Цветовая маркировка
У каждого производителя собственная маркировка светодиодов. Например, в обозначении светодиода – LED-WW-SMD5050 его буквенные и цифровые элементы имеют расшифровку:
- LED – светодиод;
- WW – цвет свечения Warm White – белый теплый 2700-3500 K;
- SMD – корпус для поверхностного монтажа;
- 5050 – размеры корпуса в десятых долях миллиметра – 5,0×5,0.
Варианты аббревиатур оттенков белого света:
- DW – Day White – белый дневной (4000-5000 K);
- W – White, белый чистый (6000-8000 K);
- CW или WC – Cool White – белый холодный (8000-10 000 K);
- WSC – White Super Cool – белый суперхолодный , цветовая температура 15 000 К с характерным синеватым оттенком;
- NW – Neutral White – нейтральный белый – 5000 K.
Принцип работы или что обеспечивает свет
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 эмиттируются, 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, который на электрических схемах изображается треугольником, а «-» – к катоду, изображаемому поперечной черточкой.
Классификация по цвету свечения
По цвету свечения устройства делятся на монохромные, т. е. одноцветные – синие, красные, зеленые и т. д., и полихромные или многоцветные. Второй вид имеет международное обозначение RGB, составленное из первых букв слов Red или красный, Green он же зеленый и Blue, т. е. синий. Этот СИД или светоизлучающий диод состоит из трёх кристаллов, размещенных на общей подложке и работающих независимо от соседнего. Световой поток складывается в элементе вторичной оптике – линзе или в пространстве по оси излучения. Яркостью свечения каждого светодиода управляет специальный контроллер. Если используется обычный цифровой многоразрядный код, то число цветовых оттенков может быть более 16 млн.
Приобретайте на нашем сайте светодиоды разных конструкций и цветовых характеристик. В этом окажут помощь наши консультанты. Отдельного внимания заслуживают герметичные светодиодные модули, которые можно использовать на улице.
Что означает маркировка SMD?
Расшифровка такого показателя звучит как Surface Mounted Device, что в переводе на русский язык означает «прибор, который монтируется на поверхности». В качестве такого приспособления выступает диод, а поверхность в нашем случае – это основание ленты.
Любые SMD-светодиоды, характеристики которых схожи с параметрами всех остальных подобных ламп, состоят из нескольких кристаллов, размещенных в корпусе с контактными выводами, а также линзами, формирующими световой поток. Он излучается полупроводниками и направляется в миниатюрную оптическую систему, которая и образуется сферическими рефлекторами, а также прозрачным корпусом самого диода.
Какие же еще имеют СМД-светодиоды характеристики? Маркировка, которая представлена цифрами на ленте, показывает размеры кристалла в миллиметрах. Полоса на основе SMD очень хорошо гнется в продольном направлении.
Основные различия
Различие определяют элементы, из которых изготовлен источник света, плотность их расположения и напряжение питания.
Цвет и температура светодиодной ленты
Цвет свечения светодиодной ленты может быть разный.
Классификация по этому параметру:
- монохромные (одноцветные);
- RGB (многоцветные).
Самые популярные изделия с белым и желтым свечением различных оттенков.
Белая светодиодная лента изготовлена из синих диодов, цвет меняется за счет люминофора. Во время эксплуатации он постепенно выгорает, свечение приобретает синеватый оттенок. Основной недостаток этого вида светодиодных полос – ослабевание яркости свечения в процессе эксплуатации.
Виды белого свечения:
- теплое;
- нейтральное;
- холодное.
В LED RGB устанавливаются разноцветные элементы с одним кристаллом (красным, зеленым, синим). Цвета их свечения смешиваются за счет близкого расположения. При изменении интенсивности излучения каждого из них можно получить разные виды оттенков. Другой вариант исполнения – установка RGB светодиодов, чаще всего SMD 5050. В их корпусе 3 разноцветных кристалла.
Сравнительно новые типы светодиодов в лентах – RGBW и RGBWW. Это чипы с четырьмя кристаллами, подключаются при помощи пяти проводов и специального RGBW контроллера. Наличие кристалла с белым свечением дает возможность получить больше видов цветовой гаммы свечения.
В RGBW и RGBWW могут использоваться трехцветные и белые SMD. Оттенок свечения последних теплый и холодный.
Цветовая температура
Изучая виды светодиодных лампочек не стоит забывать, что они отличаются цветовой температурой и оттенком. Выбор стоит делать, опираясь на назначение. Даже у белого цвета есть несколько оттенков:
2700 К – красноватый. Приобретают, чтобы создать в помещении атмосферу тепла и уюта. Преимущественно цветом обладают лампы со средней и слабой мощностью;
3000 К – теплый белый цвет с легкой желтизной. Подойдет для жилой комнаты, гостиной или детской. Оттенок создает ощущение расслабленности и защищенности;
3500 К – нейтральный белый цвет. Не создает нагрузку на глаза и не искажает цветовосприятие;
4000 К – холодный белый. Свет подчеркнет чистоту в комнате, а присутствующим в ней предметам придает четкие контуры. Как стимулятор мозговой активности часто устанавливают в кабинеты и офисы;
5000-6000 К. Дневной белый с высокими показателями яркости. Не используют в жилых домах и квартирах, слишком жесткий. Приобретают для освещения небольшого пространства, например, оранжереи, производственного цеха, выставочных залов;
6500 К – голубоватый оттенок дневного цвета
Концентрирует внимание, но может вызывать тревожность. Изделие с такой температурой устанавливают в технические помещения и больницы.
Цветовая температура в Кельвинах.
Кроме перечисленных, в продаже можно найти цветные модули, которые используют для создания осветительных систем и индивидуальных вариантов подсветки дома или квартиры.
Индикаторные светодиоды
Индикаторные
светодиодные чипы наиболее
распространены. Применяются для различной подсветки и индикации, от фонарей и
светофоров до бытовой техники. Современные модификации обладают большой силой
света, хотя это достаточно маломощные
светодиоды.
Функцию
отражателей, концентрирующих световой поток, выполняют стенки и опорная
пластина. Приборы имеют прямоугольные торцы с диаметром 3-10 мм и выпуклые
линзы. Для них требуется источник питания в 2,5-5 В (предел по току – 20-25 мА), а если используется
интегрированный резистор – 12
В. Угол свечения бывает либо
широким (110-140о), либо узким (15-45о). Светоотдача белых светодиодов находится на уровне
3-5 Лм.
Индикаторный диод обладает следующими преимуществами:
- небольшая стоимость;
- безопасные токи и напряжение светодиодов;
- высокий уровень защиты от внешних воздействий;
- небольшое потребление энергии с низкой теплоотдачей, позволяющей устройствам работать продолжительное время без охлаждающих радиаторов.
Среди индикаторных
выделяют следующие типы светодиодов:
| Тип светодиода | Строение | Корпус | Цветовой диапазон | Угол рассеяния | Область применения |
| DIP | Самые маленькие, кристалл в выводном корпусе | Прямоугольный или цилиндрический, диаметр – от 3 до 10 мм. Имеет выпуклую линзу | Одно- и многоцветный (RGB), УФ и ИК | До 60о | Устройства индикации, световые табло, ёлочные украшения |
| Super Flux «Piranha» | Имеет четыре вывода для фиксации на плате | Прямоугольный, с линзой (5 или 3 мм) или без | Зелёный, красный, синий и белые с разной температурой | 40-120о | Подсветка дневных ходовых огней, автомобильных приборов и прочего |
| Straw Hat | Два вывода, кристалл расположен возле передней стенки | Цилиндрический, радиус линзы увеличен, высота уменьшена | Синий, зелёный, жёлтый, белый и красный светодиод | 100-140о | Используются, когда требуется равномерное освещение с небольшим энергопотреблением |
| SMD | Не имеют вывода, монтируются поверхностно | Типовой размерный ряд, часть с выпуклой линзой, другая – плоские светодиоды | Цветные и белые | 20-120о | Являются основой диодных лент |
Наиболее
технологичной и популярной является группа SMD светодиодов.
Мощность
Мощность – не главный технический параметр при выборе лампочки LED, но его воспринимают как один из важнейших, поскольку от этого зависит потребление электроэнергии, экономичность. Если сравнивать с обыкновенными лампочками накаливания, они потребляют намного меньше энергии.
На корпусе, а также упаковке устройств LED есть маркировка мощности. Она находится в пределах от 3 до 25 Вт. В основном, параметр обозначается буквами «P» или «W». Люди, которые привыкли использовать лампы накаливания мощностью 100 Вт, могут приобрести светодиодную лампу мощностью 15 Вт, и она будет освещать комнату так же, но потреблять при этом меньше энергии.
Чипам требуется меньшее напряжение, но при этом они способны излучать большую яркость. Например, светодиодные изделия мощностью 10 Вт по яркости будут соответствовать классической лампочке накаливания мощностью 75 Вт. Чтобы узнать об остальных сравнительных характеристиках, изучите таблицу ниже.
Таблица соответствия яркости ламп накаливания и LED.
Приобретая LED-лампу, стоит помнить о том, что недорогие китайские изделия отличаются меньшей мощностью и не соответствуют указанной на упаковке маркировке. Разница между дорогой лампой и дешевой может колебаться в пределах 5 Вт. Такие осветительные устройства рекомендуется не покупать.
Подключение светодиода.
Самым простым случаем подключения светодиода является подключение с резистором. Последний необходим для токоограничения, чтобы исключить перегорание led при скачках напряжения.
При подключении led-элементов по любой схеме не забывайте придерживаться полярности! Иначе полупроводниковый прибор не будет светить и перегорит.
Электрическая схема соединения светодиода (LED) и резистора (R).
При соединении нескольких светоизлучающих диодов возможны разные варианты их соединения.
Последовательное подключение.
Схема последовательного соединения.
Элементы соединяются последовательно с учетом полярности. В цепи значение тока постоянно, а напряжение на led-элементах суммируется.
Параллельное соединение.
Схема параллельного соединения светодиодов через один резистор.
В этом случае постоянным в цепи сохраняется напряжение, а силы тока на элементах складываются. У данного типа соединения есть недостаток. На разных светодиодах может быть неодинаковое падение напряжения. Поэтому ток на каком-нибудь элементе может превысить допустимый, что приведет к поломке.
Во избежание этого следует подключать к каждой параллельной цепи свой резистор.
Схема параллельного подключения.
Параллельно-последовательное соединение.
При подключении большого количества светодиодов стоит использовать параллельно-последовательную электрическую схему. При этом в параллельных ветках напряжение одинаковое.
Электрическая схема параллельно-последовательного соединения.
Устройство
Прежде чем переходить к ремонту светодиодной лампочки, необходимо разобраться в ее устройстве и понять основные принципы работы. Любая светодиодная лампочка состоит из:
- цоколя;
- драйвера;
- радиатора;
- монтажной платы;
- оптического элемента;
- светодиодов.
Каждая деталь лампочки крайне важна, при поломке даже маленького элемента вся система перестает функционировать.
Цоколь
Базовый элемент любой лампочки, независимо от принципов ее работы. Выполняет множество функций, в число которых входит:
- Обеспечение механической прочности соединения.
- Изоляция проводников.
- Придание конструкции термостойкости, благодаря чему ей не страшны перегревы во время работы. Чтобы нагреть цоколь до критической температуры, необходим мощный скачок энергии.
- Хорошая проводимость электрического тока.
Драйвер
Ключевой элемент, без которого работа диодной лампы будет невозможна. Работа драйвера основывается на следующих принципах:
- При подаче питания на цоколь лампочки через светодиодные кристаллы начинает проходить ток.
- Каждый кристалл состоит из 2 полупроводников.
- Один отвечает за «+», а другой – за «–».
- При их взаимодействии напряжение снижается на определенное количество единиц, что вызывает нестабильность системы.
- Драйвер является своего рода стабилизатором, при помощи которого входящие и исходящие значения выравниваются, образуя постоянную величину.
Монтажная плата
Монтажная плата – пластина из диэлектрика, на которую нанесены проводящие рисунки. Они соединяются в определенную электрическую схему, при помощи которой осуществляется работа светодиодной лампы. Они присутствуют в подавляющем количестве бытовой техники и прочих электронных приборах. Использование монтажной платы в светодиодной лампочке позволяет:
- уменьшить габариты лампочки;
- снизить общий вес конструкции;
- сборка лампочек с монтажными платами обходится дешевле и происходит в разы быстрее;
- повышается надежность рабочей системы лампочки.
Светодиоды
Устройства, при помощи которых лампочка выдает мощный, приятный для человеческого глаза, свет. Классификация светодиодов по типу используемого корпуса:
- SMD.
- «Звезда».
- «Пиранья».
Наибольшей популярностью пользуются светодиоды типа «Пиранья», так как они обладают лучшими показателями теплопроводности и сцепления с поверхностью. Цвет линз у разных моделей светодиодных ламп отличаются и бывают:
- матовыми и окрашенными;
- прозрачными, не обладающими цветовой окраской;
- прозрачными и окрашенными.
У белых светодиодов интенсивность и спектр свечения определяется в кельвинах. Чем меньше число, тем теплее и желтее будет источаемый лампой свет.
Радиатор
В процессе эксплуатации лампочки светодиод выбрасывает в окружающую среду большое количество тепла. Это ведет к перегреву конструкции и снижению ее рабочих характеристик.
Выглядит радиатор, как большое число тонких пластинок, расположенных в середине корпуса лампы. Чем мощнее источник света, тем больше и тяжелее радиатор светодиодной лампы.
Изготавливается из:
- керамики;
- алюминия;
- стекла;
- композитных материалов;
- пластика.
Оптические элементы
К оптическим элементам, входящим в конструкцию светодиодной лампы, относят рассеиватель. Его функции:
- смягчение освещения, источаемого лампочкой;
- моделирование светового потока;
- ограждение источника света от воздействия внешних факторов, что повышает безопасность лампы.
Это особенно актуально для светодиодов, так как свет, испускаемый ими, слишком концентрированный и резкий. В чистом виде он неприятен для глаза и даже способен навредить, при длительном воздействии.
Среди распространенных материалов, используемых при изготовлении рассеивателей лампочки, выделяют:
- полистирол;
- поликарбонат;
- полиметилметакрилат.
Осветительные led
Это высокомощные кристаллы, которые излучают яркий свет. Они применяются для установки на поверхность приборов и выпускаются в белом цвете. Температура свечения разных видов светодиодов отличается: от холодного до теплого белого.
Осветительные SMD led
Многие виды светодиодов имеют корпус типа SMD. Такие устройства обладают большей мощностью, чем индикаторные. Они состоят из кристалла, покрытого люминофором, который размещен на теплоотводящем основании. Есть изделия с колбой или без нее.
Осветительные SMD часто монтируют в лампы, ленты, ручные фонари, фары автомобилей и т. д. Угол их рассеяния света – от 100 до 130°, поэтому для равномерного освещения большой площади применяют большое количество элементов.
COB светодиоды
Очень популярны led-устройства типа COB. Они представляют собой плату с 9 и более элементами, которые залиты люминофором. Световой поток этих видов светодиодов намного выше, чем у SMD. Их угол свечения большой, поэтому их не применяют для создания направленного освещения. Однако диоды типа COB не получиться использовать для общей подсветки, так как угол рассеяния меньше 180°.
Светодиоды типа COB наименее ремонтопригодны, если перегорит один элемент, то придется заменить матрицу.
Filament led
Эта разновидность светодиодов широко применяется для декоративного освещения. Свет этих лампочек намного приятнее для восприятия, чем излучение от устройств типа SMD или COB. Кроме того, Filament имеют более высокий коэффициент полезного действия. Это связано с их конструкцией: диоды устанавливают на цилиндрическое стеклянное основание, а потом покрывают люминофором. Угол их свечения достигает 360°, что позволяет создать направленный свет.
Принцип работы светодиода:
Отличительной особенностью светодиода от более привычных нам осветительных устройств (лампы накаливания, люминесцентные лампы) считается отсутствие в нем нити накаливания и хрупкой колбы, заполненной газом.
Свет в светодиоде образуется благодаря p-n-переходу, пропускающему электрический ток. Так, полупроводниковые материалы p-типа обладают возможностью накапливать заряды с положительными частицами, а полупроводниковые материалы n-типа – с отрицательными. Материалы n-типа представляют собой «накопительный склад» электронов, тогда как в материалах p-типа появляются свободные пространства (дырки), где электронов нет. В тот момент, когда в диод через контакты поступает электрический ток, электроны начинают движение, устремляясь к электронно-дырочному переходу, где инжектируются непосредственно в p-тип. Одновременно в n-типе, представляющем собой отрицательный контакт, также возникает подобное движение.
При протекании электрического тока через p-n-переход в прямом направлении носители заряда (электроны и дырки) рекомбинируют, т.е. происходит исчезновение пары свободных носителей противоположного заряда с выделением энергии в виде излучения фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).
Однако не все полупроводниковые материалы эффективно испускают свет (фотоны) при рекомбинации. Лучшие излучатели относятся к прямозонным полупроводникам. Диоды, сделанные из непрямозонных полупроводников, свет практически не излучают.
Изменяя состав полупроводниковых материалов, можно создавать светодиоды, испускающие свет в видимой части спектра, а также в ультрафиолетовом и среднем инфракрасном диапазоне.
Типовая классификация
К типам светодиодов можно отнести:
- одиночные светодиоды на одном кристалле большой мощности (COB-матрице);
- пары светодиодов в одном корпусе – индикаторные диоды, мигающие попеременно двумя цветами, например, красным и желтым;
- тройки или триады излучателей трех основных цветов – красного, зеленого и синего или RGB: Red – Красный, Green – Зеленый, Blue – Синий.
Трехкристальный светодиод в SMD-корпусе для монтажа на поверхности печатной платы.
Если в трехкристальном светодиоде кристаллы одного цвета свечения – имеем сверхъяркий светодиод. При разных цветах света кристалла получаем RGB-триаду или многоцветный управляемый светоизлучающий прибор.
SMD – аббревиатура от английского словосочетания Surface Mounted Device, устройство поверхностного монтажа. Используется для автоматизации размещения и пайки электронных компонентов на печатных платах, в т.ч. и светодиодов. Применяют в лентах, линейках, модулях и обычных печатных платах.
К основным цветам относится и пара цветов YB – Yellow, желтый и Blue, синий. Есть и другие комбинации цветов, дающих после смешивания белый цвет.
Мощные светодиоды на основе COB-матриц
У крупных моделей в углах корпуса имеются отверстия для крепления. Модели небольших размеров крепятся пайкой на печатную плату.
В дополнение к обычным характеристикам светодиодов у мощных моделей добавляются несколько дополнительных параметров:
- номинальная мощность, Вт;
- размер чипа, мм;
- номинальный рабочий ток кристалла или матрицы;
- срок службы, связанный со стандартами L 70, L80 и др.
Маломощные светодиоды
По величине потребляемой мощности – это светодиоды от 0,05 до 0,5 Вт, рабочий ток – 20-60 мА (средней мощности – 0,5-3 Вт, ток 0,1-0,7 А, большой – более 3 Вт, ток 1 А и более).
Конструктивно к маломощным светодиодам относятся несколько групп LED-излучателей света:
- светодиоды в корпусах SMD обычные и сверхъяркие;
- диоды типа DIP в цилиндрических корпусах – для монтажа в отверстия печатных плат;
- в корпусах типа «пиранья» – для монтажа в отверстия.
Маломощные светодиоды в разных корпусах.
На картинке светодиоды сверху вниз:
- В цилиндрических корпусах типа DIP – с гибкими проволочными выводами для пайки в отверстия платы.
- В корпусах типа «пиранья», они же Superflux, пайка в отверстия.
- В корпусах с планарными выводами для монтажа на контактные площадки одно- и двухсторонних печатных плат или в «колодцы» многослойных плат.
Осветительные LED
Эти светодиоды применяются при освещении помещений и улиц в составе фонарей, автомобильных фар, светодиодных лент и т.д. В связи с этим обладают большой мощностью, высокой интенсивностью излучения, и выпускаются только в белом цвете в корпусах для поверхностного монтажа.
Обычно производятся две разновидности, различающиеся цветовой температурой: cool white (холодный белый) и warm white (теплый белый).
Поскольку кристаллов, излучающих белый свет, в природе не существует, при производстве осветительных светодиодов прибегают к различным технологиям смешения трех базовых цветов (RGB). От способа их сложения зависит цветовая температура получаемого белого света.
Одним из способов получения белого свечения является покрытие излучающего кристалла тремя слоями люминофора, причем каждый слой отвечает за свой базовый цвет. Другой метод состоит в нанесении двух слоев люминофора на кристалл голубого цвета.
Осветительные SMD LED
Большинство осветительных светодиодов также выпускаются в корпусах SMD. В отличие от индикаторных, характеризуются большей мощностью и производятся только в белом цвете.
Основная область применения SMD – светодиодные ленты и лампы, переносные фонари, фары автотранспорта. При этом они дают довольно направленное излучение (порядка 100⁰-130⁰), поэтому при освещении больших территорий приходится использовать большое количество этих LED для равномерной засветки площади.
Конструктивно осветительные SMD представляют собой покрытый люминофором излучающий кристалл на теплоотводящей подложке, обычно медной или алюминиевой. Встречаются как разновидности с линзой, так и без нее.
COB светодиоды
Большое распространение получили светодиоды типа COB (Chip On Board, чип на плате). По сути, это интеграция большого количества (обычно несколько десятков) кристаллов SMD в одном корпусе, которые потом покрываются люминофором.
На картинке вверху показаны для сравнения Cree SMD 5050 (слева) и COB – матрица из 36 чипов (справа).
COB используются только для освещения. Их световой поток на порядок больше, чем у одиночных SMD. Однако следует учесть, что эти светодиоды не подойдут для создания узконаправленного излучения ввиду большого угла рассеяния светового потока. При этом создать абсолютно ненаправленное излучение тоже не получится – угол рассеяния светодиодов менее 180⁰.
Filament LED
Этот тип светодиодов также используется пока только для освещения. Широкое распространение получили в качестве декоративной подсветки помещений. Спектр свечения, в отличие от SMD и COB, гораздо приятнее человеческому глазу и напоминает свет лампы накаливания. При этом сохраняются все присущие LED достоинства: низкое энергопотребление и долгий срок службы.
В этом ролике демонстрируется сравнение декоративной лампы накаливания мощностью 40 Вт и лампы Filament на 4 Вт:
Здесь видно, что при мощности в 10 раз меньше, световой поток, отдаваемый лампой Filament, в 3-4 раза больше.
В то же время КПД Filament даже выше, чем у тех же SMD, — при одинаковой мощности первые позволяют получить большую освещенность. Это достигается за счет технологии COG (Chip On Glass, чип на стекле), при которой светоизлучающие кристаллы устанавливаются на стеклянную подложку, а затем покрываются люминофором.
Сама подложка имеет цилиндрическую форму, что позволяет получить угол рассеяния светового потока 360⁰. То есть такие LED очень хороши при создании ненаправленного излучения.
Характеристики светодиодов
Светодиоды описываются множеством характеристик и параметров. Важнейшие из них:
- сила света и энергетическая эффективность – Лм и Лм/Вт;
- угол расхождения светового потока по уровням 0,5 или 0,7, градусы – у обычных от 120 до 140 град., у индикаторных моделей – от 15 до 45 град.;
- мощность, потребляемая при работе, Вт – малая – до 0,5, средняя – 0,5-3, большая – более 3;
- рабочий ток через диод, мА или А;
- цвет или оттенок белого света, цветовая температура, градусы Кельвина, К – от 2000-2500 К – теплый белый и до 6500-9500 К – белый холодный.
Размеры светодиодов
Размеры светодиода определяются габаритами его корпуса. Для корпусов SMD – длина, ширина, толщина. Первые две величины заложены в обозначении, например, SMD2835, где две пары цифр – это 2,8 мм – ширина и 3,5 мм – длина. Толщину корпуса нужно брать из описания или паспорта на диод.
Для цилиндрических DIP-диодов важные характеристики – диаметр корпуса и его высота с линзой. При этом нужно учесть длину проволочных выводов и рекомендации производителя по их изгибу перед монтажом.
Длина волны светодиода
Такая характеристика светодиодов, как длина волны используется очень редко. Чаще называют цвет свечения.
| Оттенок цвета | Длина волны, нм |
| Инфракрасный (невидимый) | 760-880 |
| красный | 620-760 |
| оранжевый | 585-620 |
| желтый | 575-585 |
| желто-зеленый | 555-575 |
| зеленый | 510-555 |
| голубой | 480-510 |
| синий | 450-480 |
| фиолетовый | 390-450 |
| Ультрафиолетовый (невидимый) | 10-390 |
Длина волны свечения диода измеряется в нанометрах – нм. В паспортных данных изделия она указывается не всегда.
Виды цветовой передачи света
Современные светодиоды излучают:
Желто-зеленый, желтый и красный спектр
В основе p-n перехода используются фосфиды и арсениды галлия. Эта технология была реализована в конце 60-х годов для индикаторов электронных приборов и панелей управления транспортной техники, рекламных щитов.
Такие устройства по светоотдаче сразу обогнали основные источники света того времени — лампы накаливания и превзошли их по надежности, ресурсу и безопасности.
Голубой спектр
Излучатели синего, сине-зеленого и особенно белого спектров долго не поддавались практической реализации из-за трудностей комплексного решения двух технических задач:
Для каждой ступени повышения яркости синего спектра требовалось увеличение энергии квантов за счет расширения ширины запретной зоны.
Вопрос удалось разрешить включением в вещество полупроводника карбидов кремния SiC или нитридов. Но, у разработок первой группы оказался слишком низкий КПД и маленький выход излучения квантов для одной рекомбинированной пары зарядов.
Повысить квантовый выход помогло включение в полупроводниковый переход твердых растворов на основе селенида цинка. Но, такие светодиоды обладали повышенным электрическим сопротивлением на переходе. За счет этого они перегревались и быстро перегорали, а сложные в изготовлении конструкции отвода тепла для них эффективно не работали.
Впервые светодиод голубого свечения удалось создать при использовании тонких пленок из нитрида галлия, наносимых на сапфировую подложку.
Белый спектр
Для его получения используют одну из трех разработанных технологий:
При первом способе на единой матрице размещают сразу три монокристалла, каждый из которых излучает свой спектр RGB. За счет конструкции оптической системы на основе линзы эти цвета смешивают и получают на выходе суммарный белый оттенок.
У альтернативного метода смешение цветов происходит за счет последовательного облучения ультрафиолетовым излучением трех составляющих слоев люминофора.
Методика RGB
Она позволяет:
Простым примером такой реализации служат цветовые елочные гирлянды. Подобные алгоритмы также широко используют дизайнеры.
Недостатками светодиодов RGB конструкции являются:
Эти недостатки вызваны разным расположением монокристаллов на базовой поверхности. Они сложно устраняются и настраиваются. За счет подобной технологии RGB модели относятся к наиболее сложным и дорогим разработкам.
Светодиоды с люминофором
Они проще в конструкции, дешевле в производстве, экономичнее при пересчетах на излучение единицы светового потока.
Для них характерны недостатки:
Виды светодиодных лент по степени пыле и влагозащищенности
Виды светодиодных лент также подразделяются и по степени защиты от атмосферных явлений. На упаковке любой производитель всегда указывает такую характеристику, как: Ingress Protection Rating (сокращённо — IP). Сокращенно – степень защищенности от попадания влаги и пыли.
Принято три индекса в соответствии с международными стандартами: IP20, IP 65, IP 68.
IP 20 – открытая светодиодная лента без оболочки. Используется в сухих помещениях. В помещениях где полностью отсутствует возможность попадания крупных капель воды на поверхность лент.
IP-65 – влагозащищенная лента, помещенная в силиконовую или другую герметичную оболочку. Предназначена для использования в ванной комнате. При определенной доработке можно приспособить к использованию в уличном освещении.
IP-68 – лента, полностью исключающая попадание влаги. Такие ленты практически ничего не боятся. Ни погружения в воду, ни снега, ни льда, ни пыли.
Общее описание
По названию продукции можно понять, что такие диоды являются источниками, дающими довольно яркое излучение. Они были разработаны для ситуаций, когда обычные ленты стандартного типа не способны обеспечить нужный уровень света. Характеристиками таких изделий позволяют часто использовать их в автомобилях.
Сверхяркие светодиоды – источники света, которые имеют особенные показатели и свойства работы. Для функционирования такой продукции присущи следующие нюансы: лента экономична, дает высокий уровень свечения, имеет длительный эксплуатационный срок, позволяет использовать изделие в различных условиях.
Нужно обратить внимание на то, что часто сверхяркие диоды выпускаются с напряжением, равным 12 Вольт. Все источники данного типа функционируют на одном принципе
Изделие имеет чип, который производится из полупроводникового материала. Он покрыт специальными примесями для более эффективной работы. Вкратце: принцип функционирования заключается в том, что ток переходит с анода на катод. Одновременно с этим проходит передача напряжения лишь в одном направлении.
Цвет получаемого в результате освещения и длина волн определяются за счет того, насколько широка рабочая зона, передающая сигнал составляющим. Часто используется кремний и германий, позволяющие облегчить переход.
Светодиоды разделяются на два типа: инфракрасные, ультрафиолетовые. В их перечень входят модели как с напряжением 12 Вольт, так и другим. Подложкой выступает сапфир. Кроме такой классификации, существует еще несколько. Ниже рассмотрим их более подробно.
Принцип работы светодиодов
Любой светодиод имеет p-n-переход. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в электронно-дырочном переходе. P-n переход создается при соединении двух полупроводников разного типа электропроводности. Материал n-типа легируется электронами, p-типа – дырками.
При подаче напряжения электроны и дырки в p-n-переходе начинают перемещаться и занимать места. Когда носители заряда подходят к электронно-дырочному переходу, электроны помещаются в материал p-типа. В результате перехода электронов с одного энергетического уровня на другой выделяются фотоны.
Не всякий p-n переход может излучать свет. Для пропускания света нужно соблюсти два условия:
ширина запрещенной зоны должна быть близка к энергии кванта света;
полупроводниковый кристалл должен иметь минимум дефектов.
Реализовать подобное в структуре с одним p-n-переходом не получится. По этой причине создаются многослойные структуры из нескольких полупроводников, которые называются гетероструктурами.
Для создания светодиодов используются прямозонные проводники с разрешенным прямым оптическим переходом зона-зона. Наиболее распространенные материалы группы А3В5 (арсенид галлия, фосфид индия), А2В4 (теллурид кадмия, селенид цинка).
Цвет светоизлучающего диода зависит от ширины запрещенной зоны, в которой происходит рекомбинация электронов и дырок. Чем больше ширина запрещенной зоны и выше энергия квантов, тем ближе к синему излучаемый свет. Путем изменения состава можно добиться свечения в широком оптическом диапазоне – от ультрафиолета до среднего инфракрасного излучения.
Светодиоды инфракрасного, красного и желтого цветов изготавливаются на основе фосфида галлия, зеленый, синий и фиолетовый – на основе нитридов галлия.
