На поверхность готовых светодиодов наносят один из вариантов оптического покрытия, чаще всего в виде люминофора. На мощных светоизлучающих диодах устанавливаются пластиковые фокусирующие линзы, которые формируют диаграмму направленности светового потока, обеспечивая необходимую яркость и распределение света.
Виды светодиодов, маркировка и параметры
В данной статье мы подробно обсудим светодиоды, секреты которых известны только узкому кругу профессионалов. Вы сможете узнать о том, какие виды светодиодов производятся на современном рынке, ознакомиться с технологиями, используемыми при их разработке, и изучить их характеристики. Отдельный раздел будет посвящен особенностям выборки светодиодов, которые применяются в светодиодных лентах и осветительных приборах.
Мы расскажем, как правильно читать маркировку светоизлучающих диодов, как определять их параметры, а также как находить расположение анода и катода по малозаметным признакам. Вы увидите, что простая линейка может помочь определить типоразмер SMD-диода и найти о нем всю необходимую информацию.
Всё о видах светодиодов
Изначально светодиоды использовались только в качестве индикаторов на аппаратуре и оборудовании. Яркость этих индикаторных светодиодов была весьма низкой, и их светимость была хорошо заметна исключительно в темное время суток. Изделия имели выводную конструкцию — из круглого корпуса выходили два контакта: анод и катод.
С развитием технологий и с увеличением потребностей в альтернативных источниках света начали производить более мощные и яркие диоды. Результатом многолетних исследований и разработок стали SMD-диоды и многокристальные COB-диоды. Они находят применение в современных светильниках, люстрах и прожекторах, выгодно отличаясь от ламп накаливания и галогеновых источников значительно большей световой отдачей и яркостью, достигающей нескольких тысяч люменов.
Всё о видах светодиодов
Прибор, который мы называем светодиодом, или light-emitting diode (LED), представляет собой полупроводниковый элемент. Его конструкция включает корпус с контактными выводами, оптическую систему, состоящую из кристалла, рефлектора, который отражает поток света, и рассеивателя, увеличивающего угол свечения. Два полупроводника обеспечивают p-n переход, позволяя электронам перемещаться от донора к рекепиенту за счет наличия дырок в одном элементе и свободных электронов в другом.
Сначала светодиоды использовались исключительно как индикаторы на различных устройствах. Из-за своей невысокой яркости их свечения было заметно лишь в полной темноте. Эти устройства имели выводную конструкцию, при которой анод и катод выходили из круглого корпуса.
В процессе прогресса технологий были разработаны новые типы светодиодов с улучшенными характеристиками. Современные мощные и яркие модели используются для освещения, они значительно превосходят галогеновые и лампы накаливания по световой отдаче и яркости.
Светодиоды классифицируются по категориям:
- Индикаторные — это слабомощные диоды с умеренной яркостью. Эти компактные устройства используются для цветовой индикации и подсветки приборных панелей;
- Осветительные — это устройства различной мощности, которые могут достигать десятков ватт, обеспечивая высокую интенсивность и яркость. Они применяются в автомобильных фарах, прожекторах, различных приборах, а также в лампах общего освещения и светодиодных лентах.
Главные три типа светодиодов
В результате многолетних разработок была наладка производства различных типов светодиодов по функциональному назначению, размеру и конструктивным исполнением. При производстве применяются модели разных форм, яркости и методов монтажа.
Выводные светодиоды
Выводные светодиоды представляют собой маломощные источники света, имеющие специальные ножки, которые используют для монтажа в отверстия печатной платы. Модели с маленьким углом свечения применяются для изготовления вывесок, рекламных щитов и в качестве индикаторов для электротехники. Они также находят применение в лазерных указках, портативных фонарях и светильниках.
Диоды классифицируют в зависимости от их диаметра и предназначены для поверхностного монтажа. Размер моделей и их отличия влияют на яркость и габариты источника света. Основные типоразмеры:
- Круглые модели от 3 до 10 мм;
- Прямоугольные «Пиранья» с четырьмя ножками, что повышает устойчивость к вибрациям. Такие модели часто используют в приборных панелях автомобилей. Они долговечны благодаря надежной системе теплоотведения;
- Цилиндрические диоды диаметром 3, 5 или 8 мм с однонаправленными выводами проволочного типа.
Монтаж осуществляется с помощью паяльника и припоя, также используются металлические держатели для диодов с винтовым креплением.
SMD-светодиоды
Это универсальные модели с прочным корпусом, которые находят широкое применение для ламп общего назначения, индикаторных панелей и аварийного освещения. Популярны также светодиодные ленты на основе SMD-диодов, которые часто выполняются в форме модулей и линейных конструкций.
В основе SMD-диодов лежит светодиодный кристалл, расположенный в квадратном или прямоугольном корпусе. Оптическое покрытие готового чипа в большинстве случаев состоит из люминофора. Фокусирующие линзы формируют диапазон направленности светового потока. Выводы представляют собой металлические полоски. Установка SMD-диодов осуществляется методом поверхностного монтажа.
Благодаря улучшенному теплоотведению мощные модели способны поддерживать стабильный режим работы на протяжении многих лет.
COB-светодиоды
В отличие от дискретных чипов, которые располагаются в отдельных корпусах, концепция COB-матриц позволяет создать высокую плотность кристаллов с суммарным световым потоком, обладающим высокой интенсивностью и однородностью. В COB-диодах используются керамические или алюминиевые подложки, на которых диоды, соединенные в кластеры, герметично заливаются люминофором.
Характеристики LED-компактной матрицы нормируются рабочим током в зависимости от типа использованных кристаллов, а также необходимой мощности и яркости на выходе.
Основные характеристики светодиодов
LED — это сокращение от light-emitting diode, что в переводе на русский язык означает светоизлучающий диод. Светодиод представляет собой полупроводниковый элемент, преобразующий электрический ток в свет. Он состоит из нескольких ключевых компонентов:
- Два электрода (катод и анод), которые подключаются к отрицательному и положительному полюсу источника тока соответственно;
- Кристалл, состоящий из двух и более полупроводников, который и обеспечивает свечение. Это происходит за счет преобразования потока электронов в световую энергию. Кристалл соединяется с электрическим источником через анод и катод.
- Высокая степень световой отдачи и увеличенная яркость;
- Механическая прочность;
- Отсутствие эффектов нагревания;
- Долгий срок эксплуатации, не зависящий от числа циклов включения-выключения;
- Мгновенное свечение сразу после включения;
- Отсутствие вредных для здоровья человека газов и материалов;
- Электрическая безопасность;
- Не чувствительны к воздействию низких температур;
- Экономичность в потреблении электроэнергии.
Важно отметить, что при выборе светодиодов стоит учитывать как их предназначение, так и технические характеристики.
Сила тока
Данный параметр указывает на величину тока, при котором светодиод может работать в нормальном режиме без перегрева и повреждения. Изменение силы тока может повлиять на оттенок свечения. Конкретное значение зависит от количества кристаллов: для однокристальных светодиодов сила тока обычно составляет около 200 мА, а для многокристальных она будет выше.
Полярность (направленность тока) в светодиодах можно определить следующим образом:
- У выводных светодиодов — по длине анода и катода. Положительный анод будет длиннее;
- У SMD-диодов — угол среза указывает на расположение катода. Полярность также может быть обозначена треугольником или буквами «П» и «Т», расположенными так, что их выступы направлены к катоду. Анод, как правило, находится на противоположной стороне.
Напряжение
Электрическая схема получает питание через драйверы (блоки управления электротоком), которые корректируют напряжение. Каждому цвету соответствует свое напряжение и мощность, что указывается в маркировке светодиодов:
- Красный цвет — 1,06-2,03 вольта;
- Оранжевый — 2,03-2,1;
- Желтый — 2,1-2,2;
- Зеленый — 2,2-3,5;
- Синий — 2,5-3,7;
- Фиолетовый — 2,8-4;
- Белый цвет — 3-3,7 вольта.
В светодиодной ленте предусмотрено стабилизированное напряжение, а величина силы тока задается с помощью резисторов.
Мощность
- Малая — менее 0,5 Вт;
- Средняя — от 0,5 до 3 Вт;
- Большая — более 3 Вт.
Световой поток
Угол рассеивания свечения LED составляет от 100 до 120°. Если необходимо сфокусировать направленность света, используют фокусирующие линзы.
Цветовая температура
Цветовая температура влияет на оттенок цвета всех видов светодиодов в лампах. Рассмотрим эту зависимость на рисунке:
Для различных целей подходит свечение с различной цветовой температурой. Например, для работы и бытовых нужд рекомендуется выбирать светильники с температурой около 5000 К, поскольку это значение наиболее эффективно имитирует дневной свет.
SMD светодиоды и их особенности
SMD-светодиоды применяются в самых различных сферах человеческой деятельности наиболее часто. Существуют три модификации SMD-светодиодов в зависимости от количества кристаллов:
- Однокристальные — монохромные модели, различающиеся по уровням яркости и потребляемой силе тока (от 20 мА до 1А);
- Двухкристальные — модели, состоящие из двух кристаллов;
- Трехкристальные — в их конструкции предусмотрены три кристалла. Все многокристальные светодиоды позволяют воспроизводить необходимую цветовую палитру определенной яркости.
Виды SMD светодиодов и их особенности
SMD-светодиоды отличаются по исполнению. Существуют несколько классификаций, а также наиболее распространенные модели, используемые в различных сферах светотехники.
Одно-, двух-, трехкристальные SMD светодиоды
Говоря об однокристальных светодиодах, стоит отметить, что это модели с одним монохромным кристаллом, которые также различаются по степени мощности и яркости. Модели малой мощности потребляют ток до 20 мА, обеспечивая световой поток мощностью 5-50mCd и 100-2000mCd в зависимости от модификации. Кристалл закрывается линзой либо сферической, либо плоской формы. Более мощные светодиоды требуют тока от 50 мА до 1 А и имеют конструкцию, обеспечивающую эффективную теплоту.
Многокристальные светодиоды могут содержать различное количество кристаллов, что предназначает им возможность обеспечить требуемую яркость и цветовой спектр свечения. Рабочее напряжение является различным и устанавливается производителями в зависимости от варианта применения.
Цвет свечения
Существует два основных вида светодиодов, которые различаются способом цветообразования:
- Одноцветные — создаются на основе однокристальных чипов, которые излучают белый, желтый и другие основные цвета;
- Мультицветные — оснащены трехкристальной структурой, состоящей из чипов, светящихся такими цветами, как зеленый, красный, синий. Эти основные цвета смешиваются, позволяя создавать множество оттенков. Потоки света от трех кристаллов объединяются в один луч, возможно с использованием оптической линзы, а также без нее, путем пространственного сложения. Для регулировки яркости и цветовой палитры применяется RGB-контроллер.
Типоразмер
Типоразмеры SMD-светодиодов обозначаются четырьмя цифрами, которые указывают их размеры. Наиболее распространенными типоразмерами являются:
- SMD3528 — маломощная модель с низкой энергоэффективностью, экономичное решение, подходящее для неярких светодиодных лент. Корпус прямоугольной формы размером 3,5х2,8х1,4 мм;
- SMD5050 — чип, состоящий из 3 кристаллов 3528 с зеленым, красным, синим свечением, обеспечивающий увеличение яркости в 3 раза. Корпус квадратной формы с шестью выводами, размеры 5,0х5,0х1,6 мм;
- SMD2835 — однокристальный чип с невысоким энергопотреблением, однако с высокой мощностью. Увеличенная площадь контактов улучшает теплоотвод. Также слой люминофорного покрытия увеличивает интенсивность светового потока. Размер равен 2,8х3,5х0,8 мм;
- SMD5630 — мощный светодиод с высокой степенью яркости, имеет четыре вывода. Размер 5,6х3,0х0,77 мм;
- SMD5730 — почти полная аналогия SMD5630. Возможны модификации 5730-05 и 5730-1;
- SMD3014 — мощный светодиодный источник, обеспечивающий величину светового потока в диапазоне 9-11 люменов. Изготавливаются на базе чипов с различным количеством кристаллов. Увеличенная площадь теплоотводной подложки обеспечивает эффективное удаление тепловой энергии.
Существуют также SMD-светодиоды с типоразмерами 3030, 7020, 8520, но они используются реже. Изредка производители выпускают новые модификации светодиодов с альтернативными типоразмерами, их параметры могут значительно отличаться.
Как правильно расшифровать маркировку?
Маркировка SMD-светодиодов – важный элемент, предоставляющий пользователю информацию об изделии. В качестве примера можно взять светодиод с обозначением SMD 2835 UWC 5.
Расшифровка выглядит следующим образом: типоразмер 2835 с габаритами 2,8×3,5 мм, мощностью 0,5 Вт и оттенком свечения белого цвета.
| Тип SMD | Габариты, мм | Количество кристаллов |
| 3528 | 3,5х2,8х1,4 | 1 |
| 5050 | 5х5х1,6 | 3 / 4 |
| 5630 | 5,6х3х0,75 | 1 |
| 5730 | 5,7х3х0,75 | 1 / 2 |
| 3014 | 3х1,4х0,75 | 1 |
| 2835 | 2,8х3,5х0,8 | 1 |
Как определить светодиод по внешнему виду?
Чтобы определить тип светодиода по его внешнему виду, необходимо измерить его размеры с помощью стандартной линейки. Размеры можно посмотреть в таблице и таким образом установить тип изделия и его параметры.
Как определить полярность светодиода?
В прозрачном корпусе выводного светодиода можно увидеть анод и катод характерной формы. На корпусах SMD есть угловые срезы, которые указывают на катодный вывод. На обратной стороне также имеется площадка для теплоотведения, смещенная в сторону анода.
Дополнительным указателем полярности могут быть пиктограммы, которые чаще всего изображаются в форме треугольника или букв «Т» и «П». Направление выступов букв и вершины треугольника показывает расположение катода.
На какое напряжение бывают светодиоды?
В контексте светодиодов именно понятие напряжения можно расценивать очень условно. На практике определяют величину напряжения на выходе диода после прохождения через него номинального тока. Именно эта величина и отражает напряжение на самом кристалле.
Это напряжение зависит от цвета излучения LED-элемента. Например, у красных и желтых диодов оно колеблется от 1,8 до 2,4 вольта, тогда как для белых, синих и зеленых диодов оно может достигать 3 вольт.
Какой формы и размеров бывают диоды?
Светодиоды также можно классифицировать по формам и размерам. Они бывают различных форм:
- Цилиндрические;
- Квадратные;
- Прямоугольные.
Размеры указаны в миллиметрах. Для цилиндрических диодов размеры представлены высотой и диаметром, для квадратных и прямоугольных — размерами сторон. Например, распространенный чип-светодиод SMD 3528 имеет размеры сторон 3,5 x 2,8 мм.
Все светодиоды имеют свое предназначение и могут использоваться в различных сферах — в конструкциях осветительных приборов для жилых помещений (например, в модели Ledron SCOPE), в светодиодных лентах разных назначений, в прожекторном освещении и так далее.
Чтобы подробнее изучить конструкцию светодиодов, их составные части и устройство, рекомендуем ознакомиться со статьей «Как делают светодиоды».
