Светодиод это: что такое, назначение, как определить для чего нужен
Светодиод – это полупроводник, превращающий электроток в световое излучение. Общепринятое обозначение – LED (диод, излучающий свет). Все светодиоды делятся на индикаторные и осветительные. Первые маломощные, поэтому неяркие, используются в роли индикаторов в электроприборах и для подсветки. Вторые яркие и мощные, применяются для изготовления осветительных приборов. Массовый переход на этот вид освещения обусловлен отсутствием в конструкции вредных веществ и стекла, простотой утилизации.
Содержание
- 1 Принцип работы и устройство световых диодов
- 2 Основные хаpaктеристики
- 3 Виды светодиодов по назначению
- 4 Достоинства и недостатки осветительных светодиодов
- 5 Основные выводы
Принцип работы и устройство световых диодов
Диод, излучающий свет, состоит из подложки и кристалла. Подложка может быть любой формы, самая распространенная квадратная. На корпус накладывается рефлектор и линза. Кристалл укладывается на рефлектор. Свет излучается во время прохождения электротока через p-n-переход кристалла.
Для присоединения к сети имеются два (или больше) выводов (анодов и катодов), некоторые из них соединены с кристаллом. Линза чаще всего изготовлена из прозрачного полимера, основное предназначение – определить направленность луча и угол рассеивания.
Причина свечения кристалла – рекомбинация электронов и дырок на p-n-переходе, образованном двумя полупроводниками с различной проводимостью. Перемещение частиц обеспечивают примеси (доноры и акцепторы). Важно, чтобы у кристалла не было дефектов, препятствующих излучению видимого светового луча. Для обеспечения таких хаpaктеристик на пpaктике кристалл производится многослойным.
Чтобы получить свечение белого цвета, необходимо:
- смешать цвета по технологии RGB;
- нанести на кристалл, излучающий ультрафиолет, люминофор, создающий красный, зеленый и гoлyбой цвет;
- нанести на гoлyбой диод зеленый и красный люминофор.
Каждый из этих методов обладает плюсами и минусами. RGB позволяет получать различные температуры цвета и менять ток, проходящий по диодам, для изменения оттенка. Наличие в корпусе нескольких кристаллов дает возможность увеличить силу и поток света. Недостаток – не одинаковый оттенок цвета по краям и в середине, что приводит к перегреву и неравномерности старения.
Использование люминофора позволяет снизить стоимость светодиодов, не теряя качества белого цвета. Но светоотдача ниже, сложно люминофор нанести равномерно, поэтому температура света определяется не точно. Основной недостаток заключается в том, что люминофор стареет быстрее, чем кристалл.
Внимание! Область применения светодиодов зависит от технологии производства. Для изготовления осветительных приборов используются в основном диоды с люминофором (из RGB производятся только ленты).
По конструкции светодиоды делятся на:
- DIP;
- SMD;
- мощные;
- филаментные;
- COB;
- OLED;
- волоконные.
DIP-светодиоды нужны для изготовления световых индикаторов. Диаметр корпуса 3 или 5 мм, в корпус установлен кристалл и провод, соединяющий его с анодом, и рассеиватель. Для присоединения к сети на корпусе 2 вывода – катод и анод.
Мощные диоды создают интенсивный световой поток при токе до 1,4 А. Кристалл выделяет много тепла, поэтому устанавливается на радиатор из алюминия, одновременно выполняющий функции отражателя. Для обеспечения требуемого уровня электротока в схему включается специальный ограничивающий драйвер, одновременно стабилизирующий напряжение.
Светодиодные лампы filament пользуются популярностью у дизайнеров благодаря внешнему сходству с лампами накаливания. Корпус из обычного или сапфирового стекла толщиной до 1,5 мм, покрытого люминофором, 28 полупроводников соединены последовательно и установлены на подложку. Основное преимущество – угол рассеивания света до 360 градусов.
COB-светодиод (или Chip-On-Board) относится к группе самых современных. На подложку из алюминия (или стекла) размещается большое количество кристаллов и покрывается люминофором. COB светит равномерно по всей площади линзы. Эти светящиеся диоды используются при производстве планшетов, ноутбуков и телевизоров. Работают они так же, как DIP.
Светодиоды OLED, применяемые при производстве миниатюрных смартфонов, планшетов, телевизоров, состоят из:
- подложки (пластик, стекло, фольга) ;
- прослойки из полимера;
- органического вещества, проводящего ток;
- анода из олова и оксида индия;
- катода из алюминия.
Принцип действия аналогичен SMD, но поток света и угол свечения больше, органика служит дольше, чем обычный полупроводник. К достоинствам можно отнести так же низкую себестоимость, угол свечения до 270 градусов, минимальные размеры.
Волоконные диоды производятся из нитей терефталата полиэтилена, обработанных специальным раствором и полимером, покрытых тонким слоем суспензии литий-алюминиевого фторида. Для бытового применения производятся кабели в трубках ПВД как для подсветки, так для освещения.
Основные хаpaктеристики
Выбирая светодиодные осветительные приборы важно знать технические и оптические хаpaктеристики: напряжение, ток, мощность, светоотдачу, температуру свечения, угол рассеивания, размеры и срок службы.
Ток потрeбления светодиода
Стандартный светодиодный кристалл работает на токе 20 мА. Если в чипе несколько кристаллов, эта цифра умножается на 2,3,4. Определить точное значение необходимо при выборе резистора, так как существуют модули, потрeбляющие ток до 1 А.
От величины тока зависит стабильность работы осветительного прибора. Интенсивность излучения снижается при малейшем отклонении вниз, одновременно снижается температура света и появляется синий оттенок в потоке.
Важно! Светодиод перегорает при минимальном повышении тока.
Все осветительные приборы подключаются через резистор, обеспечивающий требуемый уровень тока. При подключении одного светодиода блок можно заменить резистором. Сопротивление зависит от хаpaктеристик источника света.
Номинальное напряжение
Напряжение, необходимое кристаллу в SMD или DIP, зависит от его цвета и варьирует в пределах 1,8-3,5 В. Самое низкое напряжение требуется для источников, излучающих желтый и красный цвет (1,8-2,4 В). Для работы белых, синих и зеленых чипов требуется 3-3,5 В. Сколько вольт требуется осветительному прибору, зависит от количества чипов. Обычно это 2-12 В для маломощных изделий и 12-36 В для мощных ламп и прожекторов.
Значение этого параметра особенно важно при параллельном подключении, так как при отклонении всего на 0,1 В ток повышается в 1,5 раз, источник света выходит из строя.
Сопротивление
Сопротивление светодиода меняется в зависимости от типа подключения (величины тока и напряжения).
Согласно закону Ома, сопротивление равно соотношению напряжения к току. Сразу после подключения к источнику питания сопротивление большое, после открытия p-n перехода снижается благодаря снижению напряжения и росту тока. При протекании электротока в обратном направлении сопротивление очень высокое, так как диоды проводят электричество только в одном направлении.
Важно! Типовое значение сопротивления указывается в технической документации.
Светоотдача и угол свечения
Светодиод DIP c диаметром 5 мм излучает поток в 1-5 лм, мощная лампа – до 350 лм. Свет более яркий в центре, по краям угла рассеивания яркость снижается. Площадь освещенности увеличивается при помощи линз. Угол рассеивания зависит от формы диода, варьирует в пределах 20-120 градусов.
Мощность светодиодных ламп
Мощность светодиода определяется умножением тока на падение напряжения. Например, для СМД 5050 ток 0,06 А, падение напряжения для белого кристалла 3,3В, мощность 0,06*3,3 = 0,198 Вт.
При замене лампы накаливания на светодиодную используется простой расчет. Мощность «лампочки Ильича» делится на 8. Например, для замены источника на 100 Вт требуется светодиодный прибор на 100/8 = 12,5 Вт. Но такой расчет подходит только при покупке качественного источника света.
Цветовая температура
Температура обеспечивает комфортность восприятия света, излучаемого конкретным прибором. В маркировке этот параметр обозначается как 4 цифры и буква «К».
Цвет светодиодов лампах:
- 1800 К (красный) – декоративная подсвета, подсветка растений;
- 2700-330 (желтый) – подсветка интерьеров;
- 30000-3500 К (теплый белый) – для замены ламп накаливания в жилых и офисных помещениях;
- 3500-5300 К (дневной) – для освещения рабочих мест на производстве;
- От 5300 (холодный белый) – для уличного освещения;
- 6000-7000 К (синий) – подсветка растений.
Внимание! Некоторые производители определяют температуру по длине волн и обозначают как λ или нм.
Размер чипа Led элемента
Измерить светодиод при покупке нельзя, можно определить количество кристаллов, если нет люминофора. Размеры SMD указываются в маркировке. Первые 2 цифры – длина чипа, последние – ширина.
Читайте также Что такое COB LED: суть технологии, хаpaктеристики и рекомендацииТок определяется не по размеру чипа, а по размеру кристалла.
В квадратных моделях обычные кристаллы 30mil или 45mil с мощностью 1 или 2 Вт. В диодах с мощность 10-100 Вт кристаллы 24 milх24mil, 24 milх44mil либо 44 milх44mil. В маломощных изделиях может быть несколько элементов различных размеров, соединенных параллельно или последовательно.
Виды светодиодов по назначению
По сфере применения светодиоды делятся на 2 группы: индикационные и осветительные. Оба вида могут быть разноцветные (с тремя кристаллами). Существуют так же диоды, излучающие ультрафиолетовый и инфpaкрасный свет.
Индикаторные светодиоды отличительные особенности
Индикаторные светодиоды используются для подсветки и индикации панелей и дисплеев электроприборов, изготовления световых табло, игрушек, елочных украшений. По форме они прямоугольные, овальные или круглые, самые популярные имеют диаметр 3-10 мм, мощность до 0,2 Вт, яркость умеренная.
Индикаторные диоды делятся на:
- DIP – цилиндрические, одно- и многоцветные с углом рассеивания 20 градусов;
- Super Flux «Piranha – с прямоугольным корпусом, могут крепиться на плате, температура свечения разная, угол рассеивания 40-120 градусов, предназначены для использования на трaнcпортных средствах и вывесках;
- Straw Hat – с большим радиусом линзы и небольшой высотой, угол рассеивания 100-140 градусов.
По типу кристаллов индикаторные изделия бывают:
- двойные (фосфор и галлий), цвет оранжевый или зеленый;
- тройные (галлий, мышьяк, алюминий), цвет желтый или оранжевый;
- тройные (фосфор, мышьяк, галлий), цвет желто-зеленый или красный.
Справка! SMD 3528 используются как для индикации, так для освещения.
Осветительные светодиоды отличительные особенности
Назначение осветительных диодов – стать частью приборов освещения различного назначения (лент, ламп, фар, прожекторов, ручных фонариков). Большинство изделий этого вида обладают сравнительно большой мощностью и излучает белый свет.
К этой группе относятся:
- все СМД-диоды на медной или алюминиевой подложке с углом рассеивания 100-130 градусов;
- COB-диоды с большим количеством кристаллом и мощным потоком света;
- Filament LED со спектром свечения, близким к лампам накаливания.
Справка! В большинстве осветительных приборов установлены СМД-диоды.
Достоинства и недостатки осветительных светодиодов
Человечество пока не изобрело идеальный источник света. Каждый вид имеет свои плюсы и минусы.
К достоинствам светодиодов потребители относят:
- преобразование электроэнергии в свет с минимальными потерями;
- малый нагрев при надлежащем уровне теплоотвода;
- чистоту излучаемого света;
- отсутствие инфpaкрасной и ультрафиолетовой составляющей;
- надежность и механическую прочность;
- срок службы до 100 тыс. часов (если изделие качественное) ;
- безопасность благодаря низкому напряжению потрeбляемого тока;
- экономичность при большом потоке света;
- высокую светоотдачу (до 250 лм/Вт) ;
- небольшие размеры;
- широкую область применения;
- возможность организовать систему освещения пpaктически любого цвета;
- угол рассеивания, позволяющий подобрать вариант для любого помещения;
- оптимальный коэффициент пульсации;
- экологичность (отсутствие вредных веществ) ;
- простоту утилизации.
При создании или замене системы освещения стоит вспомнить о недостатках:
- необходимости в качественном драйвере;
- старении светодиодов в процессе эксплуатации;
- высокой стоимости.
Основная причина недоверия рядовых потребителей – наличие на рынке большого объема некачественной продукции. При покупке требуется не только драйвер, но и устройство качественной системы охлаждения.
Основные выводы
Четкой классификации светодиодов по сферам применения не существует, так как эти источники света пpaктически никогда не изготавливаются для какой-то конкретной цели.
Осветительные диоды монтируются в различные приборы:
- традиционные лампы с цоколем;
- цилиндрические лампы «кукуруза»;
- ленты (одно- и многоцветные) ;
- точечные светильники;
- панели;
- прожекторы;
- переносные фонари.
Потребители выбирают осветительные приборы не только по виду диодов, но и по другим параметрам:
- световому потоку;
- мощности;
- цвету света;
- виду цоколя;
- уровню пульсации;
- углу рассеивания;
- степени защищенности.
У качественного светодиодного источника имеется маркировка, по которой можно определить мощность, световой поток, уровень пульсации, угол рассеивания. Вероятность приобрести некачественное изделие снижается, если покупки совершаются больших магазинах. Предпочтения нужно отдать продукции известных производителей: Philips; Osram; Eurolamp.
При создании системы освещения в новом доме или квартире для расчетов лучше пригласить специалиста. Он нужен для того, чтобы не тратить время на изучение всех источников света, предлагаемых на рынке, из классификации, особенностей, преимуществ и недостатков. Самостоятельно выбрать светодиод можно при необходимости заменить лампы в имеющихся светильниках или покупке одного или двух осветительных приборов.
ПредыдущаяСледующаяКомментарии:
Узнайте, какое должно быть освещение в спортивном зале. Требования и нормы светильников для тренировок и спортивных мероприятий. Применение LED-света в школах и во время соревнований....
15 05 2024 3:39:31
Ночник своими руками: подробная инструкция по изготовлению. Преимущества и недостатки использования самодельного ночника в интерьере. Какие материалы лучше выбрать для самостоятельной сборке ночника....
14 05 2024 16:37:40
В статье представлен обзор самых популярных галогенных ламп, который поможет понять какие лампы h4 лучше. Рейтинг самых популярных производителей ламп н4....
13 05 2024 5:27:48
Как подключить диодную ленту к 220 Вольт: особенности подключения светодиодной ленты 5 м, рекомендации и схемы подключения подсветки....
12 05 2024 16:21:43
Кабель, защищённый от механических повреждений, воздействия влаги, солнечного УФ и других нeблагоприятных факторов внешней среды гофрированной пластиковой...
11 05 2024 2:58:32
Реле для автоматического управления освещением, в последнее время приобретают все большую популярность....
10 05 2024 17:41:59
Как соединить диодную ленту: способы с паяльникм и без, подробные советы по соединению светодиднй ленты. Преимущества и недстатки каждого способа....
09 05 2024 4:49:42
Освещение для бассейна — это не только способ подчеркнуть его индивидуальность, но и элемент безопасности вашего места отдыха. Поэтому данному моменту следует уделить пристальное внимание еще на стадии проектирования. После монтажа исправить что-либо будет крайне сложно, а иногда и невозможно. И здесь многое зависит от типа самого бассейна....
08 05 2024 13:43:12
Сложно представить современную уютную гостиную без люстры. Это не просто предмет освещения, а штрих завершающий дизайн. Поэтому важно найти правильный вариант....
07 05 2024 5:45:58
Схема подключения двухклавишного выключателя к двум светильникам с использованием двухжильного провода. Преимущества и недостатки двухклавишных выключателей. Самые распространенные ошибки при самостоятельном монтаже....
06 05 2024 20:19:50
Именно по этой причине мы решили выпустить статью про современные лампы освещения. Мы рассмотрим их классификацию, назовем основные принципы функционирования, не забыв указать на отдельные преимущества и недостатки....
05 05 2024 17:14:24
Читайте здесь, что такое цоколь GX53, как выглядит и какие особенности конструкции контактов. Плюсы и минусы, сфера применения. Достоинства и недостатки осветительных приборов с цоколем этого типа. Особенности установки ламп....
04 05 2024 8:17:52
Сегодня нам предстоит научиться выполнять расчет освещения светодиодными светильниками. Мы ознакомимся с санитарными нормами освещения и со световым потоком, хаpaктерным для светодиодного освещения на единицу мощности. Но сначала — пара слов об особенностях интересующего нас класса светильников....
03 05 2024 13:50:30
Узнайте, что такое лазерный диод, как он устроен, принцип действия и разновидности. Читайте, какими особенностями обладают элементы с разной длиной волны и цветом луча. Уточните для себя специфику подключения и необходимость использования дополнительных устройств....
02 05 2024 1:42:53
Резонанс напряжений в электрической цепи Искажения напряжения. Гармоники и интергармоники Напряженность электростатического поля Поток вектора напряженности...
01 05 2024 19:35:42
Виды автомобильных ламп. Маркировка и типы цоколей. Таблица назначения и совместимости разъемов автоламп....
30 04 2024 17:47:29
Благодаря компании Legrand подключение компьютерной розетки становится все более простым. Этот лидер по производству электроустановочного и силового оборудования предлагает широкий ассортимент розеток для сетевых подключений....
29 04 2024 5:40:13
Разобраться в особенностях источников света несложно, так как по сути есть всего два варианта. Причем один из них хорошо знаком всем, а второй не сложно классифицировать по видам и разобрать основные хаpaктеристики....
28 04 2024 19:44:32
Строительство в нашей стране происходит каждый день, потребность в новых зданиях и сооружениях никуда не исчезнет до конца жизни людей. Ежедневно строятся...
27 04 2024 6:29:39
Создать освещение работающее при отключении подачи электроэнергии на основе ламп накаливания, потрeбляющих значительную мощность, задача не из простых. Но сейчас вопрос решается легче — выбирают аварийное светодиодное освещение....
26 04 2024 6:35:14
Поэтому для быстрого и качественного результата мастеру нужен профессиональный электрический плиткорез, о котором и пойдет речь в нашей сегодняшней статье....
25 04 2024 19:48:35
Организация освещения мансардного этажа — выбор светильников, какие больше подойдут для помещения скошенного типа. Варианты расположения источников света, нюансы зонирование в зависимости от назначения....
24 04 2024 16:52:57
Микросхема bp2832a - высоковольтный драйвер питания светодиодных ламп. Рассмотрим схемы включения, причины выхода из строя и подбор аналогов....
23 04 2024 7:45:42
Рассмотрим как правильно резать разные типы светодиодных лент: обычную, цветную и влагозащищенную. Подробные инструкции с картинками....
22 04 2024 21:27:16
Есть задача-выбрать фотореле для уличного светодиодного светильника LS-50 Street (220в/50В) в условиях низких температур (Якутия) Светильник устанавливается на столбе. Что посоветуете...
21 04 2024 1:40:34
Расскажем подробно, но не сильно углубляясь, особенно в специальные термины о назначении и принципе действия этого устройства. Также постараемся ответить на некоторые наиболее часто возникающие вопросы, и постараемся подсказать, как правильно выбрать сетевой фильтр для вашей техники....
20 04 2024 3:10:19
Настольная лампа для школьника — какая лучше, по каким параметрам качества и безопасности следует выбирать. Рекомендуемые нормы освещения рабочего места школьника. Рейтинг наиболее популярных моделей ламп....
19 04 2024 12:23:18
Выясните, как в домашних условиях сделать эффектный светильник своими руками. Узнайте, какие материалы можно для этого использовать, в чем особенности изготовления абажуров «handmade» и сколько времени займет выполнений этой работы....
18 04 2024 2:59:56
Сегодня мы с вами поговорим про велосипеды с электроприводом. Из статьи вы сможете узнать об их строении, преимуществах и видах установленных двигателей...
17 04 2024 12:51:21
Читайте здесь, как выбрать светодиодный прожектор. Что это такое и на что обязательно обратить внимание при покупке. Рейтинг популярных моделей для освещения улицы или двора. Как подобрать качественный вариант....
16 04 2024 18:43:15
301) Как выбрать и установить фотодатчики освещения...
15 04 2024 23:20:25
Потрeбление электроэнергии диода зависит от его мощности. Разберем основные типы светодиодов, их потрeбление, от чего оно зависит и как его определить....
14 04 2024 11:41:55
51) Проклaдкa электропроводки под полом по всем правилам...
13 04 2024 7:28:49
Читайте, какие особенности нужно учитывать при выборе светодиодной люстры для натяжных потолков. Как правильно подобрать освещение и не ошибиться. Все за и против диодных светильников. Ососбенности моделей с пультом....
12 04 2024 3:34:18
Читайте здесь, что такое светодиод xml t6, какими основными достоинствами он обладает, каковы его главные хаpaктеристики и свойства и особенности светового потока, какой драйвер к нему подойдет и где чаще всего его применяют....
11 04 2024 11:20:46
В поисках не только надежного, но и красивого электроустановочного оборудования все большее количество наших сограждан обращает внимание на выключатели и розетки легранд. Этот французский производитель силового электрооборудования уже давно стал одним из лидеров мирового рынка, и линейка товаров этой компании в нашей стране неуклонно расширяется....
10 04 2024 13:56:33
Электросхема освещения в квартире зависит от многих факторов. Это и суммарная нагрузка квартиры, и типы потребителей, и место расположения электроустановочных устройств, и тип проводки и ваши требования к электробезопасности. Но несмотря на кажущуюся сложность данного вопроса в нем вполне можно разобраться самостоятельно, а дабы упростить вам эту задачу мы постараемся объяснить основные аспекты....
09 04 2024 6:55:51
Подскажите, как рассчитать сопротивление проводов под мои нужды – прокидывать придется метров 20 провода, не меньше....
08 04 2024 17:38:45
Лента светодиодная на 12 вольт широко применяется в промышленности и в быту и популярна за счет своих хаpaктеристик и возможностей использования. О ней мы и расскажем...
07 04 2024 13:56:48
Розетки для бытовой техники на кухне могут создать массу проблем. Ведь эта комната является своеобразным сосредоточением электроприборов....
06 04 2024 8:12:38
В последнее время белорусские электрические мясорубки пользуются у наших сограждан все большим вниманием....
05 04 2024 7:18:19
Как самостоятельно вскрыть лампу накаливания? Устройство лампочки. Как открыть лампочку, не разбив её? Меры безопасности. Поделки из ламп накаливания...
04 04 2024 7:16:19
Читайте здесь, как сделать блок питания для светодиодной ленты 12В своими руками, каковы его главные особенности и назначение, какие готовые блоки существуют и можно ли использовать модели от техники б/у, из каких этапов состоит процесс самостоятельной сборки устройства, как выглядит его схема и какие нюансы при этом нужно учесть....
03 04 2024 19:53:28
Как выглядит дюралайт, где применяется. Схема соединения между собой и правила монтажа. Фото-примеры оформления....
02 04 2024 22:40:12
50) Как выполняется проклaдкa электропроводки нa чердaкaх...
01 04 2024 20:33:37
Проведем сравнение светодиодных и люминесцентных ламп по 6 различным параметрам и по итогам определим какая покажет себя лучше....
31 03 2024 7:38:18
Узнайте, что такое многоцветные RGB светодиоды, какова их конструкция и особенности подключения. Читайте, каким образом происходит управление режимом работы, как возникают сочетания цветов. Уточните для себя, какие бывают разновидности полноцветных диодов....
30 03 2024 23:11:39
Что делать, если нужно заменить лапочку в натяжном потолке? Как правильно снять лампочку с натяжного потолка? Меры предосторожности. Как правильно подобрать новую лампочку для натяжного потолка?...
29 03 2024 15:31:30
Светильник из бутылки: преимущества и недостатки материала. В каких помещениях квартиры или дома лучше использовать такие светильники: варианты дизайна и украшения. Из какой бутылки лучше сделать светильник: стекло или пластик....
28 03 2024 15:36:13
Смотрите здесь все хаpaктеристики и особенности использования ИЗУ для натриевых ламп ДНаТ. Что собой представляют. Для чего нужны импульсные зажигающие устройства. Как подключить лампу ДНаТ и распространенные ошибки....
27 03 2024 12:50:29
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::