Светодиоды характеристики маломощные: Маломощные Светодиоды

Маломощные Светодиоды

Светодиоды маломощные активно используются в самых разнообразных формах: начиная от индикаторов, заканчивая военной техникой.
Сначала маломощные светодиоды были недостаточно яркими, поэтому и использовались только как индикаторы. Со временем технологии создали сверх яркие светодиоды, которые по прежнему требовали совсем мало энергии для работы. Это и послужило масштабному расширению сферы их применения. Они маленьких размеров, с низким потреблением и высокой светоотдачей, стали просто незаменимой частью техники.

Содержание статьи

Плюсы маломощных светодиодов

• Небольшие размеры
• Экономность
• Прочность
• Маленький нагрев
• Многообразие оптики
• Устойчивость к воде
• Устойчивость к вибрации

Чаще всего маломощные светодиоды применяются в светильниках, рекламе, автомобилях, бытовой технике, мобильных гаждетах и даже светофорах.

Характеристики маломощных светодиодов

Светодиоды представляют собой полупроводник на основе кристалла с дырочно-электронным переходом. Свет излучается в результате того как ток проходит через кристалл. Спектр света, который излучает светодиод, зависит от полупроводников, их химического состава. Светодиоды отличаются по следующим характеристикам: допустимая мощность, ток, угол излучения, сила света, срок службы.

Эффективность светодиода маломощного

Данная характеристика показывает соотношение необходимой мощности и выдаваемого света (Вт\Лм). Этот показатель – основной для производства, ведь он показывает эффективность использования светодиодов в производстве.
По этой характеристике светодиоды во многом превосходят возможные аналоги. В частности, показатели лампы накаливания -10 Лм/Вт, люминесцентной лампы – 30 Лм/Вт, светодиодов – 120 Лм/Вт.

Мощность

Маломощными называют светодиоды, которые работают в диапазоне 0,5 Вт, или 20-60 миллиампер.

Температура цвета

Светодиоды могут давать цвет, разный по температуре: от 2500 до 9500 кельвинов.
Белый теплый цвет светодиода значит температуру в районе 2500 кельвинов. Белый нейтральный – 4500 кельвинов, холодный белый – 6500-9500 кельвинов.

Срок работы или ресурс светодиодов

Учитывая достаточно высокую стоимость светодиодов, ресурс работы — важный показатель. Приобретая дорогостоящий источник света, люди ждут, что работать он будет долго. Срок службы светодиодов заявлен в районе 10 лет. Но иногда они могут работать меньше. Что может повлиять на срок службы светодиода? Во-первых, это уровень тока. Если он выше, чем нужен для работы, диод начинает рассыпаться. Во-вторых, температура. Светодиод, хоть и не сильно нагревается, но все же нуждается в отводе тепла. Если это не обустроено, то со временем светодиод тускнеет.

Маломощные индикаторы

Один из наиболее распространенных видов маломощных светодиодов. Они моментально вытеснили лампочки накаливания, которые до этого использовались в качестве индикаторов.
Они бывают по размерам от 3 до 10 миллиметров и обладают массой преимуществ. Их используют в бытовой технике, фонариках, светофорах… Высокая яркость дает возможность использовать их практически везде.
Ток, необходимый для работы, совсем небольшой – от 20 до 40 мА, а излучаемый свет – от 3 до 5 Лм.
Угол света может быть небольшим (15-45 градусов), а может быть широким (110-140 градусов).
Цвет излучаемого света: от теплого белого, до холодного. К тому же используются двухцветные комплекты.

Светодиоды SMD

Маломощные светодиоды часто используются для поверхностного монтажа. В этой технологии светодиоды располагают на печатных платах, для последующего использования ( среди прочего для выпуска светодиодных лент). Наиболее распространенные: 3528 и 5050.

Светодиоды SMD 3528

Используются для создания ламп, панелей, автолампочек, светодиодных лент. Рабочий ток таких светодиодов равен 20 мА, напряжение – 3 Вт, а мощность – 0, 07Вт.
Яркость света – от 3 до 7 Лм, а цвет радует многообразием. Они бывают белыми, желтыми, красными, синими, зелеными. Это в результате позволяет получать просто огромный спектр цвета.

Светодиоды SMD 5050

Они отличаются от 3528 расположением светодиодов. Они монтируются в группах по трое (синий, зеленый и красный). Такие ленты называют RBG,так дают разноцветный цвет.
Их характеристики несколько выше, чем у 3528.
Рабочий ток равен в диапазоне от 60 до 70 мА, напряжение – 3 Вт, а мощность – 0, 21Вт.
Яркость света – от 10 до 21 Лм.

Характеристики светодиодов

Рынок предлагает большое количество самых разных светодиодов по самой разной стоимости. Разобраться в этом многообразии и выбрать именно то, что нужно поможет понимание характеристик светодиодов.

Первое, на что нужно обратить внимание, это производитель светодиода. Вернее, важно не столько конкретное название производителя, сколько сама возможность его идентифицировать. Смысл в том, что если у светодиода есть конкретный производитель, то к остальным заявленным его характеристикам появляется какое-то доверие, которое тем больше, чем известней и именитей этот производитель есть. В противном случае, практически всегда заявленные характеристики окажутся завышенными, а сама покупка превращается в своего рода лотерею. Особая внимательность требуется, когда нужна серия светодиодов, которые будут работать вместе. Чем менее известен производитель таких светодиодов, тем более вероятность того, что светодиоды даже вроде бы из одной партии будут иметь разные оттенки, яркость и надежность свечения.

Пример плохой светодиодной ленты — светодиоды имеют разную температуру свечения

Следующая важная характеристика светодиодов это цвет для цветных или цветовая температура для белых светодиодов. На данный момент производятся светодиоды от ультрафиолетовых до инфракрасных. Каждый конкретный цветной светодиод излучает свет в узком спектральном диапазоне – 5-10 нм.

Соответствие излучаемой длины волны к цвету светодиода

Конкретная длина волны может быть важна при выборе светодиодов для растений или аквариума. Встречаются также трехцветные RGB-светодиоды, которые представляют собой фактически три светодиода – красный, синий, зеленый – размещенные на одной подложке. Обычно они имеют общий анод или катод. Также должна указываться длина волны каждого цвета. Бывают двухцветные (например, красный и зеленый) светодиоды. Это, как правило, индикаторные светодиоды совсем небольшой мощности.

RGB-светодиод

Белые светодиоды излучают свет широкого спектра и различаются оттенками – цветовой температурой – от теплой белой до холодной. Цветовая температура измеряется в кельвинах и должна указываться в характеристиках конкретного светодиода.

Цветовая температура — диаграмма

Ведущие производители, например, CREE, приводят в технической документации спектральные характеристики своих белых светодиодов. В каких-то случаях это может быть очень важно. Более подробно об источниках света производства этой компании читайте в статье «Светодиоды CREE».

Спектр белого светодиода на примере CREE MT-G2

Визуально – чем теплее белый свет, тем он желтее. Чем холоднее – тем синее.

Визуальные различия свечения разной температуры

Следующие связанные параметры светодиода – это его максимальный рабочий ток, падение напряжения и их произведение – максимальная потребляемая мощность светодиода. Потребляемая мощность во многом определяет область применения светодиода – десятые доли ватта (рабочий ток до 50мА) для индикаторных светодиодов и до десятков ватт для мощных осветительных светодиодов. Индикаторные светодиоды не требуют дополнительного охлаждения, могут иметь разные размеры и варианты исполнения для выводного или поверхностного монтажа.

Индикаторные светодиоды разных размеров

Достаточно распространены осветительные светодиоды для поверхностного монтажа малой и средней мощности. Такие светодиоды имеют размеры до 5х6 мм и рассчитаны на рабочий ток до 50мА. Монтируя линейки из нескольких таких светодиодов можно получить достаточно мощные источники света. Также часто такие светодиоды продаются в виде готовых осветительных лент.

SMD-светодиоды собранные на ленте

Мощные светодиоды в процессе работы на максимальных токах выделяют большое количество тепла и это, безусловно, необходимо учитывать при проектировании готового устройства. Обычно такие светодиоды припаиваются к алюминиевой подложке, которая, в свою очередь, крепится к радиатору.

Мощный светодиод на алюминиевой подложке — «звездочке»

Хороший теплоотвод очень важен, поскольку при перегреве снижается эффективность работы светодиода, значительно ускоряется деградация кристалла и, соответственно, уменьшается срок его службы. Опять же, если теплоотвода будет совсем недостаточно, то светодиод в итоге банально сгорит.

Мощность светодиода также определяет способ его питания. Для маломощных индикаторных светодиодов можно обойтись ограничивающими ток резисторами. Мощные светодиоды требуют более внимательного подхода и здесь уже не обойтись без подходящих по мощности драйверов.

Совсем не рекомендуется превышать максимальный рабочий ток светодиода – может произойти пробой и светодиод необратимо разрушится. Вообще, если рассчитывать на долговременную эксплуатацию, то реальный рабочий ток не должен превышать 70-75% от максимально допустимого. Безусловно, при достаточно эффективной системе теплоотвода.

Следующая важная характеристика светодиодов – это величина светового потока, излучаемого светодиодом. Световой поток измеряется в люменах на ватт мощности и определяется энергоэффективностью светодиода (подробнее – в статье «Энергоэффективность светодиодов»). Световой поток и освещенность связаны с физиологическими человеческими особенностями. Человеческий глаз наиболее чувствителен к желто-зеленому свету с длиной волны 555нм. Поэтому понятия энергоэффективности и величины светового потока фактически могут быть отнесены только к белым светодиодам. Более того, в силу различия излучаемого спектра, белые светодиоды с холодной цветовой температурой будут более эффективны, чем светодиоды с теплым белым светом. Сегодня лидером по энергоэффективности является компания CREE. Серийно производимые ими светодиоды на сегодня имеют эффективность до 200 люменов на ватт мощности. И эта цифра постоянно растет.

Для практического применения светодиодов также важен такой их параметр как угол распространения света. Плоский кристалл светодиода излучает свет узким пучком, что не всегда удобно. Для расширения светового пучка используются те или иные оптические системы. Обычно это небольшие рефлекторы и линзы, устанавливаемые на светодиод.

Оптические системы на индикаторных и мощных светодиодах

Тем не менее, мощность излучения существенно падает по мере увеличения угла. Это хорошо иллюстрирует следующий график.

Зависимость интенсивности свечения светодиода от угла рассеивания света

Часто в характеристиках светодиода указывается только одно число – угол рассеивания. Например, 130 градусов. Это означает, что наблюдатель, расположенный под углом в 65 градусов к центральной оси светового пучка, получит всего 10-20% светового потока.

Срок службы современных светодиодов составляет десятки тысяч часов, что, скорее всего, будет гораздо больше, чем период работы готового изделия в целом. По этой характеристике светодиоды разных производителей отличаются мало, разве что совсем уж непредсказуемый китайский производитель NoName преподнесет неприятный сюрприз.

Также при нормальных условиях эксплуатации световой поток светодиода совсем незначительно ухудшается с течением времени – единицы процентов на несколько тысяч часов. Заметно ухудшить этот параметр может системный перегрев светодиода в работе или превышение его максимального рабочего тока.

Светодиоды становятся все более доступны для самых разных областей применения. Многообразие их вариаций способно запутать самого искушенного потребителя. Знание и понимание самых разных характеристик светодиодов было и остается ключевым для того, чтобы то или иное принятое решение о покупке было единственно правильным.

Светодиоды: принципы работы, виды, характеристики, области применения | LIGHT-RU.RU

Светодиоды различных цветов

Сегодняшний мир невозможно себе вообразить без электрического освещения. Огромные мегаполисы и самые отдаленные уголки земного шара освещаются всевозможными электрическими источниками искусственного света. Однако, непрерывное развитие технологий приводит к тому, что мастодонт электрического освещения — «лампочка Ильича» — уверенно уступает лидирующие позиции современным высокотехнологичным и высокоэкономичным источникам электрического света, среди которых, безусловно, безоговорочно лидируют светодиоды.

Содержание статьи

Что такое светодиод и история его изобретения

Принцип действия светодиода

Светодиод — это полупроводниковый прибор, излучающий фотоны определенной частоты при пропускании через него электрического тока.

Часто термин «светодиод» заменяется англоязычной аббревиатурой LED от «led emitting diod» — светоизлучающий диод. Русскоязычный аналог данного словосочетания — СИД — используется значительно реже.

Эффект испускания фотонов достигается благодаря наличию в этих приборах электронно-дырочного перехода, рекомбинация электронов и дырок в котором сопровождается переходом электронов с одного энергетического уровня на другой, в результате чего избыток энергии высвобождается в виде свободного фотонного излучения.

Олег Лосев, советский ученый, изобретатель, один из праотцов светодиода

Впервые подобное явление было обнаружено в далеком 1907 году английским исследователем Генри Раундом. Позднее независимо от него советский ученый Олег Лосев в 1923 году также зафиксировал электролюминесценцию в точке контакта карбида кремния и стали под воздействием электрического тока и даже смог запатентовать своё изобретение под названием «Световое реле» в 1927 году. Но, как часто бывает, открытие не было должным образом оценено современниками и до победного шествия светодиодов оставались долгие десятилетия.

Технология создания инфракрасных светодиодов была освоена в США лишь в 1961 году, а первый реально применимый светодиод в видимом диапазоне спектра (красный) был создан в 1962 году Ником Холоньяком. Позднейшие исследования привели к созданию в 1971 году синего светодиода, а в 1972 году был создан первый жёлтый светодиод и были разработаны способы десятикратного увеличения яркости красных светодиодов.

Тем не менее, несмотря на очевидный прогресс в развитии светодиодной техники, светодиоды оставались чрезмерно дорогими вплоть до конца 60-х годов ХХ века. Их широкое промышленное производство и применение начинается лишь в 70-х годах ХХ века, а производство дешевых синих светодиодов началось лишь после 1990 года, когда японским ученым, получившим позднее за это Нобелевскую премию, удалось критически усовершенствовать технологию их создания.

Виды светодиодов в зависимости от химического состава полупроводников

Поскольку светодиоды являются полупроводниковыми приборами, то и материалы, используемые для их создания, являются традиционными для полупроводниковой техники. Самый распространенный, безусловно, галлий в химических соединениях с другими элементами. Широко применяются также индий, алюминий, кремний.

Использование разнообразных соединений дает возможность получать светодиоды, испускающие свет в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового. А использование дополнительно нанесенных люминофоров и цветных пластиков еще больше расширяет цветовую палитру получаемого света.

Типоразмеры SMD светодиодов

SMD — Surface Mount Device — электронные детали или устройства, монтируемые на поверхность (как правильно, на поверхность платы). Именно такой тип монтажа стал самым распространенным в мире электроники и, соответственно, самыми распространенным являются и SMD светодиоды, т.е. светодиоды, предназначенные для поверхностного монтажа. Иногда их называют чип-светодиодами, но такое название скорее редкость.

Существует несколько самых распространенных размеров SMD светодиодов. Как правило, разные производители придерживаются общепринятых стандартов, хотя, например, световой поток светодиодов одного типоразмера у разных изготовителей может отличаться.

SMD 3528

Светодиод SMD 3528

Светодиоды для поверхностного монтажа типоразмера 3528 являются, пожалуй, одним из наиболее распространенных вариантов. Они имеют прямоугольную форму со сторонами 3,5 и 2,8 миллиметра. Толщина составляет 1,4 мм. Для облегчения монтажа на корпусе светодиода со стороны катода делается срез угла, позволяющий однозначно определить правильное расположение элемента. Светоизлучающая поверхность сформирована в виде круга и, как правило, покрыта люминофором, отличающимся в зависимости от целей использования светодиода. Существенной особенностью данных светодиодных элементов является сильная зависимость их яркости от температуры. Так, при нагревании светодиода до 80 °C его яркость может упасть на 25% и более.

SMD 5050

Светодиод SMD 5050

Светодиоды SMD 5050 обладают квадратным корпусом размером 5,0 на 5,0 мм, внутри которого расположены три кристалла по своим характеристикам идентичных тем, которые устанавливаются в SMD 3528. Фактически SMD 5050 можно считать более совершенной версией светодиодов 3528. Возможность установки трёх кристаллов в один корпус позволяет создавать более мощные и яркие светодиоды, а наличие возможности независимого управления каждым кристаллом позволяет создавать многоцветные RGB светодиоды, способные излучать практически весь видимый человеческим глазом световой спектр.

SMD 5630

Светодиод SMD 5630

Появление нового типа светодиодов с габаритами корпуса 5,6 на 3,0 мм засвидетельствовало не только внешние изменения привычных размеров SMD, но и ознаменовало внесение в их конструкцию заметных улучшений, влияющих на существенные показатели их работы. Применение новых материалов и инженерных решений позволило увеличить мощность и светоотдачу светодиодов 5630 по сравнению с их более ранними собратьями.

Несмотря на наличие в SMD 5630 четырёх выводов используется всего два из них. Второй является отрицательным катодом, а четвертый положительным анодом. При этом ключ катода расположен возле первого вывода. Размещение чипов SMD 5630 на металлической подложке является хорошим тоном, так как способствует значительному улучшению отвода тепла из рабочей зоны и, соответственно, продлению срока службы высокотехнологичного устройства.

На следующем рисунке наглядно представлена разница между направлением светового потока и углами обзора у светодиодов 3528, 5050 и 5630. Невооруженным глазом заметен рост данных показателей с увеличением форм-фактора чип-светодиода.

Сравнительная характеристика направления и угла излучения светодиодов 3528, 5050 и 5630

SMD 5730

Светодиод SMD 5730

Братья-близнецы светодиодов 5630 — светодиоды SMD 5730 — появились на рынке практически одновременно со своими младшими соплеменниками и во многом являются их аналогами. Среди конструктивных отличий необходимо отметить, что светоизлучающие диоды 5,7 на 3,0 мм имею лишь два контакта, в отличие от светодиодов 5630. При этом они несколько выше (приблизительно на 0,5 мм). Также светодиоды 5730 подразделяются по потребляемой мощности на два класса: 0,5 Вт и 1 Вт, и часто обозначаются соответственно SMD 5730-05 и SMD 5730-1. Устройства обоих этих классов являются высокоэффективными светоизлучающими устройствами с низким тепловым сопротивлением кристалл/подложка около 4 °C, что значительно повышает энергоэффективность и долговечность оборудования на их базе.

Как видно из приведенных данных, светодиоды 5730-1, имея вдвое большую рассеиваемую мощность, функционируют и при больших токах. Таким образом, при выборе между светодиодами 5730-05 и 5730-1 необходимо учитывать как условия отвода тепла в готовом изделии, так и электротехнические параметры работы светоизлучающего диода.

SMD 3014

Светодиод SMD 3014

Сравнительно недавно появившиеся светоизлучающие диоды форм-фактора 3,0 на 1,4 мм не только имеют существенно меньшие внешние размеры, чем более ранние SMD, но и обладают значительно более высокой энергетической эффективностью.

Данные светодиоды работают при максимальном токе 30 мА, что позволяет отнести их к слаботочным устройствам. Также при их монтаже необходимо учитывать, что контакты анода и катода не только выведены на боковые поверхности, но и уходят под нижнюю часть изделия. Целью данного изменения было увеличение теплоотвода от меньшего по размеру, но более мощного потребителя.

SMD 2835

Светодиод SMD 2835

Светодиоды SMD 2835 вобрали в себя, пожалуй, самые лучшие черты других LED SMD. Несмотря на то, что размеры светодиодов 2835 совпадают с размерами светодиодов 3528 (3,5 х 2,8 мм), SMD2835 имеют иную конструкцию светоизлучающей поверхности, выполненной в форме прямоугольника, что снижает неэффективные потери энергии и повышает оптические показатели, в частности, угол обзора.

Конструктивные особенности светодиодов 2835 (использование контактов анода и катода в качестве теплоотводящей подложки) сближает эти устройства с SMD3014, в которых реализован такой же принцип. По электротехническим же характеристикам наиболее близкими к SMD2835 являются SMD5730-05

Энергетическая эффективность различных светодиодов

Развитие LED технологий направлено в первую очередь на увеличение их энергоэффективности. Средние показатели световой отдачи для различных типов чип-светодиодов составляют следующие значения:

• 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

Из приведенных данных видно, что со сменой поколений светодиодов кардинального роста световой отдачи не произошло. В тоже время, если сравнить светодиоды SMD3528 и светодиоды SMD5730-1, то можно обнаружить, что световой поток вырос почти в 22 раза, в то время как потребление энергии возросло всего в 15 раз.

Подключение светодиодов в электрическую цепь

Обозначение светодиода на электрической схеме

Штатное функционирование светоизлучающих диодов возможно только при подаче на анод положительного потенциала, а на катод — отрицательного, т.е. при прохождении через него тока только в прямом направлении.

Поскольку p-n переход имеет резко возрастающую вольт-амперную характеристику, светодиод должен подключаться к источнику тока. При подключении светодиода к источнику напряжения должна предусматриваться установка ограничивающих ток элементов (например, резисторов). Роль таких элементов может выполнять сама электрическая цепь. Модели светодиодов некоторых производителей поставляются с уже встроенными токолимитирующими элементами. В таких случаях в техническом описании к светодиодам указываются максимальные и минимальные допустимые значения подаваемого на светоизлучающий диод напряжения.

Вольт-амперная характеристика p-n перехода в светодиодах

Выход из строя светодиода может быть связан с подачей на его контакты напряжения, превышающего заявленные производителем пределы. В этом случае на светодиоде выделяется количество тепла, которое не может быть отведено теплоотводящими элементами, что приводит к перегреву SMD светодиода и его необратимому выходу из строя.

Токолимитирующая цепь для маломощных светодиодов (простейший вариант) может представлять собой элементарный резистор, включенный последовательно со светодиодом. В более сложных случаях, когда существует необходимость защиты мощных светодиодов, применяются схемы с широтно-импульсной модуляцией. Такой вариант позволяет решить сразу две задачи: во-первых, поддерживает среднее значение тока, идущего через светодиод на безопасном уровне и, во-вторых, позволяет диммировать светодиод, т.е. регулировать яркость его свечения.

Необходимо помнить, что при использовании источников питания с низким внутренним сопротивлением, не допускается подача на светодиод напряжения обратной полярности, т. к. у большинства светодиодов обратное пробивное напряжение составляет всего несколько вольт. В том случае, если светодиод используется в схеме, где есть вероятность появления обратного напряжения, светодиод следует защищать путём установки параллельно с ним обычного диода в обратной полярности.

Преимущества светодиодов по сравнению с другими источниками света

Являясь качественно новыми источниками электромагнитного излучения, светодиоды обладают рядом существенных преимуществ перед своими предшественниками, что способствует их широкому перманентному внедрению в различных областях народно-хозяйственного комплекса.

Среди преимуществ светодиодов необходимо выделить следующие их качества и характеристики:

• Отсутствие в LED светодиодах чувствительных к механическим воздействиям конструктивных элементов (таких, например, как нить накаливания) определяет их повышенную вибро- и механическую стойкость к неблагоприятным воздействиям во время изготовления, транспортировки, монтажа и эксплуатации.
• Крайне эффективное преобразование светодиодами электрической энергии в световую определяет крайне высокий коэффициент их световой отдачи. Натриевые газоразрядные и металлогалогенные лампы, бывшие многие десятилетия бесспорными лидерами на рынке по показателю световой отдачи, в настоящее время утратили свои лидирующие позиции из-за появления не менее эффективных светоизлучающих диодов. Так, если показатель световой отдачи у натриевых газоразрядных ламп составляет около 150 лм на Вт потребляемой мощности, то у самых современных светодиодов он достиг 146 лм/Вт и продолжает повышаться вместе с развитием технологий и применением новых конструкторских решений.
• Срок эксплуатации светодиодов составляет от 30 тыс. до 100 тыс. часов, что значительно превышает показатели источников света, изготовленных по другим технологиями. Недостатком светоизлучающих диодов является то, что при длительной эксплуатации и/или неэффективном отводе тепла их кристаллы подвержены так называемой деградации, приводящей к плавному снижению яркости излучения.
• Существенным плюсом светодиодов является независимость длительности их службы от количества итераций включения-выключения. Этим они выгодно отличаются от других светоизлучающих устройств (например, газоразрядных ламп и ламп накаливания), чувствительных к количеству циклов включения-выключения.
• Излучению светодиодов имманентно присуща спектральная чистота, в то время как в других устройствах она достигается за счет использование различных светофильтров.

  Спектрографический анализ излучения красного светодиода

• Экологическая безопасность LED обусловлена тем, что в их производстве не используются опасные элементы и соединения (ртуть, фосфор, галогениды металлов). Также в спектре их излучения отсутствует ультрафиолет, что приводит к отсутствию необходимости создания защиты от него.
• Светодиоды безопасны в эксплуатации, т.к. обычно они питаются относительно низкими напряжениями и, благодаря высокой светоотдаче, редко нагреваются выше 50-60 °C
• Немаловажным фактором, способствующим широкому применению светодиодов, является отсутствие инерционности их включения: максимальная яркость излучения достигается сразу после включения, в то время как у энергосберегающих люминесцентных ламп время включения колеблется от 1 секунды до 1 минуты, а выход на стопроцентную яркость происходит в течение 3-10 минут после начала работы (в зависимости от температуры окружающей среды и особенностей лампы).
• Практически нулевая чувствительность светодиодов к низким и ультранизким температурам позволяет использовать их вне помещений в странах с суровым климатом. В тоже время, как уже отмечалось, светодиоды (как и любые другие полупроводниковые приборы) чувствительны к высоким температурам. В связи с этим при монтаже LED устройств всегда необходимо уделять особое внимание наличию достаточного уровня отвода тепла.
• Широкое варьирование угла излучения у различных видов светодиодов (от 15° до 180°) позволяет решать различные конструкторские и технологические задачи при создании устройств с их использованием.
• Наличие широкого спектра белых светодиодов (белый теплый, белый дневной, белый холодный) дает возможность использовать различные их типы для решения различных задач в зависимости от конкретной ситуации и необходимости получения того или иного эффекта от освещения.
• Относительно низкая стоимость светодиодов (особенно индикаторных).
• Высокие показатели коэффициента цветопередачи CRI.

Применение светодиодов

Благодаря широкому спектру преимуществ, светодиодные источники излучения нашли применения в разнообразных областях. Основными направлениями использования LED являются:

• Исторически первой областью применения светодиодов было приборостроение. Именно здесь светодиоды стали массово применяться в качестве устройств индикации. Индикаторами могут быть как одиночные LED (например, индикатор включения в сеть), так и собранные в различные табло (цифровые, цифро-буквенные).
• В последние десятилетия стали широко использоваться так называемые светодиодные кластеры. По сути это массив светодиодов, находящихся под общим цифровым (как правило) управлением. Обывателю такие кластеры знакомы в виде бегущих строк, больших экранов, размещаемых на улицах городов.
• Также светодиоды обеспечивают подсветку жидкокристаллических экранов мобильных устройств, телевизоров и мониторов персональных компьютеров и ноутбуков.
• Мощные и сверхмощные светодиоды нашли своё применение в фонарях уличного освещения, а также в современных светофорах. Применение LED излучателей в светофорах крупных городов не только способствует оптимизации потребления электроэнергии, но и за счет высокой светоотдачи и цветопередачи способствует снижению аварийности на дорогах.
• Повышению безопасности на дорогах способствует и внедрение принципиально новых элементов дорожной обстановки: дорожных знаков на основе светодиодов. Такие знаки прекрасно видны в любое время суток и практически в любую погоду.
• В последние годы светодиоды получили широкое распространение в качестве основных источников промышленного и бытового освещения. Светильники на основе LED, а также светодиодные ленты уверенно вытесняют с рынка другие виды источников света. В первую очередь это происходит за счет лавинообразного снижения цен на светодиоды в последнее время, а также благодаря появлению множества локальных производителей достаточно качественной светодиодной продукции.
• Использование LED технологий в растениеводстве позволяет создавать узкоспециализированные источники освещения (фитолампы) с особым спектром излучения, обеспечивающим максимальную эффективность процесса фотосинтеза в листьях сельскохозяйственных растений. Применение подобных приборов особенно перспективно на территориях с северным климатом.
• Стремительное развитие информационных технологий также обуславливает значительный спрос на светодиодную продукцию. Использование LED в качестве легкодоступных источников модулированного электромагнитного излучения широко распространено при создании систем передачи информации по оптическим волокнам.
• Заняли свою нишу светодиоды и в сфере дизайна в виде цветных светодиодных лент, гибких шнуров дюралайт, светодиодных гирлянд. С их помощью оформляются как интерьеры жилых помещений, так и архитектурные и арт-объекты, а также концертные и выставочные залы, бары, дискотеки, ночные клубы.
• Дешевизна и чарующая привлекательность LED привела к их повсеместному использованию в игрушках, детских играх, различных USB-устройствах.
• Менее известно, но от того не менее широко распространено использование светодиодов в оптронах, позволяющих создавать разнообразные детекторы наличия, дискретные спидометры, детекторы начала и конца, а также устройства передачи сигнала без передачи электрического напряжения.

  Устройство и обозначение оптрона (оптопары)

LIGHT-ru.RU — С НАМИ СВЕТЛЕЕ!

Выбираем светодиоды по характеристикам LEDs

В силу своей «безбашенной» увлеченности, у меня часто интересуются, как правильно выбирать светодиоды? На какие характеристики  обращать внимание? Дабы снять эти вопросы пришлось сесть и написать одну, но обстоятельную статью, в которой придется совместить две, так как они не разделимы. Приготовьтесь напрячь свои глаза и разобраться в вопросах: как выбрать светодиоды и на какие характеристики ледов обращать пристальное внимание.

Для тех, кому лень читать, в самом начале статьи даю Вам небольшой вывод. За более конкретными рекомендациями по выбору светодиодов исходя из его характеристик, все-таки стоит прочитать до конца…

1Цветовая температура: три оттенка белого – теплый, нейтральный и холодный. Выбирайте нейтральный. И света больше и глазу приятнее. Это сугубо личное мнение.

2Мощность светодиода – чем больше, тем лучше. Но для больших мощностей необходим большой радиатор. Для аналога 100 Вт лампы нужно от 12 до 14 Вт диодного света. Запитывать диоды только от драйверов. Не увеличивать без большой надобности ток на диоды. Максимальная эффективность будет только от рабочего значения.

3Световой поток. Выбирайте по этому параметру с поправкой на нагрев кристалла и недостоверную информацию производителя.

4Угол рассеивания. По этому параметру можно определить как будет падать свет на освещаемую поверхность.

5И самое главное, не покупайте дешевые диоды. Просто возьмите за правило! Меньше будет разочарований от малого количества света, плохой освещенности и быстрой деградации.

Перед покупкой чипов стоит четко представлять на что Вы рассчитываете. Какой результат хотите получить. Если у Вас появилось непреодолимое желание поменять освещение в жилых комнатах, то стоит обратить внимание на сверхяркие светодиоды. При «хотелках» осветить аквариум или коридор – достаточно приобрести маломощные диоды. Все зависит от количества LED, которые будут использоваться. )))))) прочитал про «осветить аквариум или коридор»))) странное придумал сочетание)))) Ну да ладно, повеселился хоть.

В таблице я свел данные по видам, с желаемым местом применения

Filament светодиоды и индикаторные нет смысла рассматривать, т.к. я еще не видел отдельно в продаже филаментных отрезков, а индикаторные типа 3 мм и т.п. для меня вообще не представляют никакого интереса и куда их можно использовать я уже не представляю. Мир светодиодов настолько обширен, что от них я отказался.

Перед походом в магазин проштудируйте литературу, datasheet по различным видам. Основные характеристики, на которые следует обращать внимание – цвет, мощность, рабочий ток и световые данные.

Цветовая температура светодиодов

Все диоды подразделяются по длине волны излучаемого света. Длина волны ( а следовательно и цвет ) зависит от материалов, используемых во время производства светодиодов. На 2015 год можно твердо утверждать о том, что мы можем получить абсолютное большинство цветов, не считая инфракрасного излучения и ультрафиолетового. Но нас все-таки интересуют диоды с белым свечением. Мы же собираемся делать устройства для освещения чего-либо? Более подробное описание о цветовых температурах и получении цветных диодов напишу позже.

Сильно не вдаваясь в дебри опишу, каким образом получают белый цвет. Так скажем, для «чайников»). Ни в коем случае не хотел никого обидеть).

Первый способ — белый цвет получают нанесением желтого люминофора на синие светодиоды (иногда ультрафиолетовые). За счет люминофора происходит «чудесное преобразование» синего цвета в белый. В этом случае начальная мощность чипов уменьшается.

Второй – получение белого за счет смешения красного, зеленого и синего цветов. В нашем случае при использовании RGB метода для белого используют излучения красного, синего и зеленого светодиодов.

Белые диоды разделяют на оттенки: теплые, нейтральные и холодные. Каждый из них имеет свою цветовую температуру: теплые — 2600-3700 К, нейтральные 3700-5000 К, 5000-10000 К. Ниже я приведу графическую картинку, в которой наглядно показано, какой цвет соответствует той или иной температуре.

Опираясь на эту характеристику при выборе светодиодов мы можем получить первое представление того, КАК будет светить наш диод. На фото можно воочию увидеть какой цвет излучает каждый из оттенков.

Хочется сразу предупредить тех, кто любит (привык) к цвету ламп накаливания. Используя теплые оттенки белого (вспомнился фильм про 50 оттенков серого))) стоит быть готовым к тому, что эффективность диода будет пропорционально снижаться с увеличением теплоты. По-русски, чем желтее цвет, тем меньше эффективность при одинаковых мощностях светодиодов. Т.е. если Вы возьмете 3 светодиода одинаковой мощности но трех оттенков, то наибольшее количество света будет от холодного, и далее по убыванию – нейтральный и теплый белый.

Такое утверждение справедливое. Я провел не один эксперимент, собрал не один источник света. И при одинаковых характеристиках светодиодов чипы с более холодными оттенками на много эффективнее. И не смотря на то, что в помещениях негласно принято устанавливать лампы с теплым светом, а на улицах более холодного цвета я весь свой дом «утыкал чисто белыми» источниками света. Эффективность больше и никакого дискомфорта. Поэтому, опережая вопрос: какого свечения лампы вы посоветуете в квартиру? Отвечу. Мое, сугубо личное мнение – только нейтрально белые.

Мощность – одна из главных характеристик светодиода

На сегодняшний день мощность светодиодов просто ошеломляюща. От нескольких милливатт до сотен ватт. В нашем случае для общего освещения будут самыми оптимальными диоды мощностью 1, 3, 5 Вт. В некоторых случаях не плохо применять 10 Вт матрицы. В гараже я сделал освещение именно на 10 Вт. Их и потребовалось не много и света достаточно для ремонта.

Мы остановимся на 1, 3 Вт диодах, т.к. именно эти типы наиболее распространены в лампах и светильниках. Да и в домашних условиях их легко монтировать. Не смотря на то, что много производителей используют SMD диоды 5050, 3528 и т.п. их паять достаточно сложно и «неприятно», поэтому опущу рассказ о них. Но принцип остается один – ВЫБИРАЕМ диоды по мощности. Чем больше мощность, тем ярче мы получим свет.

Но все не так гладко. Большая мощность дает большой нагрев. И в этом случае стоит четко представлять о том, что для долгой жизни диода необходим хороший теплоотвод, радиатор. 5 Вт светодиод в единичном экземпляре не требует большого охлаждения. Но если Вы решитесь собрать светильник на 5-10 штуках, то радиатор будет весомый. И об эстетике даже не стоит говорить.

Но вернемся к нашим «баранам»… 1Вт светодиоды выпускают на номинальный ток 350 мА, а 3 Вт на 700 мА. Под них уже выпускают готовые драйверы. Запитывать светодиоды необходимо только от драйверов. Они постоянно держут заданное значение тока. А так как диоды очень чутко относятся именно к амперам, то важно питать их постоянным током, чего мы можем добиться именно драйверами, а не блоками питания от мобильников, компьютеров и т.п.

Количество диодов стоит выбирать из расчета, что аналог 100 Вт лампы накаливания – от 12 до 14 Вт диодного света. В этом случае нам понадобится 12 одноваттников и драйвер под эти диоды на 350 мА. Я не хочу вдаваться в расчеты как подбирать драйверы. Кому интересно, задайте вопрос, я посчитаю. Ну или когда-нибудь напишу отдельный опус).

Скажу еще одно: деление по ваттам условное. Во всех характеристиках светодиодов есть две величины – рабочий и максимальный ток. Допустим в одноваттниках он составляет 350 и 700 мА. Казалось бы, «сейчас как дам этому диоду на полную и он как засветит!». Но нет. Согласно зависимости освещенности от тока все светодиоды показывают одну диаграмму – чем больше ток от рабочего, тем больше падает сила света. Поэтому я никогда «не разгоняю» свои кристаллы. А питаю их только тем, на что они рассчитаны.

Световой поток – еще одна немаловажная характеристика светодиодов

Эта характеристика измеряется в люменах. Обращая внимание на нее мы можем получить более-менее правдивое понимание того, сколько света мы получим от источника. Это достаточно «размытая» характеристика, т.к. световой поток зависит от многих факторов. И если в описании к светодиоду будет указано, что он выдает 100 люмен, то это не факт. Правильное определение истинного значения состоит не в производственных данных, а в экспериментальных. Посмотрим одну из методик.

Возьмем три светодиода одинаковой мощности и светового потока ( по datasheet ) при 350 мА – 120 люмен. При питании диодов от драйвера 350 мА в течении 1 мин., не превышая температуру кристалла получили следующие данные. Причем светодиод №3 выдает 120 люмен при токе всего в 300 мА. Т.е. делаем вывод, что данные по паспорту не всегда правильные. Выбирайте диоды с условием того, что истинное значение люменов будет на 10-15 процентов меньше. Тогда в конечном итоге не разочаруетесь, а в случае как с 3 диодом еще и порадуетесь.

Еще одна неприятная новость. С увеличением температуры кристалла падает световой поток. Эта характеристика ВСЕГДА указывается в данных, в виде графика. Не ленитесь и смотрите. Как правило, при рабочей температуре кристалла в 85 градусов у большинства LEDs световой поток уменьшается на 12 процентов.

Угол рассеивания

Ну последнее, на что стоит обратить внимание – угол рассеивания. Большинство диодов выпускается с углом рассеивания в 120 градусов. Но это не конечная цифра. Разброс углов начинается от 15 и заканчивается 360 градусами ( к примеру филаментные ). Здесь Вам стоит определиться опять же, что хотите получить. Узконаправленный свет или рассеянный по всей комнате. Для комнаты подойдет и 120 градусов, но лучше применить линзы, чтобы увеличить угол. Для узконаправленного луча с лихвой хватит диодов с рассеивание в 40 градусов.

Есть еще несколько характеристик светодиодов. Но они более интересны для промышленного производства. А нам, простым обывателям, с лихвой хватает этих.

Я могу понять, что для кого-то эту информацию тяжело понять, но это только первое время. Если Вы один раз разберетесь, то в дальнейшем никаких трудностей правильно выбрать светодиод под свои нужды не составит труда. Во всяком случае я уже не «болею» муками подбора.

Питание светодиодов, простейшие драйверы

На эту тему:  Электронный балласт для светодиодной лампы. Схемотехника.
Стабилизатор тока светодиода. Схемотехника.
Драйверы светодиодов

Очень часто при покупке светодиода задаётся вопрос: «На сколько он вольт?» Разумеется, если речь идёт о LED-лампе, модуле, ленте, панели – законченном устройстве, уже содержащем схему управления или хотя бы просто резистор – то да, они выпускаются на стандартные напряжения. В подавляющем большинстве это 12В постоянного тока или 220 переменного. В промышленной аппаратуре встречаются и другие значения питающего напряжения, но в данной статье мы не будем касаться таких устройств, а рассмотрим, как правильно запитать дискретные светодиоды простейшими средствами – без готовых (и недешёвых) промышленных драйверов.

Прежде всего, следует помнить, что практически для всех электрических процессов в основном важно не напряжение, а ток. Физика описывает механическое действие тока, химическое действие тока, тепловое действие тока… Не напряжения, а именно тока. А какое напряжение необходимо приложить, зависит от требуемого тока и сопротивления нагрузки: U=IR (производное закона Ома).

И вот это самое R (сопротивление) зачастую непостоянно, и зависимость тока от напряжения нелинейная. Даже в обычной лампочке накаливания сопротивление нити возрастает (как и у всех металлов) с повышением температуры. Но такая нелинейность нам на руку: как бы сам собой стабилизируется ток – его увеличение ведёт к разогреву волоска, это повышает  сопротивление и, следовательно, противодействует дальнейшему увеличению тока. Именно поэтому лампы накаливания можно питать фиксированным напряжением: необходимый ток установится автоматически.

Со светодиодами – сложнее. Их вольтамперная характеристика (ВАХ), как и у всех полупроводниковых диодов, при достижении некоторого напряжения становится очень крутой, почти вертикальной, и малейшее его отклонение может вызвать значительное изменение тока. И даже при очень точном и стабильном напряжении к тем же результатам может привести тепловое смещение характеристики. Наконец, светодиоды имеют разброс параметров, и при одном и том же напряжении ток может сильно отличаться даже у приборов из одной партии.

Рабочий участок характеристики лежит в очень узком диапазоне напряжений и зависит от длины волны излучаемого света и материала светодиода: 1,5…2,1 В для арсенида галлия (красных, оранжевых, желтых), но более 2,4 В для красных же из AlInGaP… Таблица по всем цветам и материалам обширна, а для расчетов, в общем, не нужна. С достаточной точностью можно считать напряжение светодиодов

• красных – 2 В,
• желтых – 2,5 В,
• зелёных – 3 В,
• синих и белых – 3,5 В.

В принципе так можно было бы и отвечать на вопрос из первого предложения статьи, но с оговоркой, что любое отклонение напряжения приведет либо к перегоранию светодиода, либо к тому, что он будет излучать лишь несколько процентов своего номинального светового потока.

Таким образом, светодиоды следует питать только фиксированным током (не напряжением!), а уж просто его ограничить или стабилизировать с высокой точностью – зависит от того, какое качество освещения, эффективность и долговечность излучателя необходимы.

При использовании светодиодов для индикации или подсветки небольшой мощности, вполне допустимо погасить ток до уровня 60-70% максимально допустимого просто последовательно включенным резистором с сопротивлением:

R=(U-UVD)/I, где U – напряжение питания, UVD – рабочее напряжение светодиода (или суммарное нескольких, включенных последовательно), I – необходимый ток.

Мощность, выделяющаяся на резисторе P=I2R при питании маломощных светодиодов от низковольтных источников, обычно не превышает 100 мВт и позволяет использовать маленькие детали.

Максимально допустимый ток практически всех маломощных диодов (полностью пластиковых, не имеющих площадки для радиатора) составляет 20 мА, а мощность – не более 50 мВт. Исключение – квадратные «Пираньи», которые могут содержать несколько кристаллов, включенных параллельно, или кристаллы большой площади, и рассеивать, соответственно, до 200 мВт. Это немного, но в случае близкого расположения нескольких светодиодов может вызвать ощутимый нагрев, что необходимо учитывать в конструкции – обеспечивать конвекцию воздуха, не заливать теплоизолирующими полимерами и т.д.

Из формулы видно, что тот же самый ток можно получить при различном сопротивлении – в зависимости от напряжения и количества светодиодов. Например, около 14 мА будет протекать через диод с рабочим напряжением 3 В при его питании от 12-вольтового источника через резистор 643 Ом. И такой же ток, но через 3 аналогичных диода, обеспечит резистор в 214 Ом. В первом случае существенно меньше будет изменение тока при отклонениях напряжения питания и температурном дрейфе ВАХ, зато во втором – в 9 раз меньше потери энергии на резисторе (относительно потребляемой излучателями). Палка о двух концах: экономичность против стабильности и долговечности. Практически для нормальной работы светодиодов достаточно, чтобы на резисторе падала где-то треть-четверть напряжения питания.

Если количество светодиодов не укладывается в это условие (их суммарное напряжение превосходит или незначительно меньше напряжения источника), применяют групповое включение нескольких параллельно соединённых последовательных цепочек с резистором в каждой. Просто параллельное соединение светодиодов используется только в дешёвых китайских фонарях и не может гарантировать равномерного распределения тока между излучателями даже одной партии, не говоря уже о раздельно приобретенных компонентах.

Например, необходимо запитать 10 белых маломощных светодиодов от источника в 9 В (достаточно стабильного, не «гуляющего», как бортовая сеть автомобиля на 30-40%). В таком случае можно выбрать ток достаточно близкий к максимально допустимому. Скажем, 17 мА.

Последовательное соединение 3х3,5 В уже неприемлемо: недостаточно напряжения питания. Значит, останавливаемся на схеме из пяти цепочек по 2 диода – как раз треть питания на резисторах, сопротивлением R = (9 В-2*3,5 В)/17 мА=117 Ом. Конечно, не обязательно искать соответствующие прецизионные, вполне подойдёт ближайшее значение из стандартного ряда – 120 Ом.

Ток, потребляемый от источника, составит 5*17=85 мА, а мощность P=U*I=9 В*85 мА=765 мВт. То есть подойдёт блок питания мощностью всего 1 Вт (щелочная батарейка «Крона» прослужит около сотни часов).

Именно так (параллельные группы только не из двух, а из трёх последовательно соединённых диодов и резистора) устроены 12-вольтовые светодиодные ленты. Поэтому резать их можно только по специально отмеченным границам – на целое количество групп.

Стабилизировать ток в маломощной цепочке проще всего полевым транзистором VT с начальным током стока, слегка превышающим рабочий ток светодиодов (КП302, КП307 и т.п.), подобрав его точное значение изменением сопротивления R в пределах нескольких десятков Ом.

Более серьёзные схемы для стабилизации тока, а также для питания светодиодов от сети 220 В рассмотрены в статье про самодельные LED-лампы. В случае же еще больших мощностей или совсем низковольтного питания (менее 3В), или для максимальной эффективности использования самых дорогих излучателей рекомендуется уже применять промышленные драйверы: себестоимость самодельного устройства такой сложности будет выше, чем у серийно выпускаемого.

Назад к каталогу статей >>>

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.

SMD светодиоды: характеристики и параметры

Светодиоды становятся все более популярными в современных системах освещения. Они активно используются при оформлении дизайна, декорировании, для автомобильных подсветок и в других областях. Светодиодные источники излучают чистый свет, являются экономичными и безопасными. В настоящее время все чаще используются SMD светодиоды, известные как surface mounted device, что означает устройство с креплением на поверхность. Их мощность и световой поток постоянно повышаются так же как и у традиционных лампочек с длинными ножками и круглой пластиковой линзой.

Общее устройство и принцип работы SMD светодиодов

Главным преимуществом таких светодиодов является их максимально близкое расположение кристалла относительно теплоотвода. Этот фактор имеет важное значение при излучении мощного светового потока с выделением большого количества тепла. Мощность одного SMD светодиода находится в диапазоне 0,01-0,2 Вт, а на отдельную керамическую подложку может быть установлено от 1 до 3 кристаллов.

Благодаря своей конструкции, контактные площадки подложки светодиодов непосредственно соединяются с монтажной платой. Широкий угол освещения и другие параметры позволяют изготавливать светодиодные лампы со стандартным цоколем. Данные светодиоды широко применяются в различных дисплеях и табло за счет небольших размеров корпуса. Они легко монтируются на платы, объединяются в ленты и линейки, удобные для последующего разделения и монтажа. Широкий ассортимент типоразмеров корпусов существенно расширяет сферу использования SMD светодиодов.

Для выращивания кристаллов применяется стандартная технология, представляющая собой металлоорганическую эпитаксию. Толщина каждого выращенного слоя постоянно измеряется и строго контролируется. В отдельные слои добавляются специальные примеси – акцепторы или доноры, обеспечивающие получение р-п-перехода, когда электроны концентрируются в п-области, а дырки – в р-области.

На определенном этапе протравливаются пленки, создаются контакты к слоям переходов, контактные выводы покрываются металлической пленкой. Такая пленка выращивается на общей подложке, после чего она разрезается на множество чипов, площадью 0,06-1,0 мм. В дальнейшем эти чипы используются для изготовления светодиодов.

Готовые кристаллы устанавливаются в специальные корпуса. Затем к ним подводятся контакты, а в конце на кристалл монтируется оптическое покрытие для отражения излучения или, наоборот, для просветления поверхности. Например, при изготовлении белого светодиода выполняется равномерное нанесение люминофора. На следующем этапе от корпуса с кристаллом отводится тепло, а затем он покрывается пластиковым куполом для фокусирования света под нужным углом. Изготовление светодиодов таким способом предполагает использование новых технологий, составляющих около половины стоимости всего источника света.

Существует специальная технология размещения SMD светодиодов на единую подложку. Сокращенно она называется СОВ, что означает chip-on-board или чип на плате. При использовании данной технологии на плате размещается сразу несколько кристаллов, у которых отсутствуют керамические подложки и корпуса. Установленные кристаллы в дальнейшем покрывает общий слой люминофора, что позволяет значительно улучшить характеристики и снизить общую стоимость всей матрицы.

Независимо от технологии изготовления, все SMD светодиоды монтируются на общей металлической подложке, нередко выполняющей охлаждающую функцию. Если же светодиодная сборка обладает повышенной мощностью, устраивается дополнительное охлаждение с использованием радиатора и вентилятора.

Таким образом, маломощные SMD светодиоды, установленные в большом количестве в светильник, позволяют получить качественный рассеянный свет не применяя для этого какие-либо специальные оптические системы. В этом случае устанавливается лишь защитное стекло, поглощающее только 8% светового потока.

Плюсы и минусы светодиодов SMD

Несмотря на более низкую мощность по сравнению с люминесцентными лампами, светодиоды данного типа относятся к одним из наиболее перспективных. За счет белого излучения обеспечивается высокая точность передачи цветов и оттенков. SMD светодиоды за счет отличной световой отдачи, достигающей 146 люменов на Вт, позволяют экономить электрическую энергию в системах освещения.

Конструкции этих светодиодных источников света отличаются повышенной устойчивостью к вибрациям и механическому воздействию. Поэтому они активно используются в промышленном и уличном освещении. Срок службы таких светодиодов составляет около 30 тыс. часов, при ежедневной работе не менее чем 8 часов. Все типы устройств, в том числе SMD 3528, SMD 5050 и другие способны выдерживать любое количество циклов включений и выключений.

Светильники SMD отличаются широким спектром цветовой гаммы, куда входит не только интенсивность излучения, но и оттенки. В связи с этим отпадает надобность в использовании светофильтров. Многие светодиоды, например, SMD 5630 и SMD 5730 обладают низкой инерционностью, то есть они сразу начинают работать на полную мощность. Не нужно ждать нагрева и последующего свечения, как это бывает у обычных светильников.

Светодиоды SMD 3014, SMD 2835 и прочие аналогичные элементы отличаются разными углами излучения. Во время работы происходит генерация направленного светового потока, освещающего конкретную площадь, а не все окружающее пространство. Несомненным достоинством таких светильников является их абсолютная нечувствительность к холодам.

В качестве недостатков можно отметить непереносимость высоких температур, требующая проведения дополнительных мероприятий по вентиляции и отводу тепла. Следует отметить и высокую стоимость этих устройств, которая полностью окупается в процессе дальнейшей эксплуатации.

Характеристики SMD элементов

Светодиоды этого типа отличаются от других изделий собственными специфическими характеристиками. Прежде всего, вся их конструкция предназначена для поверхностного монтажа, в результате отпадает необходимость в пайке, креплениях и сборке. Большинство SMD светодиодов обладают низким тепловым сопротивлением, то есть они не нагреваются и могут располагаться на любых поверхностях – потолках, пластиковых панелях, возле натяжных полотен и т.д.

В зависимости от марки, размеры smd светодиодов могут быть самыми разными, в связи с чем они успешно используются в любых местах. В процессе работы мощность излучения этих элементов остается неизменной.

Многие светодиоды имеют силиконовое покрытие, способствующее герметизации и улучшенному отводу тепла. Для того чтобы правильно подобрать нужное изделие, применяется специальная маркировка smd светодиодов, в которой отображаются все основные параметры.

Более наглядно технические характеристики отображены в таблице:

Светоизлучающий диод

или Учебное пособие по светодиодам

Это наиболее видимый тип диодов, которые излучают довольно узкую полосу пропускания либо видимого света с разными длинами волн, невидимого инфракрасного света для пультов дистанционного управления или света лазерного типа, когда через них проходит прямой ток.

«Светоизлучающий диод » или светодиод, как его чаще называют, в основном представляет собой специализированный тип диода, поскольку они имеют очень похожие электрические характеристики с диодом с PN переходом.Это означает, что светодиод пропускает ток в прямом направлении, но блокирует ток в обратном направлении.

Светоизлучающие диоды изготовлены из очень тонкого слоя полупроводникового материала с достаточно высокой степенью легирования, и в зависимости от используемого полупроводникового материала и количества легирования при прямом смещении светодиод будет излучать цветной свет с определенной спектральной длиной волны.

Когда диод смещен в прямом направлении, электроны из зоны проводимости полупроводников рекомбинируют с дырками из валентной зоны, высвобождая энергию, достаточную для производства фотонов, излучающих монохроматический (одноцветный) свет.Из-за этого тонкого слоя разумное количество этих фотонов может покинуть переход и излучаться, производя цветной световой поток.

Светодиодная конструкция

Тогда мы можем сказать, что при работе в прямом смещенном направлении Светоизлучающие диоды являются полупроводниковыми устройствами, которые преобразуют электрическую энергию в энергию света.

Конструкция светоизлучающего диода сильно отличается от конструкции обычного сигнального диода. PN-переход светодиода окружен прозрачной твердой пластмассовой оболочкой или корпусом из эпоксидной смолы полусферической формы, которая защищает светодиод как от вибрации, так и от ударов.

Удивительно, но переход СИД на самом деле не излучает столько света, поэтому корпус из эпоксидной смолы сконструирован таким образом, что фотоны света, излучаемые переходом, отражаются от окружающей основы подложки, к которой прикреплен диод, и фокусируются вверх через куполообразную верхнюю часть светодиода, который действует как линза, концентрирующая количество света. Вот почему излучаемый свет кажется самым ярким в верхней части светодиода.

Однако не все светодиоды имеют полусферический купол из-за эпоксидной оболочки.Некоторые светодиоды индикации имеют прямоугольную или цилиндрическую конструкцию с плоской поверхностью наверху или их корпус имеет форму полосы или стрелки. Как правило, все светодиоды изготавливаются с двумя ножками, выступающими из нижней части корпуса.

Кроме того, почти все современные светодиоды имеют свой катод, (-) вывод, идентифицируемый либо по выемке, либо по плоской точке на корпусе, либо по тому, что катодный вывод короче другого, поскольку анодный (+) вывод длиннее катода. (k).

В отличие от обычных ламп накаливания и лампочек, которые выделяют большое количество тепла при освещении, светоизлучающий диод производит «холодное» генерирование света, что приводит к более высокой эффективности, чем обычная «лампочка», потому что большая часть генерируемой энергии излучается в пределах видимый спектр.Поскольку светодиоды представляют собой твердотельные устройства, они могут быть чрезвычайно маленькими и прочными и обеспечивать гораздо более длительный срок службы лампы по сравнению с обычными источниками света.

Цвета светодиодов

Итак, как светодиоды приобретают свой цвет. В отличие от обычных сигнальных диодов, которые предназначены для обнаружения или выпрямления мощности и которые сделаны из полупроводниковых материалов из германия или кремния, светоизлучающие диоды изготовлены из экзотических полупроводниковых соединений, таких как арсенид галлия (GaAs), фосфид галлия (GaP), Фосфид арсенида галлия (GaAsP), карбид кремния (SiC) или нитрид галлия-индия (GaInN) смешиваются вместе в разных соотношениях, чтобы получить различную длину волны цвета.

Различные светодиодные соединения излучают свет в определенных областях видимого светового спектра и, следовательно, имеют разные уровни интенсивности. Точный выбор используемого полупроводникового материала определит общую длину волны излучения фотонов и, следовательно, результирующий цвет излучаемого света.

Цвета светоизлучающих диодов

Таким образом, фактический цвет светоизлучающего диода определяется длиной волны излучаемого света, которая, в свою очередь, определяется фактическим полупроводниковым соединением, используемым при формировании PN-перехода во время производства.

Следовательно, цвет света, излучаемого светодиодом, НЕ определяется окраской пластикового корпуса светодиода, хотя он слегка окрашен как для увеличения светоотдачи, так и для обозначения его цвета, когда он не освещается от источника питания.

Светодиоды доступны в широком диапазоне цветов, наиболее распространенными из которых являются КРАСНЫЙ, ЯНТАРНЫЙ, ЖЕЛТЫЙ и ЗЕЛЕНЫЙ, и поэтому они широко используются в качестве визуальных индикаторов и как движущиеся световые индикаторы.

Также доступны недавно разработанные светодиоды синего и белого цветов, но они, как правило, намного дороже, чем обычные стандартные цвета из-за производственных затрат на смешивание вместе двух или более дополнительных цветов в точном соотношении в полупроводниковом соединении, а также путем введения азота. атомы в кристаллическую структуру в процессе легирования.

Из приведенной выше таблицы видно, что основной легирующей примесью P-типа, используемой при производстве светоизлучающих диодов , является галлий (Ga, атомный номер 31), а основной используемой легирующей добавкой N-типа является мышьяк (As, атомный номер 33), давая полученному соединению кристаллическую структуру арсенида галлия (GaAs).

Проблема с использованием арсенида галлия в качестве полупроводникового соединения заключается в том, что он излучает большое количество инфракрасного излучения низкой яркости (прибл.) от его перехода, когда через него протекает прямой ток.

Количество инфракрасного света, которое он излучает, подходит для пультов дистанционного управления телевизорами, но не очень полезно, если мы хотим использовать светодиод в качестве световой индикации. Но при добавлении фосфора (P, атомный номер 15) в качестве третьей примеси общая длина волны испускаемого излучения уменьшается до менее 680 нм, давая человеческому глазу видимый красный свет. Дальнейшие усовершенствования процесса легирования PN-перехода привели к появлению ряда цветов, охватывающих спектр видимого света, как мы видели выше, а также инфракрасные и ультрафиолетовые длины волн.

Смешивая различные полупроводниковые, металлические и газовые соединения, можно получить следующий список светодиодов.

Типы светодиодов

• Арсенид галлия (GaAs) — инфракрасный
• Фосфид арсенида галлия (GaAsP) — от красного до инфракрасного, оранжевый
• Фосфид арсенида галлия алюминия (AlGaAsP) — ярко-красный, оранжево-красный, оранжевый и желтый
• Фосфид галлия (GaP) — красный, желтый и зеленый
• Фосфид алюминия-галлия (AlGaP) — зеленый
• Нитрид галлия (GaN) — зеленый, изумрудно-зеленый
• Нитрид галлия-индия (GaInN) — ближний ультрафиолетовый, голубовато-зеленый и синий
• Карбид кремния (SiC) — синий как подложка
• Селенид цинка (ZnSe) — синий
• Нитрид алюминия-галлия (AlGaN) — ультрафиолетовый

Как и обычные диоды с PN переходом, светоизлучающие диоды являются устройствами, зависящими от тока, с их прямым падением напряжения V _F , которое зависит от полупроводникового соединения (его цвет свечения) и от прямого смещенного тока светодиода.Для наиболее распространенных светодиодов требуется прямое рабочее напряжение примерно от 1,2 до 3,6 вольт с номинальным прямым током примерно от 10 до 30 мА, причем наиболее распространенный диапазон — от 12 до 20 мА.

Как прямое рабочее напряжение, так и прямой ток варьируются в зависимости от используемого полупроводникового материала, но точка, в которой начинается проводимость и возникает свет, составляет примерно 1,2 В для стандартного красного светодиода и примерно 3,6 В для синего светодиода.

Точное падение напряжения, конечно, будет зависеть от производителя из-за различных легирующих материалов и используемых длин волн.Падение напряжения на светодиоде при определенном значении тока, например 20 мА, также будет зависеть от начальной точки проводимости V _F . Поскольку светодиод фактически является диодом, его характеристики прямого тока к напряжению могут быть построены для каждого цвета диода, как показано ниже.

ВАХ

Светоизлучающие диоды.

Светоизлучающий диод (LED) Схематический символ и кривые ВАХ
, показывающие различные доступные цвета.

Прежде чем светоизлучающий диод сможет «излучать» какую-либо форму света, ему необходим ток, чтобы пройти через него, так как это устройство, зависящее от тока, а его интенсивность светового потока прямо пропорциональна прямому току, протекающему через светодиод.

Поскольку светодиод должен быть подключен в режиме прямого смещения к источнику питания, он должен быть ограничен по току с использованием последовательного резистора для защиты от чрезмерного протекания тока. Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее или источнику питания, так как он будет разрушен почти мгновенно, потому что пройдет слишком большой ток и он сожжет.

Из приведенной выше таблицы мы видим, что каждый светодиод имеет собственное прямое падение напряжения на PN-переходе, и этот параметр, который определяется используемым полупроводниковым материалом, представляет собой прямое падение напряжения для определенной величины тока прямой проводимости, обычно для прямой ток 20 мА.

В большинстве случаев светодиоды работают от источника постоянного тока низкого напряжения с последовательным резистором R _S , используемым для ограничения прямого тока до безопасного значения, скажем, от 5 мА для простого светодиодного индикатора до 30 мА или более при высокой яркости света. вывод нужен.

Светодиодное сопротивление серии.

Значение последовательного резистора R _S рассчитывается просто с использованием закона Ома, зная требуемый прямой ток I _F светодиода, напряжение питания V _S на комбинации и ожидаемое прямое падение напряжения светодиода, В _F при требуемом уровне тока, токоограничивающий резистор рассчитывается как:

Цепь резистора серии

LED

Пример светодиода №1

Светодиод янтарного цвета с прямым падением напряжения 2 В должен быть подключен к 5.Стабилизированный источник питания постоянного тока 0В. Используя приведенную выше схему, рассчитайте значение последовательного резистора, необходимого для ограничения прямого тока до менее 10 мА. Также рассчитайте ток, протекающий через диод, если вместо рассчитанного первым используется резистор 100 Ом.

1). требуется последовательный резистор на 10 мА.

2). с резистором серии 100 Ом.

Мы помним из руководств по резисторам, что резисторы бывают стандартных предпочтительных значений.Наш первый расчет выше показывает, что для ограничения тока, протекающего через светодиод, до 10 мА, нам потребуется резистор 300 Ом. В серии резисторов E12 нет резистора 300 Ом, поэтому нам нужно будет выбрать следующее по величине значение, которое составляет 330 Ом. Быстрый пересчет показывает, что новое значение прямого тока теперь составляет 9,1 мА, и это нормально.

Соединение светодиодов серии

Мы можем соединять светодиоды последовательно, чтобы увеличить необходимое количество или увеличить уровень освещенности при использовании в дисплеях.Как и в случае с последовательными резисторами, последовательно соединенные светодиоды имеют одинаковый прямой ток, I _F протекает через них как через один. Поскольку все светодиоды, подключенные последовательно, пропускают один и тот же ток, обычно лучше, если они будут одного цвета или типа.

Подключение светодиодов в серии

Хотя в последовательной цепи светодиодов протекает одинаковый ток, при расчете необходимого сопротивления токоограничивающего резистора R _S необходимо учитывать последовательное падение напряжения на них.Если мы предположим, что каждый светодиод имеет падение напряжения на 1,2 В при включении, то падение напряжения на всех трех будет 3 x 1,2 В = 3,6 В.

Если мы также предположим, что три светодиода должны светиться от одного и того же логического устройства на 5 В или от источника прямого тока около 10 мА, то же самое, что и выше. Тогда падение напряжения на резисторе R _S и его значение сопротивления будут рассчитаны как:

Опять же, в серии резисторов E12 (допуск 10%) нет резистора 140 Ом, поэтому нам нужно будет выбрать следующее по величине значение, которое составляет 150 Ом.

Схемы драйверов светодиодов

Теперь, когда мы знаем, что такое светодиод, нам нужно каким-то образом управлять им, переключая его в положение «ВКЛ» и «ВЫКЛ». Выходные каскады логических вентилей TTL и CMOS могут как источник, так и приемник полезного тока, поэтому их можно использовать для управления светодиодом. Нормальные интегральные схемы (ИС) имеют выходной ток возбуждения до 50 мА в конфигурации режима стока, но имеют внутренне ограниченный выходной ток около 30 мА в конфигурации режима источника.

В любом случае ток светодиода должен быть ограничен до безопасного значения с помощью последовательного резистора, как мы уже видели.Ниже приведены некоторые примеры управления светодиодами с использованием инвертирующих ИС, но идея одинакова для любого типа вывода интегральной схемы, будь то комбинационный или последовательный.

Схема драйвера IC

Если более одного светодиода требует одновременного управления, например, в больших массивах светодиодов, или ток нагрузки слишком высок для интегральной схемы, или мы можем просто использовать дискретные компоненты вместо микросхем, тогда альтернативный способ управления светодиоды, использующие биполярные транзисторы NPN или PNP в качестве переключателей, приведены ниже.Как и раньше, для ограничения тока светодиода требуется последовательный резистор R _S .

Схема драйвера транзистора

Яркость светодиода нельзя контролировать, просто изменяя ток, протекающий через него. Если через светодиод будет протекать больший ток, он будет светиться ярче, но также приведет к рассеиванию большего количества тепла. Светодиоды предназначены для получения заданного количества света, работающего при определенном прямом токе в диапазоне от 10 до 20 мА.

В ситуациях, когда важна экономия энергии, возможно снижение тока. Однако уменьшение тока до уровня ниже 5 мА может привести к слишком сильному уменьшению светового потока или даже к полному выключению светодиода. Намного лучший способ контролировать яркость светодиодов — использовать процесс управления, известный как «широтно-импульсная модуляция» или ШИМ, при котором светодиод многократно включается и выключается с различной частотой в зависимости от требуемой интенсивности света. светодиод.

Светодиодная интенсивность света с использованием ШИМ

Когда требуются более высокие световые потоки, ток с широтно-импульсной модуляцией с довольно коротким рабочим циклом (соотношение «ВКЛ-ВЫКЛ») позволяет значительно увеличить ток диода и, следовательно, интенсивность выходного света во время фактических импульсов, сохраняя при этом Светодиоды «средний уровень тока» и рассеиваемая мощность в безопасных пределах.

Это состояние мигания «ВКЛ-ВЫКЛ» не влияет на то, что видит человеческий глаз, поскольку оно «заполняет» промежутки между световыми импульсами «ВКЛ» и «ВЫКЛ», при условии, что частота импульсов достаточно высока, что заставляет их казаться как непрерывный световой поток. Таким образом, импульсы с частотой 100 Гц или более на самом деле кажутся глазу ярче, чем непрерывный свет той же средней интенсивности.

Разноцветный светодиод

Светодиоды

доступны в широком диапазоне форм, цветов и различных размеров с различной доступной светоотдачей, причем наиболее распространенным (и самым дешевым в производстве) является стандартный 5-миллиметровый светодиод на основе красного арсенида галлия (GaAsP).

Светодиоды

также доступны в различных «упаковках», предназначенных для отображения как букв, так и цифр, наиболее распространенной из которых является «семисегментный дисплей».

В настоящее время доступны полноцветные светодиодные дисплеи с плоскими экранами, портативные устройства и телевизоры, в которых используется огромное количество разноцветных светодиодов, и все они управляются непосредственно их собственной специализированной ИС.

Большинство светоизлучающих диодов излучают только один цветной свет, однако теперь доступны многоцветные светодиоды, которые могут воспроизводить диапазон разных цветов в одном устройстве.Большинство из них на самом деле представляют собой два или три светодиода, изготовленных в одном корпусе.

Двухцветные светодиоды

Двухцветный светодиод состоит из двух светодиодных чипов, соединенных вместе «обратно параллельно» (один вперед, один назад), объединенных в один корпус. Двухцветные светодиоды могут воспроизводить один из трех цветов, например, красный цвет излучается, когда устройство подключено к току, текущему в одном направлении, и зеленый цвет излучается, когда он смещен в другом направлении.

Этот тип двунаправленной компоновки полезен для указания полярности, например, правильного подключения батарей или источников питания и т. Д. Кроме того, двунаправленный ток производит оба цвета, смешанные вместе, поскольку два светодиода будут принимать его по очереди, чтобы горит, если устройство было подключено (через подходящий резистор) к низковольтному низкочастотному источнику переменного тока.

A Двухцветный светодиод

Трехцветный светодиод

Самый популярный тип трехцветного светодиода состоит из одного красного и зеленого светодиода, объединенных в один корпус, катодные выводы которых соединены вместе, образуя трехконтактное устройство.Их называют трехцветными светодиодами, потому что они могут выдавать один красный или зеленый цвет, включая «ВКЛ» только один светодиод за раз.

Эти трехцветные светодиоды могут также генерировать дополнительные оттенки своих основных цветов (третьего цвета), например, оранжевого или желтого, путем включения двух светодиодов с разными соотношениями прямого тока, как показано в таблице, тем самым генерируя четыре разных цвета всего из двух. диодные переходы.

Много- или трехцветный светодиод

Светодиодные дисплеи

Помимо отдельных цветных или многоцветных светодиодов, несколько светодиодов могут быть объединены вместе в одном корпусе для создания дисплеев, таких как гистограммы, полосы, массивы и семисегментные дисплеи.

7-сегментный светодиодный дисплей обеспечивает очень удобный способ при правильном декодировании отображения информации или цифровых данных в форме цифр, букв или даже буквенно-цифровых символов, и, как следует из их названия, они состоят из семи отдельных светодиодов (сегментов) в одном пакете дисплея.

Для вывода требуемых цифр или символов от 0 до 9 и от A до F, соответственно, на дисплее должна быть освещена правильная комбинация сегментов светодиода. Стандартный семисегментный светодиодный дисплей обычно имеет восемь входных соединений, по одному на каждый светодиодный сегмент и одно, которое действует как общий терминал или соединение для всех внутренних сегментов.

• Дисплей с общим катодом (CCD) — В дисплее с общим катодом все катодные соединения светодиодов соединены вместе, и отдельные сегменты подсвечиваются с помощью ВЫСОКОГО сигнала логической «1».
• Дисплей с общим анодом (CAD) — В дисплее с общим анодом все анодные соединения светодиодов соединены вместе, и отдельные сегменты подсвечиваются путем подключения клемм к НИЗКОМУ, логическому «0» сигналу.

Стандартный семисегментный светодиодный экран

Оптрон

Наконец, еще одно полезное применение светодиодов — это оптронная связь . Оптопара или оптоизолятор, как его еще называют, представляет собой единое электронное устройство, состоящее из светоизлучающего диода в сочетании с фотодиодом, фототранзистором или фототиаком, чтобы обеспечить путь оптического сигнала между входом. соединение и выходное соединение с сохранением гальванической развязки между двумя цепями.

Оптоизолятор состоит из светонепроницаемого пластикового корпуса, в котором типичное напряжение пробоя между входом (фотодиод) и выходом (фототранзистор) составляет до 5000 вольт. Эта электрическая изоляция особенно полезна, когда сигнал от цепи низкого напряжения, такой как цепь с батарейным питанием, компьютер или микроконтроллер, требуется для работы или управления другой внешней схемой, работающей при потенциально опасном сетевом напряжении.

Фотодиоды и фототранзисторы Оптопары

Два компонента, используемые в оптоизоляторе, оптический передатчик, такой как светодиод на арсениде галлия, излучающий инфракрасное излучение, и оптический приемник, такой как фототранзистор, тесно оптически связаны и используют свет для передачи сигналов и / или информации между своими ввод и вывод.Это позволяет передавать информацию между цепями без электрического соединения или общего потенциала земли.

Оптоизоляторы

представляют собой цифровые или переключающие устройства, поэтому они передают управляющие сигналы «ВКЛ-ВЫКЛ» или цифровые данные. Аналоговые сигналы могут передаваться посредством частотной или широтно-импульсной модуляции.

Светоизлучающий диод: основы, типы и характеристики

Светодиод или светоизлучающий диод — это полупроводниковое устройство, излучающее свет за счет эффекта электролюминесценции.Светодиод в основном представляет собой PN-диод, который излучает свет при прямом смещении.

Светодиоды есть почти везде. Вы можете найти светодиоды в автомобилях, велосипедах, уличных фонарях, домашнем освещении, офисном освещении, мобильных телефонах, телевизорах и многом другом.

Причина столь широкого внедрения светодиодов в их преимуществах перед традиционными лампами накаливания и современными компактными люминесцентными лампами (КЛЛ). Ниже приведены некоторые преимущества светодиодов перед источниками света накаливания и КЛЛ:

• Низкое энергопотребление
• Малый размер
• Быстрое переключение
• Физическая надежность
• Долговечность

Благодаря этим преимуществам светодиоды стали довольно популярными среди большой набор людей.Инженеры-электронщики, любители электроники и энтузиасты электроники часто работают со светодиодами для различных проектов.

Следовательно, статья о светоизлучающих диодах, посвященная различным темам, таким как основы светодиодов, типы светодиодов и характеристики светодиода, принесет пользу всем. Итак, давайте начнем с основ светодиодов.

Основы светодиодов (светоизлучающих диодов)

Как упоминалось во введении, светодиод — это полупроводниковый источник света. Он состоит из диода с PN-переходом, и когда на светодиод подается напряжение, электроны и дырки рекомбинируют в PN-переходе и выделяют энергию в виде света (фотонов).

Свет, излучаемый светодиодом, обычно монохроматический, то есть одноцветный, и цвет зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника.

Светоизлучающие диоды могут быть изготовлены для излучения всех длин волн видимого спектра, то есть от красного (620–750 нм) до сине-фиолетового (380–490 нм).

Электрический символ светодиода аналогичен символу PN переходного диода. На следующем изображении показан красный светодиод вместе с символами PN-диода и светодиода.

Характеристики светодиода (светоизлучающего диода)

Перед тем, как подключить светодиодную схему и начать ее использовать, есть несколько характеристик светодиода, которые стоит знать (на самом деле, они очень важны). Если вы обратитесь к любому из технических паспортов, предоставленных производителем, вы можете найти спецификацию партии, соответствующую электрическим характеристикам, абсолютным максимальным номинальным характеристикам, физическим размерам и т. Д.

Я не буду утомлять вас всеми характеристиками, а только тремя важными. .Это полярность, прямое напряжение и прямой ток.

Полярность светодиода

Полярность указывает на симметричность электронного компонента. Светоизлучающий диод, аналогичный диоду с PN-переходом, не является симметричным, то есть позволяет току течь только в одном направлении.

В светодиодах положительный вывод называется анодом, а отрицательный вывод называется катодом. Для правильной работы светодиода анод светодиода должен иметь более высокий потенциал, чем катод, поскольку ток в светодиодах течет от анода к катоду.

Что будет, если подключить светодиод в обратном направлении? Что ж, ничего не происходит, так как светодиод не проводит. Вы можете легко идентифицировать анодный вывод светодиода, поскольку они обычно имеют более длинные выводы.

Прямой ток светодиода

Светодиоды — очень чувствительные устройства, и величина тока, протекающего через светодиод, очень важна. Кроме того, яркость светодиода зависит от силы тока, потребляемого светодиодом.

Каждый светодиод рассчитан на максимальный прямой ток, который может безопасно проходить через него, не перегорая светодиод.да. Если допустить ток, превышающий номинальный, светодиод фактически сгорит.

Например, наиболее часто используемые светодиоды 5 мм имеют номинальный ток от 20 мА до 30 мА, а светодиоды 8 мм имеют номинальный ток 150 мА (точные значения см. В таблице данных).

Как регулировать ток, протекающий через светодиод? Чтобы контролировать ток, протекающий через светодиод, мы используем резисторы, ограничивающие ток.

Дополнительная информация о светодиодах и токоограничивающих резисторах SIMPLE LED CIRCUITS.

Прямое напряжение светодиода

Светоизлучающие диоды также рассчитаны на прямое напряжение, то есть количество напряжения, необходимое для того, чтобы светодиод проводил электричество. Например, все 5-миллиметровые светодиоды имеют номинальный ток 20 мА, но прямое напряжение меняется от одного светодиода к другому.

Красные светодиоды имеют максимальное номинальное напряжение 2,2 В, синие светодиоды — максимальное номинальное напряжение 3,4 В, а белые светодиоды — максимальное номинальное напряжение 3,6 В.

Простая светодиодная схема

На следующем изображении показана схема простой светодиодной схемы, состоящей из 5-миллиметрового белого светодиода с источником питания 5 В.

Так как это белый светодиод, номинальные ток и напряжение следующие: типичный прямой ток составляет 20 мА, а типичное прямое напряжение — 2 В.

Итак, чтобы регулировать ток и напряжение, мы использовали резистор 180 Ом, рассчитанный на Вт рассеиваемой мощности.

Типы светодиодов

Светодиоды для сквозных отверстий

Они доступны в различных формах и размерах, наиболее распространенными из которых являются светодиоды 3 мм, 5 мм и 8 мм. Эти светодиоды доступны в разных цветах, таких как красный, синий, желтый, зеленый, белый и т. Д.

Светодиоды SMD (светоизлучающие диоды для поверхностного монтажа)

Светодиоды для поверхностного монтажа или SMD — это специальные корпуса, которые можно легко установить на печатной плате. Светодиоды SMD обычно различаются по физическим размерам. Например, наиболее распространенными светодиодами SMD являются 3528 и 5050.

Двухцветные светодиоды

Следующим типом светодиодов являются двухцветные светодиоды, как следует из названия, могут излучать два цвета. Двухцветные светодиоды имеют три вывода, обычно два анода и общий катод.В зависимости от конфигурации отведений цвет будет активирован.

Светодиод RGB (красный — синий — зеленый светодиод)

Светодиоды RGB — самые любимые и самые популярные светодиоды среди любителей и дизайнеров. Даже компьютерные сборки очень популярны для реализации светодиодов RGB в корпусах компьютеров, материнских платах, ОЗУ и т. Д.

Светодиод RGB содержит 3 светодиода на одном кристалле, и с помощью метода, называемого ШИМ (широтно-импульсная модуляция), мы можем контролировать выход RGB-светодиода для получения широкого диапазона цветов.

Светодиоды высокой мощности

Светодиод с номинальной мощностью не менее 1 Вт называется светодиодом высокой мощности. Это связано с тем, что обычные светодиоды имеют рассеиваемую мощность в несколько милливатт.

Светодиоды высокой мощности очень яркие и часто используются в фонариках, автомобильных фарах, прожекторах и т. Д.

Поскольку рассеиваемая мощность светодиодов высокой мощности высока, требуется надлежащее охлаждение и использование радиаторов. Кроме того, потребляемая мощность для этих светодиодов обычно очень высока.

В этой статье мы рассмотрели основы светодиодов и несколько важных характеристик светодиодов. В следующем уроке мы увидим, как работает светодиод и как устроен светодиод.

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 , 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 может
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 обзор
угол 60 °, но другие имеют узкий луч 30 ° или меньше.

Склад Rapid Electronics
особенно широкий выбор светодиодов и их веб-сайт является хорошим проводником по 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 светодиода V _L 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, 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 батарея будет идеальной.

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 = ( _В — В _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 какую-либо полезную пользу
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 для 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
быть трудным для понимания, 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.г. 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 непосредственного 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 экраны

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 обратитесь к каталогу или на веб-сайте 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 светодиодными анодами, 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.

Характеристики светодиода, требующие внимания ＜ зависят от температуры перехода ＞ | Основы электроники

Изменение характеристик в зависимости от температуры (яркость, длина волны, прямое напряжение)

Некоторые характеристики светодиода зависят от температуры кристалла (Tj: температура перехода светоизлучающего блока), которая включает температуру окружающей среды и тепловыделение светодиода во время работы.

Типичные изменения характеристик описаны ниже.

Светимость

Обычно, когда Tj увеличивается, интенсивность света уменьшается. Это связано с повышенной рекомбинацией электронов и дырок, которые не вносят вклад в излучение света.

Длина волны

Длина волны излучения изменяется в зависимости от изменений температуры так же, как изменяется светимость. В первую очередь, ширина запрещенной зоны полупроводника изменяется в зависимости от температуры, что приводит к изменению длины волны.

Величина изменения длины волны будет отличаться в зависимости от материала, но для светодиодов InGaAlP изменение будет происходить в сторону более длинных волн, при этом? D будет изменяться на 0,1 нм / ° C в зависимости от повышения температуры. В приложениях с ограниченными требованиями к температуре необходимо учитывать изменение длины волны в пределах гарантированного диапазона рабочих температур устройства.

прямое напряжение (VF)

За исключением особых случаев, изменения VF вызваны вариациями длины волны излучения и ширины запрещенной зоны полупроводника.При повышении температуры VF уменьшается на 2 мВ / ° C. Изменение VF — важное соображение при проектировании схем.

Когда светодиод работает при постоянном токе, изменение VF не должно создавать серьезных проблем в качестве постоянной цепи. Однако при постоянном напряжении VF будет падать при повышении температуры, вызывая увеличение тока.

По мере увеличения тока Tj будет продолжать увеличиваться, что приведет к дальнейшему падению VF до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. Напротив, при низких температурах VF увеличивается, вызывая падение тока, что может затруднить получение требуемой яркости при работе с постоянным напряжением.

Характеристики Колебания

Светодиоды

по своей природе обладают распределенными характеристиками и вариациями в процессе производства. По этой причине были установлены минимальные значения ранга светимости и даже электрических характеристик.

В результате необходимо учитывать эти различия в оптических и схемотехнических конструкциях. Например, до того, как возникнут какие-либо колебания V _F из-за температуры, изменения будут основаны на конкретном распределении.

Следовательно, при недостаточном расчетном запасе, когда изменение V _F велико, важно учитывать, можно ли получить желаемые характеристики с учетом колебаний температуры. В зависимости от схемы и заданных характеристик может потребоваться сузить диапазон вариаций характеристик. В этом случае важно определить, можно ли рассмотреть и поддержать введение специальных стандартов.

Определение светодиодных диодов

— конструкция, характеристики, применение

Светодиод (LED, LED диод) — тип полупроводникового диода , который также относится к разряду оптоэлектронных компонентов.Типовая конструкция светодиода основана на «полупроводниковом кристаллическом переходе p-n» (подробнее о «p-n переходе» здесь ) . После того, как светодиод будет поляризован положительным электрическим напряжением (прямое смещение), которое превышает его пороговое значение напряжения, он начнет излучать электромагнитное излучение в видимом и инфракрасном спектре света.

Рис. 1. Светодиодный символ

Светодиодная конструкция

Цвет и длина волны светового излучения, излучаемого светодиодами, тесно связаны с полупроводниковым материалом, из которого он был изготовлен.Обычно их изготавливают из соединений (двухкомпонентных и многокомпонентных) химических элементов 3-й и 5-й группы Периодической таблицы Менделеева (например, GaAs — арсенид галлия, GaP — фосфид галлия, GaAsP — арсенофосфид галлий с правым легированием). Элементный состав диода подбирается таким образом, чтобы полученная в процессе полупроводниковая структура позволяла излучать свет в желаемом спектральном диапазоне.«P-n-переходы» светодиодов с GaAs в основном производятся с использованием диффузионного метода . Это обеспечивает высокую квантовую эффективность. Группа соединенных между собой диодов используется в различных типах дисплеев, например в семисегментных дисплеях.

LED Разделение по цвету светового излучения

Плавное изменение длины волны сопровождается аналогичным изменением цвета.В приведенной выше таблице мы расположили диапазоны значений длин волн по длине, чтобы улучшить представление о связи между длиной волны и цветом диода.

LED Вольт-амперные характеристики

Характеристики светодиода показывают, что цвет диода влияет на мощность, потребляемую этим светодиодом. Светодиоды, излучающие цветов в инфракрасном диапазоне, потребляют наименьшее количество энергии, а белый цвет — больше всего. Это связано с тем, что разные диоды имеют разное пороговое напряжение.Вы можете видеть, что на индикаторе характеристики показаны ниже.

Рис. 2. Группа вольт-амперных характеристик светодиодов, показывающих разницу пороговых напряжений у светодиодов разных цветов

Светодиод прямого напряжения

Ассортимент качеств этого семейства светодиодов очень широк, и в настоящее время не существует достойного подхода, чтобы сузить их и технологически «свести» их к еще более явной и поддающейся количественной оценке форме.Тем не менее, они несколько ограничены (сужены) и охватывают обычные значения, разделив светодиоды на классы, выбрав цвет света, поскольку он является стандартом для вашей отрасли.

Светодиод Прямое напряжение — это минимальное напряжение, при котором светодиод начинает светиться из-за потока тока. Рекомендации относительно максимального прямого тока, характеризующего подтвержденный диод, можно найти в примечаниях к каталогу, тем не менее, это сложно, особенно если мы не знаем источник диода, поскольку вы не можете найти на светодиодах маркировку производителя.В среднем светодиоды будут иметь максимальный прямой ток 20-30 мА, однако многие обычные светодиоды (с линзами) хорошо работают при токе ниже 10 мА, многие обычно 2-3 мА. Прямое напряжение светодиода в диоде зависит от тона освещения и материала, из которого он изготовлен.

Светодиод Принцип работы

Принцип действия светодиода основан на явлении электролюминесценции (создание электромагнитного излучения под действием электрического поля).Электролюминесценция возникает в результате рекомбинации (аннигиляции) пары носителей (электронов и электронных дырок) в области «p-n перехода». В то время как электроны текут с более высокого уровня на более низкий, рассеивание мощности происходит в виде тепла (безызлучательная рекомбинация — в полупроводниках с n-наклонной запрещенной зоной) или света (излучательная рекомбинация — полупроводники с простой запрещенной зоной) . Во время этого потока энергия электронов преобразуется в квант электромагнитного излучения .

Гибкие светодиодные экраны

Динамичное развитие электроники, которое мы наблюдаем сегодня, было бы невозможно без одновременных исследований в междисциплинарной науке под названием нанотехнологии . Мы достигли такого уровня, что нас не удивляют гибкие светодиодные экраны , которые используются в телевизорах, мобильных телефонах, смарт-часах или даже в одежде.

Рис. 3. Источник: digitaltrends.com

Устройство в целом (электронная схема и компоненты) заключено в тонкую как бумагу и даже прозрачную пленку .Быстрый рост технологии OLED также стал одной из причин дальнейшего развития и роста популярности гибкой электроники . Такие решения позволяют пользователям взаимодействовать с такими устройствами, скручивая их , изгибая или складывая в обеих плоскостях . В качестве преимуществ гибкого дисплея мы можем рассматривать, например, более дешевый производственный процесс, эксплуатация, что может привести к окончательному снижению цены в магазинах электроники в будущем.

Примеры разновидностей светодиодов

• RGB LED (Red Green Blue LED) — имеет три цвета в «одной коробке», что позволяет генерировать любой цвет,
• IR (Инфракрасный) — он излучает инфракрасное излучение, которое используется, например, при передаче данных, а также в старых моделях мобильных телефонов (некоторые из вас, возможно, не помнят этого!),
• HB LED (High Brightness LED) — диоды с повышенной яркостью.Они используются в автомобилях, светофорах, уличных фонарях или в передних велосипедных фонарях.

LED — Преимущества

• возможность выбора цвета света (длина волны),
• низкое рабочее напряжение (для работы одиночных светодиодов требуется от 2 до 4 В),
• низкое энергопотребление,
• малогабаритный компонент (по сравнению со стандартной лампой даже очень маленький),
• высокоэффективный,
• малые потери энергии,
• прочный.

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 среди недавно разработанных синих и белых типов (широко используемых в портативных устройствах), а также среди широко распространенных зеленого, красного и желтого типов. 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 красные, зеленые и желтые 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 техническом паспорте (, рис. 2, ).

Рис. 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 (, рис. 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.

Рисунок 3.В показанной конфигурации параллельно работают несколько красных, желтых или зеленых светодиодов с очень небольшой разницей в цвете или вариациями 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 вернуться к уже существующим цветам — красному, зеленому и желтому. 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, со светодиодами InGaN не так просто обращаться, как со стандартными зелеными, красными и желтыми светодиодами. 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 батарей 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 изображение 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 рис. 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. В частности, координата Y 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 иллюстрируют значительные различия вольт-амперных характеристик белых светодиодов, даже если они были выбраны случайным образом 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, для которого 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 (вывод 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 подкачку 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 усиления, потому что напряжение питания имеет запас, достаточный для работы светодиодов. Для схемы на Рисунке 8 следует выбрать согласованный источник тока. Например, MAX1916 может управлять до трех светодиодов параллельно ( Рисунок 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 на 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 до высокого уровня 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.

Импульсный повышающий преобразователь с контролем 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.
2. «Управление светодиодами на основе InGaN в параллельных схемах», Герхард Шарф, OSRAM Opto Semiconductors, ноябрь 2001 г.
3. Колориметрия, 2 ^{-е издание} , публикация CIE 15.2-1986, ISBN 3 900 734 00 3.
4. Техническое описание Hyper ChipLED LW Q983, OSRAM Opto Semiconductors, Регенсбург, 2001 г.
5. Технические данные MAX1912, Maxim Integrated, 2002: http://www.maximintegrated.com/max1912.

(PDF) Влияние тока инжекции и температуры окружающей среды на интенсивность и длину волны маломощного светодиода SMD

5

Колориметрические характеристики маломощного светодиода SMD

сильно зависят от температуры. Следовательно, правильный выбор рабочих условий

и управление температурой имеют решающее значение для

оптимизации и увеличения срока службы светодиодов

[27].

4. Заключение

В этой статье сообщается о влиянии температуры окружающей среды и инжектируемого тока

на интенсивность маломощных светодиодов SMD и изменение цвета

. Установлено, что длина волны, интенсивность

, сдвиг цветовых координат и спектральная ширина на

больше зависят от температуры окружающей среды, чем от тока инжекции.

Наблюдается, что при увеличении тока инжекции с 30 до

100 мА при температуре окружающей среды 25 ℃ пиковая длина волны

смещается с 621.От 900 до 623,015 нм, а максимальная интенсивность

увеличивается с 0,0011 до 0,0031 Вт / нм. Кроме того, при повышении температуры окружающей среды

с 25 до 85 ℃ при 50 мА пиковая длина волны

смещается с 621,900 до 630,518 нм, а максимальная интенсивность

уменьшается с 0,0017 до 0,0010 Вт / нм.

Анализ данных, представленных в этой работе, даст

дальнейшее важное понимание оптимизации конструкции устройства

.

Благодарности

Автор хотел бы поблагодарить Институт последипломного образования

(IPS), Universiti Sains Malaysia (USM) за финансовую поддержку

через стипендию USM.

Ссылки

1. Т. Ченг, Х. Луо, С. Хуанг и С. Лю, «Тепловой анализ

и оптимизация упаковки с несколькими светодиодами на основе

на основе общего аналитического решения», Международный журнал

Тепловые науки, т. 49, pp. 196-201, 2010.

2. Дж. Ху, Л. Ян и М. В. Шин, «Электрическая, оптическая и

термическая деградация мощных светоизлучающих диодов GaN / InGaN-

», Журнал физики D: Прикладная физика,

т.41, стр. 035107, 2008.

3. С. П. Чинг и М. Девараджан, «Исследование тепловых и

оптических свойств мощного инфракрасного излучателя с использованием метода двойного интерфейса

», International Journal of Heat и

Mass Transfer, vol. 58, pp. 578-584, 2013.

4. GS Spagnolo, D. Papalillo и A. Martocchia, «Применение светодиодов

в железнодорожных сигналах: длина волны и интенсивность в зависимости от изменения температуры

», Транспортный журнал

технологии, т.2, стр. 78, 2012.

5. И. Эшдаун и М. Салсбери, «Пиковые сдвиги длины волны и теория цвета оппонента

», в Optical Engineering +

Applications, 2007, стр. 66690C-66690C-10.

6. GS Spagnolo, D. Papalillo, A. Martocchia и G.

Makary, «Применение светодиодов для светофоров», в

Environment and Electrical Engineering (EEEIC), 2012

11-я Международная конференция по, 2012, с. 864-868.

7. А. Поппе, Г.Молнар и Т. Темесволджи, «Температурное

-зависимое тепловое сопротивление в сборках силовых светодиодов и способ

справиться с этим», Semiconductor Thermal

Measurement and Management Symposium, 2010. SEMI-

THERM 2010. 26th Annual IEEE, 2010, стр. 283-288.

8. Х. Чен и С. Хуэй, «Динамическое прогнозирование коррелированной цветовой температуры

и индекса цветопередачи люминофор-

белых светодиодов с покрытием», Промышленная электроника,

IEEE Transactions on, vol.