Виды светодиодов, маркировка и параметры

Светодиодные светильники стали лидерами рынка осветительных приборов. Популярные устройства разнообразны по параметрам и характеристикам светодиодов, обеспечивающих преобразование электрического тока в излучение, формат видимого света. Перед покупкой рекомендуем ознакомиться, какие бывают светодиоды, изучить устройства нового поколения, особенности и функционал моделей, технические параметры различных диодов.

Всё о видах светодиодов

Прибор-полупроводник, или light-emittingdiode, называют LED, что означает «светоизлучающий диод». Конструкция устройства включает корпус с контактными выводами, оптическую систему из кристалла, рефлектора, отражающего поток света, рассеивателя для увеличения угла свечения. Два полупроводника обеспечивают p-n переход электронов от донора к реципиенту за счет наличия отверстий в одном элементе и свободных электронов в другом.

Вначале светодиоды применяли в качестве индикаторов на различном оборудовании. Свечение диодов из-за небольшой яркости было заметно лишь в темноте. По виду устройства отличались выводной конструкцией - анод и катод выходили из круглого корпуса.

С развитием технологий появились новые типы и их характеристики стали более совершенными. Более мощные и яркие диоды используют для современных светильников, они отличаются от галогеновых источников, ламп накаливания большой светоотдачей и яркостью.

Классифицируют по группам:

• индикаторные - диоды небольшой мощности, умеренной яркости. Устройства, маленькие по размеру, используют для цветовой индикации, подсветки приборных панелей;
• осветительные - приборы различной мощности, до нескольких десятков Ватт, что обеспечивает свечение высокой интенсивности, яркость. Применяют внутри автомобильных фар, прожекторов и различных приборов, в лампах для общего освещения помещений, в светодиодных лентах.

Главные три типа светодиодов

В результате многолетних разработок налажено производство разных типов светодиодов по функциональному предназначению, размерам и конструктивному исполнению. При изготовлении применяют модели разных форм, яркости, способу монтажа.

Выводные светодиоды

Характеризуются как маломощные источники света, оснащены специальными «ножками», при помощи которых производится монтаж в отверстия печатной платы. Модели с небольшим углом свечения применяют в изготовлении вывесок, рекламных табло. Используют как индикаторные маячки и подсветку для электротехники, а также устанавливают в «лазерные» указки, бытовые фонари и светильники.

Предназначены для поверхностного монтажа, классифицируют модели в зависимости от их диаметра. Размер моделей и отличия светодиодов влияют на яркость, габаритность источника освещения. Типовые модификации корпусов:

• круглой формы от 3 до 10 мм;
• прямоугольные «Пиранья» с четырьмя ножками, что повышает устойчивость к вибрации. Модели часто используют в приборной панели автомобиля. Долговечны, благодаря надежной системе теплоотвода;
• цилиндрические диоды диаметром 3, 5 или 8 мм. Однонаправленные выводы проволочного типа.

Монтаж осуществляют с помощью паяльника и припоя. Используют металлические держатели для диодов с винтовым креплением.

SMD-светодиоды

Универсальные модели с крепким корпусом используют для ламп общего назначения, индикаторных панелей, аварийного освещения. Популярны ленты на SMD-диодах в виде линеек и модулей.

В основе диода светодиодный кристалл, который расположен в квадратном или прямоугольном корпусе. Оптическое покрытие готового чипа, как правило, из люминофора. Фокусирующая линза формирует диапазон направленности светового потока. Выводы в виде металлических полосок. На плату SMD-диодов устанавливают методом поверхностного монтажа.

Благодаря надежному теплоотводу мощные модели сохраняют стабильный режим работы на протяжении нескольких лет.

COB-светодиоды

В отличие от дискретных чипов в отдельных корпусах идея COB-матрицы помогает получить высокую плотность кристаллов с суммарным световым потоком высокой интенсивности и однородности. Используется керамическая или алюминиевая подложка, на которой диоды, соединенные в кластеры, герметично заливают люминофором.

LED характеристики компактной матрицы нормированы рабочим током в соответствии с видом используемых кристаллов, с требуемой на выходе мощностью/яркостью.

Основные параметры

Знание характеристик LED светодиодов необходимо для подбора подходящего светотехнического источника под конкретную задачу, проектирование электронных схем с использованием диодов.

Ток

Параметр отражает максимальную величину тока, который диод проводит без перегрева или повреждения. Диапазон - от миллиампер до десятков ампер, параметр обусловлен размером и конструкцией диода. Для однокристальных чипов средний показатель рабочего тока 200 mA. Многокристальные характеризует более высокая величина. Интенсивность свечения, продолжительность службы зависят от стабильной работы блока питания. Цветовая температура, оттенок свечения меняются мере роста тока.

Напряжение

Для различных моделей установлено максимальное напряжение, которое допускается, не вызывая пробоя или повреждения элемента. Специальные драйверы обеспечивают стабильность подачи тока. Запитывание светодиодной ленты проводится при помощи токоограничивающих резисторов.

Мощность

Параметр отражает количество энергии, которую устройство способно перерабатывать без перегрева. Величина используется для проведения расчета нагрузки, выбора оптимального блока питания. Различают мощность LED:

• малую - до 0,5 Вт;
• среднюю - 0,5-3 Вт;
• большую - от 3 Вт.

От того, какой бывает мощность, только частично зависит яркость свечения. Светодиодные лампы с одинаковой мощностью могут различаться по яркости.

Световой поток

Измерение видимой световой мощности проводят в люменах (lm). Чем выше показатель, чем ярче свет источника. Светодиодные лампы излучают от 80 до 150 лм на каждый ватт потребляемой энергии. Угол рассеивания светового потока - 100-120 градусов. Получить лучшую фокусировку помогают специальные купольные линзы.

Цветовая температура

Светодиодные источники в отличие от ламп накаливания сильнее разнятся по цветовой температуре. Если у классических лампочек диапазон составляет 2000 - 3000 Кельвинов, то у светодиодного освещения - от 2700 до 6500 Кельвинов. Линейки светоизлучающих диодов представлены в интервалах оттенков:

• теплого - 2700-3500 К;
• нейтрального/дневного - 23500-5000 К;
• холодного - выше 5000 К.

Комфортным считают желтое свечение, приятное для глаз, теплое, способствующее расслаблению.

Габариты

Различия по размеру корпуса отражают в миллиметрах. Например, типоразмер светодиода SMD-2835 означает, что размер элемента 2,8 x 3,5 мм. Габариты диода можно измерить при помощи линейки.

Виды SMD светодиодов и их особенности

Разновидности SMD светодиодов, виды исполнения отражают различные классификации.

Одно-, двух-, трехкристальные SMD светодиоды

Модели небольшой мощности включают один монохромный кристалл, потребляют ток до 20 мА. Кристалл закрывает плоская или сферическая линза. В зависимости от модификации при небольших габаритах может быть достойная интенсивность свечения. При использовании более мощных светодиодов в конструкции требуется ток 50 мА - 1 А, эффективный теплоотвод.

Два кристалла могут распределять мощность между собой и не вызывать сильного нагрева. Приборы с двухкристальными светодиодами служат дольше.

Многокристальные конструкции обеспечивают необходимую яркость светового потока, цветопередачу. Производитель устанавливает рабочее напряжение, которое отличается у разных моделей.

Цвет свечения

Выпускаемые виды светодиодов различаются цветообразованием:

• одноцветные - диоды излучают один базовый цвет на основе свечения однокристального чипа. Популярные модели с красным, желтым, белым свечением;
• мультицветные - конструкции созданы на основе трех кристаллов со свечением красного, зеленого, синего цвета. Чипы размещены в одном корпусе. Многоцветные называют RGB, используют для динамически изменяющейся подсветки в результате объединения в единый световой пучок. На смешении базовых цветов формируются новые. Цвет и яркость регулирует RGB-контроллер.

Типоразмер

Типоразмеры SMD-диодов включают линейные размеры, кодировка которых выражена четырехзначным числом.

К популярным относят модули SMD типоразмеров 3528, 5050, 3020, 5630, 5730, 3014. Производители выпускают также SMD-светодиоды 3030, 7020, 8520 типоразмеров, но они используются реже. В продаже появляются новые модификации, параметры которых существенно различаются.

Как выбрать SMD-светодиод

При выборе LED устройства рекомендуют учесть ключевые параметры:

• габариты кристалла - величина определяет номинальную силу тока и видимую световую мощность;
• материал проводников, обеспечивающих контакт питания и кристалла. В премиальных моделях используют золото, в бюджетных изделиях - медь;
• материал основания - лучше сплавы с применением меди. Основания из алюминия менее прочные.

Оптимальное значение массы:

• на 1, 3 или 5 Вт - 0,6 г;
• 10 Вт - 5,1 г;
• свыше 10 Вт - 27-28 г.

Как правильно расшифровать маркировку

SMD светодиоды отличаются специфической системой маркировки, отражающей основные характеристики, в целом, предоставляющей краткую информацию об изделиях. Маркировка показывает отличия по ряду параметров:

1. Числовой код указывает на размер чипа, его длину и ширину светодиода. Например, код 5050 означает квадратный корпус размера 5,0 x 5,0 мм. Данная маркировка помогает определить величину диода, предполагаемую мощность.
2. Буквенный код отражает информацию о цвете. Например, GREEN - зеленый, RED - красный, UV - ультрафиолетовый и др.
3. Число за буквенным кодом означает интенсивность свечения, CRI для белых светодиодов. Индекс цветопередачи отражен в диапазоне от 0 до 100. Чем больше число, тем ярче световой поток.
4. Дополнительные цифры, буквы отражают дату производства, марку и другую информацию об изделии.

Как определить светодиод по внешнему виду

Размер изделия помогает определить вид светодиода и характеристики. Измерить корпус в длину и ширину можно обычной линейкой или лучше штангенциркулем. Полученные данные нужно найти в справочнике, где отражены параметры и есть описания LED-источников.

Как определить полярность

Конструктивная особенность нового светодиода - в разных по длине ножках. Более длинная ножка - анод (плюс), более короткая ножка - катод (минус).

В корпус SMD не заглянешь, но производители позаботились - оставили специальную метку, изображение скошенного угла, обозначающее расположение катода (минус). На противоположной стороне - анод (плюс). На тыльной стороне площадка теплоотвода смещена в сторону анода.

Дополнительным указателем полярности являются выступы букв П и Т, вершина треугольника, направление которых указывает на катод.

Достоинства и недостатки светодиодов

Светодиоды разных модификаций относят к одним из самых распространенных видов освещения. Преимущества устройств проявляются в следующем:

• выводные LED - минимальная цена, простота конструкции;
• SMD создают широкий световой поток, надежны, просты в ремонте, замене элементов, отличаются виброустойчивостью, а также невысокой стоимостью;
• COB характеризует длительный срок применения (50 тысяч часов), высокий CRI, равномерность свечения. Модели просты в установке и использовании, подходят для внутреннего освещения.

Недостатков значительно меньше:

• выводные модели отличает малая яркость;
• отдельные COB-диоды не подлежат ремонту;
• высокая стоимость COB-матрицы, поскольку для радиатора COB LED необходимо больше материала.

Говорят, что, если бы LED не создали светотехники, их придумали бы дизайнеры, поскольку диоды отличает возможность игры со спектрами, создание световых акцентов, цветодинамика. Кроме того, они надежно функционируют в широком диапазоне температур и не требуют частой замены.