Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода
Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода состоит из прямой и обратной ветви. Расположены они в I и в III квадрантах, так как направление тока и напряжения через диод всегда совпадают. По вольт-амперной характеристике можно определить некоторые параметры, а также наглядно увидеть, на что влияют характеристики прибора.
Напряжение порога проводимости
Если к диоду приложить прямое напряжение и начать его увеличивать, то в первый момент ничего не произойдет – ток расти не будет. Но при определенном значении диод откроется, и ток будет увеличиваться в соответствии с напряжением. Это напряжение называется напряжением порога проводимости и на ВАХ отмечено, как Uпорога. Оно зависит от материала, из которого изготовлен диод. Для самых распространенных полупроводников этот параметр составляет:
- кремний – 0,6-0,8 В;
- германий – 0,2-0,3 В;
- арсенид галлия – 1,5 В.
Свойство германиевых полупроводниковых приборов открываться при малом напряжении используется при работе в низковольтных схемах и в других ситуациях.
Максимальный ток через диод при прямом включении
После того, как диод открылся, его ток растет вместе с увеличением прямого напряжения. Для идеального диода этот график уходит в бесконечность. На практике этот параметр ограничен способностью полупроводникового прибора рассеивать тепло. При достижении определенного предела диод перегреется и выйдет из строя. Чтобы этого избежать, производители указывают наибольший допустимый ток (на ВАХ – Imax). Его можно приблизительно определить по размеру диода и его корпусу. В порядке убывания:
- наибольший ток держат приборы в металлической оболочке;
- на среднюю мощность рассчитаны пластиковые корпуса;
- диоды в стеклянных оболочках используются в слаботочных цепях.
Металлические приборы можно устанавливать на радиаторах – это увеличит мощность рассеяния.
Обратный ток утечки
Если приложить к диоду обратное напряжение, то малочувствительный амперметр ничего не покажет. На самом деле только идеальный диод не пропускает никакого тока. У реального прибора ток будет, но он очень мал, и называется обратным током утечки (на ВАХ – Iобр). Он составляет десятки микроампер или десятые доли миллиампер и намного меньше прямого тока. Определить его можно по справочнику.
Напряжение пробоя
При определенном значении обратного напряжения возникает резкий рост тока, называемый пробоем. Он носит туннельный или лавинный характер и является обратимым. Этот режим используется для стабилизации напряжения (лавинный) или для генерации импульсов (туннельный). При дальнейшем увеличении напряжения пробой становится тепловым. Этот режим необратим и диод выходит из строя.
Паразитическая ёмкость pn-перехода
Уже упоминалось, что p-n переход обладает электрической ёмкостью. И если в варикапах это свойство полезно и используется, то в обычных диодах оно может быть вредным. Хотя ёмкость составляет единицы или десятки пФ и на постоянном токе или низких частотах незаметна, с повышением частоты её влияние возрастает. Несколько пикофарад на ВЧ создадут достаточно низкое сопротивление для паразитных утечек сигнала, сложатся с существующей ёмкостью и изменят параметры цепи, а совместно с индуктивностью вывода или печатного проводника образуют контур с паразитным резонансом. Поэтому при производстве высокочастотных приборов принимают меры для снижения ёмкости перехода.
Без синего нет белого
Важность изобретения качественной синейled-лампочки состоит в том, что без нее невозможно было создать светодиодный экран, передающий все оттенки цветов. Ведь для этого необходим белый свет, а для белого, как известно, требуется три составляющих: красный, зеленый и синий
Это знаменитая RGB-схема, где под буквой B скрывается blue.
Помимо этого синий светодиод стали использовать для получений чистого белого света в освещении. Вспомните желтые кружечки на светодиодных лентах и на других осветительных приборах. Это люминофор, который и является помощников в получении белого света.
Теперь понятно, почему синий led так важен в современной индустрии. И почему его производством заняты самые крупные мировые компании.
Характеристики светодиодов для фонариков
Кроме изготовления низкокачественных LED, китайцы научились производить подделки сверхярких светодиодов для фонариков, светодиодных балок, велофар. Они на 95-99% копируют внешний вид, но параметры всё равно остаются китайские, на 30-40% хуже оригиналов.
Этим объясняется низкая стоимость аккумуляторных светодиодных фонарей на Cree Q5, Cree XML T6, Cree XHP50. В самых дешевых на 100% стоят подделки. Проверял сам лично, купив 10 разных фонариков на Крии Q5 и Т6. Все они оказались на поддельных КРИ производства LatticeBright.
Характеристики ярких светодиодов для фонариков подробно описаны по ссылкам:
- даташит Cree XHP50
- параметры Cree T6
Прочие параметры светодиодных ламп
Кроме перечисленных параметров можно выделить еще несколько. Светодиод во время работы выделяет не только свет, но и тепло. Значительно меньше, чем лампа накаливания, но все же ощутимое.
Основная проблема заключается в том, что тепло распределяется не вместе со светом, а в обратном направлении в сторону подложки самого диода. При перегревах полупроводник может потерять часть характеристик или вовсе выйти из строя.
Радиатор для светодиодных ламп
Для того чтобы решить эту проблему используются радиатор, и он является обязательной и неотъемлемой частью современной светодиодной лампы. Чаще всего используется алюминиевый радиатор с ребрами для увеличения площади распределения тепла. Чем мощнее лампа, тем больше и массивнее радиатор используется. Конструктивно он выполняется как часть цоколя.
В завершении стоит перечислить основные преимущества и недостатки светодиодных осветительных элементов перед другими аналогами.
Плюсы:
- экономные в плане энергопотребления 3-20Вт;
- высокая эффективность в плане светоотдачи за каждый потребленный ватт мощности 70-90 Лм/Вт;
- чистый цвет свечения, узкий спектр;
- отсутствие ультрафиолетового излучения;
- низкий уровень электромагнитных пульсаций <1%;
- равномерный свет, без заметных мерцаний;
- направленное свечение;
- широкий диапазон цвета и оттенков освещения 2700-6700К;
- рабочий ресурс до 50 000 часов;
- прочный и долговечный корпус из поликарбоната или закаленного стекла;
- большой выбор исполнения цоколя и способов установки;
- адаптация под любое питающее напряжение 12-220В;
- гарантия от производителя.
Минусы:
- все еще достаточно дорогие
- недостаточно изучено влияние на здоровье
Про применение светодиодных ламп в доме вы можете прочитать в отдельной статье.
Через какое время окупятся LED-лампы
Теперь, когда понятно, что такое ватты и люмены, мы можем использовать оба термина для условного пересчёта люменов в ватты или для определения световой эффективности. Это нагляднее всего показывает, насколько хорошо светодиодный источник преобразовывает энергию (Вт) в свет (Лм).
Прежняя технология с использованием вольфрамовых нитей ламп накаливания обладала максимальной эффективностью около 15 Лм/Вт. Светодиодная технология обычно производит 75…110 Лм/Вт. Таким образом, светодиоды примерно в 6 раз эффективнее вырабатывают свет, чем обычные лампочки. Именно соотношение 6:1 рекомендуется применять в качестве приблизительного ориентира, когда пользователь становится перед выбором типоразмера светодиодной лампы для замены ею лампы накаливания.
Время делать выбор
Например, если вы хотите заменить 40-ваттную лампу накаливания, какая мощность светодиодной лампы будет примерно эквивалентной? Используя соотношение 6:1, получим 7 Вт. Учитывая разницу в долговечности, LED-лампы окупят себя уже через год пользования.
Filament светодиоды
Филаментные модели представляют из себя стеклянную полоску с наклеенными поверх нее светодиодами. С двух концов полоски металлизируются.
Через них подается питание. Если здесь применить различные кристаллы, то можно добиться достаточно высокого CRI.
Люминофор наносится сверху. При этом вся конструкция помещена в стеклянную колбу, как в обычной лампочке.
Однако для всей этой конструкции, как и в любом ярком светодиоде требуется охлаждение.
Для этого здесь применяют газ — гелий. Именно благодаря ему, происходит отвод тепла на внешние стенки колбы филаментной лампочки.
По простому можно сказать, что филаментная лампочка – это КОБ светодиод, который поместили в газовую среду. Достоинства филаментных моделей:
можно легко изготавливать привычные нам всем модели лампочек классического вида (груша, свеча, шарик). При этом начинка у них будет модернизированная.
одинаковое светораспределение как и у ламп накаливания
Именно поэтому их применяют как альтернативная замена обычным лампочкам в светильниках и люстрах.
Однако свечение такой лампы все же сопровождается высоким нагревом. Вследствие чего, наблюдается постепенная деградация диодов, и как итог – их непродолжительный срок службы.
Таблица сравнения филаментных моделей и других видов ламп и источников света:
Параметры качественного светодиодного фонаря
На сегодняшний день на рынке можно приобрести большое количество и обычных фонарей, но их активно вытесняют светодиодные. Произошло это в первую очередь из-за того, что последние дают намного более яркий свет.
Для того чтобы правильно подобрать светодиоды для фонариков, характеристики которых весьма разнообразны, необходимо при выборе учесть все основные требования покупателя
То, на что нужно обратить внимание – это тип луча, он может быть широким или узким. Какому виду отдать предпочтение, зависит от будущего применения
К примеру, чтобы можно было видеть предметы на расстоянии 30 метров, лучше подобрать фонарик с широким лучом, а модели с узким могут хорошо подсветить удаленные объекты. Чаще всего такое освещение имеют тактические приборы, которыми пользуются туристы, охотники и велосипедисты.
Еще одним важным фактором, влияющим на работу фонаря, является тип его питания. Для самых простых бытовых приборов используются обыкновенные батарейки типа АА или ААА, но для сильных и мощных устройств такого объема будет недостаточно. В этом случае необходимо воспользоваться литий-ионными аккумуляторами, которые могут работать беспрерывно в течение 5 часов.
Стоит обратить свое внимание и на светодиоды для фонариков, характеристики яркости которых отличаются между собой не более чем на 40%. Гарантией качества выбранных устройств служит наличие маркировки
В случаи ее отсутствия можно говорить о несертифицированном изделии, чаще всего китайского производства.
smd 5630 и 5730
smd 5630 представляет собой однокристальный мощный прибор (см. таблицу выше), способный создать световой поток до 57 люмен. Благодаря встроенной защите, собранной на двух стабисторах, прибор в состоянии выдерживать импульсный ток до 400 мА и переполюсовку. Светодиод имеет 4 вывода, но в работе кристалла участвуют только два. Оставшиеся два и металлическая подложка используются для лучшего теплоотвода. Цвет свечения светодиода – белый разной цветовой температуры.
Приборы 5730 могут быть как одно, так и двухкристальными. Первые имеют сходные с 5630 характеристики, вторые вдвое мощнее (1 Вт) и в состоянии создавать световой поток до 158 лм.
Оба типа приборов излучают белый свет различной цветовой температуры и могут использоваться для изготовления мощных светодиодных лент, ламп, прожекторов.
Автомобильная лампа на 5630 и стоваттный прожектор на 5730
Более подробную информацию по приборам smd 5630 ты можешь найти здесь, а по smd 5730 – тут.
Как правильно расшифровать маркировку?
Маркировка смд светодиодов предоставляет пользователю краткую информацию об изделиях. Например, перед нами светоизлучающий диод, маркированный SMD 2835 UWC 5. Расшифровываем: типоразмер 2835 с габаритами 2,8×3,5 мм, мощностью 0,5 Вт, белый оттенок свечения.
| Тип SMD | Кол-во кристаллов | Габариты, мм |
| 3528 | 1 | 3,5х2,8х1,4 |
| 5050 | 3 / 4 | 5х5х1,6 |
| 5630 | 1 | 5,6х3х0,75 |
| 5730 | 1 / 2 | 5,7х3х0,75 |
| 3014 | 1 | 3х1,4х0,75 |
| 2835 | 1 | 2,8х3,5х0,8 |
Как определить светодиод по внешнему виду?
Измеряете габариты диода с помощью любой линейки. Ищете размеры в таблице, определяете тип изделия и смотрите его характеристики.
| Тип SMD | Кол-во кристаллов | Габариты, мм | Мощность, Вт | Ток, мА | Светопоток, Лм |
| 3528 | 1 | 3,5х2,8х1,4 | 0,02 / 0,06 | 20 | 5-7 |
| 5050 | 3 / 4 | 5х5х1,6 | 0,02 | 60 / 80 | 18-20 |
| 5630 | 1 | 5,6х3х0,75 | 0,2-0,4 | 150 | 58 |
| 5730 | 1 / 2 | 5,7х3х0,75 | 0,5 / 1 | 150 / 300 | 50 / 158 |
| 3014 | 1 | 3х1,4х0,75 | 0,1-0,12 | 30 | 9-13 |
| 2835 | 1 | 2,8х3,5х0,8 | 0,2 / 0,5 / 1 | 60 / 150 / 300 | 20 / 50 / 100 |
Как определить полярность светодиода?
В прозрачном корпусе выводного светодиода можно увидеть анод и катод характерной формы.
На SMD-корпусах виден угловой срез, указывающий на катодный вывод. На тыльной стороне размещена площадка теплоотвода, смещенная в сторону анода.
Еще одним указателем полярности являются пиктограммы: треугольник, буквы П и Т. Направление буквенных выступов и вершины треугольника указывает на катод.
Классификация
По одной из них светодиоды по назначению группируют так:
- Индикаторные.
- Осветительные.
Индикаторные в своей группе делятся на следующие виды.
DIP-диоды
Аббревиатура получена от Dual In-line Package или «двойное размещение в линию». Обычно корпусы – цилиндры, но есть и параллелепипеды. На нижнем торце проволочные аксиальные выводы, параллельные основной оси симметрии корпуса. Вывод катода меньшей длины, чем анода.
ДИП-светодиод над печатной платой, видна пайка в металлизованные отверстия.
Деление на типы – по диаметру корпуса и линзе на верхнем торце. Диаметры от 2-3 до 20 мм и более. Цвет свечения – любой, белых оттенков несколько.
Один из типов – мигающий 2-мя цветами, имеет 3 вывода.
Диоды Straw Hat
Дословный перевод – соломенная шляпа или брыль. Применяя к светодиодам – корпус похож на шляпу с округлым верхом.
Вариант ДИП-светодиода под названием Straw Hat или «соломенная шляпа».
Видны выводы разной длины, короткий – катод. Видны и ограничители высоты установки. Под линзой – кристалл с желтым люминофором.
Super Flux “Piranha”
Прямой перевод – сверхпоток. Piranha – перевод на русский язык – пиранья. Название светодиод получил из-за особенностей металлических выводов в виде узких полосок. Для упрощения установки в отверстия печатной платы у концов выводов при штамповке срезали углы. Так получились острые «зубы» хищной рыбы.
На выводе отштампованы «плечики» – ограничители, задающие высоту корпуса над платой. Так открыли корпус для охлаждения воздухом снизу. Кристаллы для пассивного охлаждения разместили на верхних торцах выводов.
Разместив в корпусе 2 или 3 чипа, увеличили поток света. А диод попал в группу сверхъярких.
Светодиод вида «пиранья» в прозрачном корпусе.
Виден кристалл, «накрытый» линзой и зауженные выводы-формирователи высоты установки.
SMD-светодиоды
Аббревиатура от Surface Mounted Device, перевод с английского – устройство, установленное на поверхность. Имеют вид прямоугольных корпусов из пластика или керамики. Выводы – снизу и на боковой части корпуса в виде контактных площадок.
Чаще всего – осветительные, но при малой мощности могут быть и индикаторными. Мощности от мВт (милливатт) до Вт. Свечение – любой цвет или оттенок белого света.
Технические характеристики SMD 2835.
Светодиоды SMD 2835 – мощные полупроводниковые источники света с прямым напряжением от 2,8В до 7,2В и силой прямого тока до 30мА.
Сила светового потока при этом в зависимости от номинала варьируется от 20лм до 63лм. В качестве материалов светоизлучающего кристалла используются Индий (In), Галлий (Ga) и Нитроген (N).
Применение легирующих добавок и разнообразных технологий производства позволяют получить различные оттенки белого свечения: чистый белый, дневной и теплый белый.
Корпус светодиодов SMD 2835 изготавливается из термоустойчивого пластика, линза – из прозрачной эпоксидной смолы.
Отличительной особенностью представленных светодиодов является большая контактная площадка (теплоотводящая подложка), обеспечивающая дополнительный отвод тепла, накапливаемого в процессе свечения.
Типоразмер 2835 указывает на габаритные размеры светодиода – 2,8×3,5 мм.
Монтируются светодиоды на поверхность по SMD-технологии (Surface Mounted Device) с помощью групповой пайки или с использованием термо воздушной паяльной станции. Процесс оплавления рекомендуется проводить в атмосфере азота при соблюдении временно-температурных условий пайки.
Катодный вывод чип-светодиодов 2835 визуально определяется небольшим срезом угла корпуса и более коротким выводом. При подключении питания следует учитывать полярность светодиодов.
Также запрещено подключать светодиоды напрямую к источнику питания. В качестве ограничительного стабилизатора тока необходимо использовать драйверы питания или резисторы. При этом на каждую цепочку последовательно соединенных светодиодов подключается отдельный резистор.
Повышенная рабочая температура среды составляет не более +85°С, пониженная рабочая температура – не ниже -40°С. Потери мощности не превышают 200 мВт. Угол свечения широкий – 120°. Срок службы не менее 10 000 ч.
В качестве примера рассмотрим характеристики SMD 2835 белого цвета свечения с цветовой температурой 5500°K.
В зависимости от состава люминофора white SMD 2835 выпускается в тёплом, нейтральном и холодном белом свете с коэффициентом цветопередачи не менее 75%.
Максимально допустимый прямой ток равен 180 мА, импульсный – 400 мА с шириной импульса до 10% от периода. При этом разброс прямого напряжения может составить 2,9-3,3В.
Излучаемый световой поток достигает 50 лм с углом рассеивания 120°. Работая на номинальном токе, white SMD 2835 рассеивает порядка 0,5 Вт мощности и требует дополнительного охлаждения, при этом диапазон рабочих температур светодиода составляет от -40 до +65 °C.
Все приведенные характеристики подразумевают использование светодиодов с индексом 2835 при температуре окружающей среды Ta=25°C. Однако в реальности чип работает в гораздо менее комфортных условиях. Отводу тепла мешает защитный силиконовый слой или рассеиватель лампы, да и температура в комнате порою выше, чем 25°C.
На первом графике видно, что номинальный ток 180 мА можно подавать на светодиод только при Ta=0…30°C. С ростом температуры рабочий ток необходимо снижать, чтобы не перегреть кристалл. Уже на 80 градусах ток следует ограничить на уровне 50 мА, что и делают малоизвестные китайские производители светодиодной продукции. Не заботясь об эффективном охлаждении, они умышленно занижают рабочий ток.
В реальности можно рассчитывать на светоотдачу, равную 80–90% от паспортного значения. Ещё более сильно на световой поток влияет величина прямого тока, 100% светоотдача возможно лишь при 180 мА, а для этого нужен идеальный отвод тепла.
Если рассматривать, допустим, низкокачественные китайские светодиодные лампы, где реальный ток на одном чипе равен около 50 мА, то относительный световой поток будет составлять не больше 25% от номинала. Кроме этого светоотдача плавно снижается во время работы светодиодов и спустя 3000 часов составит около 95% от исходного состояния. Наглядно это показано на следующем графике. Заниженная светоотдача и рабочий ток вовсе не показатель подделки, эти параметры характеризуют реальные условия работы светодиода в чипе SMD 2835.
Как определить марку SMD светодиода. Описание, виды и особенности маркировки SMD диодов
Светодиод – полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток в световое излучение. В отличие от ламп накаливания и энергосберегающих, долговечней и энергоэффективней. По исполнению делятся на два основных типа – DIP и SMD (СМД).
Различаются по конструкции корпуса и расположением контактов. В статье мы расскажем про SMD диоды.
Что такое smd
Surface Mounted Device (SMD) – прибор, монтируемый на поверхность. Говоря другими словами, если DIP светодиод имеет длинные контактные ножки и монтируется через отверстия в электрической плате, то СМД аналоги – прямо на плату или в светодиодную ленту, так как имеют маленькие контакты.
Япония – лидер развития технологий светодиодов, СМД диода в частности. Поэтому лучшая продукция у них.
Корпуса smd элементов
Основной тип – пластмассовый корпус прямоугольной формы.
Массовое производство налажено именно для такого типа. Если брать обычные диоды, а не источники света, то там ещё есть корпус металлостеклянный цилиндрической формы. Для нужд именно освещения смысла в таком исполнении нет.
Более важны размеры СМД светодиодного элемента. Их можно узнать по маркировке.
Маркировка smd полупроводников
Четыре цифры в маркировке обозначают длину и ширину в сотых миллиметра. Например, диод 1206 длинной 12 мм и шириной 6 мм.
Приписка RGB обозначает, что светодиод может выдавать один из трех цветов – красный, зеленый или голубой.
Для радиолюбителя обычно достаточно знания этих двух параметров в маркировке СМД диодов.
Краткие технические характеристики и применение
Популярны СМД светодиоды с маркировками 5050, 3528 и 5630 (5730). Именно в светодиодной ленте используются такие SMD кристаллы, благодаря чему получили широкое распространение.
Но других типоразмеров достаточно много. Вот основные из них (краткая характеристика и сферы применения, наиболее распространенных из них):
0603. Мощность 1,9 – 2, 3 ватт. Обычно применяется в приборных панелях автомобиля и в подсветки экрана в некоторых мобильных телефонах.
2835. Мощность 0, 2 – 1. Применяются в LED-лампочках, в карманных и тактических фонариках. Хорошо экономят энергию. Но в основном только белый цвет.
3528. Появился давно. В отличие от 2835 выпускается в разных цветах: теплый и холодный белый, красный, зеленый, желтый и синий.
3014. Мощность 0, 1 Вт. Современные светодиоды. Конкретную сферу применения назвать сложно, в интернете информации мало.
3030. 1,5 — 2, 2 Вт. Для ремонта ЖК и LED телевизоров.
3535. 1-3 Вт. Заняли твердое место на рынке из-за высокой теплоотдачи. Активно применяются в уличном освещении и на производстве.
5050. 0, 2 или 0, 26 Ватт. В сущности, это просто три диода 3528 в одном корпусе. Используется для красивого общего освещения – барах, ресторанах, гостиницах и проч.
5630. 0, 5 Ватт. Лучшее применение в светодиодных лентах. Требуют хорошего охлаждения, потому почти не используются в других сферах.
0805 и 1206 мало распространены. Применяются в основном радиолюбителями или для подсветки телефонов (смартфонов).
5730. Мощность от 0,5 до 1 ватта. Средние характеристики и невысокая цена. Встречается в светильниках всех видов: от декоративного освещения до уличного и промышленного. Один из самых распространенных кристаллов.
Полезное
В заключение
Светодиодные системы сегодня вытесняют лампы накаливания и энергосберегающие аналоги. Промышленники и жильцы домов любят их за низкое потребление электроэнергии и долгий срок службы. Дизайнеры за высокое качество света и безопасность. Радиолюбители за компактность и множество сфер применения. И наиболее популярные типы светодиодов – это SMD (СМД).
Для чего можно самостоятельно использовать световые диоды
На самом деле из светодиодов можно сделать множество полезных устройств. Здесь все зависит от навыков начинающего мастера радиоэлектроники и его фантазии. Рассмотрим простейшие варианты некоторых приборов, которые под силу сделать своими руками даже не имея никаких навыков.
Стабилизирующее устройство питания для светодиодов
Понятно, что без стабилизатора работать LED-элементы не могут, а значит, нужно его или купить, или смонтировать собственноручно. Самым простым вариантом будет использовать блок питания от сломанного компьютера. Если же это не подходит, то неплоха и гирлянда для елки китайского производства. Ее контроллер позволит вполне сносно обеспечить питанием 15-20 элементов небольшой мощности.
Такой стабилизатор для светодиодов можно заказать в интернете
Дневные ходовые огни автомобиля
Изготовить ДХО? Нет ничего проще. Используем влагозащищенную (IP66 или выше) ленту. Она проклеивается снизу фары или в удобных местах по переднему бамперу. Припаянные к ней провода заводятся в решетку радиатора. Далее следует подключение, согласно схеме автомобиля, к зажиганию. Места спайки лучше всего обработать силиконовым герметиком – это убережет от окисления.
Мигающая реклама на фасаде магазина
Известно, что мигающая реклама привлекает лучше статичной. Здесь все зависит от пожеланий мастера – как засверлить отверстия в щите и расположить светодиоды. А вот с их соединением придется потрудиться. Как рассчитать сопротивление светодиодов, мы рассмотрим чуть ниже, а вот с распайкой будем разбираться сейчас.
Пример самодельной рекламы из светодиодов
Если мы берем в качестве стабилизатора блок от китайской гирлянды, то первым делом нужно посмотреть, какова его мощность и выходное напряжение, а уже исходя из этого, рассчитываем, количество элементов и схему их спайки. Ее лучше зарисовать на бумаге, чтобы не запутаться.
Светомузыка для праздничного настроения
Для нее понадобится специальное устройство, которое и будет подавать импульсы, исходя из такта музыки. Если нет знаний в области радиоэлектроники, то самому его сделать не удастся, придется приобретать. А в остальном все аналогично предыдущему варианту.
Отвертка-индикатор на LED-элементах
Такое устройство потребует некоторых дополнительных деталей, но в итоге его можно будет сделать без особых усилий. Для тех, у кого ее нет, можем предложить схему, для сборки которой потребуется световой диод, емкостное сопротивление, ограничивающее ток и обычный диод VD1 1N4001, который защитит от обратной полуволны.
Схема индикаторной отвертки на светодиодах
Основные параметры светодиодов
Перед тем, как
рассматривать особенности существующих конструкций, следует ознакомиться с
основными характеристиками приборов:
- Светоотдача, или эффективность (Лм/Вт). Является отношением светового потока к используемой мощности. Эта величина высчитывается перед тем, как определить применимость диодов для различных осветительных систем. Модели 2020 года обладают показателями 120-140 Лм/Вт, то есть в несколько раз больше, чем у ламп накаливания.
- Цветовая температура (Кельвины). Применяется в следующих диапазонах:
- 2500-3000 К – тёплый белый свет (WW);
- 4000-5000 К – нейтральный белый свет (NW);
- 6500-95000 К – холодный белый свет (CW).
Обратите внимание! Нейтральный свет диодов считается оптимальным для офисной работы, так как подсвечиваемые предметы имеют наибольшую чёткость. Также выделяют цветные (синий, красный, жёлтый, зелёный) и RGB световые диоды
Также выделяют цветные (синий, красный, жёлтый, зелёный) и RGB световые диоды.
3. Мощность светодиода (Вт, мА). Необходима для выбора подходящего источника питания. Диоды бывают:
- малой мощности – менее 0,5 Вт (20-60 мА);
- средней мощности – от 0,5 до 3 Вт (100-700 мА);
- большой мощности – более чем
3 ватта (от 1000 мА).
Обратите внимание! Чтобы продлить срок службы блока питания, его необходимо выбирать с запасом в 15-20%, превышающим реальную мощность светодиода. 4
Угол свечения (градусы). Обычно составляет 120-140о, для индикаторных – 15-45о
4. Угол свечения (градусы). Обычно составляет 120-140о, для индикаторных – 15-45о.
5. Ресурс, или деградация (часы). Определяет длительность эксплуатации. На ресурс влияют:
- токовая деградация, когда через световые
диоды пропускается избыточная сила тока; - температурная
деградация, возникающая при некачественном отводе электронной энергии.
Обратите внимание! Чтобы лучшие светодиоды прослужили заявленное количество часов, температура в точке пайки должна быть не более 65оС
Подключение светодиодов
Как уже было сказано выше, светодиоды имеют различные цвета и рабочие напряжения
Важной характеристикой светодиода является его номинальный ток. В зависимости от рабочего напряжения нам необходимо рассчитать резистор для светодиода, чтобы избежать повреждения светодиода большим током
Светодиоды имеют полярность. Поэтому, чтобы светодиод светился, его анод должен быть соединен с плюсом источника питания, а катод с минусом. Обычно у светодиода ножка анода длиннее, чем ножка катода. К тому же, со стороны катода корпус светодиода скошен.
Инвертор 12 В/ 220 В
Инвертор с чистой синусоидой, может обеспечивать питание переменно…
Подробнее
Не следует беспокоиться при ошибке в полярности подключения. Со светодиодом ничего не случиться, просто он не будет светиться. За исключением особого случая, когда вы подали очень большое напряжение.
Помимо простых светодиодов, существуют также RGB-светодиоды, которые могут отображать любой цвет, основанный на системе RGB. Светодиод RGB можно представить в виде отдельных трех светодиодов в одном корпусе: красный (R), зеленый (G), синий (B). Изменяя интенсивность свечения каждого из них, мы можем получить любой цвет.
У RGB светодиодов есть четыре вывода для подключения — по одному для каждого цвета (три вывода) и один для плюса (общий анод) или минуса (общий катод) питания.
Если у вас RGB светодиод с общим катодом, то схема подключения будет следующей:
Здесь мы видим, что три вывода подключаются через резисторы к источнику питания или к микроконтроллеру (например, Arduino), а четвертый вывод к минусу питания.
Если же у вас RGB светодиод с общим анодом, то схема подключения будет следующей:
Следует обратить внимание, что нужно подключать сопротивления к каждому цвету, поскольку светодиоды работают с меньшим напряжением, чем выход микроконтроллера. Обычно для светодиода красного цвета достаточно резистора сопротивлением 150-180 Ом и 75-100 Ом для зеленого и синего цвета
Если у вас нет именно этих сопротивлений, то используйте большее сопротивление (это верно во всех случаях, когда сопротивление используется для защиты от перенапряжения — мы выбираем меньше напряжения, в пользу сохранения светодиода).
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
Таблица напряжения светодиодов
Чтобы светодиод обеспечивал при работе все характеристики, заданные его конструкцией и технологией изготовления, ему нужно обеспечить расчетное электропитание. Например, подать на его анод и катод напряжение, которое будет немного больше прямого напряжения p-n перехода. Избыток напряжения следует «погасить» на последовательно включенном резисторе. Резистор называется токоограничивающим. Он служит для того, чтобы не допустить превышения тока через p-n переход.
Таблица. Прямое напряжение p-n перехода светодиода цветного свечения.
| Цвет свечения | Напряжение рабочее, прямое, В |
| белый | 3,5 |
| красный | 1,63–2,03 |
| оранжевый | 2,03–2,1 |
| желтый | 2,1–2,18 |
| зеленый | 1,9–4,0 |
| синий | 2,48–3,7 |
| фиолетовый | 2,76–4 |
| инфракрасный | до 1,9 |
| ультрафиолетовый | 3,1–4,4 |
Мощные светодиоды, их характеристики
Мощные светодиоды на основе COB-матриц. У крупных моделей в углах корпуса имеются отверстия для крепления. Модели небольших размеров крепятся пайкой на печатную плату.
В дополнение к обычным характеристикам светодиодов у мощных моделей добавляются несколько дополнительных характеристик:
- номинальная мощность, Вт;
- размер чипа, мм;
- номинальный рабочий ток кристалла или матрицы;
- срок службы, связанный со стандартами L 70, L80 и др.
Маломощные светодиоды
По величине потребляемой мощности – это светодиоды от 0,05 до 0,5 Вт, рабочий ток – 20-60 мА (средней мощности – 0,5-3 Вт, ток 0,1-0,7 А, большой – более 3 Вт, ток 1 А и более).
Конструктивно к маломощным светодиодам относятся несколько групп LED-излучателей света:
- светодиоды в корпусах SMD обычные и сверхъяркие;
- диоды типа DIP в цилиндрических корпусах – для монтажа в отверстия печатных плат;
- в корпусах типа «пиранья» – для монтажа в отверстия.
Маломощные светодиоды в разных корпусах.
На картинке светодиоды сверху вниз:
- В цилиндрических корпусах типа DIP – с гибкими проволочными выводами для пайки в отверстия платы.
- В корпусах типа «пиранья», они же Superflux, пайка в отверстия.
- В корпусах с планарными выводами для монтажа на контактные площадки одно- и двухсторонних печатных плат или в «колодцы» многослойных плат.
Плюсы и минусы приобретения такого вида лампочек
Положительные и отрицательные моменты можно оценить на примере следующих показателей:
- Цена;
- Габариты;
- Направленный свет;
- Пульсация.
Что касаемо первой характеристики, то тут можно сказать, что стоимость может быть в два раза больше, чем на обычную лампочку. Это главный минус продукта. Однако стоит учитывать, что за счет экономии электроэнергии стоимость товара себя окупит.
В светодиодных лампочках немного другое направление света, что первое время может быть непривычным. Освещение сбоку у них плохое.
Положительным моментом является отсутствие пульсации света. Однако не во всех лампочках это явление отсутствует. Нужно приобретать качественный товар во избежание неприятной для глаза пульсации.
Расшифровка кода унифицированной маркировки светодиодной ленты: пример
Как может выглядеть пример унифицированного кода в рассмотренной нами структуре?
Так, например, маркировка SMD-светодиодов может выглядеть так: LED-R-SMD-5050/60 IP68. Она означает, что:
— на ленте размещены именно светодиоды LED;
— соответствующие изделия имеют красное свечение — R;
— лента изготовлена с использованием светодиодов типа SMD — то есть, предназначенных для установки на поверхности;
— светодиод имеет величину корпуса 50 на 50 кв. миллиметров;
— на ленте размещено 60 светодиодов, тот факт;
— в соответствии с международным стандартами лента может использоваться в пыльном помещении, а также при длительном размещении в воде — IP68.
Производители светодиодных лент, таким образом, предлагают своим пользователям удобную и информативную классификацию изделий. С ее помощью может быть осуществлена эффективная как маркировка SMD-светодиодов, так и тех, что относятся к категории DIP.
В числе иных распространенных типов продукции, при выпуске которой применяются рассматриваемые изделия — автомобильные фары и фонарики. Полезно будет изучить то, каким образом осуществляется, соответственно, маркировка фар под светодиоды, а также изделий, устанавливаемых в фонарики различных типов.
