Светодиодное освещение является на сегодняшний день наиболее эффективным, и в этом контексте вовсе не удивительно, что год за годом светодиоды претерпевают определенную эволюцию. Их мощность становится все больше, корпуса оптимизируются под те или иные цели, не говоря уже о цвете излучаемого света.
Цвет может быть практически любым, достаточно производителю подобрать соответствующий состав полупроводника и легирующих примесей, чтобы ширина запрещенной зоны для рекомбинирования электронов и дырок дала бы необходимый цвет.
Телесный угол рассеивания — до 140 градусов для прямоугольной линзы, и до 130 градусов — для линзы круглой. Яркость свечения индикаторного светодиода — от 100 до 1000 милликанделл в среднем.
Яркие светодиоды выводного монтажа
За индикаторными светодиодами появились яркие светодиоды с круглыми линзами до 10 мм диаметром, которые стали уже широко применять в карманных фонариках. При потреблении до 30 мА при 2 — 4 вольтах питания, сила их света достигает 5000 милликанделл.
Эта разновидность индикаторных светодиодов, предназначенная специально для поверхностного монтажа на печатную плату. Такие светодиоды выпускаются , размером от 0603 до 7060, причем наиболее распространены размеры от 1608 до 3528. Видимый телесный угол — от 20 до 140 градусов, а средняя яркость 300 — 400 милликанделл.
Их мощностные характеристики сходны с индикаторными светодиодами выводного монтажа. Тем не менее, светодиоды поверхностного монтажа можно монтировать на плату в больших количествах на малой площади, и таким путем получить светодиодную лампу или световую панель любого размера. — также набор SMD-светодиодов на подложке.
Особая группа светодиодов, широко применяемых в рекламной промышленности и в автотюнинге — сверхъяркие светодиоды «Пиранья» прямоугольной формы. Светодиоды отличаются особой формой основания, и улучшенными рассеивающими свойствами. Они удобно и жестко крепятся четырьмя выводами на печатную плату или на другое плоское основание.
Цвета: белый, красный, зеленый и синий. Размеры — от 3 до 7,7 мм. Благодаря подложке большей площади и высокой теплопроводности, ток через светодиод может доходить до 50 мА при напряжении до 4,5 вольт. Угол рассеяния достигает 120 и более градусов.
Светодиодное освещение — самая широкая на сегодня область применения светодиодов. Излучение может быть теплым и холодным, белым, желтым или любого другого оттенка, близким по цвету к лампам дневного света, к лампам накаливания, или даже к солнечному свету, в зависимости от , и главным образом, на стадии производства, — от состава полупроводника и люминофора.
Наиболее распространенный способ изготовления осветительных светодиодов — нанесение люминофора на синий светодиод. В результате свет излучаемый светодиодом получается желтым, зеленым, красным и т. д. Свет приближен по свойству к люминесцентному.
Светодиоды COB - это множество полупроводниковых кристаллов, установленных на одной подложке, и залитые люминофором. Как и в случае с монтажом нескольких SMD светодиодов на плате, здесь получается похожий результат — большая яркость благодаря суммарному световому потоку от нескольких маленьких источников света. Но источники (кристаллы) расположены на подложке плотнее, поэтому и световой поток получается больше, чем при монтаже SMD на плате.
COB-светодиоды конечно пригодны и в качестве индикаторов. Светотехническое оборудование, в свою очередь, стало с COB-светодиодами значительно дешевле, не только в силу автоматизации процесса изготовления, но и благодаря более экономичному нанесению материалов.
Важно, однако, всегда помнить, что такому светодиоду требуется обеспечить обязательный отвод тепла, а мощным и очень мощным (от 3 до 100 Ватт) требуется радиатор, иначе произойдет быстрое тепловое разрушение кристаллов.
Отремонтировать такую COB матрицу невозможно, и если испортится часть кристаллов, то придется менять всю подложку целиком на новую, поэтому лучше сразу создать ей приемлемые условия в плане охлаждения.
Параметры питания, как правило — от 3 до 35 вольт, в зависимости от конкретной модели, и ток — от 100 мА до 2,5 А и даже более.
Этот тип светодиодов обладает еще лучшими световыми свойствами, чем COB. На стеклянную подложку монтируется множество кристаллов, затем они заливаются флуоресцентным составом. Технология называется Chip On Glass - чип на стекле.
Видимый телесный угол получается 360 градусов, и световая отдача именно поэтому превосходит матрицы с плоскими подложками. Одна 6 ваттная лампа на базе filament-светодиодов по количеству излучаемого света соответствует 60 ваттной лампе накаливания.
Вообще все представленные на рынке светодиоды невозможно четко и более точно классифицировать, ведь идет процесс эволюции полупроводниковых источников света, и одни являются разновидностью других. Светодиодные ленты по сути — SMD светодиоды на подложке, а светодиодные индикаторы — набор индикаторных светодиодов. Поэтому наш краткий обзор наиболее выразительных позиций закончен.
Андрей Повный
Основанная в 1987 году в Соединённых Штатах Америки (США) компания Cree, взяла курс на создание полупроводниковых приборов на базе карбида кремния (SiC) и нитрида галлия (GaN). Совместная работа с японскими коллегами способствовала быстрому развитию новой технологии и как результат, появлению первых мощных светодиодов серии XLamp. В 2006 году разработчиками был взят рубеж в 100 лм/Вт, в 2010 г – 200 лм/Вт, а в 2012 г – 250 лм/Вт, преодолев очередной теоретический максимум для кристаллов данного типа. Сегодня Cree удаётся регулярно доказывать теоретикам неисчерпаемые возможности в совершенствовании твердотельных источников света.
Кроме всемирно известных XLamp, американская корпорация удерживает лидерские позиции в производстве слаботочных сверхъярких светодиодов High-Brightness, которые не менее востребованы в конструировании электронной техники. Продукция Cree не ограничена светоизлучающими диодами. В её лабораториях успешно реализуют проекты по созданию высоковольтных диодов Шоттки и СВЧ полевых транзисторов.
Мощные светодиоды
Сделав несколько новаторских открытий за последние 5 лет и предложив миру новые модели светодиодов и светодиодных COB матриц, компании Cree и сейчас удается повышать мощность и эффективность своей продукции. Первая группа светодиодов представлена мощными образцами серии XLamp, которая состоит из нескольких семейств, отличающихся технологией производства, форм-факторами и некоторыми техническими параметрами. В серии XLamp можно выделить две большие группы светоизлучающих диодов: однокристальные и многокристальные.
Однокристальные
Однокристальные светодиоды Cree являются самыми малогабаритными представителями семейства XLamp. Обладая высокой плотностью и интенсивностью свечения, геометрические размеры LED серии XQ составляют 1,6х1,6 мм. Светодиоды данной серии изменили представление о стандартном шаблоне распределения светового потока, направив его ближе к краям. Такой инновационный подход позволяет реализовывать светильники с широким углом свечения, затрачивая меньшее количество светодиодов. Угол свечения LED серии XQ лежит в пределах 100–145°. Одной из последних разработок компании Cree - светодиоды XQ-E High Intensity. Американским инженерам удалось выжать из кристалла крошечного размера мощность в 3 Вт, преобразовав её в световой поток 334 Лм.
Вся линейка светоизлучающих диодов, построенная на одном кристалле, имеет превосходную цветопередачу (CRI 70–90).
Многокристальные
Достигнув отметки в 3000 мА, производители твердотельных источников света стали наращивать мощность путём увеличения напряжения. Американская компания Cree достигла больших результатов и в этом направлении, предложив миру новые стандарты напряжения питания LED. Cree предлагает несколько серий многокристальных светодиодов, рассчитанных на питание от 6 до 72 вольт. Все многокристальные SMD светодиоды с белым свечением от компании Cree можно разделить на три большие подгруппы: с высоким напряжением питания, мощностью до и свыше 4 Вт. В отдельные подгруппы многокристальных светоизлучающих диодов относят мощные COB матрицы, цветные и Royal Blue светодиоды.
До 4 Вт
Линейку светодиодов на нескольких кристаллах, суммарной мощностью до 4 Вт, представляют 6 светоизлучающих диодов в корпусах: MX и ML. По техническим параметрам их объединяет угол свечения, равный 120°, и два возможных цветовых оттенка: холодный и теплый белый. В серии MX найден компромисс между светоотдачей и потребляемой мощностью. Увеличив напряжение питания, разработчикам удалось добиться высокой надёжности без снижения качества света.
Светодиоды серии ML и MX позиционируется на рынке как приборы со средней ценовой стоимостью.
Свыше 4 Вт
Не останавливаясь на достигнутом, Cree продолжила «гонку за люменами» и презентовала новое поколение многокристальных светодиодов мощностью более 4 Вт. Кристаллы серии MT-G – самые крупные представители группы, имеют мощность до 25 Вт. 
Новинкой от Cree стали светодиоды серии XHP (Extreme High Power), которая представлена 4 моделями. Самый крупный представитель изготовлен в корпусе 7х7 мм и, потребляя 12 Вт, отдаёт 1710 лм. Появление XHP дало толчок развитию новых осветительных конструкций с меньшими затратами на вторичную оптику и систему охлаждения.
Высокого напряжения питания (12–46 В)
Высоковольтные светодиоды HVW (High-Voltage White) от Cree – это тандем огромного светового потока и небольшого размера корпуса. Имея компактные габариты, они на порядок превзошли светодиодные сборки, благодаря чему стали применяться в производстве ламп-ретрофитов. Лампы с цоколем Е14, Е27 на основе HVW имеют высокий КПД, меньшие габариты драйвера и радиатора, чем аналоги на низковольтных светоизлучающих диодах. 
Цветные
Параллельно с модернизацией белых светодиодов, Cree наращивает потенциал цветных LED, которые пользуются спросом в декоративной подсветке интерьеров, внешней подсветке архитектурных объектов и в искусственном освещении растений. Серия XP-E с широким выбором цветов характеризуется высокой светоотдачей в корпусе 3,45х3,45 мм. Серия XQ-E имеет ещё меньшие размеры 1,6х1,6 мм, чем привлекла внимание растениеводов. Компактность и отсутствие куполообразной линзы XQ-E HI позволяет получить направленный пучок света, необходимый для эффективного роста тепличных растений. LED серии MC-E RGB+W и XM–L RGB+W обладают регулировкой цветовой температуры и яркости, а также возможностью излучения холодного белого света. 
Светодиоды XLamp Royal Blue от Cree сведены в отдельную группу ввиду своих конструктивных особенностей, а именно, технологии «удалённого люминофора». Её суть состоит в нанесении люминофора не на кристалл, а на внутреннюю поверхность вторичной оптики. В результате формируется высокоэффективный пучок света с узким «глубоким синим» спектром излучения. Производство XLamp Royal Blue осуществляется в стандартных корпусах XP, XR, XQ, XB, XT, ML и отличается меньшей себестоимостью. 
Технология COB (Chip-on-Board) продолжает совершенствоваться, наращивая мощность за счет совершенствования технологий и увеличения плотности монтажа светодиодов. Компанией Cree линейка COB представлена сериями CXA и CXB. Размер самой большой матрицы CXA равна 34,85х34,85 мм, а её световой поток составляет 12000 лм. Усовершенствованные матрицы CXB изготавливают на новой платформе CS5, но полностью взаимозаменяемы с CXA. Например, специализированный светодиод CXB 3590 Studio – новое поколение линейки COB с индексом CRI больше 95, предназначенный для построения фотоаппаратуры.
Светодиоды High-Brightness
Сверхъяркие светодиоды Cree составляют вторую крупную группу - High-Brightness, представители которой отличаются малой величиной тока от 20 до 70 мА. В группе выделяют 4 линейки светодиодов, которые отличаются вариантом исполнения. Благодаря такой унификации производителям удаётся конструировать конструкции разного форм-фактора и назначения.
PLCC
Линейка PLCC от компании Cree состоит из светодиодов, предназначенных для поверхностного монтажа. Независимо от цвета свечения их собирают на одном или нескольких кристаллах. В линейке представлен большой ассортимент светоизлучающих SMD диодов разных цветов и размеров. Среди новинок стоит выделить RGB диод CLYBA-FKA в корпусе PLCC-6, которые применяют в формировании табло с бегущей строкой.
P4
Следующий представитель сверхъярких светодиодов – SuperFlux, более известный под названием «Пиранья». Корпус из эпоксидного компаунда квадратной формы с вогнутой, выпуклой или овальной линзой равномерно распределяет световой поток под заданным углом рассеивания. Четыре металлических вывода гарантируют надёжность крепления в условиях повышенной вибрации. LED P4 от Cree устанавливают в прожекторах, сигнальных огнях авто и пр.
Круглые
Новое поколение круглых слаботочных светодиодов от Cree обеспечивает превосходное свечение. Их корпус выполнен из оптической эпоксидной смолы диаметром 5 мм. Потребляемый ток составляет всего 20 мА. Цветные круглые светодиоды имеют несколько модификаций, различных по силе света и углу свечения. Белые C535A-WJN и C503D-WAN выпускаются без стопперов, остальные модели оснащены ограничителями на выводах.
Овальные
Производство овальных светодиодов ориентировано на создание LED-экранов больших габаритов, что востребовано при создании рекламных щитов во всем мире. Овальные светодиоды Cree отличаются размером корпуса в 4 мм. Их уникальная конструкция позволяет излучать свет в двух направлениях: по оси X и по оси Y, что отображено в технических характеристиках. Наравне с круглыми аналогами они рассчитаны на ток 20 мА, устойчивы к солнечному свету, перепаду температур и влажности. Овальные светодиоды имеют меньшую силу света из-за большого угла рассеивания.
Американская компания Cree более чем на три четверти обеспечивает мировую потребность в карбиде кремния, пригодном для производства полупроводников, в том числе и светодиодов. Имея полный производственный цикл от выращивания кристаллов до создания светильников, корпорация прямо или косвенно участвует в техническом перевооружении осветительных систем многих предприятий мира.
Снижение себестоимости мощных светодиодов и уменьшение промежутка между разработкой и серийным выпуском – два неоспоримых факта, подтверждающих надёжность сотрудничества с Cree. Компания работает в соответствии с директивой RoHS, которая ограничивает содержание вредных веществ в продукции, поставляемой на рынок.
Читайте так же
Сейчас светодиоды используются довольно часто, причем в большинстве сфер. Они бывают совершенно разных типов и отличаются между собой многими факторами. Конкретно в данной статье речь пойдет о сверхярких светодиодах. Эта продукция несколько специфическая, имеет собственные плюсы и минусы и используется в определенных условиях. Все вопросы будут раскрыты далее в статье.
Общее описание
По названию продукции можно понять, что такие диоды являются источниками, дающими довольно яркое излучение. Они были разработаны для ситуаций, когда обычные ленты стандартного типа не способны обеспечить нужный уровень света. Характеристиками таких изделий позволяют часто использовать их в автомобилях.
Сверхяркие светодиоды - источники света, которые имеют особенные показатели и свойства работы. Для функционирования такой продукции присущи следующие нюансы: лента экономична, дает высокий уровень свечения, имеет длительный эксплуатационный срок, позволяет использовать изделие в различных условиях.
Нужно обратить внимание на то, что часто сверхяркие диоды выпускаются с напряжением, равным 12 Вольт. Все источники данного типа функционируют на одном принципе. Изделие имеет чип, который производится из полупроводникового материала. Он покрыт специальными примесями для более эффективной работы. Вкратце: принцип функционирования заключается в том, что ток переходит с анода на катод. Одновременно с этим проходит передача напряжения лишь в одном направлении.
Цвет получаемого в результате освещения и длина волн определяются за счет того, насколько широка рабочая зона, передающая сигнал составляющим. Часто используется кремний и германий, позволяющие облегчить переход.
Светодиоды разделяются на два типа: инфракрасные, ультрафиолетовые. В их перечень входят модели как с напряжением 12 Вольт, так и другим. Подложкой выступает сапфир. Кроме такой классификации, существует еще несколько. Ниже рассмотрим их более подробно.
Типы сверхярких светодиодов
На данный момент существует популярная классификация моделей. Рассмотрим то, на какие виды делятся сверхяркие диоды.
- Cree. Изделия такого типа работают за счет особого состава, в который входят нитрид галлия и карбид кремния. Соедние их характеристик в итоге дает довольно длительный период работы самого диода. Как и все другие, этот вид потребляет немного электроэнергии (не более 12 Вольт). Зачастую, диоды используются на улице, где необходимо освещать дороги, переходы (как подземные, так и надземные), автомагистрали. Более того, их часто применяют для фонарных столбов. Чипы этих устройств оцениваются довольно дорого, так как имеют высокий уровень качества. Часто применяют такие сверхяркие светодиоды для фонариков обычного типа.
- Epistar. Диоды этого вида характеризуются небольшими размерами. Качество устройств хорошее. Имеют длительный эксплуатационный срок. В современное время используются практически везде.
- Smd. Также довольно распространены. Часто используются для наружной подсветки здания. Также могут применяться для подсветки различных предметов в помещении. Эти ленты характеризуются плотным свечением, поэтому и получили популярность во всем мире.
Используя любое из описанных изделий, нужно обязательно применять специальные драйвера, которые позволят подключить их к сети напряжением 220 Вольт. Это связано с низким потреблением ресурса (12 Вольт). Имеющийся драйвер сможет снизить нагрузку, чтобы изделие не сгорело.
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.
Недостатки
Параметры работы изделий довольно хороши и выгодны. Однако нужно учитывать, что имеются еще и недостатки. Какие?
- Из-за того, что со временем ухудшается проводимость света, падает яркость излучения.
- Если совершается процесс изменения мощности сигнала, то чип может сгореть. Такие ситуации происходят не сильно часто, однако вероятность поломки имеется.
- К чересчур высокой температуре диоды все же восприимчивы. К каким именно показателям тепла - необходимо узнавать конкретно по отношению к приобретенной модели.
- Для того чтобы диод работал, необходимо устанавливать специальный радиатор.
- Если изделие используется в открытом пространстве, придется обеспечивать дополнительную защиту от влаги, грязи, повреждений.
Сфера использования
Сейчас сверхяркие диоды используются широко в промышленной сфере, рекламной, бытовой и в качестве подсветки на различных транспортных средствах. Касательно бытовой - речь идет о свечении LCD техники и других объектов. Также наиболее известный пример использования данного изделия - светофор. Светодиоды сверхяркие - для авто самый востребованный источник света.
Даже с имеющимися недостатками достаточно правильного монтажа, способного снизить минусы до минимума. Как понятно, используется данный продукт довольно много и часто, поэтому приходится говорить о его незаменимости. Такой диод с легкостью создаст нужный уровень света в доме или на улице. Главное, правильно подобрать модель.
Сверхяркие светодиоды - характеристики
Самой важной и определяющей характеристикой можно назвать рабочий ток. Из-за того, что диоды функционируют на постоянном получении ресурса, его превышение может привести к поломке всей конструкции. Средним значением сверхяркого изделия считается 15-20 мА. Ток одного из наиболее мощных диодов может достигать 1 А.
Сверхяркие светодиоды имеют различное напряжение. Оно, в зависимости от модели и назначения, может колебаться от 1.5 до 4 В. Как правило, именно этот показатель влияет на то, какой цвет излучения получается в результате. Например, низкое напряжение позволяет добиться инфракрасного цвета (1.5 В), тогда как наиболее высокое - белого (3.7 В).
Средняя мощность для довольно сильных диодов составляет 1 Вт, для стандартных изделий - 0.3 Вт.
Сверхяркие изделия продаются в различных цветовых решениях. В магазинах имеются янтарные, оранжевые, синие, зеленые, красные и белые модели. Последний вариант можно найти в трех различных оттенках: холодный, теплый и средний.
Особенности монтажа
Для того чтобы сверхяркие светодиоды работали долго и выдавали яркий свет постоянно, необходимо при монтаже организовать теплоотвод. Сделать это можно при помощи радиатора. Из-за того, что основание диодов, изготовленное из полупроводников, способно проводить ток, нужно позаботиться о создании электроизоляции. Основные процессы такие же, как и при монтаже обычных изделий, поэтому проблем не должно возникнуть.
Итог
Сверхяркие диодные ленты способны создать мощное освещение при минимальном затрачивании электричества. За счет этого можно решить вопрос о сильно большом расходе средств на оплату за потребляемый ресурс. На сегодняшний день сверхяркие светодиоды являются важными, незаменимыми и значительными источниками, которые с легкостью создадут нужное освещение в любых условиях.
Источники света на основе диодов раньше не могли конкурировать с другими приборами освещения из-за не высокой яркости и маломощности, низкой светоотдаче. Развитие полупроводниковой техники привело к созданию сверхярких светодиодов. Они широко используются в бытовой технике, компьютерах, электронике, подсветке, автомобилях, рекламных вывесках, строительной технике; в качестве источников света и индикации. Кроме того, ультраяркие полупроводниковые приборы освещения могут эксплуатироваться в тяжелых погодных условиях.
Конструкция мощного светодиода и угол рассеивания света
Мощные сверхяркие светодиоды устроены почти так же, как и стандартные. Различие состоит лишь в расположении кристаллов. В стандартном диоде они установлены на специальном основании, в ультраярком установочная площадка оснащена теплоотводом. По этой причине прибор может генерировать световой поток 100 Лм.
Метеорит72 - лучший интернет магазин светодиодного освещения! Товары высочайшего качества, безупречный сервис, широчайший ассортимент, отличные цены, гарантия.
Компоненты, которые входят в состав мощного полупроводникового осветительного прибора:
- Корпусным основанием служит металлокерамическая подложка, имеющая высокую теплопроводность. За счет этого достигается минимум теплового сопротивления и корпус кристалла электрически изолирован от теплоотвода.
- Кристаллы из карборунда.
- Подложка. Она изготовлена на основе карборунда и алюмонитрида. В результате в кристалле не возникают механические напряжения при смене температуры.
- Отражатель. Данную функцию выполняет металлический корпус.
- Линза плавающая. Материал, из которого она произведена, — кварцевое стекло. Линза не закреплена жестко в корпусе. Ее положение сохраняется за счет сцепления с желеобразным герметиком. Благодаря этому исключено появление механического напряжения и выполняется автофокусировка в широком температурном интервале.
Полупроводниковые осветительные приборы отличаются от стандартных углом рассеивания.
Последние излучают свет равномерно во все стороны пространства. Светодиод может иметь угол рассеивания 15-120?. Для увеличения указанного параметра используют рассеивающую линзу. Собирательную применяют для сужения угла, например, для создания точечного освещения.
Яркость светового потока диода изменяется в пределах угла. Максимальная освещенность достигается в центре, минимальная — по краям угла рассеивания. Данная характеристика влияет на стоимость светодиода. Например, у прибора, имеющего угол 180 гр, цена выше, чем у светодиода с параметром 60 гр.
Рассеивание света мощным светодиодом
Сила света ультраяркого светодиода зависит от угла рассеивания и цвета. Для правильного выбора сверхярких светодиодов нужны характеристики:
- Рабочий ток. Это важный параметр, т.к. ошибочное его увеличение способствует разрушению устройства. Чаще всего рабочий ток мощного светодиода достигает 1 А.
- Рабочее напряжение. Оно равняется падению напряжения на приборе. Минимальное значение напряжения составляет 1.5 В, максимальное — 4 В. Указанная характеристика зависит от цвета диода.
- Средний показатель мощности. Достигает 1 Вт.
- Цвет излучения.
- Освещенность. Данная величина рассчитывается для одного квадратного метра.
Полярность мощного светодиода
Мощный светодиод, как и стандартный, имеет 2 вывода: плюс и минус. При подключении должна соблюдаться полярность. Для ее определения существует несколько методов:
- измерение;
- подключение к ИП;
- внешний осмотр;
- поиск информации в техпаспорте.
Для первого способа применяется тестер, включенный в режиме омметра. Для второго метода требуется наличие источника постоянного напряжения. Многие мощные сверхъяркие светодиоды имеют промаркированные выводы, т.е. на них написано «+» и «-«, что упрощает задачу определения полярности. Также нужную информацию можно найти в техпаспорте прибора. Однако, розничные продавце не всегда предоставляют техническую документацию. В таком случае можно воспользоваться интернетом для поиска описание устройства по его марке.
Схема подключения мощного светодиода
Есть две схемы подключения ультраярких полупроводниковых устройств:
- без драйвера;
- с драйвером.
При последовательном соединении нескольких диодов напряжение суммируется. При паралелльном включении напряжение одинаковое. Драйвер применяется для увеличения срока эксплуатации устройств при несоответствии напряжения светодиодов напряжению ИП.
Цветовые характеристики
Цвет — главный параметр осветительного устройства. Полупроводниковая техника не отстает и в данном случае, т.к. мощные светодиоды LED способны радовать глаз широким диапазоном цветов: красный, желтый, зеленый, белый, синий.
Кроме того, некоторые цвета имеют несколько оттенков: от холодного до теплого белого, сверхяркий белый диод при этом будет стоить одинаково. Цвет светодиодов SMD влияет на угол рассеивания.
Сейчас, наверное, только глухой не слышал о светодиодных лампах и сверхъярких светодиодах. В среде радиолюбителей сверхъяркий светодиод уже давно стал объектом пристального изучения и главным элементом самодельных новаторских устройств. Да, это и не мудрено, сверхъяркие светодиоды интересны в первую очередь своей экономичностью и хорошими характеристиками по светоотдаче. Светодиоды обладают хорошей механической прочностью, не бояться вибрации и тряски. Не зря мощные светодиоды всё больше применяют в автомобилестроении.
Ещё одним важным положительным качеством светодиодов можно считать то, что они начинают излучать мгновенно после подачи питания. Люминесцентные лампы , например, в этом плане уступают светодиодам. Для долговечной работы люминесцентной лампы рекомендуется горячий запуск, когда происходит предварительный разогрев нитей накала. Лампа при этом включается спустя несколько секунд.
В начале девяностых годов фирма Nichia представила миру первый светодиод синего и белого цвета свечения. С тех пор началась технологическая гонка в производстве сверхъярких мощных светодиодов.
Сам по себе светодиод не может излучать белый свет, так как белый свет является суммой всех цветов. Светоизлучающий диод излучает свет строго определённой длины волны . Цвет излучения светодиода зависит от ширины энергетической запрещённой зоны перехода, где и происходит рекомбинация электронов и дырок.
Ширина энергетической запрещённой зоны в свою очередь зависит от материала полупроводника. Для получения белого света на кристалл синего светодиода наносят слой люминофора, который под действием синего излучения испускает жёлтый и красный свет. В результате смешения синего, жёлтого и красного получается белый свет.
Это одна из нескольких широко распространённых технологий получения белого света посредством светоизлучающих диодов.
Напряжение питания сверхъярких белых светодиодов, как правило, лежит в пределах от 2,8 до 3,9 вольт. Точные характеристики светодиода можно узнать из описания (datasheet).
Мощные сверхъяркие белые светодиоды хоть и доступны, но всё ещё дороги по сравнению с индикаторными светодиодами красного и зелёного цвета свечения, поэтому при использовании их в осветительных установках следует уделять внимание качественному питанию светодиодов .
Несмотря на то, что ресурс светодиодов довольно велик, любой светоизлучающий полупроводник очень чувствителен к перегрузкам по току . В результате перегрузок светодиод может сохранить работоспособность, но светоотдача его будет существенно меньше. В некоторых случаях частично рабочий светодиод может служить причиной выхода из строя и остальных, включенных совместно с ним светодиодов.
Чтобы исключить перегрузки светодиодов, а, следовательно, и выход их строя, применяются драйверы питания на специализированных микросхемах. Драйвер питания представляет собой не что иное, как стабилизированный источник тока. Для регулировки яркости светодиодов рекомендуется применять импульсную модуляцию.
Не исключено, что в скором времени производители мощных светодиодов будут встраивать чип стабилизатора тока непосредственно в конструкцию мощного светодиода, по аналоги с мигающими светодиодами (blinking led ), в которых встроен чип генератора импульсов.
Светодиод может работать десятки лет, но при условии, что светоизлучающий кристалл не будет сильно нагреваться вследствие протекания тока. В современных мощных светодиодах ток питания может достигать более 1000 mA (1 Ампер!) при напряжении питания от 2,5 до 3,6 – 4 вольт. Такими параметрами обладают, например, мощные светодиоды Lumileds . Для отвода избыточного тепла в таких светодиодах применяется алюминиевый радиатор, конструктивно объединённый с кристаллом светодиода. Производители мощных белых светодиодов также рекомендуют устанавливать их на дополнительные радиаторы. Вывод очевиден – хочешь длительной работы светодиода – обеспечь хороший отвод тепла.
При монтаже мощных светодиодов нужно помнить, что теплопроводящее основание светодиода не является нейтральным электрически . В связи с этим необходимо обеспечить электрическую изоляцию оснований светодиодов при монтаже на общем радиаторе.
Так как типовое напряжение питания сверхъярких светодиодов составляет 3,6 вольт, то такие светодиоды можно легко использовать для светодиодных фонариков совместно с аккумуляторными батарейками формата AA . Для питания светодиода понадобятся 3 последовательно включенных аккумуляторных батарейки напряжением по 1,2 вольт. Суммарно напряжение составит как раз необходимое 3,6 вольт. В этом случае не понадобиться никаких преобразователей напряжения.
Всё ещё высокая цена мощных светодиодов связана со сложностью изготовления мощного светодиода. Стоимость современных технологических установок, на которых производят кристаллы мощных светодиодов методом эпитаксиальной технологии, составляет 1,5 – 2 млн. долларов!
Конструктивно мощный светодиод представляет довольно сложное устройство.
На рисунке показано устройство сверхъяркого светодиода Luxeon III фирмы Lumileds, мощностью 5 Ватт .
Как видно из рисунка, современный сверхъяркий светодиод представляет собой сложное устройство, требующее многих технологических этапов при изготовлении.
В настоящее время производители мощных светодиодов пробуют различные технологии изготовления светодиодов с применением различных материалов и компонентов. Всё это направлено на снижение себестоимости светодиодов и обеспечения необходимого качества продукта.
Следует заметить, что мощный светодиод, изготовленный с нарушением технологического процесса и применением некачественных материалов, спустя некоторое время работы теряет свою расчётную светоотдачу. Как правило, такие светодиоды дешевле аналогов. Дешёвые светодиоды в течение первых 4000 часов работы теряют свою яркость на 35% . Связано это с тем, что желтеет эпоксидный материал светодиодной колбы, а также снижается излучающая способность синего светодиодного чипа и нанесённого на него слоя люминофора. У качественных светодиодов за 50 000 часов наработки яркость снижается не более чем на 20% .
