Основные параметры и характеристики светодиодов

Светодиод – прибор, испускающий световой поток, изготовленный с применением полупроводников, размеры которого очень малы. Полупроводимость и рекомбинации на месте контакта полупроводников позволяют светодиодам преобразовывать протекающий через них ток в свет без громоздких реконструкций.

Определение «рекомбинация» в физике означает исчезновение пары носителей с последующим выделением энергии.

Аббревиатура диода пишется так – СД (светодиод) или LED.

Из чего производят?

Светодиод содержит кристалл, выращенный или наращенный из химических элементов. Его основой являются полупроводники, которые помещены в корпус. Технологии производства могут отличаться в зависимости от вида диода. Также электрические компоненты могут быть с добавлениями различных легирующих элементов, придающих улучшение основным характеристикам. А как это сделано, мы рассмотрим ниже.

Виды

На данный момент существует большое количество диодов.

Классификация:

1. индикаторные (3 мм, 5 мм, 10 мм);
2. осветительные.

Еще диоды делятся по способу установки или пайки на плату. Вышеупомянутые виды диодов крепятся двумя разными способами.

Индикаторные

Так выглядят индикаторные диоды разных цветов

Зачастую их относят к DIP-типу. Короткий вывод у них – катод, а длинный – анод. К данному виду диодов можно отнести сверхяркие или Super Flux. Жаргонное название – «пиранья». Такие диоды могут быть разными по цвету, но все они – в квадратном корпусе с двумя парами выводов. Применяются в автокомпонентах, рекламных конструкциях и декоративных подсветках. Делают светодиоды повсеместно, существует множество разных брендов. Размер кристалла измеряют в миллиметрах.

Они излучают невидимый инфракрасный свет, применимы в пультах с дистанционным управлением, широко используются для подсветки мониторов и экранов. Существуют и органические диоды, с их помощью работают ЖК-экраны, мониторы и телевизоры.

Осветительные

Для электроосвещения помещения применимы диоды, генерирующие белый свет. Существует три оттенка – холодно-белый, тепло-белый и белый. RGB-технология используется для получения светодиода со свечением белого цвета. Данный метод самый дешевый и используется повсеместно, но следует помнить, что он не совсем подходит для освещения. При свечении диода искажаются естественные оттенки и цвета.

Второй метод заключается в следующем: диод излучает ультрафиолет, невидимый для глаз, его покрывают тремя видами люминофора, благодаря чему возникает голубой, зеленый и красный цвета. Когда цвета соединяются в одно целое, получается белый цвет.

Третий метод практически аналогичен второму. Отличается тем, что используют голубой диод, при этом наносят два типа люминофора (желтый и зеленый), и получается тот же белый цвет.

По способу установки диоды бывают SMD-типа. Они состоят из основания, сделанного из алюминия или меди. Основание служит для теплоотвода. Кристалл диода расположен на подложке и припаян ножками к контактам основания.

Кристалл светодиода покрыт несколькими слоями люминофора или линзами. Это зависит от того, где используется диод. Напряжение подается непосредственно на корпус, когда диод уже установлен. Количество диодов на основании может быть разным.

Помимо SMD-типа есть и СОВ-тип. Разница между ними в том, что на одну плату напаивают множество кристаллов и накрывают их люминофором или линзой. Основание также служит теплоотводом и изготовлено из алюминия или меди. Данная технология дает возможность получить яркий световой поток с малой площади подложки. Также она намного проще в применении и дешевле в плане изготовления. СОВ-светодиод горит гораздо ярче.

Данный тип используют всегда только для освещения, а SMD могут применять и в подсветке, и в декоративном освещении. Светильник SMD более практичен, так как поломавшийся диод можно заменить в любое время, а вот с СОВ такого не сделаешь. В случае поломки одного диода придется менять всю плату.

Технические характеристики

Важные параметры светодиодов – ток, напряжение, мощность, световой поток, размеры и рассеивающий угол. Существует специальная таблица, где есть описание и все характеристики.

Итак, рассмотрим каждую характеристику по очереди.

Рабочий ток

Только при наличии нужной силы тока на диоде он срабатывает. Данная характеристика ключевая, если ей пренебречь, то диод быстро выйдет из строя. К примеру, если светодиод рассчитан на 0,03 мА, то никак нельзя подать на него больше. Диод молниеносно перегревается и выходит со строя. Ток для работы светодиодов абсолютно разный, зависит от мощности диода. Во всех осветительных приборах установлен драйвер, выдающий именно ту силу тока, которая необходима для светодиодов. При необходимости подключения еще одного диода в готовую схему, необходимо знать его характеристики и вместе с ним подключить драйвер или токоограничивающий резистор.

Например, светодиод в 100 ватт – очень мощный.

Напряжение

Напряжение напрямую зависит от используемых в диоде полупроводников. Напряжение светодиодов в зависимости от цвета можно узнать исходя из того, что светодиоды изготавливают из разных материалов. Если сказать проще – светодиоды разных цветов работают от разного напряжения.

Светодиодные ленты на практике запитывают от драйверов, имеющих постоянный ток на выходе. К примеру, если к 12-вольтовому драйверу подключить ленту светодиодов, каждый из которых потребляет напряжение в 3 вольта, сколько бы их ни было, загорится всего 4 диода. То есть каждый диод забрал по 3 В, и больше чем на четыре напряжения не хватило.

Часто такую характеристику диода называют падением напряжения. Говоря проще, это напряжение, возникшее на выводах диодов при протекании через них тока. Характеристика имеет название «рабочее напряжение». По факту такой характеристики нет, есть только падение напряжения и рабочий ток.

Мощность

Она зависит от рабочего тока и падения напряжения. Диапазон падений напряжения у светодиодов располагается примерно в районе 1,5–3 В. Рабочий ток светодиодов малой мощности составляет порядка 15–20 мА. Что касается мощных диодов, то тут ток может достигать даже 1 А.

Не стоит забывать, что использование большого тока для светодиодов губительно. Диод быстро изнашивается и в конечном итоге выходит из строя. Чтоб избежать перегрева при подаче сильного тока, необходимо использовать систему охлаждения. Используют обычно радиаторы из меди, в редких случаях применяют кулер. При качественном охлаждении повышается работоспособность светодиода.

Для определения мощности диода нужно силу тока умножить на напряжение. Мощность светодиода в 4 ватта, к примеру, это уже не естественная мощность, а полученная искусственно. То есть если написано 10 ватт или даже 80 ватт, то речь идет о группе диодов, но никак не об одном.

Спектр цветов светодиодов

Диодные световые характеристики

В сравнении с другими осветительными приборами светодиод излучает мощный поток света, потребляя при этом столько же или даже меньше электроэнергии. Также освещаемость светодиодов больше в сравнении с другими типами светильников. Светодиоды выдают наибольший показатель мощности и силы светового потока.

С мощностью и светоотдачей светодиодных ламп могут конкурировать только натриевые газоразрядные лампы. Но следует знать, что диод диоду рознь. Каждый индивидуален и ему присущи разные характеристики. Немаловажно также и качество сборки диода, от этого зависит все.

Угол рассеивания светодиода сравнительно мал и составляет примерно 15–120 градусов. Тогда как у других ламп угол равен 360 градусам. Для увеличения или уменьшения данного угла используется собирательная или рассеивающая линза.

Свет, излучаемый диодом, не равномерен в пределах угла. По углам он теряет свою яркость, а к центру набирает. Чтобы достичь угла рассеивания в 360 градусов, применяются целые сборки светодиодов, которые светят по разным сторонам.

Цветовая гамма

Цвета светодиодов имеют обширный диапазон, от различных оттенков до полноценных цветов. Что касается DIP-индикаторов, то их цветовая температура не зависит от цвета корпуса. Корпус только указывает на тот цвет, которым он будет светить. Для получения диодов разных цветов используют разные легирующие элементы и способы изготовления.

Также не всегда можно определить цвет свечения по корпусу диода. Иногда цвет определяется только после включения диода. Существуют двухцветные и многоцветные светодиоды. Смена цвета происходит у них благодаря смене полярности. RGB-диоды белого свечения состоят из красного, зеленого и синего цветов. При скрещивании этих цветов и получается нужный цвет. Нередко применяется и синий светодиод.

Достоинства и недостатки

К плюсам можно отнести:

1. Светодиоды очень экономичны.
2. Крайне долго служат. По паспорту они служат от 30 000 до 100 000 часов.
3. Хорошая светоотдача. Выдают световой поток до 250 люмен.

К минусам относят:

1. У светодиодов именитых брендов цена весьма высока.
2. Непродолжительная гарантия от производителя – от 3 до 5 лет.
3. Для продления службы диода нужно применять качественные блоки питания, а значит – дополнительно тратиться.
4. Угол рассеивания очень мал, и для достижения качественного освещения нужно большое количество ламп.

Светодиоды крайне полезны и интересны как источник света. Применяя их, можно добавить изюминку в оформление комнаты или даже осветить ее полностью, но они никогда не заменят другие виды ламп.

По материалам сайта LampaGid.