Светодиод белый 5мм характеристики: Светодиод белый яркий 5мм.

Выводные светодиоды

Выводной светодиод FYL-10003 UWC, 7000 мКд






Размеры (голова) (д*в), мм:

9,9*12



Тип:

FYL-10003 UWC



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Температура св..

$0.27

Выводной светодиод FYL-10003 UWC/S, 20000 мКд






Размеры (голова) (д*в), мм:

9,9*12



Тип:

FYL-10003 UWC/S



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Температу. .

$0.27

Выводной светодиод FYL-3014 UWC, 4000 мКд








Размеры (голова) (д*в), мм:

3*4,5



Тип:

FYL-3014 UWC



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Длина вол..

$0.16

Выводной светодиод FYL-3014 UWC/S, 20000 мКд








Размеры (голова) (д*в), мм:

3*4,5



Тип:

FYL-3014 UWC/S



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Длин. .

$0.17

Выводной светодиод FYL-3014 WC, 2000 мКд








Размеры (голова) (д*в), мм:

3*4,5



Тип:

FYL-3014 WC



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Длина волны..

$0.15

Выводной светодиод FYL-4813 UWC, 2000 мКд








Размеры (голова) (д*в), мм:

4,8*4,4



Тип:

FYL-4813 UWC



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Длина в. .

$0.17

Выводной светодиод FYL-4813 UWC/S, 3500 мКд








Размеры (голова) (д*в), мм:

4,8*4,4



Тип:

FYL-4813 UWC/S



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Дли..

$0.17

Выводной светодиод FYL-5013 UWC, 6000 мКд






Размеры (голова) (д*в), мм:

5*7,6



Тип:

FYL-5013 UWC



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Длина волны:
. .

$0.15

Выводной светодиод FYL-5013 UWC/P, 12000 мКд






Размеры (голова) (д*в), мм:

5*7,6



Тип:

FYL-5013 UWC/P



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Длина волны:..

$0.17

Выводной светодиод FYL-5013 UWC/S, 20000 мКд






Размеры (голова) (д*в), мм:

5*7,6



Тип:

FYL-5013 UWC/S



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Длина волны:. .

$0.18

Выводной светодиод FYL-5013 WC, 2500 мКд








Размеры (голова) (д*в), мм:

5*7,6



Тип:

FYL-5013 WC



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Длина волны..

$0.15

Выводной светодиод (светофор) FYL-5014 UWC1C, 6500 мКд






Размеры (голова) (д*в), мм:

5*7,7



Тип:

FYL-5014 UWC1C



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Дл. .

$0.17

Выводной светодиод FYL-5042 UWC, 2000 мКд






Размеры (голова) (д*в), мм:

5*5,35



Тип:

FYL-5042 UWC



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Длина волны:
..

$0.17

Выводной светодиод FYL-5042 UWC/S, 2500 мКд






Размеры (голова) (д*в), мм:

5*5,35



Тип:

FYL-5042 UWC/S



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Длина в. .

$0.17

Выводной светодиод FYL-5053 UWC**, 3 Кд






Размеры (голова) (д*ш*в), мм:

5*4,1*7



Тип:

FYL-5053 UWC**



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Длина волны: ..

$0.00

Выводной светодиод FYL-5083 UWC*, 1,5 Кд






Размеры (голова) (д*ш*в), мм:

4,6*5,8*7



Тип:

FYL-5083 UWC*



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Длина волны. .

$0.00

Выводной светодиод прямоугольный 5*2 мм. FYL-2513 UWC, mcd






Размеры (голова) (д*ш*в), мм:

5,1*2,1*7



Тип:

FYL-2513 UWC



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый


..

$0.16

Выводной светодиод FYL-8003 UWC, 6000 мКд






Размеры (голова) (д*в), мм:

7,9*9



Тип:

FYL-8003 UWC



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Температура света. .

$0.26

Выводной светодиод FYL-8003 UWC/S, 20000 мКд






Размеры (голова) (д*в), мм:

7,9*9



Тип:

FYL-8003 UWC/S



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

белый



Температура ..

$0.28

Выводной светодиод FYL-5019 YGW, 585nm; 570nm, 15 мКд; 15 мКд






Размеры (голова) (д*в), мм:

5*7,6



Тип:

FYL-5019 YGW



Количество выводов:

3



Цвет излучения:

желтый / зеленый
. .

$0.10

Выводной светодиод FYL-10003 UYC, 590nm, 2000 мКд






Размеры (голова) (д*в), мм:

9,9*12



Тип:

FYL-10003 UYC



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

желтый



Длина ..

$0.13

Выводной светодиод FYL-10003 YD, 590nm, 40 мКд






Размеры (голова) (д*в), мм:

9,9*12



Тип:

FYL-10003 YD



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

желтый



Длина волн. .

$0.00

Выводной светодиод FYL-3004 UYC, 585nm, 2000 мКд








Размеры (голова) (д*в), мм:

3*4,5



Тип:

FYL-3004 UYC



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

желтый



Д..

$0.09

Выводной светодиод FYL-3004 YD, 585nm, 15 мКд








Размеры (голова) (д*в), мм:

3*4,5



Тип:

FYL-3004 YD



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

желтый



Длина. .

$0.00

Выводной светодиод FYL-3014 UYC, 590nm, 2000 мКд








Размеры (голова) (д*в), мм:

3*4,5



Тип:

FYL-3014 UYC



Количество выводов:

2



Цвет излучения:

желтый



Д..

$0.09

Неотъемлемой частью большинства осветительных устройств являются элементы индикации и отображения информации. Почетное место среди них по сей день по праву принадлежит выводным светодиодам. Выводные светодиоды представлены в классических и нестандартных корпусах круглой, конической, прямоугольной, и квадратной формах. Диаметры колб круглых светодиодов, представленных на нашем сайте, варьируются от 3 до 10 мм, угол обзора от 15° до 120°, что отвечает основной линейке производителей. Светодиоды выпускаются всех цветов свечения, включая белый и ультрафиолетовый. Сила света отдельных типов светодиодов достигает 20 000 мкд. Следует обратить внимание, что наиболее яркими светодиодами есть исполненные в прозрачной линзе. Однако, существуют также и диффузные (матовые) и прозрачно-матовые линзы, которые выполняют преимущественно роль индикаторов. Среди выводных светодиодов есть также варианты мигающих изделий, а также двухцветные и трехцветные светодиоды в круглых и прямоугольных корпусах, выполненные по схеме с общим катодом, и в биполярном варианте. Интернет-магазин выводных светодиодов Led-Stars предлагает своим посетителям самые разнообразные товары по самым приемлемым ценам. Широкий ассортимент предложений позволит выбрать выводной светодиод под любые потребности. Невысокие цены позволят сэкономить средства для иных целей. К тому же, вам потребуется минимум времени для оформления заказа. Чтобы купить выводной светодиод, параметры которого вас устроили, достаточно просто заполнить заявку. После звонка нашего менеджера и подтверждения заказа вам останется дождаться курьера. Мы сотрудничаем с самыми известными курьерскими службами, поэтому выводные светодиоды отправляются по всей территории Украины. Это служит гарантией того, что приобретенные выводные светодиоды будут доставлены одинаково быстро в Киев, Харьков, Днепропетровск, Львов, Одессу, Винницу и во многие другие города страны.

Автор: Led-Stars.com

Технические характеристики светодиодов SMD 3528, 5050, 5630, 5730, параметры и типы

Рассмотрим технические характеристики светодиодов с потребительской точки зрения, не будем рассматривать ненужные параметры, которые особо не влияют не эксплуатацию. Посмотрим только на важные характеристики, ведь в основном нас интересует, какое напряжение на него подать, и что бы он светил ярче и дольше.

Среди множества типов диодов, наибольшую популярность получили SMD 3528, SMD 5050, SMD 5630, SMD 5730. По цифровому обозначению можно видеть, какой размер корпуса используется.  Например, SMD3528 это размеры 3,5 мм на 2,8мм.

Содержание

• 1. Реальная мощность китайских ЛЕД
• 2. Таблица характеристик фирменных
• 3. Сравним размеры и яркость
• 4. Сравнение энергоэффективности LED диодов
• 5. Графики характеристик светодиода SMD 5730

Реальная мощность китайских ЛЕД

Размер кристалла у маломощных китайских, на примере SMD5630 SMD5730

90% китайской продукции, например на базаре Aliexpress, изготовлена на маломощных диодах, которые гораздо слабей фирменных. Фирменные, это производства Samsung, LG, Philips и другие. Китайцы этим активно пользуются, указывая параметры, как будто там установлены Самсунги. После покупки оказывается, что яркость и мощность ниже в 3-4 раза, чем обещал продавец.

Чтобы отличить плохой LED от хорошего, ознакомитесь со статьей «Характеристики светодиодов«. Подробно описал, как зависит мощность от размера кристалла, массы и других свойств.

Получается, что китайский 5630 (5730) на 0,15W слабее фирменного 5050 на 0,2W. Будьте бдительны при выборе товара.

Таблица характеристик фирменных

В таблице указаны усредненные характеристики светодиодов белого света с самыми популярными параметрами. Лампы теплого белого и холодного белого света обычно имеют меньший световой поток. Так же при одинаковой яркости света, диод белого света дает лучшее освещение, чем другие.

В основном характеристики зависят от производителя с колебанием плюс-минус 15%. Лучшие параметры обеспечивают конечно именитые европейские, японские, китайские бренды. LED диоды неизвестных производителей конечно похуже, но еще у них никто не гарантирует заявленный срок службы. Самый плохой вариант, когда вам по низкой цене предлагают светодиоды промаркированные как фирменные, хотя неизвестно кем они сделаны. Главным образом подделку от бренда можно отличить только при помощи  измерения всех параметров и сравнением с заявленными.

Бюджетные светодиоды неизвестного производителя обычно очень слабые, вместо положенных 0,5W будет всего 0,15W или 0,09W. Так делают китайцы, чтобы дешевку выдать за фирменный. Но это они компенсируют втрое большим количеством диодов. Такие диоды работают максимум 20. 000 часов. Чаще всего встречаются на кукурузах и светодиодной ленте SMD 5630.

Сравним размеры и яркость

Сравнение диодов на светодиодной ленте 5050, 3528, 5630. В большой импровизированной коробке сделаем замеры освещенности каждого диода. Наглядно видно разницу в освещенности и направленность угла освещения.

Сравнение энергоэффективности LED диодов

..

Световой поток Люмен на Ватт:

• SMD 3528 – 70 Лм/Вт;
• SMD 5050 – 80 Лм/Вт;
• SMD 5630 – 80 Лм/Вт;
• SMD 5730-05 – 80 Лм/Вт;
• SMD 5730-1 – 100 Лм/Вт;

Развитие светодиодных технологий идет в направлении увеличения количества Люмен на единицу площади. Соответствие светового на единицу мощности с изменением поколения ЛЕД диодов меняется не очень сильно. Если сравнить светодиод SMD 3528 и 5730-1, то почти при одинаковой площади светоизлучающего элемента мощность светового потока увеличилась в 22 раза, а энергопотребление в 15 раз.

Графики характеристик светодиода SMD 5730

Справочник светодиодов отечественных. Datasheet. Характеристики и параметры.

Маркировка SMD-светодиодов, виды, характеристики

Маркировка SMD-светодиодов, виды, характеристики

Светодиод или светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Освещение – важное условия для работы и комфорта человека. Долгое время применялись в качестве источников света лампы накаливания, потом люминесцентные лампы, для мощных прожекторов и фонарей использовали галогеновые лампы, ДРЛ и ДНаТ.

В XXI веке произошла смена поколений осветительных приборов, и рынок более чем на половину занимают светодиодные светильники, их часто называют на зарубежный манер LED-светильниками или лампами. В зависимости от конструкции и мощности они представляют собой либо светодиодные COB-матрицы, либо сборки из отдельных светодиодов.

Разновидности светодиодов

Первые LED-светильники и лампы строились на базе 5-мм выводных светодиодов. Они не отличались высокой энергоэффективностью, ценой и надежностью, но это была первая ступень в развитии нового источника света. Долгое время такие светодиоды применялись в качестве индикаторов бытовой и промышленной технике и в качестве излучателей для носимых фонариков.

Позже их заменили светодиоды выполненные в безвыводных корпусах, так называемые SMD (surface mounted device, рус. приборы для поверхностного монтажа).

Если 5 мм светодиоды монтировались в плату через отверстия, то SMD запаиваются прямо на поверхность платы, что ускоряет их сборку и снижает стоимость светильника. У них вместо ножек расположены контактные металлические площадки, от 2 и более штук, в зависимости от количества цветов и кристаллов в одном корпусе.

В общем случае выделяют три типа светодиодов:

1. Выводные (3, 5, 10 мм – диаметр колбы и прочие).

2. SMD (их разнообразие мы рассмотрим в этой статье).

3. COB светодиоды – это матрицы из кристаллов расположенных на плате под единым слоем люминофора. Расшифровывается, как Chip-On-Board, рус. чипы на плате. Их внешний вид на рисунке выше.

СМД светодиоды используют в лампах с различными цоколями, прожекторах, светодиодных лентах, настольных LED-лампах и прочих осветительных приборах.

Характеристики SMD светодиодов

Изначально наибольшую популярность получили модели светодиодов 3528 и 5050, сейчас они встречаются в основном на светодиодных лентах, в светильниках их практически не применяют, отдавая предпочтение 5630 светодиодам и другим современным моделям.

SMD-светодиоды в своей маркировке содержат свои габаритные размеры – длину и ширину, при этом в оригинальных светодиодах в каждом из видов корпусов, независимо от того 3528 это или 5730 устанавливается свой тип светодиодного кристалла с особыми характеристиками.

К сожалению, китайские производители под видом современных 5730 не брезгуют продажей кристаллов 3528 в новом корпусе. В обзоре напряжение питания я указывать не буду, т.к. для всех белых светодиодов оно обычно лежит в пределах 2.8 – 3.4В.

SMD3528 технические характеристики

Светодиоды 3528 представляют собой что-то вроде аналога стандартного 5-мм светодиода, но в SMD корпусе. Имеют характеристики:

• ток – 20 мА;
• мощность – 0.06 Вт;
• световой поток – 5-7 лм;
• габариты – 3.5х2.8х1.4 мм;
• температура до 80 °C;
• на лицевой части корпуса есть срез – с этой стороны катод (минус).

В светодиодных лентах устанавливаются в количестве 30, 60, 120 шт/м, используются в основном для подсветки, реже для освещения, т.к. довольно слабые. Лента 120 шт/м из 3528 потребляет 9.6 Вт/м.

SMD5050 технические характеристики

Светодиод 5050 содержит в своем корпусе три таких же кристаллах, как и в 3528, значит он в три раза мощнее.

Конструктивное исполнение весьма интересно: на его «пузе» вы увидите 6 выводов, это и есть аноды и катоды по одной паре с каждого кристалла.

• ток – 3х0.02 А = 0.06 А общий ток при параллельном соединении кристаллов;
• мощность – 3х0.06 Вт суммарная до 0.02 Вт;
• световой поток – до 20 Лм
• габариты – 5х5х1.6 мм;
• рекомендуемая температура до 60 °C;
• катоды со стороны среза на углу корпуса.

На ленте обычно устанавливают 30 и 60 диодов на метр. Лента с 60 светодиодами типа 5050 потребляет 14.4 Вт/м, может успешно использоваться для освещения. Часто встречается в RGB и в RGBW исполнениях.

SMD 5630 технические характеристики

Светодиоды 5630 современнее и технологичнее, используются в прожекторах, светильниках, устанавливаются на светодиодных лентах. На корпусе 4 вывода.

Распиновку вы видите на рисунке выше, катод со стороны срезанного угла.

Характеристики:

• Ток – 0.15-0.2 А;
• Мощность – 0.5 Вт;
• Максимальная температура кристалла – 130 °C;
• Световой поток 40 Лм.
• Габариты 5.6х3х0.75 мм

В лентах чаще всего поставляется 60 шт/м, а также металлических линейках с количеством диодов 72шт, питанием 12В. Такая лента потребляет до 18 Вт/м, можно использовать для основного освещения комнаты, или декоративной подсветки, например в нишах подвесного потолка. Бывают в RGB исполнении.

SMD 5730 – технические характеристики

Очень похожи на предыдущие, выпускаются в версиях 5730-05 и 5730-1, на 0.5 и 1 Вт соответственно. Обладают немного большим световым потоком. В отличие от 5630 у 5730 два вывода, а длина их немного больше.

Характеристики:

• ток – 0.15/0.3 А;
• мощность – 0.5/1 Вт;
• световой поток – 55/110 Лм;
• габариты с учетом длины выводов – 5.7х3х0.75 мм.

Вы могли заметить, что у этого и предыдущего светодиода кроме выводов для подключения, на нижней части есть металлическая площадка, она нужна для отвода тепла. Такое конструктивное решение позволило успешно использовать чипы высокой мощности. Кстати это также поможет определить цоколевку светодиода, теплоотвод на них смещен к АНОДУ.

SMD 2835 – технические характеристики

Это не опечатка, маркировку 2835 часто путают с 3528, но это совершенно разные поколения светодиодов. LED 2835 современнее и ярче. Первое отличие, которое бросается в глаза – это площадь покрытая люминофором у 3528 круглая, а у 2835 ближе к прямоугольнику. Световой поток у первых до 40 Лм/Вт, а у 2835 больше 110 Лм/Вт, что в 2-3 раза ярче, при той же потребляемой мощности.

Увеличение мощности вызвало необходимость улучшить теплоотдачу, поэтому корпус 2835 сделали тоньше, а контактные площадки больше. Промышленностью выпускаются на 0.2, 0.5 и 1Вт. Однако не стоит забывать, что чем больше мощность, тем больше выделяется тепла и при таких маленьких размерах это очень важно.

Характеристики:

• Ток – 0.06 А;
• Мощность – 0.2 Вт;
• Световой поток – 25 Лм;
• Рабочая температура – 65 °C;
• Габариты – 2.8х3.5х0.95 мм.

На светодиодных лентах монтируются также в количестве 30, 60, 120 штук на метр. Например, лента с плотностью светодиодов 60 шт/м потребляет мощность 4.8 Вт/м, благодаря своим характеристикам гораздо более эффективны в плане энергосбережения и освещения, чем 3528, можно использовать в качестве источника света и декоративной подсветки.

Сводная таблица характеристик SMD 3014, 7020, 3020

Светодиоды которые реже встречаются я решил рассмотреть все вместе в сводной таблице.

Светодиоды 3014 очень компактны, лучше подходят для декоративной подсветки, их внешний вид изображен ниже.

На ленте они выглядят следующим образом. Ленты продаются в стандартных размерностях 30-120 шт//м, встречаются и 240 шт/м, но реже.

Светодиоды 7020 очень яркие, длинные и узкие, что позволяет их плотно смонтировать на плате, встречаются в лентах, на металлических полосках и в прожекторах.

Такие металлические полосы со светодиодами 7020 обеспечивают хороший теплоотвод, что значительно улучшает рабочие условия и увеличивает срок службы.

Лично я скептически отношусь к классическим гибким лентам с 7020-ми из-за высокой мощности светодиодов, однако в продаже имеются такие 60 шт/м.

Заключение

К сожалению, качество большей части led-продукции оставляет желать лучшего. Производители либо пренебрегают схемами включения диодов, либо источниками питания, либо вообще закупают низкосортные подделки для своих приборов. Поэтому я и не стал указывать такой параметр, как индекс цветопередачи. Он сильно зависит от качества люминофора.

Тем более в сети встречается информация о том, что и систему определения CRI индекса цветопередачи научились обманывать, люминофор состоит из таких компонентов, которые формируют световой поток с пиками в спектре на нужных длинах волн для успешного прохождения теста.

Получается, что при высоком индексе реальное различие цветов глазом страдает. Срок службы указывать бессмысленно, у светодиодов он обычно от 30 до 50 тысяч часов, однако сильно зависит от источника питания (вернее качества питания), теплового режима и режима эксплуатации в целом.

Также я не указывал и угол свечения, так как на всех SMD светодиодах он лежит в пределах 105-135°, а самый распространенный — 120°.

В результате напрашивается вывод о том, что такой популярный товар как светодиод на деле оказывает сложно найти надлежащего качества. Если вы хотите получить достойный свет лучше обратить внимание на продукцию проверенных производителей, например OSRAM, Philips, CREE.

Ранее ЭлектроВести писали, что сейчас производители смартфонов и смарт-часов вынуждены адаптировать дизайн устройств под параметры аккумуляторов. Скоро об этом можно будет забыть: аккумулятор любой формы можно создать при помощи дешевого 3D-принтера, используя полимерные «чернила» с функцией проводимости.

По материалам: electrik.info.

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

«Соломенная шляпа» – модная тенденция в светотехнике / Статьи и обзоры / Элек.ру

Светодиоды, предназначенные для офисного, производственного или уличного освещения, соревнуются между собой в мощности и светоотдаче. Но есть применения, где важны соотношение цена/качество, возможность производства светильника в условиях небольшой мастерской и ремонтопригодность. Эту нишу источников света до недавнего времени занимали светодиодные ленты, готовые модули и так называемые 5-миллиметровые светодиоды (главным образом в гирляндах). Тем не менее, вполне возможно, что эстафету «народного источника света» у них уже в ближайшее время перехватит новый тип светодиодов с несколько «легкомысленным» названием.

В мире технологий, как и в мире моды, развитие идет по спирали. И новый тип светодиода под названием «соломенная шляпа», о котором пойдет речь в статье, основан на идеях, выдвинутых еще 40 лет тому назад, но реализованных на новом технологическом уровне.

На протяжении многих лет о том, чтобы использовать светодиоды для освещения и речи не шло, но они успешно вытесняли миниатюрные лампы накаливания в качестве индикаторов. Соответственно, конструкция светодиодов была оптимизирована именно под такое применение. Первые серийно выпускаемые светодиоды, появившиеся в 60-х годах, имели металлическое основание корпуса, через которое отводилось тепло, а также линзу из эпоксидной смолы. Поскольку световой поток у светодиодов тогда был мизерный, собирающая линза была необходима, чтобы повысить яркость свечения. К тому же, применение светодиодов в качестве индикаторов подразумевало, что видеть свечение должен видеть только пользователь данного оборудования, а находящимся неподалеку людям это свечение не должно мешать. В итоге угол распределения света таких светодиодов не превышал 60 градусов. Выбор в качестве материала линзы именно эпоксидной смолы был связан с тем, что она застывает при комнатной температуре и поэтому не может повредить кристалл в результате нагрева в процессе производства светодиодов.

Решение задачи увеличения объема выпуска светодиодов и снижения их стоимости потребовало почти полной автоматизации процесса их производства. Так в 70-х годах появился ставший ныне уже классическим корпус, полностью выполненный из прозрачной или подкрашенной молочной эпоксидной смолы. Наиболее распространенное значение диаметра такого корпуса равно 5 мм, поэтому за светодиодами такого типа закрепилось жаргонное название «5-миллиметровые». Официальное название конструкции корпуса свето-диода — DIP (Dual Inline Package, означает в переводе с английского «корпус с выводами с двух сторон, идущими параллельно»). Светодиоды обрели жесткие выводы с прямоугольным сечением. На выводе катода располагается кристалл. Особым образом сформированная часть этого вывода является отражателем, направляющим свет, исходящий из торцов кристалла. Теплоотвод осуществляется как через выводы светодиода, так и через поверхность его корпуса.

Высота корпуса 5-мм светодиодов составляет 7–10 мм. Толщина фокусирующей линзы составляет примерно 4–6 мм. Эти параметры опять-таки определяются изначальным использованием светодиодов в корпусе данного типа как индикаторных. Толстая линза упрощает размещение светодиода в корпусе аппаратуры, но прохождение света через толстый слой эпоксидной смолы неизбежно сопровождается значительными потерями. Особенно если учесть, что выбор марки эпоксидной смолы для корпуса представляет собой компромисс между оптическими свойствами и многими другими параметрами, главным из которых является безопасность отвердителя для кристалла светодиода.

5-миллиметровые светодиоды изначально
разрабатывались как индикаторные,
отсюда и некоторые особенности
конструкции корпуса

Световой поток 5-мм индикаторного светодиода белого свечения составляет порядка 1 лм, светоотдача — порядка 10 лм/Вт. Не слишком впечатляющее значение светоотдачи, но, если сравнивать с миниатюрными лампами накаливания, которые используют, например, в гирляндах, то у них светоотдача составляет вообще около 2 лм/Вт, так что в итоге получается 5-кратный выигрыш в энергоэффективности.

Важнейшим преимуществом 5-мм светодиодов является их цена. Оптовая цена на индикаторные светодиоды белого свечения составляет всего 0,01 долл. за штуку (здесь и далее указаны цены при поставке в партии от 1000 штук). Причем за эту цену вы получаете светодиод вместе с оптической системой.

Именно низкая цена на 5-мм светодиоды привела к тому, что конструкция их корпуса не менялась несколько десятилетий, поскольку разработка нового корпуса и перестройка технологического процесса могли привести к увеличению цены. А зачем что-то менять, если для основного применения — индикаторных светодиодов — данная конструкция отлично подходила?

Тем не менее, первые светодиодные светильники в конце 90-х годов, а затем и первые светодиодные лампы-ретрофиты строились на основе 5-мм светодиодов. Поскольку эти источники имели невысокое значение светового потока, в ряде случаев применялась «разгонка» светодиода, то есть введение его в режим, не предусмотренный технической документацией. В этом режиме повышался световой поток, но одновременно происходил перегрев кристалла и люминофора, что снижало срок службы, а также ухудшало цветопередачу источника света. В итоге у 5-мм светодиодов сложилась не самая лучшая репутация среди специалистов по освещению. Массовое применение 5-мм светодиодов для освещения имеет смысл только в карманных фонарях и малогабаритных светильниках с батарейным питанием, а также в гирляндах и других элементах декоративного оформления.

Тем не менее, у 5-мм светодиодов, помимо дешевизны и наличия встроенной оптики, есть еще одно преимущество — простота монтажа. Установить светодиоды на монтажную плату можно даже с помощью бытового паяльника, в то время, как для SMD-светодиодов требуется специальная дорогостоящая установка. Собирать и ремонтировать светильники на 5-мм светодиодах можно в условиях даже очень маленькой мастерской. Все это является преимуществом для дизайнерских светильников и рекламных конструкций, изготавливаемых в малых количествах.

Дело в шляпе

Чтобы сохранить преимущества 5-мм светодиодов и избавиться от их основных недостатков, был заново спроектирован корпус с учетом применения светодиодов не для индикации, а для освещения. 

Были внесены следующие изменения:

• применен новый сорт эпоксидной смолы, отличающийся повышенной прозрачностью и повышенной теплопроводностью;
• выводы светодиода изготовлены из специального сплава на основе меди, отличающегося повышенной теплопроводностью;
• толщина линзы уменьшена до 1,5 мм, что сократило потери в оптической системе;
• если в индикаторных 5-мм светодиодах угол распределения света лежит в пределах 25–60 градусов, то в обновленной конструкции светодиода он лежит в пределах от 90–140 градусов.

Корпус новых светодиодов по форме
отдаленно напоминает соломенную шляпу

И, естественно, обновленные светодиоды получили новые кристаллы и люминофоры, что значительно увеличило светоотдачу, а также индекс цветопередачи CRI, который теперь может достигать 90.

Обновленные 5-мм светодиоды получили по форме корпуса название straw hat, что в переводе с английского языка означает «соломенная шляпа». Серийный выпуск straw hat был налажен еще в 2011 году. Первые такие светодиоды допускали долговременную подводимую мощность до 0,1 Вт, при этом светоотдача составляла 65 лм/Вт. Выпуском таких светодиодов по-началу занимались только малоизвестные китайские компании. Это обстоятельство, а также негативное мнение специалистов, основанное на предыдущем опыте использования 5-мм светодиодов в освещении, не позволили тогда «соломенным шляпам» завоевать популярность. Для того, чтобы отмежеваться от прошлого, в маркетинговых целях был предложен корпус для straw hat светодиодов диаметром не 5, а 4,8 мм, что не позволяло уже называть светодиоды «5-миллиметровыми». Этот тип корпуса широко используется и поныне.

Все изменилось в 2014 году, когда всемирно известный японский производитель Nichia выпустил светодиод NSDW570GS-K с номинальной подводимой мощностью 0,24 Вт, при которой он давал световой поток 28 лм. Тем самым по мощности был превзойден результат, достигнутый на светодиодах типа «пиранья», завоевавших к тому моменту признание специалистов. Светоотдача этого straw hat светодиода достигает 117 лм/Вт, что является очень неплохим показателем. Недостатком стала высокая цена — даже в 2018 году оптовая цена на данную модель светодиода при поставке в партии от 1000 штук составляет 0,3 долл. Поэтому большого распространения светодиод NSDW570GS-K не получил. Более важным было то обстоятельство, что выпуск straw hat светодиодов компанией Nichia — одним из лидеров рынка — показало специалистам, что такие светодиоды имеют перспективу.

К 2016 году был налажен массовый выпуск недорогих straw hat светодиодов. Для многих моделей «соломенных шляп» чипы выпускает знаменитая тайваньская компания Epistar, корпусированием же занимаются небольшие компании из материкового Китая, что в целом позволяет достичь хорошего соотношения цена/качество. Типичный straw hat светодиод в корпусе диаметром 4,8 или 5 мм имеет светоотдачу около 90 лм/Вт. Номинальный ток составляет 20 мА, долговременная подводимая мощность ограничена значением 0,07 Вт. Снижение подводимой мощности обусловлено более высокой светоотдачей, это позволило увеличить заявленное время работы вплоть до 100 000 часов. Оптовая цена такого светодиода составляет около 0,02 долл.

Выпускаются straw hat светодиоды белого свечения с цветовой температурой от 2800 K до 15000 K, цветные, RGB (с четырьмя выводами), ультрафиолетовые и инфракрасные.

Таблица. Сравнение параметров светодиодов разных типов, не требующих специального оборудования для монтажа

Также все более широкое распространение получают «соломенные шляпы» с диаметром корпуса 8 мм, к ним можно подводить мощность до 0,75 Вт. Появились и straw hat светодиоды диаметром 10 мм, к которым можно подвести мощность до 1 Вт, что сопоставимо со светодиодами типа Power LED.

Применение straw hat светодиодов

Первыми straw hat светодиоды стали применять энтузиасты конструирования всевозможных электронных устройств. Чуть позже преимущества новинки оценили производители рекламных конструкций, продукция которых выпускается мелкими партиями на заказ. «Соломенные шляпы» активно вытесняют традиционные 5-мм источники света в карманных фонарях и других видах светильников с питанием от батарей. Применение straw hat светодиодов позволяет увеличить световой поток при одновременном увеличении времени работы от одного комплекта элементов питания. На основе «соломенных шляп» выпускаются ретрофиты с цоколем E10. Вы можете взять с собой в светодиодную эру полюбившийся вам старый фонарик, просто заменив в нем лампу на светодиодную.

Установлены straw hat светодиоды также в некоторых лампах-ретрофитах типа «кукуруза» с цоколями E27 и E14, но их параметры невысокие, поэтому широкого применения они не получили. Единственное преимущество по сравнению с SMD-светодиодами для такого применения — обеспечение высокой электробезопасности без общей защитной колбы, поскольку корпус светодиода герметичен. Гораздо более удачным решением оказалось применение таких светодиодов в ретрофитах с цоколем BA9S. Этот цоколь байонетного типа широко используется в автомобилях для местной подсветки в салоне, а также сигнальных огней. Основным преимуществом straw hat светодиодов оказывается механическая прочность и устойчивость к вибрации, так как светодиод и оптическая система представляют собой единое целое. Выпускаются также монтажные платы с впаянными в них «соломенными шляпами», предназначенные для замены ламп накаливания на светодиоды для общего освещения автомобилей. Здесь важным преимуществом является простота установки straw hat светодиодов. Модернизировать освещение в салоне автомобиля может любой автомеханик, не имеющий глубоких познаний в электронике и даже сам владелец автомобиля.

«Соломенные шляпы», дающие излучение в ультрафиолетовом диапазоне, также сочетают высокую эффективность с низкой стоимостью, а также простотой монтажа. Поэтому они применяются в недорогих переносных установках для обеззараживания воды, которые призваны решить проблему снабжения жителей Африки качественной питьевой водой. Использование straw hat светодиодов в портативных детекторах подлинности валют позволяет освещать сразу всю купюру, а не только отдельную ее часть.

Следующим шагом по внедрению straw hat светодиодов должно стать их использование в электрических гирляндах и другом оборудовании для праздничного светового оформления. В современных городах количество элементов декоративного оформления с применением светотехники на улицах только увеличивается, и скоро встанет вопрос о снижении энергопотребления данных устройств. Замена 5-мм светодиодов на straw hat светодиоды позволит уменьшить потребляемую мощность гирлянд не менее, чем в 5 раз. Другим преимуществом «соломенных шляп» в электрических гирляндах является широкий угол распределения света, что делает ненужным применение дополнительных рассеивающих элементов. Основным препятствием является более высокая стоимость в условиях жесткой ценовой конкуренции на рынке светодиодных гирлянд.  

Источник: Алексей Васильев, журнал «Электротехнический рынок»

Характеристики светодиодов

Для того чтобы произвести оценку всего многообразия существующих типов твердотельных источников света попробуем сравнить характеристики светодиодов различного назначения.

Общие характеристики, которые можно применить при оценке параметров любых светоизлучающих диодов – это спектр излучения, показатели световой мощности (сила света либо световой поток), вольтамперная характеристика, электрическая мощность светодиода.

Вольтамперная характеристика всех диодов в той или иной мере идентична по своей форме, отличия состоят только в конкретных величинах токов и напряжений, поэтому на ней заострять внимание не будем.

Начнем с самых простых представителей

Стандартные индикаторные светодиоды в круглых и овальных корпусах имеют мощности порядка 20-50 мВт и различный спектр излучения, определяющийся типом используемого полупроводника для его изготовления. Типовым представителем таких светодиодов может служить круглый 5 мм  АЛ307 отечественного производства.

Его технические параметры приведены в таблице ниже.

Поскольку светодиоды индикаторного типа имеют узкий угол свечения, то для оценки используется такой параметр излучения как сила света, измеряющийся в милликанделах [мкд]. АЛ307 имеет по три градации яркости для каждого цвета. Спектр представлен четырьмя цветами.

Светодиоды в корпусах типа «пиранья» позволяют получать большие мощности за счет сниженного теплового сопротивления и отвода тепла на плату сразу через четыре вывода. Корпус «пиранья» также обрел популярность благодаря повышенной механической устойчивости – светодиоды «пиранья» с успехом применяются для изготовления автомобильного света. Практически все крупные производители имеют в своей номенклатуре семейство светодиодов в корпусе «пиранья».

Такие светодиоды обычно называются ультраяркими или сверхяркими. Основные технические параметры светодиодов «пиранья» производства американской компании CREE  приведены в таблице.

Угол свечения может быть 40˚, 70˚ или 100˚ в зависимости от модификации, определить которую поможет data sheet производителя.

Корпус «пиранья» позволяет отводить до 200 мВт мощности.

Длина волны, которая приведена в таблице для каждого цвета свечения является доминантной для данного типа светодиода. В действительности же спектр излучения, например, красного светодиода может находиться в диапазоне от 620 до 637 нм.

«Пиранья» может быть и белого свечения. Белые светодиоды изготавливаются путем нанесения желтого люминофора на синий кристалл.

Следующую группу – SMD 5050 – можно отнести уже к категории мощных светодиодов. Как видно из названия это светодиоды поверхностного монтажа с размерами 5×5 мм.

Наименование SMD 5050 – условное, поскольку различные производители дают свое обозначение данному классу светодиодов в соответствии со сложившейся системой. Максимальная мощность достигает одного ватта. На дне корпуса такого светодиода обычно располагается специальная площадка для отведения тепла, хотя в менее мощных модификациях она может и отсутствовать.

Светодиоды SMD 5050 обычно белого цвета свечения, т.к. предназначены для изготовления светильников. Они могут монтироваться как на стеклотекстолитовую, так и на алюминиевую печатную плату. Последняя используется для лучшего отвода тепла при больших мощностях.

Белый спектр излучения подобных светодиодов имеет различные цветовые оттенки. Для них вводится такая характеристика как «коррелированная цветовая температура», которая измеряется в Кельвинах [K].

Угол свечения у них составляет 115˚.

Ниже приведены основные характеристики светоизлучающих диодов CLN6A, как одного из лучших видов в этом классе (полный список возможных исполнений достаточно велик, поэтому приведены два типовых представителя).

Как видно из таблицы спектр излучения влияет на величину светового потока – это правило для всех светодиодов белого свечения.

Для того чтобы точно определить характеристики белого светодиода необходимо знать его полное обозначение, поскольку в нем с помощью так называемых бинов зашифрованы все отличающиеся параметры. Например, светодиод XPEWHT может иметь бин по световому потоку Q5 (107 лм при токе 350 мА), а может R2 (114 лм) и R3 (122 лм). Ошибка или неполная маркировка при заказе может привести к «недостаче» люменов на 14% (если вместо R3 получим Q5). То же можно сказать про спектр излучения. Внимательно изучайте документацию производителя!

5-миллиметровое расположение выводов светодиода, характеристики, прямое напряжение и техническое описание

Круглый светодиод 5 мм

Круглый светодиод 5 мм

Распиновка светодиода

нажмите на картинку для увеличения

Конфигурация контактов

Характеристики и технические характеристики

• Превосходная атмосферостойкость
• 5 мм круглая стандартная направленность
• УФ-стойкий эпоксидный клей
• Прямой ток (IF): 30 мА
• прямое напряжение (VF): 1.От 8 В до 2,4 В
• обратное напряжение: 5V
• Рабочая температура: от -30 ℃ до + 85 ℃
• Температура хранения: от -40 ℃ до + 100 ℃
• Сила света: 20 мкд

Краткое описание

Светодиод — это двухпроводной полупроводниковый источник света, который при активации излучает свет. Когда соответствующее напряжение подается на вывод светодиода, электроны могут рекомбинировать с электронными дырками внутри устройства и выделять энергию в виде фотонов.Этот эффект известен как электролюминесценция. Цвет светодиода определяется шириной запрещенной зоны полупроводника.

Как использовать светодиод?

Прямое напряжение, необходимое для включения светодиода, зависит от цвета светодиода. Если вы подаете точное значение прямого напряжения, вы можете подключить светодиод непосредственно к источнику. Если напряжение выше, чем используйте сопротивление последовательно со светодиодом, для расчета значения сопротивления используйте формулу:

  R = (V  S  - V  LED  * X) / I  LED  

Где,
V  S  - напряжение питания
V  LED  - прямое напряжение светодиода.
X - количество светодиодов, подключенных последовательно
I  LED  - светодиодный ток 

Проверьте приведенную ниже таблицу на наличие прямого напряжения светодиода в зависимости от его цвета

Приложения

• Индикация
• Игрушки и игры
• Светотехника
• Электронные проекты

2D-Модель

Как работает светодиод 5 мм?

Светоизлучающие диоды (светодиоды) повсюду вокруг нас.Они есть в наших домах, в наших машинах, даже в наших телефонах. Светодиоды бывают разных форм и размеров, что дает дизайнерам возможность адаптировать их к своему продукту. Каждый раз, когда загорается что-то электронное, есть большая вероятность, что за ним находится светодиод. Их низкое энергопотребление и небольшие размеры делают их отличным выбором для многих различных продуктов, поскольку их можно более плавно интегрировать в дизайн, чтобы сделать его в целом лучшим устройством.

Раньше мы обсуждали светодиоды высокой яркости, но в этом посте мы сосредоточим наше внимание на светодиодах диаметром 5 мм или светодиодах со сквозными отверстиями.Это типы светодиодов, которые, вероятно, будут использоваться в вашей небольшой электронике в качестве светового индикатора или чего-то в этом роде. 5-миллиметровые светодиоды потребляют намного меньше тока, чем светодиоды высокой яркости, 20 мА по сравнению с минимум 350 мА для мощных светодиодов. Если вы следили за нашим оригинальным постом Mastering LEDs, вы должны знать: больше тока = больше света. Очевидно, что эти 5-миллиметровые светодиоды будут скорее акцентным светом для очень маленьких помещений. Именно для этого предназначены 5-миллиметровые светодиоды, их можно использовать вместе в большом массиве для создания знака или какой-то матрицы, или их можно использовать сами по себе, чтобы сделать небольшой индикатор или один из этих крошечных фонариков на цепочке для ключей. .

Светодиоды

5 мм очень полезны, так как их можно легко запитать от небольшого источника питания и они служат долго. Это позволяет легко встраивать их во многие электронные устройства или размещать фонари там, где они обычно не могут находиться. Название 5-миллиметрового светодиода связано с их размерами: эпоксидный корпус наверху имеет диаметр около 5 мм. Эти сверхмалые источники света просты в использовании, но мы не можем упускать из виду некоторые этапы настройки нашей светодиодной схемы.

Основные сведения о 5-миллиметровом светодиоде

Светодиод — это вариант основного диода.Диод — это электронный компонент, который проводит электричество только в одном направлении. Диоды имеют так называемое номинальное прямое напряжение, которое определяет минимальную разницу напряжений между анодом (+) и катодом (-), чтобы позволить электронам течь (аххх..сладкое электричество). Светодиод в основном такой же, как диод, с основным отличием, что он генерирует свет, когда течет электричество.

5-миллиметровые светодиоды

— это светодиоды, которые удерживают матрицу на опоре, которая для защиты заключена в эпоксидный купол.Затем соединения производятся через две ножки или штыри, выходящие из нижней части. Как мы уже упоминали, диод пропускает поток только в одном направлении. Это делает очень важным различать положительную сторону (анод) и отрицательную сторону (катод). Со светодиодами 5мм это просто, заметили, что ножки разной длины? Более длинная ветвь — это анод, а более короткая из двух — катод. Если ваши ноги подрезаны или у вас есть производитель, который делает их такого же размера, обычно есть плоское пятно вокруг обода 5-миллиметрового корпуса со стороны катода (см. Ниже).

Убедитесь, что вы всегда подключаете положительный полюс батареи / источника питания к аноду, а отрицательный или заземляющий — к катоду. Это обеспечит совпадение полярности и прохождение электричества, если у вас достаточно входного напряжения, и ваш 5-миллиметровый светодиод загорится. Если вы подключите его в обратном направлении, ничего не произойдет, и цепь останется замкнутой. Чтобы убедиться, что у вас достаточно мощности для вашего светоизлучающего диода, есть два ключевых параметра, на которые вы должны обратить внимание при рассмотрении технических характеристик светодиодов: прямое напряжение и прямой ток.

Напряжение светодиода 5 мм

Для каждого светодиода должно быть указано «прямое напряжение», которое определяет величину напряжения, необходимого для проведения электричества и получения света. Если вы попытаетесь подать что-либо меньшее, чем это количество, светодиод останется открытым и непроводящим. Как только напряжение, падающее на светодиоде, достигнет прямого напряжения, ваш светодиод загорится. Если у вас несколько светодиодов последовательно, вы должны учитывать сумму их номинальных значений прямого напряжения.

Давайте взглянем на один из наших стандартных синих светодиодов 5 мм.Теперь мы можем легко увидеть в технических характеристиках на странице продукта, что светодиод имеет прямое напряжение около 3,4 В. Итак, мы берем этот светодиод и пытаемся подключить его к батарее АА, светодиод что-нибудь сделает? Батарейки AA имеют номинальное напряжение 1,5 В, поэтому нет, у нас недостаточно напряжения для проведения электричества. Однако, если мы последовательно добавим еще одну батарею AA, наше напряжение будет 3 В, и мы сможем запустить 5-миллиметровый светодиод. «Но вы сказали, что для светодиода требуется 3,4 В!» Да, я знаю, но когда вы говорите с точностью до нескольких знаков после запятой, все будет в порядке.

5 мм светодиодный ток

Теперь некоторые люди думают, что им нужно только позаботиться о напряжении светодиода, и все будет в порядке. Это упускает из виду очень важную часть светодиодов — ток. Светодиоды будут потреблять столько тока, сколько они могут в цепи, в свою очередь, вызывая повышение температуры светодиода, пока он не перегорит. Поэтому, чтобы уменьшить количество выходящих из строя светодиодов, позвольте нам обратить внимание на номинальный ток светодиодов.

Приведенный выше пример, когда входное напряжение и прямое напряжение настолько близки, — это единственный пример, когда вам не нужно сильно беспокоиться о токе.Как показывает практика на нашем сайте, когда ваше входное напряжение составляет 3 В, вы можете включить любой из 5-миллиметровых светодиодов, кроме красного и желтого, не беспокоясь об отслеживании тока. Это связано с тем, что в источнике питания недостаточно тока для того, чтобы 5 мм потреблял и сгорал.

В любом другом случае вам нужно ограничить количество тока, протекающего через светодиод. В случае мощных светодиодов
это делается с помощью драйвера постоянного тока. Номинальный ток 5-миллиметровых светодиодов намного ниже, обычно около 15-30 мА, и мы можем контролировать ток, подключив резистор последовательно со светодиодом.Здесь вы часто будете слышать термин «резистор ограничения тока», поскольку резистор обеспечивает значительное ограничение тока, протекающего по цепи.

5-миллиметровые светодиоды обычно тестируются при 20 мА, они могут потреблять ток до 30 мА, но, на мой взгляд, я обычно стараюсь поддерживать 5-миллиметровые светодиоды на 20 мА, что рекомендуется во всех их спецификациях. Теперь нам нужно выяснить, как подобрать резистор подходящего размера для вашей схемы, чтобы ваши светодиоды были в безопасности!

Подбор резистора подходящего размера для светодиодов

Резисторы

бывают самых разных размеров, и чтобы найти правильный размер для вашей системы, требуется математика.Но не волнуйтесь, с этим калькулятором сопротивления, который рассчитывает размер резистора, который вам нужен, будет очень просто. Это отличный инструмент, но он всегда помогает узнать, как производятся расчеты, поэтому следите за ним. Чтобы найти токоограничивающий резистор правильного размера, мы должны знать два свойства светодиода: прямой ток и прямое напряжение.

Давайте использовать тот же синий светодиод, что и в примере выше. На странице продукта вы увидите таблицу, изображенную справа. В кружке показано прямое напряжение (Vf) при заданном испытательном токе.Таким образом, вы можете видеть, что для этого светодиода при постоянном токе 20 мА на светодиоде падает 3,2-3,6 В. Мы возьмем золотую середину и предположим, что этот светодиод упадет на 3,4 В.

В этом примере я буду использовать 3 последовательно соединенных батарейки AA в качестве источника питания. Каждая батарея AA имеет напряжение около 1,5 В, поэтому в общей сложности у нас есть 4,5 В питания для нашего светодиода. Мы должны использовать закон Ома, чтобы найти предел резистора, но сначала мы должны найти напряжение, проходящее через него. Резистор и светодиод будут размещены последовательно, что означает, что падение напряжения на них будет суммироваться, чтобы равняться входному напряжению.Это означает, что мы можем легко найти напряжение, которое будет падать на резисторе, поскольку мы уже знаем, что светодиоды составляют 3,4 В.

Входное напряжение = LED В _f + Напряжение резистора

Напряжение резистора = Входное напряжение — светодиод В _f

Напряжение на резисторе = 4,5–3,4 В

Таким образом, на резисторе будет падать около 1,1 В. Теперь, когда у нас есть это, мы можем использовать закон Ома для расчета необходимого сопротивления!

Сопротивление = напряжение / ток (в амперах)

Сопротивление = 1.1 / 0,02 (20 мА)

Сопротивление = 55 Ом

В зависимости от светодиода резистор будет меняться. В этом примере мы можем предположить, что требуется резистор на 55 Ом, ближайший размер, который у нас есть, — 60,4, поэтому мы бы выбрали его. Если вы сомневаетесь в значении или у вас есть одно среднее между предложенными значениями сопротивления, выберите размер немного большего размера.

Последнее, что нужно проверить с вашими светодиодами и резисторами, — это мощность резистора. Все наши резисторы — ¼ Вт. Требуемая мощность резистора — это разница между мощностью светодиода и общей мощностью схемы.Итак, в приведенном выше примере мы найдем требуемую мощность резистора.

Мощность светодиода = 3,4 В x 0,02 A = 0,068 Вт

Общая мощность = 4,5 В x 0,02 A = 0,09 Вт

Мощность, рассеиваемая на резисторе = 0,09 — 0,068 = 0,022 Вт

Резистор

¼ Вт (0,25) может легко выдержать 0,022 Вт, так что все готово! Установите резистор последовательно со светодиодом (на положительной стороне соединения), и ваш свет будет готов.

Не хотите мучиться с поиском резистора и работать с несколькими резисторами в одной цепи? Оцените DynaOhm от LuxDrive. Это полностью залитый полупроводниковый переменный резистор, который оптимизирован для замены резисторов в 5-миллиметровых светодиодных устройствах. Этот блок будет включаться последовательно, как и резистор. Разница в том, что он уже рассчитан на определенный номинальный ток, поэтому все, о чем вам нужно беспокоиться, — это напряжение. DynaOhm может принимать от 2,6 В до 50 В постоянного тока, поэтому вводите все, что вам нужно для светодиодов.

Теперь, когда мы закончили все эти забавные разговоры о напряжении и токе, мы можем погрузиться в то, что действительно волнует людей, — на свет, который излучают эти крошечные лампочки. Цвет и яркость измеряются несколькими способами. На нашем сайте они всегда хорошо перечислены и систематизированы, но давайте узнаем, как эти диоды создают тот свет, который они создают.

Длина волны светодиода

Длина волны светодиода

— это, по сути, очень точный способ объяснить цвет света. Для светодиодов будет различаться цвет, так как производственный процесс интенсивен, а иногда и длины волн немного отличаются.На листе технических характеристик светодиода 5 мм вы фактически увидите минимальную и максимальную длину волны. Вариации всегда находятся в пределах одного и того же спектра, просто если вы покупаете светодиоды одного цвета в разных партиях, вероятно, будут некоторые незначительные отклонения (даже если наши глаза их не замечают).

Эта длина волны фактически определяется типом полупроводникового материала, из которого изготовлен диод внутри этого 5-миллиметрового корпуса. Структура энергетических зон полупроводников различается в зависимости от материала, поэтому фотоны излучаются с разными частотами, что влияет на видимый нами свет.Ниже представлена ​​полная таблица наших светодиодов и вариантов длины волны. Некоторые из наиболее популярных цветов, которые мы продаем, — это Deep Red 660 нм и Pink 440 нм.

Есть также 5-миллиметровые белые светодиоды теплого и холодного белого цвета.

Яркость светодиода

Таким образом, длина волны зависит от материала полупроводника, но интенсивность света зависит от тока, подаваемого на диод. Следовательно, чем выше ток возбуждения, тем ярче будет ваш светодиод. Яркость 5-миллиметровых светодиодов обычно измеряется в милликанделах (мкд), но это гораздо больше, чем просто установка определенного количества яркости на любой светодиод.

Самое интересное в этом измерении света, канделе, заключается в том, что это не мера количества световой энергии, как измеряется большинство других форм света, а скорее фактическая яркость. Это число определяется путем взвешивания мощности, излучаемой в определенном направлении, и взвешивания этого числа с помощью функции яркости света. Это в основном означает, что угол луча, который мы обсудим ниже, может влиять на свет, но также влияет на длину волны. Человеческий глаз более чувствителен к некоторым длинам волн, чем к другим, и эта модель яркости учитывает это.Вот почему ИК-светодиоды 5 мм не будут иметь выхода, потому что мы не можем видеть эту длину волны. То же самое для УФ и даже синего и других распространенных цветов.

Эта сила света (яркость) варьируется от светодиода к светодиоду, как вы увидите. Цвета обычно ниже, от десятков до сотен, тогда как белые (и некоторые цвета, которые мы видим лучше, например, зеленый) могут достигать 20 000 мкд. Мы перечисляем световой поток всех 5-миллиметровых светодиодов при испытательном токе 20 мА.

Угол обзора 5 мм

5мм светодиода на нашем сайте будут маркированы по цвету и углу луча.5-миллиметровые светодиоды показывают график, подобный приведенному справа, который показывает угол, под которым будет идти луч, и интенсивность при определенных углах. Чтобы прочитать график, представьте, что светодиод вертикально стоит под ним. «Спицы» на графике — это углы, а линии, похожие на радугу, — это интенсивность в процентах от максимальной интенсивности. Ниже мы расскажем, как определить угол обзора и яркость любого 5-миллиметрового светодиода под этим углом.

Рассеянный светодиод 5 мм

Часто рекомендуется иметь какой-нибудь рассеиватель или матовое покрытие, если на светодиоды будут смотреть непосредственно человеческий глаз.Некоторые 5-миллиметровые светодиоды имеют эпоксидную отделку купола, которая делает световой поток более мягким. У нас есть один белый 5-миллиметровый светодиод, в котором используется эта отделка, поэтому она приятна для глаз. Это снизит яркость, но сделает свет лучше.

Go Explore со светодиодами 5 мм

Светодиоды

5 мм очень доступны по цене и просты в разработке. Посмотрите, что вы можете с ними сделать, варианты безграничны. Теперь вы знаете, как запитать 5-миллиметровые светодиоды, определить их цвет и яркость, а также убедиться, что свет распространяется туда, где он вам нужен.Удачи!

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, и наша общая емкость мА также увеличилась с 2000 мА до 4000 мА. Итак, теперь, если мы потребляем 2000 мА от двух наших аккумуляторных ячеек, 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 намного 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 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 — падение 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. Поэтому мы должны соединить их параллельно. Параллельно мы подключаем каждый светодиод с собственным резистором к нашей батарее на 3 В, причем полностью независим 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 разваливаются по мере разряда, так что нам придется немного уменьшить)

Надеюсь, это все объясняет! 🙂

LED 5 мм 0,5 Вт Холодный белый цвет 10000 мкд / 90 ° Водные прозрачные линзы Хэбэй 05W580EW6C

Международная доставка и доставка за границу

Мы отправляем товары практически в любую точку мира, используя услуги FedEx International Priority . Ставки рассчитываются при оформлении заказа, чтобы обеспечить справедливую цену. Обратите внимание, что время доставки сильно различается.

Если у вас есть особый запрос на доставку (или у вас есть собственный курьер), пожалуйста, свяжитесь с нами, прежде чем размещать заказ, и мы сделаем все возможное, чтобы поддержать вас.
Пожалуйста, имейте в виду, что мы находимся в Европе, и иногда мы не можем использовать ваш собственный курьер или способ доставки.

Если вы не получили свой заказ вовремя, немедленно свяжитесь с нами по адресу [email protected] или [email protected] для получения дополнительной помощи.

Доставка по п.О. КОРОБКА

Пожалуйста, имейте в виду, мы не отправляем посылку на P.O. BOX (из-за ограничений FedEx)
Если вы предоставите нам P.O. КОРОБКА в качестве адреса доставки, мы свяжемся с вами по возвращении и попросим указать другой адрес. Если вы не дадите нам новый адрес, мы вернем вам деньги, и ваш заказ будет отменен.

Расчетное время доставки

США и Канада

Международный приоритет FedEx — 1 ~ 3 рабочих дня

Европа

Международный приоритет FedEx — 1-2 рабочих дня

Остальной мир

4 ~ 5 рабочих дней, в зависимости от выбранной страны (для получения дополнительной информации свяжитесь с нами)

Таможенные сборы и налоги при международных перевозках

Покупатель несет ответственность за любые сборы и налоги.Пожалуйста, свяжитесь с нами, если у вас возникнут какие-либо вопросы.

Доставка на чужой адрес

Вы можете отправить товар на любой адрес, если ваш платежный адрес правильный. Когда вы зарегистрируете свою учетную запись, у вас будет адресная книга, в которой вы можете хранить несколько адресов и отправлять по любому из них по вашему выбору.

Electron.com имеет право удерживать любые заказы, подозреваемые в мошеннической деятельности.

светодиодов (светоизлучающих диодов) | Electronics Club

Светодиоды (светодиоды) | Клуб электроники

Тестирование | Цвет |
Размеры и формы | Резистор |
Светодиоды последовательно | Светодиодные данные |
Мигает | Подставки

Смотрите также: Лампы | Диоды

LED = светоизлучающий диод

светодиода излучают свет, когда через них проходит электрический ток.

Электрические характеристики светодиода сильно отличаются от поведения лампы, и он должен быть защищен от
пропускание чрезмерного тока, обычно это достигается подключением резистора последовательно со светодиодом.
Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее или источнику питания.

светодиода должны быть подключены правильно, на схеме может быть указано a или
+ для анода и k или — для катода (да, это действительно k, а не c,
для катода).Катод — это короткий вывод, и на корпусе может быть небольшое сглаживание.
круглых светодиодов. Если вы видите внутри светодиода, катод — это электрод большего размера, но
это не официальный метод идентификации.

Пайка светодиодов

Светодиоды

могут быть повреждены нагреванием при пайке, но риск невелик, если вы не будете очень медленными.
При пайке большинства светодиодов особых мер предосторожности не требуется.

Rapid Electronics: светодиоды

Тестирование светодиода

Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее или источнику питания , потому что светодиод скорее всего
быть разрушенным чрезмерным током, проходящим через него.

Светодиоды

должны иметь последовательно включенный резистор для ограничения тока до безопасного значения, для
в целях тестирования 1к
резистор подходит для большинства светодиодов, если напряжение питания составляет 12 В или меньше.
Не забудьте правильно подключить светодиод.

Пожалуйста, смотрите ниже объяснение того, как разработать подходящий резистор.
значение для светодиода.

Цвета светодиодов

Цвет светодиода определяется его полупроводниковым материалом, а не окраской.
«упаковки» (пластиковый корпус).Светодиоды всех цветов доступны в неокрашенном виде.
упаковки, которые могут быть рассеянными (молочными) или прозрачными (часто называемыми «прозрачными от воды»).
Цветные упаковки также доступны в диффузных (стандартный тип) или прозрачных.

Синие и белые светодиоды могут быть дороже других цветов.

Двухцветные светодиоды

Двухцветный светодиод имеет два светодиода, подключенных «обратно параллельно» (один вперед, один назад).
объединены в один корпус с двумя выводами. Одновременно может гореть только один из светодиодов и
они менее полезны, чем трехцветные светодиоды и светодиоды RGB, описанные ниже.

Трехцветные светодиоды

Самый популярный тип трехцветного светодиода, в котором красный и зеленый светодиоды объединены в один.
пакет с тремя выводами. Их называют трехцветными, потому что смешанные красный и зеленый свет
кажется желтым, и он появляется, когда горят и красный, и зеленый светодиоды.

На схеме показана конструкция трехцветного светодиода. Обратите внимание на разные
длины трех выводов. Центральный вывод (k) является общим катодом для
оба светодиода, внешние выводы (a1 и a2) являются анодами для светодиодов, что позволяет
каждый должен быть освещен отдельно, или оба вместе, чтобы дать третий цвет.

Rapid Electronics: красный / зеленый светодиод

RGB светодиоды

светодиодов RGB содержат красный, зеленый и синий светодиоды в одном корпусе. Каждый внутренний светодиод можно переключить
включается и выключается по отдельности, позволяя производить диапазон цветов:

• Красный + зеленый дает желтый
• Красный + синий дает пурпурный
• Зеленый + синий дает голубой
• Красный + зеленый + синий дает белый

Можно получить более широкий диапазон цветов, изменяя яркость каждого внутреннего светодиода.

Rapid Electronics: RGB LED

Размеры, формы и углы обзора светодиодов

Светодиоды

доступны в самых разных размерах и формах.
«Стандартный» светодиод имеет круглое поперечное сечение диаметром 5 мм, и это, вероятно,
лучший тип для общего использования, но также популярны круглые светодиоды диаметром 3 мм.

Светодиоды круглого сечения используются часто и их очень легко установить на
коробки, просверлив отверстие под диаметр светодиода, добавив пятно клея, поможет удержать
светодиод, если необходимо.Также доступны зажимы для светодиодов (изображенные на рисунке) для фиксации светодиодов в отверстиях.
Другие формы поперечного сечения включают квадрат, прямоугольник и треугольник.

Фотография © Rapid Electronics

Светодиоды различаются не только цветами, размерами и формами, но и углом обзора.
Это говорит вам, насколько распространяется луч света. Стандартные светодиоды имеют обзорный
угол 60 °, но другие имеют узкий луч 30 ° или меньше.

Склад Rapid Electronics
особенно широкий выбор светодиодов и их веб-сайт является хорошим руководством к широкому ассортименту доступных
включая новейшие светодиоды высокой мощности.

Расчет номинала резистора светодиода

Светодиод должен иметь последовательно подключенный резистор для ограничения тока через светодиод.
иначе он перегорит практически мгновенно.

Номинал резистора R определяется по формуле:

R = номинал резистора в омах ().

В _S = напряжение питания.

В _L = напряжение светодиода (2 В или 4 В для синих и белых светодиодов).

I = ток светодиода в амперах (A)

Ток светодиода должен быть меньше максимально допустимого для вашего светодиода.Для светодиодов стандартного диаметра 5 мм максимальный ток обычно составляет 20 мА, поэтому значения 10 мА или 15 мА подходят для многих цепей.
Для расчета ток должен быть в амперах (А). Чтобы преобразовать мА в А, разделите ток в мА на 1000.

Если расчетное значение недоступно, выберите ближайшее стандартное значение резистора.
что на больше , так что ток будет немного меньше, чем вы выбрали.
На самом деле вы можете выбрать резистор большего номинала, чтобы уменьшить ток.
(например, для увеличения срока службы батареи), но это сделает светодиод менее ярким.

Например

Если напряжение питания V _S = 9V, и у вас красный светодиод (V _L = 2V),
требующий тока I = 20 мА = 0,020 А,

R = (9В — 2В) / 0,02А = 350,
так что выберите 390
(ближайшее стандартное значение, которое больше).

Напряжение светодиода

Напряжение V _L светодиода определяется цветом светодиода.
Красные светодиоды имеют самое низкое напряжение, желтые и зеленые немного выше. Наибольшее напряжение имеют синий и белый светодиоды.

Для большинства целей точное значение не критично, и вы можете использовать 2 В для красных, желтых и зеленых светодиодов или 4 В для синих и белых светодиодов.

Расчет формулы светодиодного резистора по закону Ома

Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I, где:

В = напряжение на резисторе (в данном случае = В _S — В _L )

I = ток через резистор

Итак, R = (V _S — V _L ) / I

Для получения дополнительной информации о расчетах см. Страницу закона Ома.

Последовательное подключение светодиодов

Если вы хотите, чтобы несколько светодиодов горели одновременно, их можно соединить последовательно.
Это продлевает срок службы батареи за счет освещения нескольких светодиодов таким же током, как и только один светодиод.

Все светодиоды, соединенные последовательно, пропускают одинаковый ток , поэтому лучше всего, если они все
того же типа. Источник питания должен иметь достаточное напряжение, чтобы обеспечить около 2 В для каждого светодиода.
(4 В для синего и белого) плюс еще минимум 2 В для резистора.Чтобы выработать ценность
для резистора вы должны сложить все напряжения светодиодов и использовать это для V _L .

Пример расчетов:

Для последовательного красного, желтого и зеленого светодиода требуется напряжение питания не менее
3 × 2 В + 2 В = 8 В, поэтому идеально подойдет батарея 9 В и .

В _L = 2 В + 2 В + 2 В = 6 В (три напряжения светодиодов суммируются).

Если напряжение питания V _S составляет 9 В, а ток I должен быть 15 мА = 0,015 А,

Резистор R = (V _S — V _L ) / I = (9-6) / 0.015 = 3 / 0,015
= 200,

, поэтому выберите R = 220
(ближайшее стандартное значение, которое больше).

Избегайте параллельного подключения светодиодов!

Соединение нескольких светодиодов параллельно с одним общим резистором, как правило, является плохой идеей.

Если для светодиодов требуется немного другое напряжение, загорится только светодиод с самым низким напряжением, и он
может быть разрушен более сильным током, протекающим через него. Хотя идентичные светодиоды могут быть
успешно подключены параллельно с одним резистором, что редко дает полезные преимущества
потому что резисторы очень дешевые, а ток такой же, как при подключении светодиодов по отдельности.

Если светодиоды включены параллельно, у каждого из них должен быть свой резистор.

Чтение таблицы технических данных светодиодов

Веб-сайты и каталоги поставщиков обычно содержат таблицы технических данных для таких компонентов, как светодиоды.
Эти таблицы содержат много полезной информации в компактной форме, но они могут
будет трудно понять, если вы не знакомы с используемыми сокращениями.
Вот важные свойства светодиодов:

• Максимальный прямой ток, I _F макс.
  «Вперед» означает, что светодиод правильно подключен.
• Типичное прямое напряжение, В _F тип.
  Это V _L в расчете светодиодного резистора,
  около 2В или 4В для синих и белых светодиодов.
• Сила света
  Яркость при заданном токе,
  например 32 мкд при 10 мА (мкд = милликандела).
• Угол обзора
  60 ° для стандартных светодиодов, другие излучают более узкий луч около 30 °.
• Длина волны
  Пиковая длина волны излучаемого света, она определяет цвет светодиода,
  е.грамм. красный 660 нм, синий 430 нм (нм = нанометр).

Следующие два свойства можно игнорировать для большинства цепей:

• Максимальное прямое напряжение, В _F max.
  Это можно игнорировать, если у вас есть подходящий резистор, включенный последовательно.
• Максимальное обратное напряжение, В _R max.
  Этим можно пренебречь, если светодиоды подключены правильно.

Мигающие светодиоды

Мигающие светодиоды выглядят как обычные светодиоды, но содержат ИС (интегральную схему)
а также сам светодиод.Микросхема мигает светодиодом с низкой частотой, например 3 Гц (3 вспышки в секунду).
Мигающие светодиоды предназначены для прямого подключения к определенному напряжению питания, например, 5 В или 12 В.
без последовательного резистора. Обратитесь к поставщику, чтобы узнать безопасный диапазон напряжения питания для
конкретный мигающий светодиод. Частота вспышек фиксированная, поэтому их использование ограничено, и вы можете предпочесть
построить свою собственную схему для мигания обычного светодиода, например
Проект мигающего светодиода, в котором используется
555 нестабильная схема.

Rapid Electronics: мигающие светодиоды

Светодиодные дисплеи

Светодиодные экраны

представляют собой пакеты из множества светодиодов, расположенных по схеме, наиболее знакомой схеме.
является 7-сегментным дисплеем для отображения чисел (цифры 0–9).Картинки ниже
проиллюстрировать некоторые из популярных дизайнов.

Гистограмма, 7-сегментные, звездообразные и матричные светодиодные дисплеи

Фотографии © Rapid Electronics

Rapid Electronics: светодиодные дисплеи

Разъемы выводов светодиодных дисплеев

Существует много типов светодиодных дисплеев, поэтому для получения дополнительной информации см. Каталог или веб-сайт поставщика.
штыревые соединения. На диаграмме справа показан пример из
Быстрая электроника.
Как и многие 7-сегментные дисплеи, этот пример доступен в двух версиях:
Общий анод (SA) со всеми анодами светодиодов, соединенными вместе, и общий катод (SC)
со всеми катодами, соединенными вместе.Буквы a-g относятся к 7 сегментам, A / C
является общим анодом или катодом, в зависимости от ситуации (на 2 штыря). Обратите внимание, что некоторые контакты
нет (NP), но их позиция все еще пронумерована.

См. Также: Драйверы дисплея.

Rapid Electronics
любезно разрешили мне использовать их изображения на этом веб-сайте, и я очень благодарен за их поддержку.
У них есть широкий ассортимент светодиодов, других компонентов и инструментов для электроники, и я рад
рекомендую их как поставщика.

Книг по комплектующим:

Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет
используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому.
На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на
рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден.
Рекламодателям не передается никакая личная информация.
Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов.
(включая этот), как объяснил Google.
Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста,
посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюс 2021 г.

Руководство по проектированию светодиодных схем, основам и эксплуатации светодиодов

Аннотация: В течение многих лет светоизлучающие диоды (LED) были популярным выбором для использования в дисплеях состояния и матричных панелях.Теперь вы можете выбирать между недавно разработанными синими и белыми типами (широко используемыми в портативных устройствах), а также широко распространенными зелеными, красными и желтыми типами. Например, белые светодиоды считаются идеальным фоновым освещением для цветных дисплеев. Но при проектировании источников питания для них следует учитывать особенности, присущие этим новым светодиодным устройствам. В этой статье описаны свойства старых и новых светодиодов, а также характеристики, необходимые для источников питания, которые их активируют.

Стандартные красный, зеленый и желтый светодиоды

Самый простой способ управлять светодиодом — это подать на него источник напряжения с последовательно включенным резистором.Светодиод излучает свет постоянной интенсивности, пока рабочее напряжение (V _B ) остается постоянным (хотя интенсивность уменьшается с увеличением температуры окружающей среды). Вы можете изменять интенсивность света по мере необходимости, изменяя номинал резистора.

Для стандартного светодиода диаметром 5 мм: Рисунок 1 показывает прямое напряжение (В _F ) в зависимости от прямого тока (I _F ). Обратите внимание, что падение напряжения на светодиоде увеличивается с увеличением прямого тока. Предполагая, что один зеленый светодиод с прямым током 10 мА должен иметь постоянное рабочее напряжение 5 В, последовательный резистор R _В равен (5 В -В _{F, 10 мА} ) / 10 мА = 300 Ом.Прямое напряжение составляет 2 В, как показано на графике типичных рабочих условий, приведенном в листе технических данных (, рис. 2, ).

Рисунок 1. Стандартные красный, зеленый и желтый светодиоды имеют прямое напряжение в диапазоне от 1,4 В до 2,6 В, в зависимости от желаемой яркости и выбора прямого тока. Для прямого тока ниже 10 мА прямое напряжение изменяется всего на несколько сотен милливольт.

Рис. 2. Последовательный резистор и источник постоянного напряжения обеспечивают простой способ работы светодиода.

Товарные диоды, подобные этому, производятся на основе комбинации галлия, арсенида и фосфида. Простые в обращении и известные большинству инженеров-проектировщиков, они обладают рядом преимуществ:

• Излучаемый цвет (длина излучаемой волны) остается относительно постоянным при изменении прямого тока, рабочего напряжения и температуры окружающей среды. Стандартные зеленые светодиоды излучают длину волны около 565 нм с небольшим допуском всего 25 нм. Параллельная работа нескольких таких светодиодов не представляет проблемы ( Рисунок 3 ), поскольку цветовые различия очень малы.Нормальные колебания прямого напряжения вызывают небольшие различия в интенсивности света, но они также незначительны. Как правило, различиями между светодиодами одного производителя и одной партии можно пренебречь.
• Прямые напряжения мало изменяются при прямом токе примерно до 10 мА. Разница составляет около 200 мВ для красных светодиодов и около 400 мВ для других цветов (рисунок 1).
• Для прямых токов ниже 10 мА прямое напряжение намного меньше, чем для синих или белых светодиодов, что позволяет недорого работать непосредственно от элемента Li + или тройного элемента NiMH.

Рис. 3. Показанная конфигурация задействует несколько красных, желтых или зеленых светодиодов параллельно, с очень небольшой разницей в цвете или изменением яркости.

Таким образом, стоимость электроэнергии для эксплуатации стандартных светодиодов довольно низкая. Повышающие преобразователи или сложные и дорогие источники тока не нужны, если рабочее напряжение светодиода выше, чем его максимальное прямое напряжение.

Эти светодиоды могут работать даже непосредственно с Li + или тройными NiMH элементами, если приложение допускает снижение интенсивности света по мере разряда аккумуляторных элементов.

Синие светодиоды

Светодиоды, излучающие синий свет, долгое время отсутствовали. Только инженеры-конструкторы могли прибегнуть к уже существующим цветам: красный, зеленый и желтый. Ранние «синие» устройства на самом деле были не синими светодиодами, а небольшими лампочками накаливания, окруженными диффузором синего цвета.

Первые «настоящие синие» светодиоды были разработаны несколько лет назад с использованием чистого кремний-углеродного материала (SiC), но их световая эффективность была низкой. В устройствах следующего поколения использовался базовый материал из нитрида галлия, который достиг световой эффективности в несколько раз по сравнению с первыми версиями.Сегодняшний материал для эпитаксии синих светодиодов называется нитрид индия-галлия (InGaN). Излучающие длины волн в диапазоне от 450 до 470 нм, светодиоды InGaN производят в пять раз большую интенсивность света, чем светодиоды из нитрида галлия.

Белые светодиоды

Настоящие светодиоды, излучающие белый свет, недоступны. Такое устройство сложно построить, потому что светодиоды обычно излучают одну длину волны. Белый не появляется в спектре цветов; вместо этого для восприятия белого требуется сочетание длин волн.

Уловка используется для изготовления белых светодиодов.Основной материал InGaN, излучающий синий цвет, покрыт материалом-преобразователем, который излучает желтый свет при воздействии синего света. В результате получается смесь синего и желтого света, которая воспринимается глазом как белый ( Рисунок 4 ).

Рис. 4. Длина волны излучения белого светодиода (сплошная кривая) включает пики в синей и желтой областях, но человеческий глаз интерпретирует их как белый свет. Относительная светочувствительность человеческого глаза (пунктирная кривая) показана для сравнения.

Цвет белого светодиода определяется цветовыми координатами. Значения для этих координат X и Y рассчитываются в соответствии с инструкциями, содержащимися в публикации 15.2 Международной комиссии по охране окружающей среды (CIE). В таблицах данных для белых светодиодов часто указывается изменение этих цветовых координат с увеличением прямого тока ( Рисунок 5 ).

Рис. 5. Изменение прямого тока приводит к сдвигу координат цветности белого светодиода (LE Q983 от OSRAM Opto Semiconductors) и, следовательно, качества его белого света.

К сожалению, светодиоды InGaN не так просты в обращении, как стандартные зеленые, красные и желтые светодиоды. Доминирующая длина волны (цвет) светодиода InGaN изменяется в зависимости от прямого тока (, рис. 6, ). Белые светодиоды, например, демонстрируют изменение цвета из-за различных концентраций материала преобразователя в дополнение к изменению длины волны с прямым напряжением для материала InGaN, излучающего синий цвет. Это изменение цвета можно увидеть на рисунке 5, где смещение координат X и Y означает изменение цвета.(Как упоминалось ранее, белые светодиоды не имеют определенной длины волны.)

Рис. 6. Увеличение прямого тока изменяет оттенок синего светодиода, изменяя его излучаемую длину волны.

Прямое напряжение сильно изменяется при прямом токе до 10 мА. Диапазон изменения составляет около 800 мВ (некоторые типы диодов меняются еще больше). Таким образом, изменение рабочего напряжения, вызванное разрядом батареи, меняет цвет, потому что изменение рабочего напряжения изменяет прямой ток.При прямом токе 10 мА прямое напряжение составляет около 3,4 В (это количество зависит от производителя и колеблется от 3,1 до 4,0 В). Вольт-амперная характеристика также сильно меняется от светодиода к светодиоду (см. Ниже). Управлять светодиодом напрямую от батареи сложно, потому что состояние разряда большинства аккумуляторов ниже минимально необходимого прямого напряжения светодиода.

Параллельное включение белых светодиодов

Многие портативные устройства и устройства с батарейным питанием используют белые светодиоды для фоновой подсветки.В частности, для цветных дисплеев КПК требуется белая подсветка для получения цветопередачи, близкой к исходной. Будущие мобильные телефоны 3G будут поддерживать данные изображения и видео, для которых требуется белая подсветка. Цифровые фотоаппараты, MP3-плееры и другое видео- и аудиооборудование также включают дисплеи, для которых требуется белая подсветка.

В большинстве случаев одного белого светодиода недостаточно, поэтому необходимо использовать несколько одновременно. Необходимо предпринять специальные меры, чтобы убедиться, что их интенсивность и цвет совпадают, даже если заряд аккумулятора и другие условия различаются.

На рисунке 7 показаны вольт-амперные кривые для группы случайно выбранных белых светодиодов. Подача напряжения 3,3 В на эти светодиоды (верхняя пунктирная линия) создает прямые токи в диапазоне от 2 мА до 5 мА, что, в свою очередь, дает различные оттенки белого цвета. Координата Y, в частности, сильно изменяется в этой области (рис. 5), что приводит к неверному воспроизведению цвета на освещенном дисплее. Светодиоды также имеют разную интенсивность света, что создает неоднородное освещение.Еще одна проблема — необходимое минимальное напряжение питания. Для работы светодиодов необходимо напряжение значительно выше 3 В. Ниже этого уровня некоторые светодиоды могут оставаться полностью темными.

Рис. 7. Эти кривые показывают значительные различия вольт-амперных характеристик белых светодиодов, даже тех, которые были случайно выбраны из одной и той же производственной партии. Таким образом, параллельная работа нескольких таких светодиодов при постоянном напряжении 3,3 В (верхняя пунктирная линия) дает разные оттенки белого и разную яркость.

Литий-ионный аккумулятор при полной зарядке обеспечивает выходное напряжение 4,2 В, которое падает до номинального 3,5 В после короткого периода работы. Это напряжение далее снижается до 3,0 В по мере разряда батареи. Если белые светодиоды работают непосредственно от батареи, как показано на Рисунке 3, возникают следующие проблемы:

Сначала, когда батарея полностью заряжена, все светодиоды светятся, но с разными оттенками интенсивности и цвета света. Когда напряжение батареи падает до номинального уровня, яркость света уменьшается, а различия в белом цвете становятся сильнее.Поэтому разработчик должен учитывать значение напряжения батареи и прямого напряжения диода, на которое рассчитывается последовательный резистор. (При полностью разряженной батарее некоторые светодиоды будут полностью темными.)

Нагнетательный насос с регулятором тока

Целью источника питания светодиодов является обеспечение достаточно высокого выходного напряжения и протекание одного и того же тока через все светодиоды, подключенные параллельно. Обратите внимание (рисунок 5), что если все белые светодиоды параллельной конфигурации имеют одинаковые токи, все они будут иметь одинаковые координаты цветности.Для этой цели компания Maxim предлагает зарядный насос с регулировкой тока (MAX1912).

В параллельной конфигурации из трех светодиодов, показанной на Рис. 8 , накачка заряда представляет собой крупномасштабный тип, который увеличивает входное напряжение в 1,5 раза. Более ранние зарядные насосы просто удваивали входное напряжение, но этот новый метод обеспечивает лучшую эффективность. Входное напряжение повышается до уровня, при котором светодиоды могут работать. Резисторные сети, подключенные к SET (контакт 10), обеспечивают одинаковые токи во всех светодиодах.Внутренняя схема поддерживает напряжение SET на уровне 200 мВ, поэтому ток через любой светодиод можно рассчитать как I _LED = 200 мВ / 10 Ом = 20 мА. Если для некоторых диодов требуются более низкие уровни тока, вы можете использовать более трех параллельно, потому что MAX1912 выдает до 60 мА. См. Технические данные MAX1912 для получения информации о других приложениях и схемах.

Рис. 8. Эта ИС сочетает в себе накачку заряда и управление током. Зарядный насос обеспечивает достаточное рабочее напряжение для белых светодиодов, а управление током обеспечивает однородный белый свет, пропуская одинаковые токи через каждый светодиод.

Простое управление током

Белыми светодиодами можно легко управлять, если система обеспечивает напряжение выше прямого напряжения диодов. Цифровые фотоаппараты, например, обычно включают источник питания +5 В. В этом случае вам не нужна функция повышения, потому что напряжение питания имеет запас, достаточный для работы светодиодов. Для схемы на Рисунке 8 следует выбрать согласованный источник тока. Например, MAX1916 может управлять одновременно тремя светодиодами (, рис. 9, ).

Рисунок 9. Один внешний резистор (R _SET ) программирует значение идентичных токов, подаваемых на каждый светодиод. Применение сигнала с широтно-импульсной модуляцией к разрешающему выводу (EN) этой ИС обеспечивает простую регулировку яркости (функция затемнения).

Операция проста: резистор R _SET программирует ток, который пропускается через подключенные светодиоды. Такой подход занимает очень мало места на доске. Помимо микросхемы (небольшой 6-выводной корпус SOT23) и нескольких байпасных конденсаторов, требуется только один внешний резистор.Микросхема обеспечивает отличное согласование тока между светодиодами — 0,3%. Эта конфигурация обеспечивает идентичные местоположения цветности и, следовательно, идентичные типы белого света от каждого светодиода.

Регулировка яркости зависит от интенсивности света

Некоторые портативные устройства регулируют интенсивность своего светового потока в соответствии с условиями окружающего освещения, а другие снижают интенсивность света с помощью программного обеспечения после короткого интервала ожидания. Обе эти операции требуют, чтобы светодиоды были затемнены, и такая функция затемнения должна одинаково влиять на каждый прямой ток, чтобы избежать возможных сдвигов в координации цветности.Этого единообразия можно добиться с помощью небольшого цифро-аналогового преобразователя, который управляет током через резистор R _SET .

Преобразователь с 6-битным разрешением, такой как MAX5362, с интерфейсом, совместимым с I ² C *, или MAX5365, с интерфейсом, совместимым с SPI ™, делает возможной функцию затемнения с 32 ступенями интенсивности света ( Рисунок 10 ). Тип белого света светодиодов меняется с изменением яркости, потому что прямой ток влияет на координаты цветности.Это не должно быть проблемой, потому что одинаковые прямые токи заставляют каждый диод в группе излучать идентичный свет.

Рис. 10. Этот цифро-аналоговый преобразователь управляет затемнением светодиодов, изменяя их прямые токи в унисон.

Функция затемнения, для которой координаты цветности не перемещаются, называется широтно-импульсной модуляцией. Это может быть реализовано с большинством устройств питания, которые обеспечивают функцию включения или выключения. MAX1916, например, ограничивает ток утечки через светодиоды до уровня всего 1 мкА, как только компонент отключается путем понижения уровня EN.Результат — нулевое излучение света. Повышение уровня EN направляет запрограммированный прямой ток через светодиоды. Если вы применяете сигнал с широтно-импульсной модуляцией к EN, яркость пропорциональна скважности этого сигнала.

Координаты цветности не меняются, потому что каждый светодиод продолжает видеть один и тот же прямой ток. Однако человеческий глаз воспринимает изменение рабочего цикла как изменение яркости. Частоты выше 25 Гц не распознаются человеческим глазом, поэтому частота переключения 200–300 Гц является хорошим выбором для ШИМ-диммирования.Более высокие частоты могут вызвать проблемы, потому что координаты цветности могут смещаться в течение короткого интервала, необходимого для включения и выключения светодиодов. Сигнал PWM может подаваться с вывода ввода / вывода микропроцессора или одного из его периферийных устройств. Количество доступных шагов яркости зависит от ширины регистра счетчика, используемого для этой цели.

Повышающий преобразователь с переключением режимов имеет контроль тока

Помимо упомянутого выше зарядного насоса (MAX1912), вы также можете реализовать повышающий преобразователь с контролем тока.Импульсный преобразователь напряжения MAX1848, например, генерирует выходное напряжение до 13 В, что достаточно для последовательного включения до трех светодиодов (, рис. 11, ). Этот подход, вероятно, самый чистый, потому что все светодиоды, соединенные последовательно, имеют одинаковый ток. Ток светодиода определяется R _SENSE и напряжением, подаваемым на вход CTRL.

Рис. 11. Этот импульсный повышающий преобразователь обеспечивает последовательную работу нескольких светодиодов. Все имеют одинаковый прямой ток, который регулируется через вход CTRL (например) цифро-аналоговым преобразователем.

MAX1848 может реализовать функцию затемнения в соответствии с любым из методов, описанных выше. Прямой ток через светодиоды пропорционален напряжению, приложенному к выводу CTRL. Поскольку MAX1848 переходит в режим выключения, когда напряжение, подаваемое на CTRL, становится ниже 100 мВ, вы также можете реализовать функцию затемнения с ШИМ.

Сводка

Белые светодиоды могут работать параллельно, если вы позаботитесь об обеспечении однородного белого света, уравняв их прямые токи.Для работы светодиодов выберите либо управляемый источник тока, либо комбинацию повышающего преобразователя с контролем тока. Используя зарядовые насосы или импульсные повышающие преобразователи, вы можете реализовать такие комбинации с несколькими стандартными продуктами.

Литература

1. Лист данных «LR5360, LS5360, LY5360, LG5360», OSRAM Opto Semiconductors, Регенсбург, 2001 г.
2. «Управление светодиодами на основе InGaN в параллельных схемах», Герхард Шарф, OSRAM Opto Semiconductors, ноябрь 2001 г.
3. Колориметрия, 2 ^nd издание, публикация CIE 15.2-1986, ISBN 3 900 734 00 3.
4. Лист данных «Hyper ChipLED LW Q983», OSRAM Opto Semiconductors, Регенсбург, 2001 г.
5. Лист данных MAX1912, Maxim Integrated, 2002: http://www.maximintegrated.com/max1912.

5мм красно-белый двухцветный светодиод

Этот светодиод имеет 3 вывода, по одному катоду (-) для каждого цвета и общий
анод
(+).

.