Сверхяркие светодиоды - что это такое, разновидности и применение

Характеристики

Самой важной из всех характеристик является рабочий ток. Ультраяркие мощные светодиоды работают на постоянном токе, и превышение его значения приводит к выходу из строя led

Средний рабочий ток сверхъяркого равняется 15 – 20мА, ток мощного ультраяркого светодиода может достигать и 1А.

Рабочим напряжением (далее U) называют величину падения напряжения на светодиоде. Светоизлучающие диоды выпускаются с рабочим U равным 1,5 – 4 В. Диоды разных цветов имеют различное U(самое низкое имеют диоды инфракрасного цвета – 1,5-1,9В, а самое высокое – белый диод – 3-3,7В). Одним драйвером с постоянным выходным U = 12В возможно подключение, например, четырех светоизлучающих диодов с рабочим U = 3В или двенадцати светодиодов с рабочим U = 1В.

Средний показатель мощности для ультраярких светодиодных источников составляет 0,2-0,3Вт, а для мощных сверхярких источников — 1 Вт.

Для получения необходимой интерьерной подсветки важными показателями будут: цвет свечения, угол рассеивания, световой поток.

Сверхяркие мощные светодиоды представлены в следующей цветовой гамме: янтарный, оранжевый, синий, зеленый, красный и белый. В свою очередь белый цвет может выдавать холодный белый свет (5000 – 7000K), белый (3500-5000К), теплый белый (2700-3500К).

Угол рассеивания варьируется от 15º до 120º в зависимости от типа. Самый маленький угол рассеивания имеет серия в стандартном корпусе круглого сечения, а самый большой – серия PLCC. Использование сверхярких светодиодов с разными углами рассеивания дает возможность расставлять необходимые акценты в интерьере.

Световой поток играет важную роль для получения заданного уровня освещенности помещения.

Основные характеристики светодиодов

Как и любой диод, LED имеет общие, «диодные» характеристики. Предельные параметры, превышение которых ведет к выходу прибора из строя:

максимально допустимый прямой ток;
максимально допустимое прямое напряжение;
максимально допустимое обратное напряжение.

Остальные характеристики носят специфический «светодиодный» характер.

Цвет свечения

Цвет свечения – этот параметр характеризует СД оптического диапазона. У осветительных приборов в большинстве случаев белый с различной световой температурой. У индикаторных может быть любым из видимой цветовой гаммы.

Длина волны

Этот параметр в определенной степени дублирует предыдущий, но с двумя оговорками:

у приборов ИК и УФ диапазонов видимого цвета нет, поэтому для них эта характеристика единственная, характеризующая спектр излучения;
этот параметр больше применим для светодиодов с непосредственным излучением – элементы с люминофором излучают в широкой полосе, поэтому однозначно их свечение длиной волны не охарактеризовать (какая длина волны может быть у белого цвета?).

Поэтому длина излучаемой волны – достаточно информативная цифра.

Потребляемый ток

Потребляемый ток – это рабочий ток, при котором яркость излучения оптимальна. При его небольшом превышении не происходит скорого выхода прибора из строя – и в этом его отличие от максимально допустимого. Снижение его также нежелательно – интенсивность излучения упадет.

Мощность

Потребляемая мощность – здесь все просто. На постоянном токе – это просто произведение потребляемого тока на приложенное напряжение. Путаницу в это понятие вносят производители светотехники, указывая на упаковке крупными цифрами эквивалентную мощность – мощность лампы накаливания, световой поток которой равен потоку данного светильника.

Видимый телесный угол

Видимый телесный угол проще всего представить в виде конуса, исходящего из центра источника света. Данный параметр равен углу раскрыва этого конуса. Для индикаторных светодиодов он определяет, как срабатывание сигнализации будет видно со стороны. Для осветительных элементов от него зависит световой поток.

Максимальная сила света

Максимальная сила света в технических характеристиках прибора указывается в канделах. Но на практике удобнее оказалось оперировать понятием светового потока. Световой поток (в люменах) равен произведению силы света (в канделах) на видимый телесный угол. Два светодиода с равной силой света дают разное освещение при разном угле. Чем больше угол, тем больше световой поток. Так удобнее для расчета систем освещения.

Падение напряжения

Падение напряжения при прямом токе – это напряжение, которое падает на светодиоде в открытом состоянии. Зная его, можно рассчитать напряжение, потребное, например, для открывания последовательной цепочки светоизлучающих элементов.

Watch this video on YouTube

Как определить полярность светодиода — 2 простых способа

Светодиод – полупроводниковый оптический прибор, пропускающий электрический ток в прямом направлении. При подключении инверсионно тока в цепи не будет, и, естественно, не произойдет свечения. Чтобы этого не случилось, нужно соблюдать полярность светодиода.

Светодиод на схеме обозначается треугольником в кружке с поперечной чертой – это катод, который имеет знак «-» (минус). С противоположной стороны находится анод, имеющий знак «+» (плюс).

Обозначение светодиода в схеме

В монтажных схемах должна присутствовать цоколевка (или распиновка) выводов для идентификации всех контактов соединения.

Как определить полярность диода, держа в руках крохотную лампочку? Ведь для правильного подключения нужно знать, где у него минус, а где плюс. Если распайка выводов будет попутана, схема не заработает.

Визуальный метод определения полярности

Первый способ определения – визуальный. У диода два вывода. Короткая ножка будет катодом, анод у светодиода всегда длиннее. Запомнить легко, так как присутствует начальная буква «к» и в том и другом слове.

Длина выводов светодиода

Когда оба вывода согнуты или прибор снят с другой платы, их длину бывает сложно определить. Тогда можно попробовать разглядеть в корпусе небольшой кристалл, который выполнен из прозрачного материала. Он располагается на небольшой подставке. Этот вывод соответствует катоду.

Также катод светодиода можно определить по небольшой засечке. В новых моделях светодиодных лент и ламп применяются полупроводники для поверхностного монтажа. Имеющийся ключ в виде скоса указывает на то, что это отрицательный электрод (катод).

Иногда на светодиодах стоит маркировка «+» и «-». Некоторые производители отмечают катод точкой, иногда линией зеленого цвета. Если нет никакой отметки или ее трудно разглядеть из-за того, что светодиод был снят с другой схемы, нужно произвести тестирование.

Тестирование с применением мультиметра или аккумулятора

Хорошо, если под рукой есть мультиметр. Тогда определение полярности светодиода произойдет за одну минуту. Выбрав режим омметра (измерение сопротивлений), нетрудно произвести следующее действие. Приложив щупы к ножкам светодиода, производится замер сопротивления. Красный провод должен подключаться к плюсу, а черный – к минусу.

При правильном включении прибор выдаст значение, примерно равное 1,7 кОм, и будет наблюдаться свечение. При обратном включении на дисплее мультиметра отобразится бесконечно большая величина. Если проверка показывает, что в обе стороны диод показывает малое сопротивление, то он пробит, и его следует утилизировать.

Определение полярности светодиода при помощи мультиметра

В некоторые приборах существует специальный режим. Он предназначен для проверки полярности диода. Прямое включение будет сигнализировать подсветкой диода. Этот метод подходит для красных и зеленых полупроводников.

Синие и белые светодиоды выдают индикацию только при напряжении более 3 вольт, поэтому нельзя достигнуть нужного результата. Для их тестирования можно использовать мультиметры типа DT830 или 831, в которых предусмотрен режим определения характеристик транзисторов.

Используя PNP-часть, один вывод светодиода вставляют в коллекторное гнездо, второй – в эмиттерное отверстие. В случае прямого подключения появится индикация, инверсионное включение не даст подобного эффекта.

Как определить полярность светодиода, если под рукой нет мультиметра? Можно прибегнуть к обычной батарейке или аккумулятору. Для этого понадобится еще любой резистор. Это нужно для защиты светодиода от пробоя и выхода из строя. Последовательно соединенный резистор, величина сопротивления которого должна быть примерно 600 Ом, позволит ограничить ток в цепи.

Проверка полярности при помощи источника питания

И еще несколько советов:

если известна полярность светодиода, впредь нельзя подавать на него обратное напряжение. В противном случае есть вероятность пробоя и выхода из строя. При правильной эксплуатации светодиод будет служить исправно, так как он долговечен, а также его корпус хорошо защищен от попадания влаги и пыли;
некоторые типы светодиодов чувствительны к воздействию статического электричества (синие, фиолетовые, белые, изумрудные). Поэтому их нужно предохранять от влияния «статики»;
при тестировании светодиода мультиметром желательно это действие произвести быстро, касание к выводам должно быть кратковременным, чтобы избежать пробоя диода и вывода его из строя.

Фосфид галлия

Параллельно развивалась технология производства фосфида галлия. Каждая фирма отрасли билась над собственным неповторимым материалом. Фосфидом галлия занялись Лаборатории Белла. Вероятно, это не было продуманной стратегией, фирмы боялись взаимного поглощения. Хотя настораживает факт однотипности.

Светодиоды фосфида галлия позволяли получить жёлтое и красное свечение. Белл Лабс начала разработки заодно с прочими, в начале 60-х. Что наталкивает на мысль о спланированности акции. Первые публикации были независимыми и сделаны лишь двумя учёными (1964 год):

Гриммейс;
Шольц.

Переходы светодиодов из фосфида галлия, легированные оловом, названы их именами. Получены данные, что оптические свойства сильно улучшаются внедрением примеси азота. Отжигая структуру полупроводника после её выращивания, КПД сумели повысить до 2%. Одновременно производился поиск новых цветовых качеств. Так создали диоды на основе фосфида галлия, дающие зелёный оттенок, КПД составлял 0,6%.

Светодиоды Super Flux Piranha (Пиранья)

Особая группа светодиодов, широко применяемых в рекламной промышленности и в автотюнинге — сверхъяркие светодиоды Piranha прямоугольной формы. Светодиоды отличаются особой формой основания, и улучшенными рассеивающими свойствами. Они удобно и жестко крепятся четырьмя выводами на печатную плату или на другое плоское основание.

Виды светодиодов

Цвета: белый, красный, зеленый и синий. Размеры — от 3 до 7,7 мм. Благодаря подложке большей площади и высокой теплопроводности, ток через светодиод может доходить до 50 мА при напряжении до 4,5 вольт. Угол рассеяния достигает 120 и более градусов.

Особенности монтажа

Основным условием при установке и подключении led является необходимость соблюдения полярности питания.

В мощных ультраярких led температура нагрева кристалла влияет на нормальную работу сверхяркого светодиода, поэтому при его монтаже необходимо сделать теплоотвод, который можно осуществить с помощью радиатора.

Применяемые теплопроводящие основания являются проводниками электричества, поэтому при установке светоизлучающего диода необходимо обеспечивать их электроизоляцию.

Кроме того, светоизлучающий диод — хрупкое изделие, следует осторожно устанавливать во избежание деформации его корпуса. Автор видео рассказывает про виды и применение мощных светодиодов, а в конце дает не большой, но познавательный урок по монтажу smd led, показывает, как определить полярность и припаять

Автор видео рассказывает про виды и применение мощных светодиодов, а в конце дает не большой, но познавательный урок по монтажу smd led, показывает, как определить полярность и припаять.

Правила выбора лучшей лампы освещения

Подбирая модели для организации освещения в жилых помещениях следует учесть не только тип, к которому относится лампочка, но и ряд других факторов, а именно:

устройство цоколя;
мощность;
индекс цветопередачи;
светоотдачу;
коэффициент стабильности светового потока;
условия эксплуатации.

У приборов, предназначенных для подсоединения с патроном, имеется общая деталь – цоколь, с помощью которого осуществляется крепеж с проводами

Для того чтобы лампа устанавливалась в гнездо, важно обращать внимание на маркировку этого элемента

Среди резьбовых соединений наиболее востребованными являются три вида: «миньон» Е14, средний по размеру Е27 и крупный Е40. Наибольшее распространение получил второй вариант, тогда как последний обычно применяется для уличного освещения.

В сводной таблице приведены основные рабочие характеристики четырех наиболее популярных видов ламп, используемых в бытовых целях

У миниатюрных люминесцентных и галогенных ламп часто встречаются цоколи G, которые крепятся в гнезда при помощи 2-4 штырьков. Существует множество вариантов подобных устройств разных размеров, из которых особенно востребованы модификации G4, G9, G23, 2G10, 2G11.

Важным критерием является мощность лампы; этот показатель указывается на баллоне либо цоколе. Если взять однотипные приборы, то интенсивность света зависит от этой величины.

Однако это правило не работает, если взять устройства разных видов: яркость светодиода мощностью в 5-6 Вт практически равна свечению 60-ваттной лампы накаливания.

Светоотдача показывает количество люменов света, которые производит лампа с мощностью в 1 Ватт.

Этот фактор тесно связан с энергоэффективностью устройства: люминесцентное устройство производит 600 лм при мощности 10-11 Вт, тогда как для аналогичного потока света прибору накаливания потребуется примерно 60 Вт.

Влияние оказывает также дизайн светильника и лампы. Часто модели современных люстр или бра специально выполнены под определенный вид приборов, например, галогенных. В этом случае в инструкции производитель обычно указывает, характеристики требуемых ламп.

Для подключения некоторых видов ламп требуется использовать дополнительное оборудование: блоки питания, драйвера, трансформаторы. На рисунке представлен электронный балласт, необходимый для люминесцентных ламп

Отдельные виды приборов также демонстрируют повышенную чувствительность к перепадам напряжения, что нужно учитывать при проживании в регионах, где имеются проблемы с электросетями.

Существует также разница, вызванная цветовой температурой.

Различается несколько стандартов чаще всего встречающейся маркировки:

2700 К обозначает теплый оттенок, аналогичный лампам накаливания;
4000 К – дневной свет нейтрального тона;
6500 К – холодный вариант.

Индекс цветопередачи R_a отображает правильность восприятия цвета окружающей среды при освещении этим видом лампы. Как правило, этот показатель указывается на упаковке, например, 80 R_a у светодиодов.

Коэффициент стабильности потока света. Этот фактор проявляется в течение всего периода эксплуатации прибора, за время которого яркость должна уменьшаться не более чем на 30% от номинальной.

Подобный показатель имеет особую актуальность для светодиодов, которые не перегорают, а постепенно теряют интенсивность освещения.

Так если в начале подобный прибор излучает свет 1000 люменов, то в конце срока службы этот показатель должен составлять как минимум 70% от первоначального, то есть 700 Лм.