Виды и типы светодиодов. Что представляют собой светодиоды?

Виды и типы светодиодов. Что представляют собой светодиоды?

Прежде чем рассматривать распространенные типы светодиодов, изучим общие сведения о соответствующих устройствах. Светодиод представляет собой полупроводник, который способен преобразовывать электрический ток в свет. При этом полупроводниковый кристалл, который является его основным компонентом, состоит из нескольких слоев, характеризующихся 2 типами проводимости. А именно - дырочной и электронной.

Проводимость первого типа предполагает переход электрона с одного атома на другой, на котором есть свободное место. В свою очередь, на первый атом приходит другой электрон, на предыдущий — еще один и т. д. Данный механизм действует за счет ковалентных связей между атомами. При этом их перемещения не происходит. По сути дела, перемещается положительный заряд, который физики условно именуют дыркой. При этом при переходе электрона на дырки происходит выделение света.

По своей структуре светодиод в целом схож с выпрямительным диодом. То есть у него есть 2 вывода — анод и катод. Данная особенность предопределяет необходимость соблюдения полярности при подключении светодиода к источнику электрического тока.

Рассчитаны соответствующие изделия в общем случае на прямой ток в 20 миллиампер. В принципе, это значение можно и уменьшить, правда, в этом случае может измениться цвет и снизиться яркость светодиода. В свою очередь, увеличивать соответствующий параметр нежелательно. В случае если ток превышает оптимальное значение, то для того, чтобы уменьшить его до требуемого уровня, применяется ограничивающий резистор.

Существует довольно много нюансов, которые следует иметь в виду при инсталляции светодиодов. Это предопределяется их внутренней структурой, формой исполнения. В ряде случаев может потребоваться применять стабилизатор для светодиодов и иные электронные компоненты для обеспечения функционирования прибора, в который инсталлируется рассматриваемое изделие.

В зависимости от состава полупроводников в светодиоде он может быть красным, желтым, зеленым или же синим. Например, если в структуре соответствующего электронного компонента содержится нитрид галлия, то светодиод будет светиться синим. Собственно, одним из критериев, исходя из которых выделяются те или иные типы светодиодов, может быть их цвет.

Виды светодиодов smd. Виды SMD-светодиодов: характеристики, маркировка, особенности

SMD означает Surface Mounted Device, что с английского переводится как компоненты, предназначенные для поверхностного монтажа. Эта технология изготовления электронных компонентов на печатной плате. Основным отличием технологии от традиционной (сквозного монтажа в отверстия) выступает то, что компоненты монтируются без отверстий и только со стороны токопроводящей дорожки. Их приклеивают, а затем припаивают.

Особенности SMD-светодиодов

Первые LED-светильники производились с применением обычных светодиодов. Они оснащены аксиальными (проволочными) достаточно длинными выводами, которые предназначены для монтажа в отверстия в плате.

У светодиодов типа SMD есть только небольшие контактные площадки, которыми устройства монтируются прямо на плату. Это планарные (плоские) выводы, не требующие отверстий в плате. Ввиду простоты такого монтажа после появления SMD-компонентов его доверили роботизированным системам, которые делают все автоматически. Это сделало изготовление осветительных приборов более экономичным.

Еще одним преимуществом SMD-светодиодов стала возможность изготовления миниатюрных, но мощных диодов. Это связано с улучшенным отводом тепла от кристаллов. Они почти лежат на плате, а еще имеют короткие и массивные выводы. Этим и обусловлена возможность эффективного отвода тепла от мощных кристаллов. Хотя многие из них все-таки нуждаются в подборе и расчете радиатора . Снаружи для защиты от окружающей среды их заливают компаундом, часто с добавлением люминофора, который выравнивает цветовую характеристику диода.



Характеристики и виды SMD-светодиодов

Первое, с чем стоит разобраться, – это маркировка SMD-светодиодов. В общем виде в обозначении присутствует аббревиатура SMD и 4 цифры, например, SMD 3528. Это один из самых распространенных типоразмеров SMD-светодиодов. В данной маркировке отражаются только размеры в миллиметрах: 3528 означает 3,5х2,8 мм. Соответственно, SMD 5050 имеет размеры 5,0х5,0 мм, а SMD 5730 – 5,7х3,0 мм.



Различия наблюдаются и в отношении ряда других параметров. Самые значимые характеристики SMD-светодиодов приведены в таблице.

Виды светодиодных лент. Типы и особенности светодиодных лент

Расскажу о разных типах светодиодных лент, которых можно использовать в интерьере. Без особых подробностей про ассортимент каждого типа и разброс цен, просто пробежимся по тому, какие ленты бывают.

На самом деле, ассортимент светодиодных лент и светильников на их основе огромный, ещё побольше, чем здесь перечислено.

К сожалению, в дизайн-проектах, которых я вижу (а я их вижу очень много), тема светодиодных лент обычно не раскрыта: показано, что в этом месте идёт лента, а какая лента — непонятно, никаких подробностей. Для подсветки мебели часто просто указан электровывод с комментарием «Подсветка шкафа», а какая подсветка, как она включается, какого она хоть цвета — пусть решает либо производитель шкафа или заказчик. Производитель шкафа тоже максимум использует обычные белые ленты без усложнений.

В последнее время стали популярными светильники на основе светодиодных лент: это ленты, вклеенные в алюминиевый профиль. То есть, можно создать светильник вообще любой формы и с любым типом свечения или разными вариантами свечения. Можно сделать супер-светильник, который сможет светить белым светом с выбором световой температуры, а сможет заданным цветом, ультрафиолетом или чем-то ещё. Когда в комнате никого нет, будет дезинфицировать воздух. Есть фирмы, которые изготовят вам профиль светильника для ленты любой формы на заказ.

Разумеется, подтягиваются и системы управления всем этим освещением от различных производителей. Если у вас сложный красивый свет, использовать беспроводной пульт для каждого светильника и шкафа очень неудобно. Поэтому без системы Умный Дом не обойтись, чтобы организовать управление. И, разумеется, уметь выбирать кабели с правильным сечением для всех лент и светильников.

Почти все нижеперечисленные ленты могут быть разного напряжения питания, от 5 до 24 вольт. Есть ленты 48 вольт, есть 230. Ленты на 5 и 12 вольт будут создавать большое падение напряжения, их использовать не стоит. Самые распространённые ленты на 24 вольта, иногда 48 вольт. Но не все контроллеры умеют управлять 48-волтовыми лентами, надо жто учитывать при подборе.

Все ленты, кроме 230-вольтовых, отлично диммируются ШИМ-диммером на всём диапазоне яркости. Обычно ШИМ-диммеры работают с напряжением питания лент 12-24 вольта, иногда ещё 48. Пытаться диммировать ленты диммером для светодиодных ламп TRIAC не стоит, не будет работать, тем более, что такой диммер обычно работает с 230-вольтовыми лампами. Это совсем другой принцип работы.

Про мощность лент

Если вам нужна совсем слабая ночная подсветка, берите ленту мощностью 2.4 ватта на метр. Если поставить такую ленту в коридоре вдоль потолка или в плинтусе, то не споткнётесь. Если ночная, но не такая слабая — 5 ватт на метр, она же может использоваться для подсветки контуров. Для подсветки ступенек лестницы подойдёт 5-8 ватт на метр. Если нужна мощность больше, то 7.2-10 ватт на метр. Больше 10 ватт на метр (15-30 ватт) уже тянет на основной свет, а не декоративную/ночную подсветку.

Лента мощнее 12 ватт на метр должна устанавливаться на теплоотводящий алюминиевый профиль, чтобы не перегревалась. Где-то пишут, что и для 10 ватт на метр нужен профиль, но на мой взгляд, не обязательно.

Про влагозащиту лент

По влагозащите ленты бывают открытые (IP20, нельзя допускать попадания на них влаги), покрытые силиконом (IP22-54, можно протирать мокрой тряпкой и брызгать водой), в силиконовой трубке (IP67-68, можно поливать водой и размещать под водой).

В большинстве случаев используется обычная открытая (IP20) лента. Если лента клеится в ванной или вы хотите иметь возможность протирать её тряпкой, не боясь ничего замкнуть, то берётся лента покрытая силиконом. Если лента в профиле, то силикон не нужен.

Лента с питанием 230 вольт

Всегда есть большой соблазн взять ленту на 230 вольт, чтобы не думать про размещение блоков питания. Но у таких лент есть несколько недостатков:

• Такая лента всегда в силиконовой трубке, то есть, не совсем тонкая и гибкая.
• Ленту можно резать в определённых местах кратно 500мм, так что произвольную длину не сделать. Обычную ленту можно резать участками от 30-50мм.
• Такая лента не диммируется.

Обычно ленты на 230 вольт используются для внешней подсветки контуров дома. Или для подсветки деталей на участке.

Как определить тип светодиода в лампе. 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 .

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.

Виды светодиодов для фонарей. I. Назначение и способы применения фонарей

Этот «малыш» будет практически незаметен на связке ключей, но сможет при необходимости осветить местность на несколько десятков метров

Изначально необходимо понимать, для каких целей покупается фонарь. Вряд ли только, чтобы «видеть в темноте»! Для чего потребуется фонарик: для работы, для дома, для поисковых и спасательных операций, походов, подводных погружений, охоты или исследования всяких укромных и темных уголков, вроде горных пещер или недр городской канализации? В зависимости от предназначения фонарика можно определить, какие из его функций действительно нужны, а какие обернутся только дополнительными финансовыми затратами или бесполезным увеличением массы и габаритов. Например, в качестве фонаря для дачи или дома вполне хватит самого простого образца — даже необязательно светодиодного, а хоть бы и на лампе накаливания, с питанием от щелочных батарей типоразмера D, потому что большие габариты и масса (в раз умных пределах) не являются в этом случае решающим или даже значимым фактором. Для туризма лучшим вариантом будет многорежимный светодиодный фонарь на современных литиевых аккумуляторах/батарейках, поскольку здесь важна не только яркость, но и минимальная масса элементов питания, которые придется носить с собой. Если же необходимо освободить обе руки, пригодится фонарь с креплением на голове. Давайте с позиций рядового потребителя рассмотрим основные возможности всех типов современных фонариков, виды светодиодов для фонарей и преимущества каждого из них. В качестве примера будут представлены фонари производства компании Olight.

Виды светодиодов и их характеристики. Что такое светодиод — подробное описание характеристик и типов

Светодиоды присутствуют везде: в домах, автомобилях, телефонах. С их помощью обеспечивается яркая подсветка экранов гаджетов, выпускаются экономичные источники освещения. Сейчас это незаменимые источники света. Рассмотрим устройство и технические характеристики основных видов светодиодов.

Что такое светодиод

Светодиод (от английского Light Emitting Diode, или LED) – это твердотельный электрический источник искусственного света, изготовленный из полупроводниковых материалов p- и n- проводимости. Используя несколько технологий – напыление через маски, травление, эпитаксиальное осаждение и пр., получают p-n переход.

В полупроводниковом материале p-типа носителями тока являются «дырки» – атомы кристалла полупроводника, у которых легированием специальными металлами создают нехватку электронов. В n-материалах носителями являются избыточные электроны в кристалле.

«Дырка» фактически неподвижна. Она имеет положительный заряд, равный заряду электрона. Электрон, «перескакивая» с внешней орбиты одного атома на внешнюю орбиту соседнего, передвигает в обратном направлении «дырку».

Принцип работы или что светится в светодиоде

Подключая к p-n переходу постоянное напряжение определенной величины и полярности, вызывают в переходе электрический ток в виде встречного потока носителей электрического заряда — «дырок» – положительных «частиц» и электронов – отрицательных. При встрече этих потоков в p-n-переходе происходит их рекомбинация или слияние. В «дырку» попадает свободный электрон с повышенной энергией, и она исчезает.

Схема работы светодиода.

Справа n-полупроводниковая часть кристалла, «обогащенная» свободными электронами, слева – p-полупроводниковая часть с положительными «частицами» – «дырками».

Энергия высвобождается в виде квантов света . Они эмитируются, т.е. излучаются из торца кристалла. Поток квантов попадает на отражатель. Его полированная поверхность отражает свет в нужном направлении. Особой конфигурацией поверхности формируют требуемую диаграмму направленности светового потока.

Схема получения света в p-n-переходе.

Напряжение для питания перехода прикладывается «+» – к аноду диода, а «-» – к катоду.

Конструкция

Устройство светодиода в вертикальном разрезе.

Сиреневым цветом изображена теплоотводящая подложка. Серыми трапециями – сечения светоотражающего рефлектора-отражателя кольцевой конфигурации из алюминия. В центре голубой – чип-кристалл светодиода с подключенными золотыми или серебряными проволочками, подпаянными к выводам анода и катода.

Виды светодиодов

Светодиоды – устройства довольно «молодые». Их окончательная классификация еще не сложилась. Поэтому многие известные производители используют собственные системы подразделения.

По одной из них светодиоды по назначению группируют так:

1. Индикаторные.
2. Осветительные.

Индикаторные в своей группе делятся на следующие виды.

DIP-диоды

Аббревиатура получена от Dual In-line Package или «двойное размещение в линию». Обычно корпусы – цилиндры, но есть и параллелепипеды. На нижнем торце проволочные аксиальные выводы, параллельные основной оси симметрии корпуса. Вывод катода меньшей длины, чем анода.

Вид ДИП-светодиода над печатной платой, видна пайка в металлизованные отверстия.

Деление на типы – по диаметру корпуса и линзе на верхнем торце. Диаметры от 2-3 до 20 мм и более. Цвет свечения – любой, белых оттенков несколько.

Один из типов – мигающий 2-мя цветами, имеет 3 вывода.

Straw Hat

Дословный перевод – соломенная шляпа или брыль. Применяя к светодиодам – корпус похож на шляпу с округлым верхом.

Вариант ДИП-светодиода под названием Straw Hat или «соломенная шляпа».

Видны выводы разной длины, короткий – катод. Видны и ограничители высоты установки. Под линзой – кристалл с желтым люминофором.

Super Flux “Piranha”

Прямой перевод – сверхпоток. Piranha – перевод на русский язык – пиранья. Название светодиод получил из-за особенностей металлических выводов в виде узких полосок. Для упрощения установки в отверстия печатной платы у концов выводов при штамповке срезали углы. Так получились острые «зубы» хищной рыбы.

На выводе отштампованы «плечики» – ограничители, задающие высоту корпуса над платой. Так открыли корпус для охлаждения воздухом снизу. Кристаллы для пассивного охлаждения разместили на верхних торцах выводов.

Разместив в корпусе 2 или 3 чипа, увеличили поток света. А диод попал в группу сверхъярких.

В результате получили светодиодный ретрофит лампы накаливания. Часто лампу некорректно называют светодиодной лампой накаливания.

Какие бывают светодиоды по напряжению. Характеристики светодиодов, определение тока и напряжение

Светодиод (обозначается СД, СИД, LED в англ.) представляет собой прибор, в основе которого лежит искусственный полупроводниковый кристаллик. При пропускании через него электротока создается явление испускания фотонов, что приводит к свечению. Данное свечение имеет очень узкий диапазон спектра, и цвет его находится в зависимости от материала полупроводника.

Светодиоды вполне могут заменить обычные лампы накаливания

Светодиоды с красным и желтым свечением производят из неорганических полупроводниковых материалов на базе арсенида галлия, зеленые и синие изготавливают на основе индия-галлия-нитрида. Чтобы увеличить яркость светового потока используют различные присадки или применяют метод многослойности, когда слой чистого нитрида алюминия размещают между полупроводниками. В результате образования в одном кристаллике нескольких электронно-дырочных (p-n) переходов, яркость его свечения возрастает.

Различают два типа светодиодов: для индикации и освещения. Первые используют для индикации включения в сеть различных приборов, а также как источники декоративной подсветки. Они представляют собой цветные диоды, помещенные в просвечивающийся корпус, каждый из них имеет четыре вывода. Приборы, излучающие инфракрасный свет, используют в устройствах для удаленного управления приборами (пульт ДУ).

В области освещения используют светодиоды, излучающие белый свет. По цвету различают светодиоды с холодным белым, нейтральным белым и теплым белым свечением. Существует классификация применяемых для освещения светодиодов по способу монтажа. Маркировка светодиода SMD означает, что прибор состоит из алюминиевой или медной подложки, на которой размещен кристаллик диода. Сама подложка располагается в корпусе, контакты которого соединены с контактами светодиода.

Применение светодиодной подсветки в интерьере кухни

Другой тип светодиодов обозначается OCB. В таком приборе на одной плате размещается множество кристаллов, покрытых люминофором. Благодаря такой конструкции достигается большая яркость свечения. Такую технологию используют при производстве светодиодных ламп с большим световым потоком на относительно малой площади. В свою очередь это делает производство светодиодных ламп наиболее доступным и недорогим.

Обратите внимание! Сравнивая лампы на SMD и COB светодиодах можно отметить, что первые поддаются ремонту путем замены вышедшего из строя светодиода. Если не работает лампа на COB светодиодах, придется менять всю плату с диодами.

Определение тока

Для осуществления этого есть несколько методов. Рассмотрим наиболее простой из них. Чтобы определить номинальный ток светодиода, потребуется наличие тестера, называемого мультиметром. Такой метод также применяется для обычных диодов.