Меню

Преимущества

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

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

Светодиоды типа DIP

Полупроводниковые элементы данной категории относятся к слаботочным изделиям, поэтому они в основном применяются для дополнительной подсветки. Обычно они устанавливаются в качестве индикаторов или основных источников в гирляндах. С появлением более совершенных технологий их производство существенно сократилось.

Принцип работы светодиода малой мощности сравнительно прост. В качестве основы выступает корпус, имеющий цилиндрическую форму. Он изготавливается из эпоксидной смолы. Во внутренней части находятся специальные выводы, вставленные в печатную плату. Закругленный цилиндр позволяет создать направленный световой поток.

Излучающий элемент в виде кристалла размещен на катоде, который напоминает небольшой флажок. Он при помощи сверхтонкого провода соединен с анодом. Встречаются изделия сразу с двумя или тремя кристаллами, имеющими разные цвета. При необходимости в корпус внедряется управляющий чип, необходимый для контроля над свечением.

Для наращивания уровня светового потока в таких светодиодах начали делать четыре вывода вместо двух. Однако при таком варианте нагрев кристалла значительно увеличился, что привело к ограничению возможной сферы применения.

Устройство светодиода

 Состоит он из:

– чипа – полупроводникового кристалла;

– электродов (катода и анода),

– тонкого проволочного контакта, соединяющего анод (в некоторым конструкциях также и катод) с чипом (полупроводниковым кристаллом),

– подложки, на которой размещен сам чип (полупроводниковый кристалл);

– корпуса, оснащенного контактными выводами;

– оптической системы.

Оптическое излучение возникает в результате прохождения прямого электрического тока через кристалл, а излучаемый цвет зависит от материала (химического состава), из которого тот изготовлен, а также возможного включения в состав чипа (кристалла) различных добавок. Большинство светодиодов имеет один полупроводниковый кристалл, но существуют диоды с двумя и более чипами. Такие приборы изготавливаются, если требуется увеличить их мощность или получить разноцветное свечение.

Обычно светодиод подключается к электрической сети через резистор, устанавливаемый на вводе.

Резистор предохраняет светодиод от скачков напряжения и высокой силы тока. В случае отсутствия резистора светодиод может перегореть.

Как маркируют LED-ленты

Принятие единой системы маркировки светодиодных лент назрело давно, но производители светотехнического оборудования между собой договариваться не спешат. Поэтому существует несколько различных параллельных способов краткого обозначения характеристик LED-полотен. Наиболее информативной выглядит маркировка вида RTW 2-5000PGS-12V-DayWhite 2x (3528, 600 LED,W). Расшифровка приведена в таблице.

RTW	Герметичная лента с фронтальным свечением
2	Заводская серия
5000	Полная длина бухты в мм
PGS	Способ герметизации (силиконовая оболочка, наполненная герметиком)
12V	Напряжение питания
DayWhite	Цвет свечения
2x	Двойная плотность установки светоизлучающих элементов
3528	Форм-фактор светодиода
600 LED	Полное количество LED
W	Цвет подложки (W-белый (white))

В этой системе не нашлось места как минимум двум важным параметрам, без которых выбор светотехнического прибора затруднен:

• энергопотребление одного метра ленты (его можно лишь ориентировочно оценить по типоразмеру применяемых LED и плотности их установки);
• степень защиты (здесь тоже можно сделать приблизительную оценку по способу герметизации).

Но эта маркировка выглядит наиболее подходящей для принятия в качестве стандарта или хотя бы основы для него.

Основные технические характеристики светодиодных лент

Различие светодиодных лент выражается не только в их герметичности и цвете светодиодов, но и в зависимости от других технических параметров

Чтобы выбрать ленту, которая будет максимально соответствовать поставленным задачам, важно знать на какие характеристики стоит обратить внимание. К параметрам относят напряжение питания, вид и размер применяемых светодиодов, плотность размещения светодиодов на ленте, длину, класс герметичности и другие свойства. Рассмотрим каждый из них подробнее

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Напряжение питания

Светодиодные ленты чаще всего имеют напряжение 12, 24 или 36 В. 12 вольт используют стандартные ленты, которые не имеют большой мощности и плотности светодиодов. Более мощные устройства работают с напряжением 24 В, реже 36 В.

Вне зависимости от того, какое напряжение (12 – 36 В) использует прибор, для работы в стандартных электрических сетях 220 В, они комплектуются специальными понижающими трансформаторами. Если подать на светодиодную ленту напряжение сети напрямую, такая лента, естественно, сгорит

Поэтому, при подключении светодиодных устройств, важно понимать с каким напряжением работает подключаемая лента

Вид и размер применяемых светодиодов

Вид и размер светодиодов, которые устанавливают на лентах, обозначаются четырехзначными числами. Две первые цифры обозначают длину светодиода в миллиметрах, а вторые – его ширину. По виду, светодиоды бывают:

• 3528 – имеют небольшой световой поток (около 5 лм на светодиод) и применяются в декоративных целях, так как не светят достаточно ярко. • 5050 (5060) – распространенный тип светодиодных лент, который отличается крупным размером светодиодов и выдает свечение в 12-14 лм на один светодиод. • 2835 – ленту с такими диодами применяют для организации основного освещения, так как они имеют высокую яркость (около 25 лм), а вот в декоре такие варианты практически не применяют. • 5630 – самые яркие светодиоды, которые используют для освещения всех типов помещений. Диоды могут выдавать до 75 лм и при работе сильно нагреваются. Для защиты от перегрева их монтируют на специальных теплоотводящих пластинах из алюминия или другого теплопроводного материала.

Плотность размещения светодиодов на ленте

Качество и яркость освещения при использовании светодиодных лент связано с плотностью монтажа светодиодов

Другими словами, при покупке светодиодной ленты, нужно обратить внимание на количество светодиодов в погонном метре ленты. Стандартные изделия имеют плотность в 30, 60, 90, 120 или 240 светодиодов на один метр длины

Некоторые производители выпускают варианты лент со светодиодами, расположенными в несколько рядов. Это характерно для светодиодных лент типа «бегущий огонь» и других разноцветных лент.

Главное правило здесь очевидно: чем больше плотность светодиодов на ленте, тем выше яркость ленты и больше возможности в управлении цветом.

Степень защиты

Герметичность светодиодной ленты – важное условие для монтажа в помещениях с повышенной влажностью, бассейнах, а также на улице. Существует показатель, который обозначает степень защищенности прибора от проникновения влаги или пыли внутрь корпуса устройства или прямое воздействие на электронные компоненты

В маркировке светодиодной ленты он указывается английскими буквами «IP» и двумя цифрами.

Первая цифра обозначает степень защиты от воздействия пыли и других частиц, вторая о защите от воды. Чем больше каждая цифра – тем существеннее защита светодиодной ленты. Максимальная защита от пыли и влаги обозначается маркировкой IP68. Исходя из условий эксплуатации ленты выбирают её степень защиты. Например, в жилых помещениях с нормальной влажностью применяют ленты IP20 (то есть, не имеющие защиты), для улицы подойдет класс IP55, а вот в бассейнах используют IP67 или IP68.

Схемы подключения led лент

Схема подключения одной монохромной светодиодной ленты

Схема подключения одной монохромной СДЛ

Схема состоит из:

1. Блок питания. Представляет собой корпус, выполненный из пластмассы/алюминия/металла с расположенными с двух стороны выходами:

• с одной стороны – клеммы для подключения переменного напряжения от сети 220 В (L – фазное напряжение, N – нулевой провод);
• с противоположной стороны – две и более пар параллельно смонтированных клемм (– V +V). Количество пар зависит от мощности БП.

К каждой паре возможно подключить одну СДЛ длиной не более 5 м, т.к. при большей длине увеличится ток нагрузки, что приведет к выходу из строя диодов.

1. Питающие провода красного (плюс) и черного (минус) цвета, соответствующей полярности.
2. Светодиодная одноцветная лента.

Принцип действия: к БП подключается напряжение сети 220 В и питающие провода led платы с соблюдением полярности. Напряжение сети, проходя через БП понижается до значения рабочего напряжения (12, 24, 36 В) и преобразуется из переменного в постоянное. Далее рабочее напряжение поступает по питающим проводом на кристаллы, которые загораются.

Схема подключения RGB ленты:

Схема подключения rgb ленты

Схема состоит из:

1. Блока питания аналогичному схем подключения монохромной СДЛ.
2. RGB – контроллера, который отвечает за оттенок и визуальный эффект.
3. Питающие провода красного (плюс) и черного (минус) цвета, соответствующей полярности, а также красного, зеленого и синего цветов.
4. Светодиодная RGB лента.

Принцип действия: к БП подключается напряжение сети 220 В и питающие провода красного и черного цвета, соединяющие БП с контроллером.

Питающее напряжение сети, проходя через блок питания понижается до значения рабочего напряжения (12, 24, 36 В) и преобразуется из переменного в постоянное. Далее рабочее напряжение поступает по четырем питающим проводам (красный, зеленый, синий и черный) на диодную плату. Каждый цвет кристалла получает питание по своей дорожке аналогичного цвета. СДЛ загорается оттенком установленным контроллером.

Что можно сделать из светодиодов своими руками?

Далее приведены проекты, которые можно реализовать с применением этих полупроводниковых приборов. Для индивидуальных коррекций следует изучить актуальный ассортимент производителей.

Стабилизатор тока для светодиодов

Для подключения мощных приборов рекомендуется применять импульсные источники питания

Такая схема пригодится для оснащения автомобиля. При хорошем КПД выделяется немного тепла. Доступно изменение напряжения на входе в широком диапазоне при сохранении функциональности.

ДХО из светодиодов

Такую линейку можно собрать из светодиодов 3Вт. Характеристики современных приборов подойдут для создания надежных и эффективных дневных ходовых огней транспортного средства

В данном случае пригодится длительное сохранение работоспособности устройства в условиях сложной эксплуатации.

Индикатор напряжения на светодиодах

Схема точного индикатора напряжения для автомобиля. Здесь предусмотрена компенсация измерений при повышении/уменьшении температуры

Применение

Первые светодиоды, поставляемые на рынок, выпускались в корпусах из металла. Постепенно его стала заменять пластмасса. При этом по цвету она, как правило, выбирается с учетом цвета свечения светодиода. Однако довольно часто встречаются также прозрачные пластмассовые корпуса.

Рассматриваемые электронные устройства находят широкое применение в самых разных сферах. Это обусловлено тем, что практически все характеризуются:

Энергоэффективностью;

Долгим сроком службы;

Возможностью определять цвет свечения, а также регулировать его мощность;

Безопасностью;

Экологичностью.

Если говорить об энергоэффективности, светодиоды при одинаковой световой отдаче могут иметь существенно меньшую мощность, чем обычные лампы. Меньшая мощность светодиода при этом снижает общую нагрузку на энергосистему здания. Срок службы устройств может в несколько десятков раз превышать тот, что характеризует обычные лампы. При этом с точки зрения функций светодиоды могут совершенно не уступать им.

По мере образования массового спроса на подобные изделия, а также их удешевления, светодиоды все чаще применяются в тех же целях, что и обычные лампы. Каких-либо сложностей в инсталляции соответствующих решений в сравнении с традиционными осветительными приборами не возникает

Важно только убедиться в том, подходит ли конкретный светодиод для установки в электросеть помещения. Для этого может потребоваться заблаговременно — перед закупкой светодиодов — выявить ее основные параметры. Какие еще преимущества могут иметь рассматриваемые решения?

Какие еще преимущества могут иметь рассматриваемые решения?

Так, можно отметить, что цветовая температура светодиода может быть практически любой — в том числе при сочетании указанных выше цветов. Кроме того, устройства можно дополнять различными светофильтрами, которые могут значительно расширить сферу применения светодиодов с точки зрения подбора требуемой цветовой температуры.

Возможность управления мощностью свечения — еще одно преимущество рассматриваемых устройств. Данная опция отлично сочетается с их высокой энергоэффективностью. Мощность светодиода может регулироваться в автоматическом режиме — исходя из фактических условий пользования осветительными приборами. И это практически не влияет на срок их службы.

Светодиоды экологичны, поскольку не выделяют вредных для человека видов излучения. Данная характеристика, опять же, расширяет возможности применения рассматриваемых устройств.

Электрические схемы подключения светодиодов

В этой части статьи рассмотрены способы подключения полупроводниковых источников света к сетям питания. Применение следующих правил и рекомендаций предотвратит повреждение и продлит срок службы светодиодов.

Подключение к сети 220 В

Вместо драйвера можно применить такой вариант подключения

Резистор R1 ограничивает силу тока. Конденсатор C1 – гасит колебания. Для расчета характеристик резистора используйте рассмотренный выше алгоритм.

Подключение светодиодов к сети питания 12 В

Эта схема подойдет для подключения светодиодов общей мощностью до 1 Вт

Она обеспечивает ток потребления до 245 мА, напряжение от 12 до 24 В. Исходя из приведенных параметров выбирают подходящие светодиоды.

Видео с пояснениями монтажа мощных светодиодов:

Watch this video on YouTube

Предыдущая ОсвещениеСхема подключения проходного выключателя с 2х мест: порядок выполнения монтажных работ
Следующая ОсвещениеКак сэкономить на качестве: розетки и выключатели, лучшие бренды производителей

Эффективность (светоотдача)

Отношение светового потока к потребляемой мощности (Лм/Вт)

Это та величина, которая в первую очередь попадает во внимание специалистов, потому что именно по эффективности определяется применимость светодиодов для систем освещения. Для сравнения:

• лампочка накаливания: 8-12 лм/Вт;
• люминесцентные (энергосберегающие) лампы : 30-40 Лм/Вт
• современные светодиоды: 120-140 Лм/Вт
• газоразрядные лампы (ДРЛ): 50-60 Лм/Вт

Показатели очень хорошие, что позволяет успешно конкурировать с люминесцентными, натриевыми, галогеновыми лампами. Более того, светодиоды уже выигрывают по этому показателю у газоразрядных ламп, т.к. весь световой поток у них идет в одну полуплоскость, поэтому не требуются разного рода отражатели.

Цветовая температура

Цветовая температура используемых светодиодов: 2500 Кельвинов- 9500 Кельвинов.

• -2500-3000 Кельвинов: теплый белый свет. (warm white или сокращенно WW) Он ближе к лампам накаливания.
• -4000-5000 Кельвинов: нейтральный белый свет.( white neutral или сокращенно NW)
• -6500-9500 Кельвинов: холодный белый свет. (cold white или сокращенно CW)

Будет интересно Что такое биполярный транзистор

По источникам независимых исследований, именно нейтральный белый свет является наиболее комфортным для офисной работы, и в нем предметы становятся наиболее четкими. Нашей компанией используются светодиоды с нейтральным светом .Кроме того, в осветительных приборах мы используем цветные светодиоды (основные цвета : красный, синий, зеленый, желтый) и светодиоды RGB(полноцветный светодиод).

Размеры светодиода

Мощность светодиодов.

• малой мощности: до 0,5 Вт (20-60 мА);
• средней мощности:0,5-3Вт (100-700 мА);
• большой мощности: более 3-х ватт (1000м А и более).

Угол свечения как правило 120-140 градусов, в индикаторных 15-45 градусов.

Деградация (ресурс) светодиодов

Очень важный показатель. Многие производители декларируют около 100 тысяч часов и даже более. Какие факторы оказывают влияние на ресурс светодиодов? В первую очередь это токовая деградация. Если через диод пропустить силу тока большую, чем та, на которую он рассчитан, то наступает быстрая деградация. Как правило: в пределах первых 1000 часов. Этим пользуются недобросовестные производители. Следующий фактор – температурная деградация. Светодиод в процессе работы нагревается. И, если не отводить тепло, то диод быстро потускнеет.

Для отвода тепла применяется много конструкторских решений. В наших светильниках применяется плата с алюминиевой подложкой. Подложка в свою очередь имеет механический контакт с корпусом светильника, что дополнительно отводит тепло. Главное: в точке пайки светодиода соблюдать температурный режим не более 65 градусов Цельсия. В наших светильниках это достигается. Соответственно, находясь в рабочем режиме, ресурс диодов в предлагаемых светильниках составляет декларируемые 40-50 тысяч часов.

Индикаторные светодиоды (ILT)

Сегодня являются лидерами в повсеместном использовании. Появившись в 60-х годах, они быстро завоевали популярность, вытеснив лампы накаливания, используемых в качестве подсветки и индикации. А использование в данных светодиодах кристаллы с повышенной яркостью позволяют использовать их в мощных светоизлучающих устройствах (фонари, стоп-сигналы, индикаторные огни, светофоры, DIP-ленты и т.д.). На сегодняшний день практически ни одна бытовая техника не обходится без индикаторного светодиода. Существуют следующие стандартные типоразмеры индикаторных светодиодов : 3; 5; 4,8; 8 и 10мм. Рабочий ток таких светодиодов как правило 20-40мА, световая отдача может доходить для белого света 3-5Лм со светодиода. Угол излучения у данных светодиодов либо узкий (15-45 градусов), либо широкий (110-140 градусов).

Достоинства и недостатки светодиодов SMD

К плюсам LED в исполнении SMD относятся:
упрощение (следовательно, удешевление) производства печатных плат – отсутствует (или сводится к минимуму) этап сверления и металлизации отверстий;
упрощение (удешевление) технологии монтажа элементов на плату – отсутствует этап формовки и изгиба выводов, сама процедура пайки лучше поддается автоматизации и т.п.;
возможность обратную сторону платы делать из металла – упрощается проблема отвода тепла;
проще охлаждать сами элементы из-за плотного прилегания к плате большой поверхностью;
меньший размер электронных устройств из-за небольшого размера деталей и плотного размещения;
снижение побочных емкостей и индуктивностей, что важно при разработке высокочастотных устройств.

Есть и недостатки:
если устройство собирается вручную, потребуются более квалифицированные мастера;
высока инвестиционная составляющая стоимости готовой продукции – оборудование для монтажа сложное и стоит дорого;
при тепловом расширении или изгибе печатной платы возможен отрыв контактов элементов от мест пайки, а также возникновение микротрещин.

В целом плюсы перевешивают – в итоге готовые изделия имеют меньшие размеры, массу и себестоимость.

Характеристики

Для того чтобы понять принцип работы устройств, необходимо знать следующие характеристики светодиодов:

1. Световой поток. Этот параметр измеряется в люменах (Лм) и показывает количество света, которое выдает лампа. Чем больше будет этот показатель, тем ярче она будет светить.2. Мощность потребления, измеряется в Ваттах (Вт). Чем меньше этот параметр, тем экономичнее расход электроэнергии.3. Светоотдача, ее единицей измерения считается Лм/Вт. Она является главной в работе и эффективности всего осветительного прибора.4. Диаграмма направления излучения. Параметр кривой силы света, благодаря которому распределяются потоки, излучающиеся диодами.5. Цветовая температура (оттенки белого освещения). Измеряется в градусах Кельвина в допустимом диапазоне от 2700 до 7000 К. Оттенок теплого цвета считается самым благоприятным для глаз, который варьируется до 4000 К, а все показатели, которые выше, принято обозначать, как «холодный белый». Чаще всего светильники с теплым светом стоят намного дороже, чем с холодным, так как это напрямую связано с особенностями их производства.6. Индекс цветопередачи. Эта величина показывает, насколько правдиво будет отображен цвет предмета, который освещается выбранными светильниками. Чем выше такой параметр, тем правдивее передается оттенок исходного предмета. 7. Производительность приборов освещения. Самым правильным решением является выбор брендовых заводов-изготовителей, так как такие компании могут предоставить более точные технические характеристики светодиодов, благодаря чему прибор прослужит заявленное время работы. Также в таких лампах предусмотрена защита от скачков напряжения и перегрева.8. Размер прибора. Не нужно судить о недостатках и достоинствах исходя из размера кристалла. Не имеет значения, большой или маленький используется светодиод, самым важным считается его мощность.

Учитывая такие характеристики светодиодов, можно выбрать именно то устройство, которое даст максимальный эффект от его целевого использования.

Устройство, конструкция и технологические отличия

Существует много признаков, по которым можно классифицировать светодиоды на группы. Одним из них является технологическое отличие и небольшое различие в устройстве, которое вызвано особенностью электрических параметров и будущей сферой применения светодиода.

DIP

Излучающий кристалл располагается на катоде, который имеет форму флажка, и соединяется с анодом тончайшим проводом. Существуют модели с двумя и тремя кристаллами разного цвета в одном корпусе с количеством выводов от двух до четырёх. Кроме этого, внутри корпуса может быть встроен микрочип, управляющий очередностью свечения кристаллов либо задающий чистоту его мигания.

В попытках нарастить световой поток, появился аналог с усовершенствованным устройством в DIP корпусе с четырьмя выводами, известный как «пиранья». Однако увеличенная светоотдача нивелировалась размерами светодиода и сильным нагревом кристалла, что ограничило область применения «пираньи». А с появлением SMD технологии их производство практически прекратилось.

SMD

Основа корпуса, на которую крепится кристалл, является хорошим проводником тепла, что в разы улучшило отвод тепла от светоизлучающего кристалла. В устройстве белых светодиодов между полупроводником и линзой присутствует слой люминофора для задания нужной цветовой температуры и нейтрализации ультрафиолета. В SMD-компонентах с широким углом излучения линза отсутствует, а сам светодиод имеет форму параллелепипеда.

COB

технологии COB

Разновидностью COB является Chip-On-Glass (COG), которая подразумевает размещение множества мелких кристаллов на поверхности из стекла. В частности, широко известны филаментные лампы на 220 В, в которых излучающим элементом служит стеклянный стержень со светодиодами, покрытыми люминофором.