светодиодные COB-матрицы, либо сборки из отдельных светодиодов .
Разновидности светодиодов
Первые LED-светильники и лампы строились на базе 5-мм выводных светодиодов . Они не отличались высокой энергоэффективностью, ценой и надежностью, но это была первая ступень в развитии нового источника света. Долгое время такие светодиоды применялись в качестве индикаторов бытовой и промышленной технике и в качестве излучателей для носимых фонариков.
Позже их заменили светодиоды выполненные в безвыводных корпусах, так называемые SMD (surface mounted device, рус. приборы для поверхностного монтажа).
Если 5 мм светодиоды монтировались в плату через отверстия, то SMD запаиваются прямо на поверхность платы, что ускоряет их сборку и снижает стоимость светильника. У них вместо ножек расположены контактные металлические площадки, от 2 и более штук, в зависимости от количества цветов и кристаллов в одном корпусе.
В общем случае выделяют три типа светодиодов:
1. Выводные (3, 5, 10 мм – диаметр колбы и прочие).
2. SMD (их разнообразие мы рассмотрим в этой статье).
3. COB светодиоды – это матрицы из кристаллов расположенных на плате под единым слоем люминофора. Расшифровывается, как Chip-On-Board, рус. чипы на плате. Их внешний вид на рисунке выше.
СМД светодиоды используют в лампах с различными цоколями , прожекторах, светодиодных лентах, настольных LED-лампах и прочих осветительных приборах.
Характеристики SMD светодиодов
Изначально наибольшую популярность получили модели светодиодов 3528 и 5050, сейчас они встречаются в основном на светодиодных лентах , в светильниках их практически не применяют, отдавая предпочтение 5630 светодиодам и другим современным моделям.
SMD-светодиоды в своей маркировке содержат свои габаритные размеры – длину и ширину, при этом в оригинальных светодиодах в каждом из видов корпусов, независимо от того 3528 это или 5730 устанавливается свой тип светодиодного кристалла с особыми характеристиками.
К сожалению, китайские производители под видом современных 5730 не брезгуют продажей кристаллов 3528 в новом корпусе. В обзоре напряжение питания я указывать не буду, т.к. для всех белых светодиодов оно обычно лежит в пределах 2.8 – 3.4В.
SMD3528 технические характеристики
Светодиоды 3528 представляют собой что-то вроде аналога стандартного 5-мм светодиода, но в SMD корпусе. Имеют характеристики:
ток – 20 мА;
мощность – 0.06 Вт;
световой поток – 5-7 лм;
габариты – 3.5х2.8х1.4 мм;
температура до 80 °C;
на лицевой части корпуса есть срез – с этой стороны катод (минус).
В светодиодных лентах устанавливаются в количестве 30, 60, 120 шт/м, используются в основном для подсветки, реже для освещения, т.к. довольно слабые. Лента 120 шт/м из 3528 потребляет 9.6 Вт/м.
SMD5050 технические характеристики
Светодиод 5050 содержит в своем корпусе три таких же кристаллах, как и в 3528, значит он в три раза мощнее.
Конструктивное исполнение весьма интересно: на его «пузе» вы увидите 6 выводов, это и есть аноды и катоды по одной паре с каждого кристалла.