Сверхяркие светодиоды характеристики: Сверхяркие светодиоды — что это такое, разновидности и применение

Сверхяркие светодиоды: особенности и характеристики

С целью повышения рейтинга продаваемой продукции, а также увеличения продаж, производители и маркетологи взяли на вооружение термин «сверхяркий светодиод». Отсутствие каких-либо норм и стандартов даёт право применять его ко всем видам современных светодиодов без исключения.

Немного теории

Понятие «сверхяркий светодиод» возникло в 90-х годах прошлого века, когда были изобретены дешёвые синие и белые светоизлучающие диоды, световой поток которых стал в несколько тысяч раз больше, чем у диффузных аналогов. Сегодня технология производства кристаллов продолжает совершенствоваться, что наглядно демонстрирует ежегодный рост светоотдачи.

Световая отдача серийно выпускаемых светодиодов перешагнула рубеж в 100 лм/Вт, а в лабораторных образцах достигает 140 лм/Вт. И это не предел. Получается, что каждый вновь изобретенный кристалл светит ярче своего предшественника, а значит, может называться сверхярким.

Разновидности

Чтобы внести ясность в постоянно прогрессирующий рынок светодиодной продукции, было решено разделить все светодиоды на группы и серии. Основным критерием такого деления является потребляемая мощность. Например, крупнейший производитель светодиодов в США, компания Cree, разделяет всю свою продукцию на две группы. В первую группу вошли мощные светоизлучающие диоды (XLamp) с потреблением более 300 мА (1 Вт), а во вторую – сверхяркие светодиоды (High Brightness), потребляющие до 0,5 Вт, но обладающие высокой светоотдачей. Группа сверхярких светодиодов Cree насчитывает несколько семейств, наиболее известными из которых являются PLCC, P4, известные как пиранья, а также светоизлучающие диоды в круглом корпусе с диаметром в 5 мм.

Другие компании-изготовители также придерживаются определённой градации, в которой есть место сверхярким светодиодам. Как правило, они образуют группу элементов малой и средней мощности. Компания Samsung известна на российском рынке своими высокоэффективными smd 5630 серии 541, а также smd 2835 серии 228F. Линейка сверхярких светодиодов Lumileds состоит из серий: Luxeon 3014, Luxeon 3020, Luxeon 3030.

Технические характеристики

Ввиду разнообразия моделей, рассматривать все технические характеристики не имеет смысла. Всем светодиодам, в том числе и сверхярким, присущи одни и те же параметры, которые подробно описаны в данной статье. Поэтому кратко затронем только основной важных параметр и рассмотрим несколько наиболее популярных моделей.

Основной технической характеристикой сверхяркого светодиода средней мощности является световой поток (лм). Среди параметров слаботочных моделей вместо него часто фигурирует сила света (кд).

Например, двухвыводные круглые светодиоды от Cree серии С503 с минимальным углом свечения 15° характеризуются силой света 11-40 кд, что примерно в 10 тыс. раз больше, чем у советского АЛ307. Светодиоды с такой яркостью, измеренной при токе в 20 мА, поистине заслуживают звания High Brightness.

Дополнительно увеличить световую отдачу (силу света) можно при помощи оптического коллиматора.

Всем известные четырёхвыводные P4-пиранья, от компании Cree, обладают световым потоком в 5–8 лм (I=70 мА) с углом свечения 40-120°. Несколько лет назад это считалось огромным достижением. Размещенные в квадратном корпусе со встроенной линзой и, благодаря устойчивости к вибрации, они до сих пор находят применение.

Семейство PLCC является самым многочисленным из группы сверхярких светодиодов от Cree и насчитывает более 20 моделей. Весь модельный ряд предназначен для поверхностного монтажа и отличается высокими цветовыми характеристиками (разнообразием бинов). В самой яркой модели (однокристальный белый PLCC-4) световой поток равен 7 лм при номинальном токе 30 мА. За рубежом PLCC часто используются в архитектурном освещении.

Белые яркие SMD светодиоды от Samsung серии 541 с углом рассеивания 120° способны произвести до 38 лм при токе 65 мА. Не отстаёт от них и продукция Lumileds. Например, линейка Luxeon 3030 выделяется световым потоком 72–109 лм, в зависимости от цветовой температуры. Стоит учесть, что столь высокие значения светоотдачи Luxeon 3030 измерены на токе 120 мА.

Сверхяркие светодиоды. Характеристики и параметры

На заре эры светодиодов даже несильное свечение элемента казалось прорывом, ведь даже несколько штук, объединенных воедино, практически не расходовали энергию. Время шло, а вместе с ним развивались и подобные изделия. Сегодня уже никого не удивишь сверхяркими светодиодами, которые стали использоваться повсеместно. Но несмотря на их распространенность, люди мало что знают о таких LED-элементах. Сегодняшняя статья исправит это упущение.

Светодиоды повышенной яркости: общая информация

Подобные элементы формально можно разделить на 2 категории. Одни имеют повышенную мощность, другие сконструированы таким образом, что при невысоком потреблении электроэнергии способны выдавать световой поток, который в несколько раз больше, чем у обычных аналогов.

Одними из представителей подобных сверхярких светодиодов являются изделия фирмы Cree. Стоимость подобных чипов довольно высока, что приводит к появлению множества подделок. Особенно отличились на этом поприще китайские производители. Зачастую их изделия поначалу светят даже ярче оригинала, однако фальсификат быстро деградирует. Уже через 10-15 часов беспрерывной работы диод тускнеет вплоть до полного отказа.

Если говорить об SMD-компонентах, то среди них также можно найти сверхяркие светодиоды, но потребляемая мощность у них будет значительно выше, как и габариты. А вот элементы небольших размеров можно найти под маркой Epistar. Довольно неплохое качество и долгий срок службы – вот причины популярности этих светодиодов.

Типы подобных элементов и их характеристики

При изготовлении таких светодиодов применяются определенные полупроводники. Если разделить их по типам, можно выделить 2 основных:

1. AlInGaP – из него изготавливаются элементы желтого, зеленого, оранжевого и красного цветов.
2. InGaN – белые, синие, зеленые и сине-зеленые LED-элементы.

Характеристики сверхярких светодиодов позволяют их использовать в совершенно различных областях. Они применяются для освещения цехов, улиц, квартир. Устанавливаются такие элементы и на автомобили в качестве дневных ходовых огней, габаритов или ближнего света фар. Однако последний вариант все больше теряет популярность.

Дело в том, что при работе ультраяркие светодиоды сильно нагреваются. После их установки в корпус фары работать им приходится практически постоянно, что приводит к повышению температуры и быстрой деградации. А вот в качестве габаритов, включаемых лишь в темное время суток, когда на улице значительно прохладнее, они себя зарекомендовали неплохо.

Но самой распространенной областью применения сверхярких светодиодов можно назвать фонари. Такой прибор с установленными в нем элементами, к примеру Cree, способен пробить лучом темноту на расстояние до 2-3 км. При этом его энергопотребление будет оставаться на достаточно низком уровне. Наиболее часто налобные варианты используют рыбаки при ночной ловле – световой поток достигает дна сквозь толщу воды в 3-4 метра.

Применение светодиодов в автомобильной промышленности

Для автомобилей подходят не все LED-элементы. Многим видам необходимо питание всего 2-3 В, в то время как в бортовой сети машины — 12 В. Именно поэтому производитель предлагает специализированные LED-элементы для авто. Здесь главное — понять, куда можно поставить сверхяркие светодиоды в 12 вольт, а куда их монтировать не следует. Ведь если подобные элементы будут стоять на стоп-сигналах, велика вероятность того, что они ослепят водителя идущей сзади машины, а это ни к чему хорошему не приведет. Также не стоит их устанавливать и в подсветку панели – ехать в темное время суток с подобным «тюнингом» будет невозможно.

Приемлема установка сверхярких светодиодов в 12 вольт в фонари заднего хода, габариты, а также в качестве подсветки салона. В этих случаях монтаж подобного оборудования будет оправдан. Возможно включение светодиодов в схему в качестве ближнего света, но в этом случае необходима организация качественного воздушного охлаждения. Примером подобного применения ультраярких элементов служат автомобили Lexus.

Рабочее напряжение LED-элементов

Этому параметру многие уделяют слишком большое значение, не понимая его сути. Дело здесь вот в чем. Если, к примеру, написано, что номинал сверхяркого светодиода — 3 вольта, эта цифра означает всего лишь падение напряжения на нем. Более важным параметром является рабочий ток элемента, который может достигать 1 А.

Что следует учитывать при выборе и монтаже

Выбирая сверхяркие светодиоды для авто или иного применения, стоит обратить внимание не только на заявленные производителем характеристики, но и на внешний вид изделия, качество его изготовления. Часто подделку можно выявить даже при визуальном осмотре невооруженным глазом. На фальсифицированных светодиодах могут быть неровные края, чип под линзой часто располагается несимметрично.

Заниженная стоимость по сравнению со среднерыночной также должна насторожить покупателя. Перед походом в магазин лучше ознакомиться с ценами на официальных сайтах производителей подобной продукции – это убережет от приобретения некачественного товара.

Установка ультраярких светодиодов тоже требует соблюдения определенных правил. Даже при наличии хорошей вентиляции, если есть возможность дополнительного радиатора, это стоит сделать. Для соединения чипа с охладителем следует использовать термопасту.

За и против использования сверхъярких элементов

Как и у любого оборудования, у подобных светодиодов есть сторонники и противники. Согласно проведенным независимой компанией опросам, «против» использования подобных LED-элементов высказалось около 30 % респондентов. Самое интересное, что причиной возникновения негативного отношения стало применение сверхярких светодиодов для фонариков. Люди говорили, что очень вредно, когда таким лучом светят в глаза. Странное мнение поступило от жителей Соединенных Штатов Аамерики, где и проводились опросы по данной теме.

В основном же применение подобных элементов в осветительных приборах имеет больше положительных, чем отрицательных качеств. Конечно, если приобретать качественное, фирменное изделие, стоимость его будет высока, однако и прослужит оно намного дольше, чем низкосортный дешевый диод. Главное в этом вопросе – сопоставить свои возможности с уровнем необходимости подобного приобретения.

Подводя итог вышесказанному

Сверхяркие светодиоды – это действительно вершина развития LED-элементов на сегодняшний день. Не стоит сетовать на то, что стоимость их довольно высока. Как и любые другие устройства, со временем они упадут в цене. Хотя возможно, что инженеры разработают еще какую-нибудь новинку, которая затмит ультраяркий светодиод. Исходя из темпов прогресса во всех технических областях, этого исключить нельзя.

Электрические характеристики светодиодов. Справочные характеристики светодиодов и устройство

Сейчас светодиоды используются довольно часто, причем в большинстве сфер. Они бывают совершенно разных типов и отличаются между собой многими факторами. Конкретно в данной статье речь пойдет о сверхярких светодиодах. Эта продукция несколько специфическая, имеет собственные плюсы и минусы и используется в определенных условиях. Все вопросы будут раскрыты далее в статье.

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.

Типы сверхярких светодиодов

На данный момент существует популярная классификация моделей. Рассмотрим то, на какие виды делятся сверхяркие диоды.

• Cree. Изделия такого типа работают за счет особого состава, в который входят нитрид галлия и карбид кремния. Соедние их характеристик в итоге дает довольно длительный период работы самого диода. Как и все другие, этот вид потребляет немного электроэнергии (не более 12 Вольт). Зачастую, диоды используются на улице, где необходимо освещать дороги, переходы (как подземные, так и надземные), автомагистрали. Более того, их часто применяют для фонарных столбов. Чипы этих устройств оцениваются довольно дорого, так как имеют высокий уровень качества. Часто применяют такие сверхяркие светодиоды для фонариков обычного типа.
• Epistar. Диоды этого вида характеризуются небольшими размерами. Качество устройств хорошее. Имеют длительный эксплуатационный срок. В современное время используются практически везде.
• Smd. Также довольно распространены. Часто используются для наружной подсветки здания. Также могут применяться для подсветки различных предметов в помещении. Эти ленты характеризуются плотным свечением, поэтому и получили популярность во всем мире.

Используя любое из описанных изделий, нужно обязательно применять специальные драйвера, которые позволят подключить их к сети напряжением 220 Вольт. Это связано с низким потреблением ресурса (12 Вольт). Имеющийся драйвер сможет снизить нагрузку, чтобы изделие не сгорело.

Преимущества

За небольшое количество времени сверхяркие и другие диоды стали довольно популярными и востребованными в различных сферах. Причина же скрывается именно в преимуществах, которые сейчас рассмотрим.

• Изделия энергоэффективные. Среди всех имеющихся источников света данный вид считается максимально экономичным. Как правило, использование диодов позволяет снизить запросы на электричество до 80 %. Светодиод сверхяркий белый потребляет больше всего по сравнению с остальными.
• Продукт способен долго работать, не требуя особенного обслуживания или профилактического осмотра.
• Диод не сильно избирателен, что касается температурного режима. Поэтому использовать его можно в любых условиях.
• Если необходим источник света, который защищен от попадания влаги и способен выдерживать удары, то среди сверхярких диодов есть такие модели.
• При работе изделие не нагревается. Единственное, за чем необходимо следить — блок питания. Именно он принимает всю нагрузку на себя и нагревается.

Недостатки

Параметры работы изделий довольно хороши и выгодны. Однако нужно учитывать, что имеются еще и недостатки. Какие?

• Из-за того, что со временем ухудшается проводимость света, падает яркость излучения.
• Если совершается процесс изменения мощности сигнала, то чип может сгореть. Такие ситуации происходят не сильно часто, однако вероятность поломки имеется.
• К чересчур высокой температуре диоды все же восприимчивы. К каким именно показателям тепла — необходимо узнавать конкретно по отношению к приобретенной модели.
• Для того чтобы диод работал, необходимо устанавливать специальный радиатор.
• Если изделие используется в открытом пространстве, придется обеспечивать дополнительную защиту от влаги, грязи, повреждений.

Сфера использования

Сейчас сверхяркие диоды используются широко в промышленной сфере, рекламной, бытовой и в качестве подсветки на различных транспортных средствах. Касательно бытовой — речь идет о свечении LCD техники и других объектов. Также наиболее известный пример использования данного изделия — светофор. Светодиоды сверхяркие — для авто самый востребованный источник света.

Даже с имеющимися недостатками достаточно правильного монтажа, способного снизить минусы до минимума. Как понятно, используется данный продукт довольно много и часто, поэтому приходится говорить о его незаменимости. Такой диод с легкостью создаст нужный уровень света в доме или на улице. Главное, правильно подобрать модель.

Сверхяркие светодиоды — характеристики

Самой важной и определяющей характеристикой можно назвать рабочий ток. Из-за того, что диоды функционируют на постоянном получении ресурса, его превышение может привести к поломке всей конструкции. Средним значением сверхяркого изделия считается 15-20 мА. Ток одного из наиболее мощных диодов может достигать 1 А.

Сверхяркие светодиоды имеют различное напряжение. Оно, в зависимости от модели и назначения, может колебаться от 1.5 до 4 В. Как правило, именно этот показатель влияет на то, какой цвет излучения получается в результате. Например, низкое напряжение позволяет добиться инфракрасного цвета (1.5 В), тогда как наиболее высокое — белого (3.7 В).

Средняя мощность для довольно сильных диодов составляет 1 Вт, для стандартных изделий — 0.3 Вт.

Сверхяркие изделия продаются в различных цветовых решениях. В магазинах имеются янтарные, оранжевые, синие, зеленые, красные и белые модели. Последний вариант можно найти в трех различных оттенках: холодный, теплый и средний.

Особенности монтажа

Для того чтобы сверхяркие светодиоды работали долго и выдавали яркий свет постоянно, необходимо при монтаже организовать теплоотвод. Сделать это можно при помощи радиатора. Из-за того, что основание диодов, изготовленное из полупроводников, способно проводить ток, нужно позаботиться о создании электроизоляции. Основные процессы такие же, как и при монтаже обычных изделий, поэтому проблем не должно возникнуть.

Итог

Сверхяркие диодные ленты способны создать мощное освещение при минимальном затрачивании электричества. За счет этого можно решить вопрос о сильно большом расходе средств на оплату за потребляемый ресурс. На сегодняшний день сверхяркие светодиоды являются важными, незаменимыми и значительными источниками, которые с легкостью создадут нужное освещение в любых условиях.

Содержание:

Светодиодное освещение приобретает все большую популярность и постепенно вытесняет традиционные осветительные приборы. Многие виды светодиодов, выпускаемых производителями, постоянно совершенствуются, их конструкция с каждым годом становится лучше. Увеличивается мощность, корпуса становятся более оптимизированными для использования в различных областях. Огромный выбор цветов дает возможность создавать нужное освещение в разных помещениях. Современные светодиоды, благодаря характерным признакам, могут легко классифицироваться по видам, что в значительной степени облегчает их выбор для тех или иных целей.

Какие бывают светодиоды

Самые первые светодиоды применялись в качестве индикаторов и продолжают использоваться в этой сфере до сих пор. Наибольшее распространение получили индикаторные светодиоды, которые являются элементами выводного монтажа. Они имеют прямоугольную или круглую линзу и встречаются, начиная с самых простых устройств, и заканчивая сложнейшим современным оборудованием. Используются не только для индикации, но и в качестве подсветки.

Наиболее характерные представители этой группы имеют круглые выпуклые линзы, диаметр которых составляет от 3 до 10 мм. Однако незначительный ток этих светодиодов не дает возможности получить большое количество света, делая их использование в качестве осветительных приборов нецелесообразным. Больше всего они подходят для таких приборов, как бегущая строка и световое табло. Они требуют незначительного тока и напряжения и почти не нагреваются.

Индикаторные светодиоды могут быть белыми или цветными в соответствии со стандартным цветовым спектром. Некоторые конструкции выпускаются в многоцветном варианте. В этом случае одна линза оборудуется тремя переходами, а нижняя часть — четырьмя выводами. Такие элементы получаются более функциональными, что дает возможность создания цветных светодиодных табло.

С развитием технологий, в выводном монтаже стали использоваться более современные яркие светодиоды. Сила света этих элементов значительно выше, чем у индикаторных светодиодов, поэтому они стали широко применяться для карманных фонариков.

Поверхностный монтаж на печатную плату все чаще выполняется с помощью светодиодов, совместивших индикаторные и осветительные функции. Известные под маркой SMD — Surface Mounted Device. Они заключены в корпуса со стандартной размерной линейкой. По мощности их можно сравнить с индикаторными светодиодами. Большое количество таких светодиодов может быть смонтировано на небольшой площади печатной платы. За счет этого удается получить светодиодные лампы, и панели практически любых размеров.

Отдельно стоит отметить группу сверхъярких светодиодов, широко используемых в наружной рекламе и тюнинге автомобилей. Они известны под названием «Пиранья», имеют прямоугольную форму и улучшенные рассеивающие свойства. Четыре вывода позволяют жестко закрепить элемент на плате или другой плоскости. Основные цвета — белый, красный, зеленый и синий, размеры составляют 3-7,7 мм.

В настоящее время светодиоды наиболее широко используются в помещений. Они представлены модельным рядом СОВ, что означает Ghip On Board. Данные источники света могут быть теплыми и холодными, белыми, желтыми и других оттенков. По цвету они похожи на обычные лампы накаливания, лампы дневного света и даже на естественный солнечный свет. Эти параметры напрямую зависят от характеристик полупроводников и нанесенного люминофора. Для нанесения покрытия используются в основном синие светодиоды, что дает возможность получения красного, зеленого, желтого и другого цвета. Световые качества максимально приближены к люминесцентному освещению.

Конструктивно светодиоды СОВ состоят из множества кристаллических полупроводников, смонтированных на общую подложку и покрытых люминофором. Таким образом, удается достичь высокой яркости за счет суммарного светового потока, создаваемого несколькими источниками света, расположенными очень плотно между собой. В случае необходимости такие светодиоды могут применяться как индикаторы.

В процессе эксплуатации данным элементам обязательно необходим отвод тепла, а устройства повышенной и высокой мощностью оборудуются радиаторами. В противном случае под влиянием тепла светодиодные кристаллы будут разрушаться. Если они окажутся частично разрушенными, потребуется замена всей подложки. Поэтому рекомендуется заранее позаботиться об охлаждении.

Сегодня все более популярными становятся источники света Filament, светодиоды у которых напоминают обычную нить накаливания. Световые свойства этого вида светодиодов заметно превосходят любые модели СОВ. Это достигается за счет большого количества кристаллов, смонтированных на стеклянную подложку. Далее вся конструкция заливается флуоресцентным составом. Данная технология получила название Chip On Glass, что означает чип на стекле.

Величина видимого телесного угла составляет 3600, поэтому световая отдача выше, чем у плоских матриц. Светодиодная лампа на 6 Вт по световому излучению равна обычной лампе накаливания на 60 Вт.

Параметры светодиодов

Одной из основных характеристик светодиодов является рабочий ток. Дело в том, что данные элементы могут работать лишь при определенной силе тока, обеспечивающей нормальную работоспособность. Поэтому даже незначительное превышение установленной величины тока, быстро приведет к выходу из строя светодиода — он просто перегорит.

Рабочий ток отличается у каждого типа источника света. Более мощным элементам требуется соответствующий более высокий ток. Для регулировки необходимой величины тока в каждой светодиодной лампе и светильнике установлены специальные драйвера. Если же светодиод подключается отдельно, необходимо знание его технических характеристик для ограничения тока с помощью нужного драйвера, конденсатора или резистора.

Не менее важным параметром светодиодов является рабочее напряжение. Его величина зависит от самих полупроводников и других материалов, применяемых при изготовлении. Таким образом, светодиоды с разными цветами отличаются различным рабочим напряжением. То есть, значение рабочего напряжения можно установить по цвету того или иного светодиода.

В большинстве случаев питание светильников и светодиодных лент осуществляется с помощью драйверов, с выходным постоянным током 12 В. То есть, в последовательной цепи может быть только 4 светодиода с рабочим напряжением 3 В. Если включить дополнительно пятый светодиод, такая цепь не будет работать. Данная характеристика называется также падением напряжения, составляющим в данном случае 3 вольта.

Нельзя забывать и о таком параметре, как мощность светодиода. На ее показатели оказывают влияние две предыдущие характеристики — рабочий ток и падение напряжения. Большой ток для мощных светодиодов должен совмещаться с качественной системой охлаждения. Для этого используются алюминиевые и медные радиаторы, а также вентиляторы-кулеры принудительного обдува.

Мощность любого светодиода определяется путем умножения значения напряжения на силу тока. При расчетах светодиодной сборки учитываются все используемые элементы. Например, общая мощность светодиода, включающего 100 кристаллов по 1 ватту, будет составлять 100 Вт.

Испускаемый осветительными светодиодами, отличается более высокой мощностью по сравнению с другими источниками — лампами накаливания, люминесцентными и другими светильниками с такой же, или более высокой мощностью. Следовательно, у них и более высокая световая отдача на каждый ватт мощности того или иного светодиода. Тем не менее, эти превосходные качества будут заметно отличаться, в зависимости от типа и качества изготовления конкретного элемента.

Немаловажное значение имеет угол рассеивания. У светодиодов он меньше, чем у других светильников. Для его расширения применяются специальные рассеивающие линзы. При необходимости создания узкого угла рассеивания используются собирательные линзы, сужающие световой луч. Яркость светодиодного пучка света будет неравномерной в границах угла рассеивания. Яркое свечение в центре постепенно снижается с приближением светового потока к краям этого угла.

Классификация

Для того чтобы не растеряться среди многообразия видов и типов светодиодов, нужен единый стандарт, в соответствии с которым все излучающие диоды можно разделить на группы по тем или иным параметрам. Но как оказалось, такого стандарта не существует, и каждый производитель светодиодов классифицирует продукцию по своему усмотрению. Причина такого подхода очевидна. Оптоэлектроника стремительно развивается, появляются все новые модели светодиодов, сделанные по более совершенным технологиям.

К сожалению, перечислить сначала основные, а затем второстепенные характеристики также не получится. Такое деление весьма субъективно. Поэтому придется приступить к детальному рассмотрению вопроса, чтобы читатель наглядно смог ознакомиться со всеми наиболее распространенными видами и типами светоизлучающих диодов.

Цветовая гамма

Нынешние технологии позволяют получить кристалл светодиода с любым цветом излучения в видимом диапазоне. Для этого используют химические соединения полупроводниковых материалов: индия и галлия с разными элементами. С целью унификации, кроме цвета, на упаковке с изделием указывают ещё одну характеристику: длину волны излучения. Она помогает максимально точно идентифицировать оттенок. Например, к светодиоду с зелёным свечением можно отнести любой светоизлучающий кристалл с длиной волны от 500 до 570 нм. При этом экземпляр с λ=500-520 нм будет иметь цвет морской волны, а с λ более 550нм — салатный оттенок. Промежуточные цвета получают методом близкого расположения трёх кристаллов: синего, красного и зеленого с последующим управлением мощностью их свечения. Это так называемые RGB-светодиоды. Существуют также двуцветные виды, используемые в основном в индикаторной подсветке.

Отдельным абзацем следует упомянуть о белых типах светодиодов. Они имеют широкий спектр излучения и формируются, как правило, на базе ультрафиолетового светодиода, покрытого люминофором. Они имеют свою градацию по оттенкам (теплый, нейтральный, холодный), что выражается в виде такого параметра как .

УФ и ИК излучающие диоды хотя и не работают в видимом спектре, но своей практической пользой также заслуживают место в перечне разновидностей светодиодов.

Мощность

В зависимости от назначения мощность потребления может составлять от единиц мВт до десятков Вт. Первые, самые маленькие типы светодиодов – это бескорпусные кристаллы. Их используют для создания COB-матриц с применением последних технологий. Ко второму типу условно можно отнести изделия мощностью от 60 мВт до 1 Вт (ультраяркие в прозрачном корпусе, smd 3528 и их производные). В третью группу войдут светодиоды с мощностью рассеивания более 1 Вт, требующие применения дополнительной системы охлаждения. Самыми мощными принято считать COB-матрицы. Один такой модуль размером 35х35 мм способен рассеивать до 160 Вт.

Сила света

Данная характеристика напрямую связана с такими параметрами как мощность, угол свечения и технологией производства. Чем меньше угол, тем больше яркость в точке измерения. Сверхъяркие виды светодиодов с углом рассеивания 110° имеют силу света около 1000 мкд, а с углом 15° – силу света 35000 мкд.

В американской корпорации каждое поколение мощных белых светодиодов заносят в отдельную группу (S5, T6, U3…).Таким образом, производитель старается выделить каждый новый тип светодиода, имеющий повышенную светоотдачу при прежней мощности потребления.

Стоит отметить, что устаревшие диффузные светодиоды типа АЛ307 с силой света 0,4-6 мкд перестали быть востребованы и практически вытеснены сверхъяркими аналогами со светоотдачей в тысячи раз больше.

Падение напряжения

Падение напряжения однокристальных светодиодов определяется их мощностью и цветом излучения и имеет фиксированные рамки. Например, в характеристике белого излучающего диода может быть указано падение напряжения от 3,3 до 3,6В.

Наращивание тока через кристалл с целью увеличения яркости не могло продолжаться бесконечно. В итоге компании наладили выпуск многокристальных светодиодов, которые рассчитаны на напряжение 9, 12, 18, 24, 48, 72 вольт. Ярким представителем этого семейства является COB-матрицы белого свечения.

Нельзя не вспомнить о филаментах, которые питаются постоянным напряжением около 70В. Эти специфические стержни используются в лампах с имитацией нити накала.

Исполнение и назначение

Если вдаваться в детали, то этот раздел станет очень обширным. Ведь каждый производитель выпускает сотни видов светодиодов, отличающихся геометрическими размерами, чтобы удовлетворить нужды потребителей. И всё же существуют признаки, по которым можно их упорядочить.

Перечислим основные типы светодиодов:

1. Слаботочные:
   а) сверхъяркие двухвыводные в круглом прозрачном корпусе 3, 5, 10 мм. Применяют в качестве индикаторов, в рекламно-информационных модулях, светофорах;
   б) smd светодиоды прямоугольной или квадратной формы размером до 3х3,5 мм. Наиболее часто используются в построении бегущих строк и систем индикации.
2. Мощные smd:

   а) собраны на одном кристалле без линзы и применяются в светодиодных лампах и лентах широкого потребления;
   б) собраны на нескольких кристаллах с общей линзой и позиционируются для промышленного и декоративного освещения.

3. COB-модули белого свечения могут достигать размера 38х38 мм в квадратном исполнении и 50х6 мм в форме линеек. Они востребованы в конструировании прожекторов и фонарей уличного освещения.
4. Filament. Выполнен в виде стержня длиной около 30 мм с множеством кристаллов на поверхности. Возможности филаментных светильников только раскрываются. Пока они применяются для создания на 220В.
5. OLED. Тонкопленочные органические светодиоды для построения дисплеев.
6. Излучающие диоды в ИК и УФ-диапазоне. Их выпускают как в корпусе с выводами, так и в smd исполнении. Среди товаров широкого потребления их можно увидеть в пультах ДУ и лампах для сушки ногтей.

В заключение стоит отметить, что приведенная классификация не является полной и может быть ещё дополнена подвидами и группами. то же самое касается постоянно расширяющейся сферы применения. Но общая концепция, которую выдвигают лидеры в производстве оптоэлектроники Nichia, Cree и Philips в данной статье описана максимально подробно.

Читайте так же

Светодиодное освещение является на сегодняшний день наиболее эффективным, и в этом контексте вовсе не удивительно, что год за годом светодиоды претерпевают определенную эволюцию. Их мощность становится все больше, корпуса оптимизируются под те или иные цели, не говоря уже о цвете излучаемого света.

Цвет может быть практически любым, достаточно производителю подобрать соответствующий состав полупроводника и легирующих примесей, чтобы ширина запрещенной зоны для рекомбинирования электронов и дырок дала бы необходимый цвет.

Телесный угол рассеивания — до 140 градусов для прямоугольной линзы, и до 130 градусов — для линзы круглой. Яркость свечения индикаторного светодиода — от 100 до 1000 милликанделл в среднем.

Яркие светодиоды выводного монтажа

За индикаторными светодиодами появились яркие светодиоды с круглыми линзами до 10 мм диаметром, которые стали уже широко применять в карманных фонариках. При потреблении до 30 мА при 2 — 4 вольтах питания, сила их света достигает 5000 милликанделл.

Эта разновидность индикаторных светодиодов, предназначенная специально для поверхностного монтажа на печатную плату. Такие светодиоды выпускаются , размером от 0603 до 7060, причем наиболее распространены размеры от 1608 до 3528. Видимый телесный угол — от 20 до 140 градусов, а средняя яркость 300 — 400 милликанделл.

Их мощностные характеристики сходны с индикаторными светодиодами выводного монтажа. Тем не менее, светодиоды поверхностного монтажа можно монтировать на плату в больших количествах на малой площади, и таким путем получить светодиодную лампу или световую панель любого размера. — также набор SMD-светодиодов на подложке.

Особая группа светодиодов, широко применяемых в рекламной промышленности и в автотюнинге — сверхъяркие светодиоды «Пиранья» 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.

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.

Светодиодное освещение — самая широкая на сегодня область применения светодиодов. Излучение может быть теплым и холодным, белым, желтым или любого другого оттенка, близким по цвету к лампам дневного света, к лампам накаливания, или даже к солнечному свету, в зависимости от , и главным образом, на стадии производства, — от состава полупроводника и люминофора.

Наиболее распространенный способ изготовления осветительных светодиодов — нанесение люминофора на синий светодиод. В результате свет излучаемый светодиодом получается желтым, зеленым, красным и т. д. Свет приближен по свойству к люминесцентному.

Светодиоды COB — это множество полупроводниковых кристаллов, установленных на одной подложке, и залитые люминофором. Как и в случае с монтажом нескольких SMD светодиодов на плате, здесь получается похожий результат — большая яркость благодаря суммарному световому потоку от нескольких маленьких источников света. Но источники (кристаллы) расположены на подложке плотнее, поэтому и световой поток получается больше, чем при монтаже SMD на плате.

COB-светодиоды конечно пригодны и в качестве индикаторов. Светотехническое оборудование, в свою очередь, стало с COB-светодиодами значительно дешевле, не только в силу автоматизации процесса изготовления, но и благодаря более экономичному нанесению материалов.

Важно, однако, всегда помнить, что такому светодиоду требуется обеспечить обязательный отвод тепла, а мощным и очень мощным (от 3 до 100 Ватт) требуется радиатор, иначе произойдет быстрое тепловое разрушение кристаллов.

Отремонтировать такую COB матрицу невозможно, и если испортится часть кристаллов, то придется менять всю подложку целиком на новую, поэтому лучше сразу создать ей приемлемые условия в плане охлаждения.

Параметры питания, как правило — от 3 до 35 вольт, в зависимости от конкретной модели, и ток — от 100 мА до 2,5 А и даже более.

Этот тип светодиодов обладает еще лучшими световыми свойствами, чем COB. На стеклянную подложку монтируется множество кристаллов, затем они заливаются флуоресцентным составом. Технология называется Chip On Glass — чип на стекле.

Видимый телесный угол получается 360 градусов, и световая отдача именно поэтому превосходит матрицы с плоскими подложками. Одна 6 ваттная лампа на базе filament-светодиодов по количеству излучаемого света соответствует 60 ваттной лампе накаливания.

Вообще все представленные на рынке светодиоды невозможно четко и более точно классифицировать, ведь идет процесс эволюции полупроводниковых источников света, и одни являются разновидностью других. Светодиодные ленты по сути — SMD светодиоды на подложке, а светодиодные индикаторы — набор индикаторных светодиодов. Поэтому наш краткий обзор наиболее выразительных позиций закончен.

В последние годы об энергосберегающих светодиодных технологиях говорят очень много. Говорят о важности их повсеместного внедрения, об экономии затрат на электричество, об отличных световых характеристиках светодиодов и многом другом. Однако, никто не говорит о том, какие бывают светодиоды, и как их применять.

Всё дело в том, что мир светодиодов уже настолько большой, что неподготовленный человек часто испытывает трудности, пытаясь разобраться в особенностях различных светодиодов. Для того, чтобы прояснить ситуацию, мы попытаемся подробно описать все существующие на рынке светодиоды и их функциональное отличие друг от друга.

Светодиоды можно разделить по следующим параметрам:

по типу применения;

по технологии изготовления;

по размеру и форме;

по цвету свечения;

по мощности светодиода;

Теперь давайте остановимся на каждом параметре в отдельности.

По типу применения

Существует два основных типа применения светодиодов: для нужд индикации («индикаторные светодиоды”) и для нужд освещения («осветительные светодиоды»).

Как пример индикаторных светодиодов

можно привести светодиодные ленты или гирлянды, разработанные для украшения или создания настроения в интерьере. Также индикаторные светодиоды можно увидеть в габаритных огнях автомобилей, светодиодных светофорах, индикаторном освещении и в прочих местах, где нет необходимости применять мощные, осветительные светодиоды. В целом, индикаторными светодиодами выступают маломощные светодиоды, цель которых светиться в тёмное время суток и быть заметными.

Осветительные, мощные и сверхмощные светодиоды

применяются в профессиональном оборудовании для ночного освещения различных объектов: , промышленные светильники и проч. Также осветительные светодиоды широко используются в , и . Такие светодиоды могут различаться по мощности и по цвету свечения в зависимости от целей их использования.

По технологии изготовления

По технологии изготовления различают органические светодиоды (OLED), лазерные светодиоды и стандартные RGB светодиоды.

Органический светодиод

(от англ. Organic Light-Emitting Diode (OLED) — полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, которые эффективно излучают свет при прохождении электрического тока. Основное применение технология OLED находит при создании устройств отображения информации (дисплеев). Предполагается, что производство таких дисплеев будет гораздо дешевле, нежели производство жидкокристаллических дисплеев.

Потребность в преимущественных параметрах, демонстрируемых органическими дисплеями, с каждым годом растёт. Однако на данный момент производятся только индикаторные OLED светодиоды. Их мощность очень мала, чтобы использовать их для полноценного ночного освещения. Возможно, в скором времени человечество увидит расцвет данной технологии.

Лазерные диоды

— это лазер, в котором активной средой является электронно-дырочный газ, а рабочей областью — полупроводниковый p-n переход, аналогичный p-n переходу обычного светодиода. Лазерные диоды — важные электронные компоненты. Они находят широкое применение как управляемые источники света в оптоволоконных линиях связи. Также они используются в различном измерительном оборудовании, например лазерных дальномерах. Другое распространённое применение — считывание штрих-кодов. Лазеры с видимым излучением, обычно красные и иногда зелёные — в лазерных указках. Инфракрасные и красные лазеры — в проигрывателях CD- и DVD-дисков. Синие лазеры — в выходящих в настоящее время на рынок устройствах HD DVD и Blue-Ray. Исследуются возможности применения полупроводниковых лазеров в быстрых и недорогих устройствах для спектроскопии.

До 1990-x производители светодиодов могли выпускать только красные, жёлтые и зелёные диоды. Благодаря синим светодиодам современные светодиодные светильники светят так ярко. Однако только комбинация синего, зелёного и красного способна давать цвет, визуально воспринимаемый человеческим глазом как чистый белый, а также многие оттенки цветовой гаммы. Поэтому до изобретения синего светодиода говорить о полноцветном светодиодном светильнике не приходилось.

Первый синий светодиод был создан ещё в 1971 в компании RCA Laboratories. Его разработал Жак Панков (Яков Исаевич Панчечников), изобретатель светодиодов на нитриде галлия. Однако технология производства была чрезмерно затратной (плёнка нитрида галлия на сапфировой подложке).

Революция в наружных светодиодных экранах и электронных табло совершилась в 1990 году, когда японский изобретатель Судзи Накамура, работавший в то время на японскую корпорацию Nichia Chemical Industries, изобрёл дешёвый синий светодиод.

К 1993 году компании Nichia, первой в мире, удалось начать индустриальный выпуск синих светодиодов. К 2002 году доля производства синих светодиодов у компании возросла до 60 процентов от общего объёма производства. На сегодняшний день кроме компании Nichia

крупнейшими производителями светодиодов являются фирмы CREE

(США) и SAMSUNG

(Южная Корея).

По размеру и форме

Светодиоды отличаются размером и геометрической формой. Наиболее популярными являются светодиоды в цилиндрическом корпусе, а также квадратной и прямоугольной формы. Размеры светодиодов не регламентируются, поэтому различные производители выпускают светодиоды различных размеров, в среднем от 2 мм до 10 мм в диаметре. Также светодиоды различаются количеством светоизлучающих кристаллов. Как правило, в корпусе светодиода находится один кристалл. Однако, иногда, в зависимости от технологии производства, производители располагают нескольких кристаллов на одной подложке. Такая конструкция называется светодиодным кластером.

По цвету излучения

Светодиоды различаются цветом излучения. Цвет зависит от длины волны излучения светодиода. Наиболее распространенные цвета это, конечно, красный, синий, зелёный и белый.

По мощности светодиода

Светодиоды отличаются яркостью и мощностью. Как правило, чем мощнее светодиод, тем ярче он светит, но и потребляет больше электроэнергии. Однако, энергопотребление даже сверхъяркого светодиода намного меньше, чем сходной по яркости энергосберегающей лампы. Таким образом, при покупке светодиодного светильника не стоит ориентироваться на его мощность. Лучше обращать внимание на отношение производимой силы света (измеряется в люменах, Лм) на 1 Ватт потребляемой электроэнергии. Хорошим показателем считается 100 лм/Вт и выше. Теоретический предел светодиода — 500 Лм/Вт, хотя на данный момент удалось добиться только 250 Лм/Вт и только в лабораторных условиях.

Заключение

В целом, выбор светодиода, как и выбор светодиодного светильника не так сложен. Однако, если после прочтения данной статьи у Вас ещё остались вопросы по поводу светодиодного оборудования, то мы с радостью поможем выбрать светильник, который подойдет именно Вам!

Справочник светодиодов отечественных. Datasheet. Характеристики и параметры.

SMD светодиоды – характеристики, даташиты, онлайн калькулятор

Воспользовавшись справочными данными из нижеприведенной таблицы с техническими характеристиками наиболее популярных SMD светодиодов, Вы сможете при самостоятельном изготовлении подсветок и светильников, или, покупая готовые источники света, рассчитать и оценить их светотехнические возможности. С помощью данных из таблицы сможете определить параметры светодиодной ленты в случае отсутствия на ней маркировки.

Кликнув по надписи синего цвета, обозначающей типа светодиода, Вы можете ознакомиться с даташитом от производителя, хранящегося непосредственно на сайте. В даташитах приведены более подробные технические характеристики обыкновенных и сверхярких светодиодов с учетом величины протекающего через них тока и температуры окружающей среды.

Электрическая схема расположения кристаллов в светодиоде LED-RGB-SMD5050 и схема его включения в светодиодной ленте приведена в статье сайта Подключение RGB светодиодных лент.

В настоящее время подавляющее число ламп, светильников, светодиодных лент и модулей изготовлены с использованием одного из типов светодиодов, приведенных в таблице. Срок службы SMD светодиодов по заявлению производителей составляет не менее 80000 часов.

Калькулятор для расчета

параметров токоограничивающего резистора для LED

При самостоятельном изготовлении светодиодных источников света и светильников необходимо рассчитать номинал и мощность токоограничивающего резистора. Для упрощения этой задачи представляю в помощь специальный онлайн калькулятор, с помощью которого Вы сможете рассчитать сопротивление и мощность требуемого резистора в зависимости от типа светодиода, их количества и напряжения источника питания. Параметр «Напряжение падения на одном LED» берется наибольшее значение из последней колонки таблицы, «Максимально допустимый ток через LED» из предпоследней колонки.

Если в наличии нет резистора нужной мощности, то его можно заменить несколькими резисторами одинакового номинала меньшей мощности, включив их последовательно или параллельно. При этом мощность, рассеиваемая на одном резисторе, будет равна расчетной мощности, деленной на количество резисторов. Величина резисторов при последовательном включении уменьшится и будет равна расчетной величине, деленной на количество резисторов. При параллельном включении нужно брать резисторы, номиналом, равным требуемому умноженному на количество резисторов.

Например, в результате расчета необходим резистор мощностью 1 ватт и номиналом 200 Ом. Этот резистор можно заменить четырьмя включенными последовательно резисторами мощностью 0,25 ватт номиналом по 50 Ом. При этом если светодиодов, например, пять, то впаять резисторы можно по одному между диодами.

Подключать непосредственно к источнику питания, батарейке или аккумулятору один или несколько соединенных последовательно светодиодов без токоограничивающего резистора недопустимо, так как это приведет к выходу их из строя.

При питании светодиодов от аккумулятора (батарейки), необходимо учесть, что во время работы светодиодов происходит, в зависимости от степени разряда и емкости аккумулятора, снижение напряжения на его выводах до 20%. Если напряжение холостого хода аккумулятора будет близко к напряжению падения на светодиоде, то он будет светить с пониженной яркостью.

Онлайн калькуляторы для определения номинала резисторов

по цветовой маркировке

Если номинал резистора на корпусе обозначен в виде четырех или пяти цветных колец, то величину его можно определить с помощью одного из нижеприведенного онлайн калькулятора.

Онлайн калькулятор для определения сопротивления резисторов

маркированных 4 цветными кольцами

Онлайн калькулятор для определения сопротивления резисторов маркированных

5 цветными кольцами

Игорь 06.03.2017

Александр, здравствуй!

Подскажи, будь добр, 12 светодиодов мощностью 3 вата будет 36 ватт. А начинаешь считать по формуле получается другое, 12×3,4В=40,8В×0,7А=28,56 вата.

И ещё, рекомендуют драйвер на 0,6 А, а прислали на ток 0,5 А, говорят пойдёт. Так, то всё работает, но почему драйвер не перегорает?

И ещё, советуют драйвер брать на 20-30% мощнее, то получается что который прислали подходит?

Александр

Здравствуйте, Игорь.

3 ватта – это паспортная потребляемая мощность светодиода. Расчетная – это реальная. При этом надо учесть, что 3,4 В это тоже справочное значение напряжения и может на практике отличаться, быть от 3,2 до 3,8. Так что рассчитываете вы все правильно.
Чем на меньший ток рассчитан драйвер, тем слабее будут светить светодиоды, так как падение напряжения на них будет прежним.

Драйвер должен быть рассчитан не только на ток, но и иметь запас по напряжению. Для вашего случая напряжение должно быть около 55 В, если меньше 40 вольт, то светодиоды могут и не засветить. Если напряжения недостаточно, то нужно уменьшить количество последовательно соединенных светодиодов, например, до 8. Тогда заработают.

Драйвер, рассчитанный на меньший ток, чем номинальный для светодиодов брать можно, просто яркость свечения светодиодов будут немного меньше. Это как раз Ваш случай. А вот на больший ток недопустимо, так как от перегрева кристалла светодиоды быстро выйдут из строя.
Запас по мощности рекомендуется для блоков питания, для драйверов мощность должна быть равна расчетной.

Сверхяркие светодиоды на 12 вольт

Если бы человечеству было невыгодно использование светодиодов, то о них бы знал только ограниченный круг ученых. Но источник с принципиально новым видом излучения оказался весьма эффективным. Со временем маленькие кристаллики стали объединять по несколько штук в одном корпусе, научились также выращивать супер кристаллы увеличенных размеров. В результате получили ультраяркие светодиоды, или, как их еще называют, сверхяркие светодиоды, с широчайшими возможностями применения.

Сам по себе элементарный светодиод рассчитан на напряжение на более 3-5 Вольт. Его характеристики дают возможность применять такой элемент в целях индикации и для декоративного освещения. Однако ученым удалось разработать более мощные приборы, используя ряд ухищрений. Так на свет появились сверхяркие супер светодиоды на 12 Вольт. Применяя драйвер, устройство на 12 Вольт можно подключать к более высокому напряжению, в том числе к сети 220 Вольт.

Импульсное изменение яркости

Главным достоинством, которым обладает сверхъяркий супер светодиод на 12 вольт, являются его малые энергетические аппетиты и одновременно с этим яркий свет. Дополнительное преимущество – контролируемое изменение яркости светодиодов, для чего применяют контроллер. Получается, что прибор, в котором используются сверхяркие светодиоды, может уменьшить или увеличить интенсивность своего излучения.

Чтобы управлять яркостью светодиодов, применяют широтно-импульсную модуляцию. При таком методе уменьшить яркость можно, периодически выключая лампочку. Лампа пульсирует, и параметры пульсации будут определять интенсивность ее свечения.

Этот принцип работы позволяет расширить возможности светодиодов повышенной яркости. В итоге мы получаем функциональные:

• фонарики;
• автомобильные фары;
• световую сигнализацию;
• домашние светильники.

Заметим, что в сигнализации применяют мигающий светодиод на 5, 12 и даже 14 вольт, помогающий привлечь внимание к витринам, прилавку или окошку кассы. Используют также низковольтные приборы. Мигающий светодиод устроен несколько иначе, чем обычная индикаторная лампочка. В корпус, где находится кристалл, помещен чип импульсного генератора.

Чаще всего суперяркие светодиод на 12 вольт заменяют галогенные лампы, дающие направленный свет. Именно поэтому, производя лампы с использованием светодиодов, им делают стандартный цоколь E14, GU10 и некоторые другие.

Важные характеристики

Все суперяркие источники имеют такие же световые характеристики, как обычные светодиоды:

• световой поток;
• яркость;
• светоотдача;
• освещенность

Устанавливая 12-вольтную светодиодную лампу на тот или иной прибор, необходимо понимать, что ее эффективность зависит от длины волны излучения или, проще говоря, от цвета. Вот таблица, в которой приведена зависимость.

Но изучая эти характеристики, не каждый человек сможет понять, какой именно прибор ему подойдет. Гораздо легче определиться, глядя на электрические параметры: напряжение, максимальный прямой ток, мощность прибора.

Помимо этого существуют и другие характеристики. Суперяркие светодиоды могут быть созданы на основе одного кристалла или быть многокристальными. Такие характеристики, как длина волны и цветовая температура, отвечают за цвет свечения. Важные параметры – угол свечения, размер корпуса и количество светодиодов в одной лампе.

Разработка новых моделей привела к тому, что появилась еще одна отличительная черта – форма корпуса. Популярным корпусом для ультроярких светодиодов на 12 вольт является «пиранья», имеющая четыре вывода. Существуют также модели с двумя выводами и модели, предназначенные для поверхностного монтажа.

Каждой модели прибора соответствует своя таблица параметров, заглянув в которую можно выяснить особенности работы этого прибора.

Несколько предостережений

Главной проблемой при производстве суперярких светодиодов является проблема теплоотвода. Светодиоду нельзя перегреваться, иначе интенсивность освещения необратимо уменьшится. Особенно перегреву подвержены суперяркие приборы большой мощности, поэтому при самостоятельном монтаже необходимо обеспечивать их охлаждение с помощью радиатора.

Повышенное внимание обращайте на электрические параметры, не допуская подключения к напряжению, которое выше указанного в инструкции, и обеспечивая только допустимый ток. Таким образом, суперяркие источники смогут светить максимально долго.

Аккуратно обращайтесь с медными выводами, поскольку их перегиб или сильная деформации приведет к тому, что мощность сигнала изменится.

Обзор светодиодной продукции компании CREE

22 декабря 2009

Вполне очевидно, что в самом ближайшем будущем производители осветительных приборов будут вынуждены сворачивать производство традиционных изделий и переходить к выпуску светодиодных светильников.

В последнее время в ряде индустриально развитых стран приняты программы постепенной замены традиционных источников света полупроводниковыми. Так, например, в Великобритании уже с 2009 года запрещено производство и использование ламп накаливания. В США, странах Евросоюза и в Австралии полный отказ от традиционных ламп накаливания запланирован на 2010 год. А примерно к 2015 году подобная участь может постигнуть и другие, широко распространенные в настоящее время источники света, такие как газоразрядные и галогенные лампы. К примеру, в США все уличное освещение к 2014 году должно быть заменено на светодиодное.

Подобные тенденции просматриваются и в России. Хорошо известен проект Российских железных дорог, в рамках которого предполагается перевести всю инфраструктуру на светодиодное освещение. В ряде регионов страны начата реализация программ по замене обычных источников света светодиодными. К 2020 году планируется перевести все уличное освещение в России на светодиодную основу.

Классификация светодиодной продукции CREE

Все светодиоды, выпускаемые компанией CREE, делятся на две большие группы — мощные, под общим названием XLamp и сверхъяркие (High-Brightness) (см. рис. 1). Каждая из этих групп продукции в свою очередь делится на подгруппы или семейства, отличающиеся типом корпуса и параметрами. Разделение на группы определяется допустимой величиной тока через кристалл светодиода. К группе мощных относятся светодиоды с допустимой величиной тока 350 мА и выше. Сверхъяркие рассчитаны на меньший рабочий ток, типовое значение для них составляет 30…50 мА.

Рис. 1. Общая классификация светодиодной продукции CREE

Светодиоды XLamp выпускаются в трех вариантах исполнения — XR, XP и MC. Все эти варианты исполнения предназначены для поверхностного монтажа и отличаются формами и размерами корпусов. В настоящее время мощные светодиоды XLamp производятся на базе кристаллов двух типов, отличающихся размерами и рабочим током. Соответствующие этим типам кристаллов серии светодиодов обозначаются буквами С и Е. На данный момент компания CREE серийно производит пять серий мощных светодиодов, различающихся вариантом исполнения и типом используемого кристалла: XR-C, XR-E, XP-C, XP-E и MC-E.

Сверхъяркие светодиоды делятся на три большие группы, различающиеся вариантами исполнения. В первую группу входят светодиоды в стандартных выводных корпусах круглого или овального сечения, диаметром от 3 до 5 мм. Вторую группу составляют светодиоды в корпусе квадратного сечения с четырьмя выводами для монтажа в отверстия. Данное исполнение обозначается у CREE как Р4. Подобный тип корпуса также известен под названием Пиранья (Piranha). В третью группу вошли светодиоды для поверхностного монтажа в корпусах типа PLCC.

Мощные светодиоды XLamp

Появление мощных светодиодов семейства XR (рис. 2) стало в свое время настоящим прорывом в области полупроводниковых источников света. Технологические новации, реализованные компанией CREE, и уникальная конструкция корпуса прибора позволили добиться превосходных технических характеристик при относительно невысокой стоимости изделий.

Рис. 2. Светодиод семейства XR

В качестве основания корпуса светодиодов семейства XR используется металлизированная керамическая подложка с высокой теплопроводностью (рис. 3). Такое решение обеспечивает низкое тепловое сопротивление и электрическую изоляцию корпуса кристалла от внешнего теплоотвода. Кристаллы светодиодов изготавливаются по уникальной технологии выращивания светоизлучающих InGaN структур на монокристаллическом карбиде кремния (SiC).

Рис. 3. Конструкция корпуса светодиодов семейства XR 

Материал подложки светодиодов (нитрид алюминия и карбид кремния) имеют близкие значения температурных коэффициентов объемного и линейного расширения, что позволяет решить проблему возникновения механических напряжений в кристалле при изменении температуры. Металлический корпус светодиода кроме механических функций выполняет также роль рефлектора. Еще одно ноу-хау компании CREE, нашедшее применение в конструкции светодиодов семейства XR, — это использование так называемой «плавающей» линзы. Линза из кварцевого стекла закреплена в корпусе светодиода не жестко и держится за счет адгезии к кремнийорганическому гелеобразному герметику, как бы «плавает» в нем. Подобная конструкция позволяет не только исключить механические напряжения при термоциклировании, но и обеспечить автофокусировку в широком диапазоне температур окружающей среды. В собранном виде светодиоды XR имеют размеры 7х9 мм (ширина и длина) и 4,4 мм по высоте (см. чертеж на рис. 4). Встроенная линза обеспечивает угол излучения 90° для белого света, а также для красно-желтой области спектра, и 100° для сине-зеленых цветов. Корпус светодиода XR имеет один из самых лучших (если не лучший) в отрасли показатель по величине теплового сопротивления. Для светодиодов серии XR-E этот показатель составляет всего 8°С/Вт.

Рис. 4. Габаритный чертеж корпуса светодиода XR

Параметры светодиодов XR напрямую зависят от типа установленного в них кристалла. Как отмечалось выше, в настоящее время светодиоды семейств XR и XP выпускаются на основе кристаллов двух типов. Светодиоды более раннего выпуска выполнены на базе кристаллов меньшего размера, рассчитанных на относительно небольшие токи. Серии этих светодиодов имеют в названии букву C (XR-C, XP-C). Новые кристаллы отличаются увеличенной площадью, повышенной светоотдачей и могут работать на больших токах. Соответствующие им серии обозначаются буквой E (XR-E, XP-E).

Кроме размеров кристалла (электрические характеристики, тепловое сопротивление, интенсивность излучения и т.д.), серии XR-C и XR-E различаются также составом. Серия XR-C наиболее развита, в ее состав входят светодиоды всех основных цветов излучения, в то время как в составе серии XR-E отсутствуют светодиоды, работающие в красно-желтой области спектра. Основные технические характеристики светодиодов серий XR-C/XR-E белого и сине-зеленых цветов излучения приведены в таблице 1, а для XR-C красно-желтых цветов — в таблице 2. Обобщенные данные по интенсивности излучения светодиодов семейства XR приведены в таблице 3.

Таблица 1. Основные параметры светодиодов серий XR-C и XR-E (белый и сине-зеленые цвета)

Таблица 2. Основные параметры светодиодов серии XR-C (красно-желтые цвета)

Таблица 3. Интенсивность излучения светодиодов семейства XR 

Необходимо сказать несколько слов об интерпретации информации, представленной в таблице 3. Внутри каждой цветовой группы светодиоды селектируются по интенсивности свечения на тестовом токе 350 мА. Каждая группа по интенсивности имеет строго определенные границы (минимальное и максимальное значения) и обозначается буквенно-цифровым кодом. В таблице 4 представлено распределение по группам для светодиодов XR-C/XR-E белого свечения.

Таблица 4. Группы по интенсивности для светодиодов семейства XR белого свечения

В таблице 3 для обозначения границ используются минимальные значения по группам. К примеру, для светодиодов серии XR-E холодного белого свечения указан диапазон по интенсивности от 80,6 до 107 люменов. Это означает, что данный диапазон включает группы по интенсивности от P4 (80,6…87,4 лм) до Q5 (107…114 лм). А для светодиодов XR-E зеленого свечения определена только одна группа с минимальной гарантированной интенсивностью излучения в 67,2 лм.

Данные в таблице 3 наглядно демонстрируют тот факт, что серия XR-E в целом значительно превосходит XR-C по светоотдаче и эффективности, причем на одном и том же токе — 350 мА. Также надо учитывать, что XR-E может работать на больших значениях тока, нежели XR-C. Из графика на рис. 5 видно, что при повышении величины прямого тока до 700 мА интенсивность свечения увеличивается в 1,5…1,7 раза по сравнению со значением тока 350 мА, а при увеличении тока до 1000 мА — примерно в 2,2 раза.

Рис. 5. Относительное изменение интенсивности свечения в зависимости от прямого тока для
светодиодов серии XR-E

Тем не менее, не следует однозначно списывать со счетов серию XR-C. Во-первых, в серии XR-E отсутствуют светодиоды красно-желтых цветов. Во-вторых, если сравнивать по цене светодиоды двух серий с одинаковыми характеристиками, то окажется, что XR-C использовать выгоднее. Например, XRCWHT-L1-0000-00901 дает ту же минимальную интенсивность свечения на токе 350 мА, что и XREWHT-L1-0000-00901 (80,6 лм), но стоит примерно на 12% дешевле. Поэтому, если требуются светодиоды с красно-желтым цветом свечения или же не предполагается эксплуатировать их на токах больше 350…500 мА, то следует использовать XR-C.

Благодаря превосходным техническим характеристикам светодиоды семейства XR быстро завоевали популярность и получили широкое распространение в мире. Но, несмотря на это, компания CREE, похоже, не планирует дальнейшее развитие этого семейства. Возможно, это связано со сложной конструкцией корпуса и, как следствие, с относительно высокой стоимостью изделий. Новое поколение светодиодов XLamp семейства XP (рис. 6) при сравнимых технических показателях имеет стоимость примерно на 40% ниже по сравнению с аналогичными изделиями семейства XR.

Рис. 6. Светодиод семейства XP

Светодиоды семейства XP выпускаются в миниатюрных корпусах с габаритами всего 3,5х3,5 мм и высотой 2 мм (рис. 7). Основанием корпуса служит керамическая подложка, на которой устанавливается кристалл светодиода и линза. Как и другие представители XLamp, светодиоды XP имеют электрически изолированную площадку теплоотвода, что позволяет монтировать их непосредственно на радиатор без дополнительных изолирующих прокладок. Оптическая ось линзы светодиода проходит точно через геометрический центр корпуса, что улучшает совместимость и упрощает конструкцию линз вторичной оптики.

Рис. 7. Габаритный чертеж корпуса светодиода XP

Как и в случае XR, светодиоды семейства XP выпускаются на базе кристаллов двух типов. Соответственно, данное семейство в настоящее время содержит две серии светодиодов — XP-C и XP-E. На момент написания данной статьи обе серии включали светодиоды только белого цвета свечения, но в ближайшее время ожидается появление монохромных приборов в рамках серии XP-E. Серии различаются по максимальному рабочему току, тепловому сопротивлению и углу свечения. Основные технические параметры светодиодов серий XP-C и XP-E приведены в таблице 5.

Таблица 5. Основные технические параметры светодиодов серий XP-C и XP-E

Как следует из данных таблиц 1 и 5, семейства XR и XP очень близки по основным электрическим параметрам. Но по светотехническим характеристикам XR уступает XP. Светодиоды семейства XP в среднем имеют более высокие показатели эффективности и интенсивности свечения по сравнению с XR. Светодиоды серии XP-E обеспечивают световой поток в 114 лм на холодном белом свете при токе 350 мА (таблица 6), что в настоящее время является самым высоким показателем в отрасли.

Таблица 6. Интенсивность излучения светодиодов семейства XP

Как и в случае с XR, если не требуются предельные значения интенсивности и не предполагается работа на высоких значениях прямого тока, выгоднее использовать серию XP-C. Зависимость интенсивности свечения от тока для светодиодов XP практически такая же, как и для XR. График данной зависимости для серии XP-E приведен на рисунке 8.

Рис. 8. Относительное изменение интенсивности свечения в зависимости от прямого тока для светодиодов серии XP-E

Как видно из графика, повышение прямого тока с 350 до 700 мА дает прирост интенсивности свечения примерно на 70%. Таким образом, светодиод XPEWHT-L1-0000-00E01, например, имеющий минимум светового потока в 114 лм при токе 350 мА, может теоретически обеспечить порядка 194 лм на токе 700 мА. Мы говорим «теоретически», так как все эти характеристики верны при температуре перехода 25°С, что на практике недостижимо. В реальных условиях температура кристалла будет значительно выше, что приведет к снижению его излучательной способности. Зависимость интенсивности излучения от температуры перехода имеет практически линейную форму. Для светодиодов серии XP-E при повышении температуры от 25 до 125°С интенсивность свечения снижается примерно до уровня 70% от номинала (рис. 9). Подобная зависимость характерна для всех светодиодов XLamp. Обычно светодиодные светильники проектируют так, чтобы температура перехода в рабочем режиме не превышала 80°С. Согласно графику на рис. 9, при температуре перехода в районе 75°С интенсивность свечения падает примерно до уровня 85%. Если вернуться к примеру с XPEWHT-L1-0000-00E01, то при данных условиях эксплуатации реальный световой поток на токе 700 мА будет порядка 165 лм, а не 194, как дает «теория» при 25°С.

Рис. 9. Относительное изменение интенсивности свечения в зависимости от температуры перехода для светодиодов серии XP-E

Кроме того, необходимо помнить, что эксплуатация при высокой температуре перехода резко сокращает срок службы светодиода, ведет к деградации его излучательной способности. В связи с этим, при проектировании осветительной системы на базе мощных свето­диодов необходимо предусмотреть эффективную систему теплоотвода, позволяющую поддерживать температуру перехода в заданных пределах. На рисунке 10 приведена диаграмма, позволяющая определить допустимое значение прямого тока светодиода серии XP-E в зависимости от эффективности системы охлаждения и температуры перехода. Эффективность системы охлаждения выражена в единицах теплового сопротивления между p-n переходом кристалла светодиода и окружающей средой. Понятно, что чем меньше величина теплового сопротивления (и, соответственно, выше эффективность теплоотвода), тем выше допустимое значение тока при заданной температуре перехода. Например, если задать рабочую температуру перехода 100°С, то при общем тепловом сопротивлении системы 25°С/Вт прямой ток через светодиод не должен превышать 500 мА, а при снижении теплового сопротивления до значения 20°С/Вт можно поднять ток до 600 мА, увеличив тем самым интенсивность свечения. Если учесть, что собственное тепловое сопротивление светодиодов XP-E составляет 9°С/Вт, то в последнем случае тепловое сопротивление системы охлаждения (радиатора) не должно превышать 11°С/Вт.

Рис. 10. Максимально допустимый ток для светодиодов серии XP-E в зависимости от эффективности системы охлаждения и температуры перехода

Из данного примера становится ясно, что снижение собственного теплового сопротивления светодиода позволяет увеличить тепловое сопротивление радиатора и тем самым уменьшить его массо-габаритные показатели. Другими словами, чем меньше будет тепловое сопротивление светодиода, тем меньше будут размеры радиатора для его охлаждения, а следовательно, габариты и вес осветительной системы в целом. Компании CREE удалось создать светодиоды с рекордно низким значением теплового сопротивления. Это — светодиоды XLamp серии MC-E. Их тепловое сопротивление составляет всего 3°С/Вт!

Светодиоды серии MC-E (рис. 11) содержат четыре кристалла в одном корпусе.

Рис. 11. Светодиод серии MC-E 

Кристаллы установлены на общей подложке, но имеют независимое друг от друга управление. 8-выводной корпус размерами 7х7,5 мм снабжен линзой на 110° и имеет изолированный теплоотвод. Чертеж корпуса светодиода серии MC-E приведен на рисунке 12.

Рис. 12. Габаритный чертеж корпуса светодиода серии MC-E

В составе светодиодов MC-E используются те же кристаллы, что и в серии XR-E. Соответственно, с точки зрения электрических и светотехнических параметров, MC-E можно рассматривать как группу из четырех светодиодов типа XR-E. Однако данная аналогия будет не вполне уместной. Объединение четырех кристаллов в одном корпусе дает не только увеличение количественных показателей, но и добавляет новые качества, не свойственные группе из дискретных светодиодов. Одно из вновь приобретенных свойств, о котором было упомянуто выше, — это значительное снижение теплового сопротивления. Другое важное качество светодиодов MC-E -возможность использования одной линзы на четыре кристалла в системах с вторичной оптикой. Данная возможность позволяет значительно снизить себестоимость изделия. Стоимость светодиодных линз довольно велика и порой сравнима со стоимостью самих светодиодов. Поэтому использование одной линзы вместо четырех дает значительную экономию. Кроме того, само по себе использование одного светодиода MC-E вместо четырех XR-E дает экономию порядка 25…30%.

Светодиоды серии MC-E в основном находят применение в тех случаях, когда требуется очень мощный, но в то же время очень компактный источник света. Один светодиод MC-E способен обеспечить световой поток в 430 люменов на холодном белом при токе 350 мА на кристалл. Электрические и светотехнические характеристики светодиодов серии MC-E представлены в таблице 7.

Таблица 7. Характеристики светодиодов серии MC-E

Сверхъяркие светодиоды

К категории сверхъярких принято относить светодиоды, работающие на относительно небольших токах порядка нескольких десятков миллиампер (как и обычные, индикаторные светодиоды), но обладающие, как следует из названия, повышенной яркостью свечения. Сверхъярким светодиодам, в отличие от мощных, не требуется никаких систем теплоотвода, так как рассеиваемая ими мощность незначительна. Благодаря этому обстоятельству данная категория светодиодов может выпускаться в стандартных типовых корпусах для массового применения. В зависимости от типа корпуса, все сверхъяркие светодиоды CREE подразделяются на три большие группы.

К первой группе относятся светодиоды в стандартных корпусах круглого или овального сечения с двумя выводами (рис. 13).

Рис. 13. Сверхъяркие светодиоды в стандартном двухвыводном корпусе 

Данная группа включает в себя 4 подгруппы, различающиеся диаметром и формой корпуса светодиодов — 3 мм круглые, 5 мм круглые, 4 мм овальные и 5 мм овальные. Первая подгруппа (серия 374) наиболее малочисленная, она включает светодиоды только белого свечения с тремя возможными углами свечения — 25, 35 или 65 градусов. Вторая подгруппа (5 мм круглые) намного более обширна, она включает светодиоды пяти серий (503, 512, 513, 534 и 535) с различными углами свечения, белого и монохромного излучения. Общие характеристики светодиодов круглого сечения диаметром 3 и 5 мм приведены в таблице 8.

Таблица 8. Характеристики 3 мм и 5 мм светодиодов в стандартном корпусе круглого сечения

Две последние подгруппы образуют светодиоды монохромного излучения с овальной линзой. Подгруппа 4 мм включает серию 4SM с углами излучения в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно 100 и 45 градусов. Подгруппа 5 мм включает 2 серии — 5SM (с углами 100/40 градусов) и 566 (70/35 градусов). В таблице 9 представлена информация об основных характеристиках этих серий.

Таблица 9. Характеристики 4 мм и 5 мм светодиодов в стандартном корпусе овального сечения

Вторую группу образуют сверхъяркие светодиоды в корпусе типа P4. Это четырехвыводной корпус квадратного сечения размерами 7,6х7,6 мм с линзой. Данный тип корпуса широко используется производителями светодиодов, он также известен под названием «Пиранья» (рис. 14).

Рис. 14. Сверхъяркие светодиоды в корпусе Р4 (Пиранья)

Три серии светодиодов, выпускаемые в корпусе Р4, отличаются углами свечения и цветовой гаммой. Серии Р41 и Р42 имеют линзы круглого сечения, а серия Р43 — овальную. Основные параметры светодиодов данных серий представлены в таблице 10.

Таблица 10. Характеристики сверхъярких светодиодов в корпусе Р4 (Пиранья)

Последняя группа сверхъярких светодоиодов в корпусах для поверхностного монтажа (PLCC) (рис. 15) отличается наибольшим разнообразием. В составе группы можно выделить светодиоды одного цвета (белого или монохромного излучения) и многоцветные (RGB), однокристальные и многокристальные, отличающиеся углами свечения, размерами и количеством выводов. Обширность группы не позволяет рассмотреть ее довольно подробно в рамках данного обзора (подробный обзор см. в статье Евгения Звонарева в этом же номере журнала). Поэтому ограничимся лишь кратким описанием состава серий.

Рис. 15. Сверхъяркие светодиоды в корпусах для поверхностного монтажа (PLCC)

В таблице 11 приведены основные характеристики серий сверхъярких светодиодов в корпусах PLCC — цветовая гамма, размер корпуса и угол свечения.

Таблица 11. Серии сверхъярких светодиодов в корпусах для поверхностного монтажа (PLCC)

Серия LN6 заслуживает особого внимания. Несмотря на то, что светодиоды этой серии относятся к категории сверхъярких, их параметры соответствуют мощным одноваттным приборам. Светодиоды выпускаются в шестивыводном корпусе для поверхностного монтажа размерами 5,0х5,0 мм и высотой 1,3 мм (рис. 16).

Рис. 16. Светодиод CLN6A

Цвета свечения — белый холодный (CLN6A-WKW) или белый теплый (CLN6A-MKW). Световой поток светодиодов при рабочем токе 300 мА может достигать величины 101,8 лм на холодном белом. Основные технические характеристики светодиодов CLN6A приведен в таблице 12.

Таблица 12. Характеристики светодиодов CLN6A

Следует также отметить, что стоимость светодиодов CLN6A существенно ниже, чем у мощных XLamp со сравнимыми характеристиками.

Новые разработки

Обзор светодиодной продукции CREE будет неполным, если не упомянуть о новых разработках компании, появление которых ожидается в ближайшее время.

В первую очередь следует рассказать о дальнейшем развитии семейства XP. Серия XP-E пополняется светодиодами монохромного излучения. В состав линейки войдут светодиоды шести цветов свечения — глубокий синий (450…465 нм), синий (465…485 нм), зеленый (520…535 нм), янтарный (585…595 нм), красно-оранжевый (610…620 нм) и красный (620…630 нм). Новые светодиоды будут иметь угол излучения 130°, они рассчитаны на максимальные рабочие токи от 700 до 1000 мА и имеют высокие значения светового потока при токе 350 мА: 100 лм для зеленого, 51,7 лм для янтарного и красного, 56,8 лм для красно-оранжевого и 30,6 лм для синего.

В рамках семейства XP появится новая серия светодиодов с рекордными показателями по эффективности и интенсивности свечения. Светодиоды серии XP-G будут выдавать световой поток в 135 лм при токе 350 мА и 335 лм при токе 1000 мА. Конструкция корпуса новых приборов аналогична серии XP-E, но обеспечивает более низкое тепловое сопротивление — 5,5°C/Вт. Светодиоды серии XP-G будут иметь линзу с углом излучения 125° и низкое значение прямого напряжения на переходе (3,3 В при токе 1000 мА). Цвет свечения новых приборов будет белый холодный в диапазоне 8300К…5000К.

В ближайшее время начинается производство четырехцветных светодиодов серии MC-E. Новое изделие содержит четыре кристалла синего, зеленого, красного и белого свечения. Будут выпускаться два варианта, отличающиеся цветовой температурой белого света — 6500К (холодный) или 4000К (нейтральный). Светодиод выполнен в 8-выводном корпусе с крайне низким тепловым сопротивлением — всего 3°C/Вт, снабжен линзой с углом излучения 115° и обеспечивает суммарный световой поток до 500 лм при токе 700 мА на кристалл.

Заключение

Широкий ассортимент светодиодной продукции, выпускаемой компанией CREE, и ее великолепные характеристики дают возможность разработчикам светотехнических решений реализовать свои самые смелые творческие замыслы. Трудно себе представить светотехническое изделие, где нельзя было бы применить что-либо из линейки светодиодов CREE. Для систем освещения наилучшим образом подойдут светодиоды XLamp (в первую очередь семейства XP), для декоративной и интерьерной подсветки можно использовать сверхъяркие светодиоды в корпусах PLCC, для создания светодиодных экранов, информационных и рекламных панелей, светящихся вывесок и знаков прекрасно подходят светодиоды в стандартных корпусах (преимущественно с овальными линзами), а в автомобилестроении уже стало стандартом изпользование светодиодов в корпусах типа «пиранья» для изготовления фонарей и сигналов поворота.

Продукция CREE пользуется огромным спросом во всем мире. Нет никаких сомнений в том, что и в нашей стране интерес к этой продукции будет не менее велик и отечественные производители светотехнических изделий по достоинству оценят превосходные характеристики и высокое качество светодиодов компании CREE.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

•••

Наши информационные каналы

LED — Super Bright White — COM-00531

Sorta, свежий щелочной AA должен иметь напряжение 1,5 В (Ni-mh аккумуляторы — 1,2 В, но сейчас это не важно). Таким образом, два AA будут иметь 3 вольта, и этого, вероятно, будет достаточно, чтобы включить его, хотя заявленный минимум составляет 3,2, он будет немного тусклее. Если AA имеет емкость 2000 мА (у них часто бывает больше, и не путайте мое использование слова «емкость» с емкостью, что является совершенно другой проблемой), то он может выдавать 2000 мА всего , прежде чем он умрет. .Однако аккумулятор может обеспечивать ток более 2000 мА. Когда мы измеряем ток, мы измеряем, сколько электричества проходит через средний в час . Итак, если мы потребляем от нашей батареи 2000 мА, этого хватило бы на 1 час. Однако, если мы потребляем 4000 мА от нашей батареи, мы могли бы сделать это только в течение 30 минут. Точно так же мы могли потреблять 1 мА, и этого хватило бы на 2000 часов.

Когда мы используем две батареи, у нас есть выбор: подключить их параллельно или последовательно. Теперь наша батарея AA будет иметь верхний предел того, сколько мА мы можем потреблять от нее за один раз, скажем, 6000 мА.Если мы подключим их последовательно (подключим + одной батареи к — другой и будем использовать их как одну батарею), этот предел все равно будет 6000 мА. Но напряжение выросло с 1,5 В до 3 В, а общая емкость мА также увеличилась с 2000 мА до 4000 мА. Итак, теперь, если мы потребляем 2000 мА от двух наших аккумуляторных элементов, этого хватит на 2 часа.

Если мы подключим их параллельно, мы подключим + обеих батарей друг к другу, а — друг к другу. Затем, чтобы использовать нашу ячейку, мы используем соединения между батареями.В этой настройке напряжение остается на уровне 1,5 В, а общая емкость все еще составляет 4000 мА, но наш верхний предел поднялся до 12000 мА (6000 от одной батареи и 6000 от другой).

Так как нам нужно 3В, будем подключать наши батареи серийно. Заявленный максимальный ток для этих светодиодов составляет 20 мА, это гораздо важнее, чем напряжение, потому что светодиоды обладают интересным свойством, заключающимся в том, что они пропускают через себя любой ток (весь верхний предел), даже если он его разрушает, поэтому мы должен внешне ограничивать ток.

Для ограничения тока мы используем сопротивление и закон Ома: V = IR. Это довольно просто, как только вы освоитесь. V означает напряжение, I — ток (в амперах), а R — сопротивление. Когда мы хотим ограничить ток, мы вводим наше напряжение и целевой ток, и это дает нам сопротивление, необходимое для получения этого тока.

  В = ИК
3 = (0,02) R
R = 150
  

Единица измерения сопротивления — Ом, поэтому наш ответ — 150 Ом. Затем, чтобы ограничить ток до ровно 20 мА, мы используем резистор на 150 Ом.Теперь значения резисторов довольно стандартизированы, и вам будет сложно найти 150 Ом. Слишком большой ток убьет светодиод, поэтому лучше использовать резистор с более высоким сопротивлением, чем с более низким, поэтому резистор на 200 Ом будет хорошим началом (он все равно будет очень ярким).

Отключить один светодиод от батареи легко, но подключить большее количество немного сложнее. У светодиодов есть еще одно интересное свойство, называемое падением напряжения. Если Vdrop составляет 2 В, все это означает, что напряжение упадет на 2 В на стороне заземления светодиода.В нашей настройке при Vdrop, равном 2, для любых других светодиодов останется только 1 В, чего недостаточно. Таким образом, мы должны соединить их параллельно. Параллельно мы подключаем каждый светодиод с собственным резистором к нашей батарее 3 В, при этом полностью независимы от других светодиодов . В этой настройке каждый светодиод получает 3 В и потребляет 20 мА от батареи. Таким образом, 10 светодиодов, включенных параллельно, с резистором на 200 Ом будут потреблять 15 мА каждый, всего 150, от нашей аккумуляторной батареи 3 В. Поскольку наша батарея имеет емкость 4000 мА, этого хватит на 26.6 часов (конечно, щелочные батарейки разряжаются по мере их разряда, так что нам придется немного уменьшить)

Надеюсь, это все объясняет! 🙂

Что такое сверхяркий светодиод?

Сверхъяркие светодиоды (LED) — это форма освещения, которая имеет много преимуществ по сравнению с обычными моделями. Мало того, что он требует меньше энергии, оставаясь прохладным на ощупь во время использования, сверхяркий светодиод также затмевает своих конкурентов в среднем на 30%.Эта технология возможна, потому что светодиоды крошечные по сравнению с аналогичными типами лампочек, поэтому многие из них могут быть соединены вместе в практически неограниченное количество структур для получения желаемого светового эффекта. Сверхъяркий светодиод также имитирует солнце, обеспечивая истинный спектр цветов освещения в каждом отдельном луче, и, хотя большая его часть не видна невооруженным глазом, в результате получается гораздо более мягкий тон.

Светодиодная технология

была широко распространена в домах и на предприятиях в течение последних нескольких десятилетий.В электронных устройствах слабое красное свечение светодиодов более ранних моделей использовалось в качестве недорогого способа обеспечения светового индикатора питания, и эта технология идеально подошла, поскольку яркость не имела значения. Ученые нашли способы увеличить этот выходной сигнал в несколько раз, сохраняя при этом минимальное энергопотребление, и по мере расширения технологии были обнаружены тысячи других применений. Сверхъяркий светодиод можно найти в чем угодно, от автомобильного налобного фонаря до встроенного освещения и праздничных украшений, и почти каждый день изобретается все больше способов его использования.

Истинным преимуществом сверхъяркого светодиода является возможность конфигурирования миллионов различных форм и цветов, что позволяет изготавливать очень специализированный продукт с минимальными затратами.Например, некоторые домовладельцы приобрели сверхъяркие светодиодные акцентные светильники, которые могут подчеркнуть ландшафт на всей территории их собственности, и многие из этих моделей доступны с более чем дюжиной отдельных цветов, включенных внутри устройства. Поскольку потребление энергии минимально, они могут работать только от солнечной энергии, обеспечивая при этом захватывающее световое шоу каждую ночь в течение недели с колеблющимися красными, синими, пурпурными и зелеными узорами, танцующими на лужайке.

У сверхяркого светодиода также есть несколько отрицательных моментов.Несмотря на то, что они обеспечивают значительную экономию затрат на электроэнергию, их цена часто намного выше, чем у обычных ламп. Повышенная стоимость связана не с самими лампами, а со стороны производителя, который их запрограммировал — со временем эта стоимость должна стать конкурентоспособной с аналогичными технологиями. Еще одна неудача заключается в том, что сверхяркие светодиодные фонари программируются с помощью небольшой части схемы, содержащейся в устройстве, в которое они установлены; если он будет поврежден, то необходимо будет заменить весь блок.

Что такое сверхяркий светодиод?

Сверхъяркий светодиод — это новый тип светодиода, который почти в сто раз ярче обычных светодиодных светодиодов.Его внешняя оболочка представляет собой бесцветный прозрачный полимерный пакет. Само светоизлучающее тело может излучать свет определенной длины волны, тем самым показывая определенный цвет. Сверхъяркие светодиоды широко используются в наружных рекламных щитах, электронных дисплеях, светофорах, знаках, задних фонарях автомобилей, ЖК-подсветке и т. Д.

По сравнению с традиционным освещением сверхяркие светодиоды имеют следующие преимущества: 1) долгий срок службы, надежный и долговечный, чрезвычайно низкие затраты на обслуживание светодиоды могут работать непрерывно в течение 105 часов, в 100 раз дольше, чем обычные лампы накаливания; 2) теперь можно достичь высокого КПД 201 м / Вт.Ожидается, что к 2005 году он достигнет 501 м / Вт], спектр светодиодов почти весь сконцентрирован в диапазоне видимого света, а его световая эффективность может достигать от 80% до 90%, а светодиоды могут экономить 1/4 энергии по сравнению с энергосберегающие лампы; 3) яркие цвета, светлый цвет — это просто 12-дюймовый красный светофор. Например, в качестве источника света используется малоэффективная лампа накаливания мощностью 140 Вт. После того, как белый свет 2000 лм проходит через красный фильтр, потери света составляют 90%, и остается только 2001 м красного света.Среди ламп, разработанных компанией lumileds lighting, использующих 18 красных светодиодных источников света, включая потери в цепи, только потребляемая мощность 14 Вт может дать такой же световой эффект; 4) Сигнальные огни для автомобилей с быстрым освещением — важное применение светодиодных источников света. В полевых условиях из-за высокой скорости срабатывания светодиодов (уровень нс) установка светодиодных стоп-сигналов высокого уровня на автомобилях может снизить вероятность наездов сзади. . В последние годы светодиоды высокой яркости используются в автомобилях ближнего света, таких как Audi a86.o от немецкой Audi, концепт-кар Yak, представленный Фиораванти из Италии на Женевском автосалоне в 2003 году, и Ford из США, недавно представленный на автосалоне в Детройте. В модели u, представленной вначале, в конструкции фары использовались светодиоды высокой яркости. Хотя сверхъяркий светодиод имеет множество преимуществ, он все же имеет следующие недостатки: 1) Низкое энергопотребление. Мощность одного светодиода на рынке, как правило, ниже 5 Вт, и более мощных светодиодов не появилось, что в настоящее время сложно для светодиодов стать первыми. выбор для освещения.Самое большое узкое место; 2) Температуру необходимо строго контролировать. Светодиод является полупроводниковым материалом и имеет pn переход, как и обычные диоды. Поскольку мощность диода высокой яркости относительно велика, он такой же, как у силового полупроводникового устройства. При этом необходимо учитывать рассеивание тепла. Высокий уровень напрямую повлияет на срок службы светодиода и увеличит ослабление света светодиода, ситуация сильно сожжет светодиод; 3) Высокая цена В дополнение к низкой мощности, цена является основным фактором, из-за которого светодиоды трудно превратить в освещение, хотя светодиоды были. .В настоящее время горит один желтый светодиод около 0. 6 юаней / шт., Зеленые и синие мономерные светодиоды стоят около 1,8 юаней / шт., Цена на белые светодиоды достигла примерно 2,2 ~ 5,5 юаней / шт. если объединить несколько десятков отдельных светодиодов, стоимость значительно возрастет. Например, если светодиод установлен в свет для лужайки, его цена за единицу в несколько раз эквивалентна стоимости обычного светильника для газона. Если светодиод должен стать основным источником света для будущего освещения, его нужно развивать в направлении больших люменов.Можно сломать.

hpwa-xh00 — это сверхяркий светодиод от компании lumileds lighting. В данной статье он используется в качестве примера для анализа характеристик сверхъяркого светодиода. На рисунке 1 показана взаимосвязь между прямым падением напряжения (vf) и прямым током (if). Из кривой можно узнать, что, когда прямое напряжение превышает определенный порог (около 2 В), который обычно называется напряжением во включенном состоянии, можно приблизительно считать, что If пропорционально vf. В таблице 1 приведены электрические характеристики современных светодиодов сверхвысокой яркости.Как видно из таблицы 1, максимальное значение if из сверхярких в настоящее время светодиода может достигать 1a, а vf обычно составляет от 3 до 4 В. Поскольку световые характеристики светодиодов обычно описываются как функция тока, а не как функция напряжения, соотношение между световым потоком (v) и if показано на рисунке 2. Таким образом, использование источника постоянного тока позволяет лучше контролировать световой поток. яркость. Кроме того, согласно таблице 1 видно, что прямое падение напряжения на светодиодах имеет большой диапазон (до более чем 1 В), а согласно кривой vf-if на рисунке 1 можно узнать, что небольшое изменение vf вызовет большое изменение if, таким образом, вызывает большие изменения яркости.Следовательно, управление с источником постоянного напряжения не может гарантировать постоянство яркости светодиода и влияет на надежность, срок службы и ослабление света светодиода. Поэтому сверхяркий светодиод обычно приводится в действие источником постоянного тока. На рисунке 3 показано соотношение между температурой и световым потоком (v) светодиода hpwa-xh00. Из рисунка 3 видно, что световой поток обратно пропорционален температуре. Световой поток при 85 ° C вдвое меньше, чем при 25 ° C, а световой поток при 40 ° C составляет 25 ° C.1,8 раза. Изменение температуры также оказывает определенное влияние на длину волны lfd. Таким образом, хорошее рассеивание тепла является гарантией того, что светодиод будет поддерживать постоянную яркость.

Сверхъяркие светодиоды используются в наружных рекламных щитах, электронных дисплеях, светофорах, знаках и других случаях. Они представляют собой комбинацию большого количества светодиодов, соединенных последовательно и параллельно. Из-за большого количества светодиодов во время использования неизбежно произойдет их повреждение, и необходимо принять меры для повышения надежности всей машины.При разработке схемы применения светодиода следует обратить внимание на несколько моментов: 1. Чтобы продлить срок службы светодиода, необходимо снизить номинальный ток в прямом направлении. Когда напряжение сети составляет 220 В, обычно берется около 15 мА, а максимальное напряжение сети не может превышать 20 мА. 2. Принимая во внимание постоянство прямого падения напряжения, следует по возможности избегать прямого параллельного использования. Обычно используется последовательный или последовательно-параллельный. 3. Повреждение небольшого количества светодиодов не может повлиять на общую ситуацию.По этой причине светоизлучающая трубка должна быть разделена на несколько источников питания, и должны быть приняты меры для обеспечения того, чтобы при разомкнутой цепи светоизлучающей трубки в каждом канале неповрежденная светоизлучающая трубка загоралась как обычный. 4. Для обеспечения надежности цепи питания нельзя повредить большое количество светодиодов из-за выхода из строя цепи питания. Поскольку сверхъяркие светодиоды очень дороги, при возникновении проблемы они приводят к большим экономическим потерям.Поэтому для обеспечения безопасной эксплуатации необходимо принимать различные меры защиты. Когда сверхяркий светодиод используется в светофоре, в цепи источника питания используется самовосстанавливающийся предохранитель полисы, чтобы гарантировать, что ток, протекающий через светодиод, не превышает его предельное значение, чтобы предотвратить повреждение светодиода из-за перегрузки по току. Для низковольтного источника питания принят способ последовательного соединения, а для высоковольтного источника питания — метод последовательно-параллельного соединения, показанный на фиг. 10 принято.Трубка стабилизации напряжения, подключенная параллельно к каждому светодиоду, гарантирует, что при повреждении светодиода разомкнутой цепью неповрежденный светодиод будет гореть как обычно, чтобы избежать отказа светодиода большой площади, вызванного небольшим повреждением светодиода. Значение стабилизации напряжения на стабилитроне должно быть немного выше, чем прямое падение напряжения светодиода. Таким образом, когда светодиод не открыт, ток через стабилитрон почти не протекает. Когда светодиод открыт, падение напряжения на стабилитроне очень близко.Нормальное падение напряжения светодиода во включенном состоянии гарантирует, что ток в ветви, где он расположен, почти не изменится.

1. Статическое электричество может повредить сверхяркий светодиод, особенно зеленую, синюю и белую лампы. При работе руками примите необходимые антистатические меры, например наденьте антистатический браслет или перчатки. 2. Паяльник должен иметь необходимые средства защиты от статического электричества при сварке, особенно при сварке зеленых, синих и белых труб.3. Поскольку сверхяркий светодиод имеет относительно небольшой угол обзора, обычно от 15 до 30 градусов, и сильную направленность, он должен быть установлен вертикально рядом с печатной платой во время пайки, иначе яркость будет значительно снижена.

НА ДРУГИХ ЯЗЫКАХ

Суперяркие цветные светодиодные фонари в 9 цветах

Иногда вам просто нужен полный контроль над автомобильным световым шоу, и лучший способ управлять автомобильным освещением — работать со светодиодами.Эти суперяркие светодиодные фонари доступны в 9 цветах, они невероятно недороги, их можно установить практически в любом месте вашего автомобиля, они потребляют крошечный заряд аккумулятора, служат годами и практически не нагреваются. Единственное, чего они не сделают, так это дать вам больше лошадиных сил!

Мы не знаем другой осветительной техники, которая могла бы похвастаться таким набором функций:

— Чрезвычайно низкое энергопотребление
— Чрезвычайно низкая тепловая мощность
— Может быть установлен практически в любом месте
— Прослужит до 100000 часов
— Доступен в 9 цветах (смешайте их, чтобы получить другие цвета)
— Низкая стоимость — менее доллара за штуку

Стоит ли удивляться, что традиционные осветительные компании продвигаются к внедрению светодиодных светильников в свою собственную линейку продуктов?
Светодиодное освещение для всего быстро становится реальностью!

С тех пор, как мы добавили этот продукт в наш ассортимент, мы постоянно удивлялись творческим и изобретательным способам, которые наши клиенты находили для включения светодиодного освещения во внешний вид своих автомобилей — от решеток динамиков до подстаканников, под капотами, ниш для ног и т. Д. межкомнатные потолки и в приборной панели… действительно, нет предела тому, где можно поставить эти удивительно яркие, удивительно дешевые, удивительно сверхъяркие.

Фактически, один из таких клиентов, обнаружив, что свет на его камере слишком быстро разряжает батарею, использовал более 100 белых светодиодов, чтобы создать свой собственный свет для камеры, только чтобы обнаружить, что он действительно дает более качественные цвета для его фотографий.

Где можно использовать светодиоды? Они отлично смотрятся на:

— Решетки динамиков
— Подстаканники
— Внутренний потолок
— Под капотом
— Под ногами колодцы
— В торпедо
— Купольные фары
— Карманы дверные
— Под сиденьями
— Бардачок
— Фары
— Промышленное освещение

Полезные советы:

Сопротивление бесполезно! Но резисторы довольно удобны…
В зависимости от того, как вы планируете устанавливать светодиоды, вы можете рассмотреть вариант использования резисторов. Светодиоды рассчитаны на работу с напряжением от 2 до 4 вольт, которое ваш автомобильный аккумулятор на 12 вольт довольно быстро сожжет. Если вы пропустите через светодиоды слишком высокое напряжение, они либо быстро перегорят, либо, в крайнем случае, вообще перестанут работать.

К счастью, есть два простых и простых способа обойти эту проблему: один — установить светодиоды последовательно, а не параллельно.Этот метод требует некоторой базовой электротехнической математики, чтобы правильно определить количество светодиодов (в зависимости от цвета, напряжения и т. Д.) — мы бы рекомендовали это, только если вы знаете, как обращаться с паяльником.

Другой метод — установить резисторы на каждый светодиод, которые выровняют поток мощности и предотвратят проблему перегорания (если, конечно, вы не получите очень сильных скачков напряжения), а поскольку резисторы стоят всего 5 каждый, это действительно недорого. способ гарантировать окупаемость ваших инвестиций в светодиодные лампы на долгие годы.

Расширение диапазона ваших светодиодов:
Если вам нравятся светодиоды, но вы хотите более широкое распространение света, просто отрежьте изогнутую верхнюю часть пластмассового корпуса светодиода металлическим напильником или грубой наждачной бумагой. Пока вы не режете слишком близко к диоду, ваш светодиод будет работать нормально, и вместо острого луча будет больше брызг света.

Светодиодные проекты клиентов

Простые инструкции по подключению одного светодиода:

Более длинный вывод светоизлучающего диода (LED) является положительным (+).Изменение полярности светодиода ничего не повредит; светодиод просто не загорится.

Шаг 1 (необязательно): Если вы хотите, чтобы проводка готового продукта была как можно меньше, обрежьте выводы светодиода и резистора примерно на 1/2 дюйма каждый. Этот шаг не нужен? делайте это только в том случае, если хотите, чтобы проводка была очень маленькой.

Шаг 2: Подключите резистор и положительный вывод светодиода, припаяв или скрутив их вместе. Ориентация резистора не имеет значения.

Шаг 3. Подключите провод к открытому концу резистора. В конечном итоге вы подключите этот провод к положительному источнику 12 В. Подключите другой провод к (-) выводу светодиода. Он будет подключен к земле (-). Чтобы подключить провода к светодиоду и резистору, припаяйте или скрутите их.

Шаг 4. Изолируйте соединения изолентой или термоусадочной трубкой.

Шаг 5: Подключите провод (-) к земле. Подключите провод, который вы подключили к резистору, к положительному источнику питания 12 В.Светодиод должен загореться.

Прямое напряжение различных светодиодов

Светодиоды (светоизлучающие диоды) имеют много преимуществ перед другими типами освещения. Они ударопрочные и довольно прочные. Они очень эффективны по сравнению с другими технологиями освещения.

Прямое напряжение

Одним из номинальных значений, на которые следует обратить внимание при планировании использования светодиода, является прямое напряжение (В _F ). V _F — это напряжение, которое используется светодиодом или падает, когда ток движется в соответствующем направлении, вперед.Для включения светодиода должно быть соблюдено номинальное прямое напряжение, которое зависит от цвета светодиода. Причина этого в том, что для получения разных цветов в полупроводниковой части светодиода используются разные материалы.

Сверхяркий красный светодиод Kingbright (APT2012SRCPRV)

Цвета и материалы светодиода

Возможность генерировать разные цвета — это характеристика, которую мы учитываем при использовании светодиода, поскольку ее можно использовать для индикации состояния цепи.Иногда мы используем зеленые светодиоды, чтобы указать, что цепь находится в хорошем состоянии, или красные светодиоды, чтобы указать, что есть проблема. Светодиоды могут быть красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего, белого или фиолетового цвета, и этот цвет определяется используемыми в нем полупроводниковыми материалами. Если у вас есть светодиод RGB, в котором красный, зеленый и синий светодиоды расположены очень близко друг к другу, вы даже можете создать практически любой цвет в спектре.

Красный, зеленый и синий светодиоды

Способ определения цвета отдельных светодиодов — это энергия, которую электрон теряет, когда электрон перемещается с одной стороны светодиода на другую.Количество энергии, излучаемой электронами в виде света, определяется материалами светодиода. Генерируемый фотон будет иметь характерную длину волны, и производители выбрали материалы для получения желаемых цветов. Ознакомьтесь с этой таблицей с диапазоном цветов и их длинами волн, материалами и светодиодом V _F , он также находится в разделе ссылок на сайте CircuitBread.com.

Цвет светодиода и прямое напряжение на основе материала

Быстрый способ проверить светодиоды для определения V _F и цвета (если это еще не очевидно) с помощью цифрового мультиметра (DMM), который всегда должен быть под рукой.Большинство цифровых мультиметров могут управлять большинством светодиодов, однако есть некоторые цифровые мультиметры, которые не обеспечивают напряжение или ток, необходимые для включения светодиода. Другая причина, по которой тест может не сработать, заключается в том, что для вашего светодиода требуется высокий ток (по сравнению со стандартными светодиодами) или падение напряжения больше, чем может подать цифровой мультиметр. Вы должны обнаружить, что красные, зеленые или желтые светодиоды имеют относительно низкое прямое напряжение в диапазоне 1,6–2,2 В. Однако синие и белые светодиоды могут начать проводить от 2,5-4 В.

В очень многих проектах и ​​продуктах используются светодиоды, и важно знать напряжение и ток, необходимые при их использовании.Ознакомьтесь с требованиями к V _F в техническом описании ваших светодиодов, пока вы планируете их питание, и вы будете счастливы увидеть, как светодиоды разных цветов могут улучшить ваш проект.

Источник изображений:

Использование этого смехотворно яркого светодиода — все равно что держать в руках миниатюрное солнце.

Светодиоды сыграли свою роль в ряде интересных проектов, которые мы освещали на протяжении многих лет здесь, в Digital Trends , но редко мы так трепетали перед светодиодами, как перед мощным «Daylight 5600K» Yuji LED.«Совершенно иное животное по сравнению с миниатюрными светодиодными лампами, которые вы найдете в качестве вспышки на задней панели смартфона, Daylight 5600K за 500 долларов излучает огромную мощность в 500 ватт. Это 1 доллар за ватт, и света более чем достаточно, чтобы осветить ночью приличный сад.

Daylight 5600K — тема нового видео на YouTube популярного британского видеоблогера DIY Perks. Исходя из того факта, что видео уже набрало более 600000 просмотров на YouTube в течение нескольких дней после публикации, мы не собираемся рисковать, когда делаем вывод, что другие люди будут в нем одинаково заинтересованы. .

«Идея видеоролика заключалась в том, чтобы показать, как далеко продвинулись светодиодные технологии», — сказал Digital Trends создатель видеоролика Мэтью Перкс. «Один из моих любимых аспектов конкретного светодиода мощностью 500 Вт, который я тестировал, — это его цветопередача. Честно говоря, он находится там с лучшими источниками света со сбалансированным дневным светом, которые я встречал, и поэтому он позволяет использовать его для осветительных приложений, требующих «красивого» источника света, таких как инсталляции или студийное освещение. Надеюсь, видео привлечет к этому внимание и вдохновит людей на инновационные решения в области освещения.”

Как отмечает Перкс, светодиоды в виде массива, подобные этому, немного отличаются от обычных светодиодов, которые вы найдете в фонарике или вышеупомянутой вспышке на смартфоне, потому что они состоят из сетки или массива диоды гораздо меньшего размера. Каждый из них излучает свет, и из-за того, что они так плотно упакованы, они кажутся единым целым.

«Самым большим сюрпризом для меня стало то, что я вынес его на улицу, чтобы проверить, — продолжил он. «Я был поражен тем, как хорошо он освещал мое окружение, и это на удивление вдохновляло.Конечно, это могла быть ночь, но у меня в руке было маленькое солнышко, и я мог видеть все в деталях вокруг себя. Действительно, очень круто! » С кем нам спорить?

Рекомендации редакции

Ученые создали лучший наноразмерный светодиод

Пиксельная конструкция светодиодного плавника включает светящийся ребро из оксида цинка (фиолетовый), изолирующий диэлектрический материал (зеленый) и металлический контакт (желтый поверх зеленого).Фото: Б. Никобахт / Н. Ганачек, NIST

Новый дизайн светодиодов (LED), разработанный группой ученых из Национального института стандартов и технологий (NIST), может стать ключом к преодолению давних ограничений в эффективности источников света. Эта концепция, продемонстрированная с помощью микроскопических светодиодов в лаборатории, обеспечивает резкое увеличение яркости, а также возможность создавать лазерный свет — все характеристики, которые могут сделать его ценным в широком диапазоне крупномасштабных и миниатюрных приложений.

Команда, в которую также входят ученые из Университета Мэриленда, Политехнического института Ренсселера и Исследовательского центра IBM Томаса Дж. Ватсона, подробно описала свою работу в статье, опубликованной сегодня в рецензируемом журнале Science Advances . Их устройство показывает увеличение яркости от 100 до 1000 раз по сравнению с обычными крошечными светодиодами субмикронного размера.

«Это новая архитектура для изготовления светодиодов», — сказал Бабак Никобахт из NIST, придумавший новый дизайн.«Мы используем те же материалы, что и в обычных светодиодах. Наша разница заключается в их форме».

Светодиоды

существуют уже несколько десятилетий, но разработка ярких светодиодов получила Нобелевскую премию и открыла новую эру освещения. Однако даже у современных светодиодов есть ограничение, которое расстраивает их дизайнеров. До определенного момента подача на светодиод большего количества электроэнергии заставляет его светить более ярко, но вскоре яркость падает, что делает светодиод очень неэффективным. Эта проблема, названная в отрасли «падением эффективности», препятствует использованию светодиодов в ряде многообещающих приложений, от коммуникационных технологий до уничтожения вирусов.

Хотя их новая конструкция светодиодов позволяет избежать падения эффективности, исследователи изначально не ставили перед собой задачу решить эту проблему. Их основной целью было создание микроскопического светодиода для использования в очень небольших приложениях, таких как технология «лаборатория на кристалле», которую разрабатывают ученые из NIST и других организаций.

Команда экспериментировала с совершенно новым дизайном светящейся части светодиода: в отличие от плоской планарной конструкции, используемой в обычных светодиодах, исследователи построили источник света из длинных тонких нитей оксида цинка, которые они называют плавниками.(Длинный и тонкий — это относительные термины: каждый плавник имеет длину всего около 5 микрометров, что составляет примерно десятую часть ширины среднего человеческого волоса.) Их система плавников выглядит как крошечный гребешок, который может простираться на участки размером до 1 сантиметр и более.

«Мы увидели новые возможности в ластах, так как я подумал, что их удлиненная форма и большие боковые грани могут принимать больше электрического тока», — сказал Никобахт. «Сначала мы просто хотели измерить, сколько может выдержать новый дизайн.Мы начали увеличивать ток и решили, что будем гнать его, пока он не перегорит, но он продолжал становиться ярче ».

Гребнеобразный массив светодиодов на плавниках, некоторые из которых светятся (яркие точки на концах). Предоставлено: Б. Никобахт / NIST.

Их новый дизайн ярко сиял в длинах волн на границе фиолетового и ультрафиолетового, генерируя примерно в 100–1000 раз больше энергии, чем обычные крошечные светодиоды. Никобахт характеризует результат как важное фундаментальное открытие.

«Типичный светодиод площадью менее квадратного микрометра излучает мощность около 22 нановатт, а этот может производить до 20 микроватт», — сказал он. «Это говорит о том, что конструкция может преодолеть падение эффективности светодиодов для создания более ярких источников света».

«Это одно из самых эффективных решений, которые я когда-либо видел», — сказал Григорий Симин, профессор электротехники в Университете Южной Каролины, не участвовавший в проекте.«Сообщество годами работает над повышением эффективности светодиодов, и другие подходы часто имеют технические проблемы при применении к светодиодам с субмикронной длиной волны. Такой подход хорошо справляется со своей задачей».

Команда сделала еще одно удивительное открытие, увеличив силу тока. Хотя сначала светодиод светил в диапазоне длин волн, его сравнительно широкое излучение в конечном итоге сузилось до двух длин волн интенсивного фиолетового цвета. Объяснение стало ясным: их крошечный светодиод превратился в крошечный лазер.

«Преобразование светодиода в лазер требует больших усилий. Обычно для этого требуется подключение светодиода к резонансной полости, которая позволяет свету отражаться вокруг, чтобы получился лазер», — сказал Никобахт. «Похоже, что конструкция плавников может выполнять всю работу сама по себе, без необходимости добавлять еще одну полость».

Крошечный лазер будет иметь решающее значение для приложений в масштабе чипов не только для химического зондирования, но и для портативных устройств связи нового поколения, дисплеев высокой четкости и дезинфекции.

«У него большой потенциал, чтобы стать важным строительным блоком», — сказал Никобахт. «Хотя это не самый маленький лазер, созданный людьми, он очень яркий. Отсутствие падения эффективности могло бы сделать его полезным».

Светодиоды красного света для дисплеев следующего поколения

Дополнительная информация:
«Лазерная генерация высокой яркости на субмикронном уровне, обеспечиваемая светоизлучающими диодами (СИД) без провисания ребер» Science Advances (2020).Advances.sciencemag.org/lookup… .1126 / sciadv.aba4346

Предоставлено
Национальный институт стандартов и технологий

Ссылка :
Яркий и крошечный свет: ученые создают лучший наноразмерный светодиод (14 августа 2020 г.