Светодиоды на металлической основе
Обновлено: 28.04.2024
Эта статья раскрывает секреты светодиодов, которые известны только профильным специалистам. Вы узнаете какие виды led выпускаются промышленностью, познакомитесь с технологиями их изготовления и характеристиками. Отдельный раздел посвящен особенностям модельного ряда светодиодов, применяемых в лентах и светильниках.
Мы расскажем как распознать маркировку светоизлучающих диодов, как узнать параметры светодиода, определить расположение анода/катода по малозаметным признакам. Вы убедитесь, что обычная линейка поможет узнать типоразмер smd-диода и затем найти о нем необходимую информацию.
1. Всё о видах светодиодов
Вначале светодиоды применялись лишь в качестве индикаторов на аппаратуре и оборудовании. Яркость индикаторных светоизлучающих диодов была невелика, и их свечение было хорошо заметно только в темноте. Изделия отличались выводной конструкцией – из круглого корпуса выходили два вывода (анод и катод).
С развитием технологий и появлением потребности в альтернативных источниках света появились более мощные и яркие диоды. Результатом многолетних разработок стали SMD-диоды и многокристальные COB-диоды. Они используются в современных светильниках, люстрах и прожекторах, выгодно отличаясь от ламп накаливания и галогеновых большей светоотдачей и яркостью, достигающей нескольких тысяч люменов.
2. Главные три типа светодиодов
Рассмотрим более подробно основные виды светоизлучающих диодов, имеющие различное конструктивное исполнение и производимые по разной технологии.
Выводные светодиоды
Для выводных светодиодов характерно наличие, так называемых, «ножек», предназначенных для их монтажа в отверстиях печатной платы. Этот тип продукции применяется для индикации и подсветки.
Отдельные модификации используются в бытовых фонарях, переносных светильниках, «лазерных» указках. Встречаются 3 типовых модификации корпусов:
Круглой формы 3, 5, 8 мм
Прямоугольные светодиоды «Пиранья»
Цилиндрические светодиоды
SMD светодиоды
SMD светодиоды устанавливаются на плату методом поверхностного монтажа. Их основой является светодиодный чип (кристалл), размещенный в прямоугольном или квадратном корпусе. Плюсовой и минусовой выводы выполнены в виде металлических полосок.
Процесс создания СМД-диода состоит из четырех этапов: выращиванию кристалла, планарной обработки пленки, бинирования (сортировки чипов по категориям – бинам), размещения полученных чипов в специализированный корпус. Кристаллы выращиваются при помощи технологии, использующей металлоорганическую эпитаксию: послойное наращивание кристаллической структуры и создание контактных отводов от каждого p-n перехода.
Выращенные кристаллы размещаются на подложке, отводящей излишки тепла. При наличии эффективного теплоотвода даже мощные модели работают в стабильном рабочем режиме. Срок беспроблемной службы составляет несколько лет.
На поверхность готовых чипов наносят один из вариантов оптического покрытия, чаще всего люминофор. На мощных светоизлучающих диодах монтируют пластиковую фокусирующую линзу, формирующую диаграмму направленности светового потока.
Светодиодные светильники комплектуются сборкой SMD-диодов, обеспечивающей требуемую величину светового излучения, измеряемую в люменах.
COB-светодиоды
Идея COB-матрицы состоит в размещении большого числа светодиодных элементов на общей подложке. Такое решение обеспечивает более высокую плотность кристаллов на единицу площади по сравнению с SMD-технологией (дискретные чипы в отдельных корпусах).
В итоге компактная матрица излучает суммарный световой поток с лучшей интенсивностью и однородностью. Керамическая или алюминиевая подложка с диодами герметично заливается люминофором. Для отвода излишков тепла готовая плата устанавливается на радиатор.
COB-диоды соединяются последовательно в кластеры. При питании 9 вольт – 3 штуки, 12 вольт – 4 штуки. Рабочий ток нормируется, исходя из вида используемых кристаллов. Соединение созданных кластерных цепочек выполняется параллельно в соответствии с требуемой выходной мощностью/яркостью.
3. Основные параметры светодиодов в светодиодных лампах, ленте, светильниках
При выборе светотехнического устройства необходимо принимать во внимание параметры установленных в нем светоизлучающих диодов. Рассмотрим главные характеристики.
Однокристальные светодиоды имеют среднюю величину рабочего тока в пределах 200 mA. В многокристальных чипах ток соответственно выше. Нестабильность тока, выдаваемого драйвером (блоком питания), негативно сказывается на интенсивности свечения и длительности службы. Увеличение тока является причиной повышения цветовой температуры и оттенка свечения чипа.
Напряжение
Для электропитания светодиодов используются специальные драйверы, обеспечивающие стабильность тока. Напряжение «плавает» в границах, отличающихся для различных моделей. В таблице ниже можно посмотреть виды светодиодов по напряжению.
| Цвет | Длина волны | Напряжение |
| Инфракрасный | от 769 нм | до 1.9 В |
| Красный | 610-760 нм | от 1.6 до 2.03 В |
| Оранжевый | 590-610 нм | от 2.03 до 2.1 В |
| Желтый | 570-590 нм | от 2.1 до 2.2 В |
| Зеленый | 500-570 нм | от 2.2 до 3.5 В |
| Синий | 450-500 нм | от 2.5 до 3.7 В |
| Фиолетовый | 400-450 нм | от 2.8 до 4 В |
| УльтраФиолетовый | до 400 нм | от 3.1 до 4.4 В |
| Белый | широкий спектр | от 3 до 3.7 В |
А вот светодиодная лента запитывается стабилизированным напряжением. Токовая характеристика задается токоограничивающими резисторами.
Мощность
Этот параметр требуется для расчета нагрузки и подбора блока электропитания. Он вычисляется с помощью простой формулы P = U х I.
Мощность led может быть:
- малой – менее 0,5 ватт;
- средней – 0,5-3 ватта;
- большой – от 3 ватт.
Световой поток
Светодиоды формируют световой поток с углом рассеивания 100-120 градусов. Для лучшей фокусировки излучения устанавливаются специальные купольные линзы.
Цветовая температура
От цветовой температуры светового излучения зависит комфортность зрительного восприятия искусственного светодиодного освещения. В продаже представлены линейки светоизлучающих диодов с разным оттенком белого свечения:
Габариты
Светодиоды различаются по типоразмеру и габаритам. Измерение длины и ширины изделия позволяет точно определить модификацию SMD-светодиода.
Виды SMD светодиодов и их особенности
Рассмотрим классификацию СМД-диодов по особенностям исполнения, а также наиболее популярные модели, используемые в разнообразной светотехнической продукции.
Одно-, двух-, трехкристальные SMD светодиоды
Однокристальные – состоят из одного монохромного кристалла и отличаются уровнем мощности/яркости. Маломощные модели потребляют ток до 20 мА и выдают световой поток величиной 5-50mCd и 100-2000mCd в зависимости от модификации. Кристалл закрывается линзой, имеющей плоскую или сферическую форму. Для работы более мощных светодиодов требуется ток 50 мА - 1 А и конструкция с эффективным теплоотводом.
Многокристальные – содержат разное число кристаллов, позволяющее обеспечивать нужную яркость и цветовую палитру свечения. Значение рабочего напряжения бывает различным и нормируется производителями. Например, продукция компании Cree работает при электропитании 6-72 В с мощностью до 25 Вт.
Цвет свечения
Светодиоды выпускаются в 2 разновидностях, отличающихся способом цветообразования:
- одноцветные – на базе однокристальных чипов, излучающих свечение белого, желтого и других основных цветов;
- мультицветные – имеют трех кристальную структуру, состоящую из чипов, которые светятся красным/зеленым/синим цветом. Эти базовые цвета микшируются, позволяя создавать сотни цветовых оттенков. Световые потоки от 3 кристаллов объединяются в единый световой пучок при помощи оптической линзы или без нее за счет их пространственного сложения. Для регулировки цветовой палитры и яркости применяется RGB контроллер.
Типоразмер
Типоразмеры смд-диодов кодируются четырехзначным числом, обозначающим их линейные размеры. Вот наиболее распространенные варианты:
SMD3528 – маломощная модель, имеющая низкую энергоэффективность. Экономичное по цене решение для неярких светодиодных лент. Прямоугольный корпус размером 3,5х2,8х1,4 мм.
SMD5050 – чип из 3 кристаллов 3528 с зеленым, красным, синим свечением и втрое увеличенной суммарной яркостью. Габариты 5,0х5,0х1,6 мм. Квадратный корпус с шестью выводами.
SMD2835 – однокристальный чип с небольшим энергопотреблением при довольно высокой мощности. Размер 2,8х3,5х0,8 мм. Увеличение площади контактов позволило улучшить отвод тепла. Слой люминофорного покрытия увеличивает интенсивность светового потока.
SMD5630 – разновидность мощного светоизлучающего прибора с высокой яркостью. Размер 5,6х3,0х0,77 мм. Оснащен четырьмя выводами.
SMD5730 – является практически полным аналогом предыдущей модели. Встречаются модификации 5730-05 и 5730-1.
SMD3014 – вариация мощного led-источника с величиной светового пучка 9-11 Люменов. Выпускаются на базе чипов, имеющих различное число кристаллов. Увеличенная площадь теплоотводящей подложки способствует эффективному отводу тепловой энергии.
Можно встретить смд-светодиоды типоразмера 3030, 7020, 8520, используемые гораздо реже. Производители периодически выпускают на рынок новые светодиоды, параметры и характеристики которых значительно отличаются. Задача как определить параметры светодиода решается аналогично другим моделям.
Рейтинг SMD-светодиодов
| Место | Производитель | Страна | Особенности продукции |
| 1 | CREE | США | Использование высокоэффективных материалов InGaN с запатентованной подложкой G SIC ® |
| 2 | NICHIA | Япония | Служит калибровочным эталоном световых и излучаемых величин для светодиодных изделий, применяемым в Национальном институте передовых промышленных наук и технологий (AIST). Отличается равномерным пространственным распределением света, отличной температурной стабильностью и воспроизводимостью освещения |
| 3 | TOYODA GOSEI | Япония | Известна светодиодом, воспроизводящим свет на 99% приближенный к солнечному. Разрабатывает модули глубокого ультрафиолетового света, эффективного в борьбе с вирусами и бактериями |
| 4 | OSRAM | Германия | Много инновационных разработок, таких как светодиоды UV-C, излучающие в УФ-спектре и способные обеззараживать воздух, воду, рабочие поверхности. Производит светоизлучающие диоды практически всех видов |
| 5 | Lumileds | Европа | Славится высоким качеством, благодаря строгому контролю материалов и технологических процессов, всестороннему тестированию готовых изделий |
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?
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.
Жесткие светодиодные линейки
ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ
Светодиодная линейка на алюминиевой основе. Напряжение 12V, мощность 14W, тип светодиода 5630 - 72 штуки, угол свечения 120 градусов, размеры: 990x12x2мм. Цветовая температура: белый - 6500-7000K, Подробнее.. теплый белый - 3000-3200K. Световой поток: 2000Lm, шаг нарезки 3 светодиода. Светодиоды: Китай.
Светодиодная линейка на алюминиевой основе. Напряжение 12V, мощность 30W, тип светодиода 5630 - 72 штуки, угол свечения 120 градусов, размеры 10x1000мм, цвет свечения белый 6500-7000K, световая Подробнее.. отдача 2800Lm, шаг нарезки 3 светодиода.
Светодиодная линейка на алюминиевой основе. Напряжение 12V, мощность 14W, тип светодиода 5630 - 72 штуки, угол свечения 120 градусов, размеры 1000x12x1 мм, световой поток 2160Lm.
Светодиодная линейка на алюминиевой основе. Напряжение 12V, мощность 18W, тип светодиода 5630 - 72 штуки, угол свечения 120 градусов, размеры 1000x12x1 мм, световой поток 3600Lm.
Светодиодная линейка на алюминиевой основе. Напряжение 12V, мощность 30W, тип светодиода 5630 - 72 штуки, угол свечения 120 градусов, размеры 12x1000мм, цвет свечения белый, световая отдача 2800Lm, Подробнее.. шаг нарезки 3 светодиода. Применяется в угловых профилях AN-P31553, AN-P31557.
Светодиодная линейка на алюминиевой основе. Напряжение 12V, мощность 30W, тип светодиода 5630 - 72 штуки, угол свечения 120 градусов, размеры 1000х12х2мм, цвет свечения белый 6500-7000K, световая Подробнее.. отдача 2800Lm, шаг нарезки 3 светодиода.
Светодиодная линейка на алюминиевой основе. Напряжение 12V, мощность 18W, тип светодиода 5630 - 72 штуки, угол свечения 120 градусов, размеры 1000х12х2мм, цвет свечения теплый белый 2700-3200K, Подробнее.. световая отдача 1800Lm, шаг нарезки 3 светодиода.
Светодиодная линейка на алюминиевой основе. Напряжение 12V, мощность 30W, тип светодиода 5630 - 72 штуки, угол свечения 120 градусов, размеры 1000х12х2мм, цвет свечения дневной белый 4000-4500K, Подробнее.. световая отдача 2800Lm, шаг нарезки 3 светодиода.
Светодиодная линейка на алюминиевой основе. Напряжение 12V, мощность 30W, тип светодиода 5630 - 72 штуки, световой поток 1500-1700Lm, угол свечения 120 градусов, размеры 12x1000мм, цвет свечения Подробнее.. красный, шаг нарезки 3 светодиода.
Светодиодная линейка на алюминиевой основе. Напряжение 12V, мощность 30W, тип светодиода 5630 - 72 штуки, световой поток 1600-1800Lm, угол свечения 120 градусов, размеры 12x1000мм, цвет свечения Подробнее.. зеленый, шаг нарезки 3 светодиода.
Светодиодная линейка на алюминиевой основе. Напряжение 12V, мощность 30W, тип светодиода 5630 - 72 штуки, световой поток 600-700Lm, угол свечения 120 градусов, размеры 12x1000мм, цвет свечения синий, Подробнее.. шаг нарезки 3 светодиода.
Светодиодная линейка на алюминиевой основе. Напряжение 12V, мощность 30W, тип светодиода 5630 - 72 штуки, световой поток 1300-1500Lm, угол свечения 120 градусов, размеры 12x1000мм, цвет свечения Подробнее.. желтый, шаг нарезки 3 светодиода.
Светодиодная линейка на алюминиевой основе для подсветки ювелирных витрин. Напряжение 12V, мощность 30W, тип светодиода 5630 - 72 штуки, угол свечения 120 градусов, размеры 12x1000мм, цвет свечения Подробнее.. белый 6000К- 54 светодиода + теплый белый 3000K- 18 светодиодов, световая отдача 2800Lm, шаг нарезки 3 светодиода.
Жесткие светодиодные линейки алюминиевые
Виды светодиодов, которые используются в лампах на 220 Вольт
С каждым годом светодиодные устройства становятся все популярнее. Диодные источники света не нагреваются, потребляют минимум электроэнергии и служат свыше 3-5 лет, не такие хрупкие, как лампы накаливания. Рассмотрим, какие светодиоды для лампы 220 В могут использоваться, чем они отличаются и как работают.
Виды светодиодов
Диоды различают по форм-фактору, яркости свечения, типу луча света, мощности, габаритам. Но классифицировать их по таким признакам неудобно, поскольку модификаций может быть множество. Поэтому светодиоды подразделяют на классы:
Индикаторные используются для цветовой подсветки, акцентирования и индикации. Светодиоды этой группы отличаются умеренной яркостью свечения, незначительной мощностью — не более 0,2 Вт. Применяются для подсветки приборных панелей, дисплеев, электроприборов.
Осветительные LED-источники служат для производства светодиодных лампочек, работающих от сети 220 В. Они подходят для потолочных и настенных светильников, автомобильных фар, настольных ламп и фонарей. Их отличительная особенность — внушительная мощность (до десятков ватт). Мощный световой поток позволяет использовать такие изделия при освещении внутренних помещений, территорий.
Именно осветительные светодиоды ставят в лампочки на 220 В. Их выпускают в двух цветовых температурах (преимущественно) — холодный и теплый белый. Дополняют ударостойким корпусом для поверхностного монтажа, а также делят на подвиды.
Типы осветительных светодиодов
К основным типам относят:
- слаботочные повышенной яркости SMD-диоды (модули или кластеры могут дополняться линзой для увеличения угла рассеивания) — характеристики светового потока зависят от количества использованных в модуле светодиодов;
- COB-кластеры (линейное, круглое или квадратное исполнение, отличаются большим количеством кристаллов) — широко применяются для производства уличных осветительных приборов: фонарей, прожекторов;
- Filаmеnt (стержень из большого числа LED-кристаллов, в длину может достигать 20 см) — используются для изготовления лампочек, имитирующих лампы накаливания, подходят для производственных помещений;
- OLED-светодиоды (имеют дисплейный тип, органическое тонкопленочное строение) — инновационные источники света, используются в дизайнерских люстрах, декоративных светильниках.
Несмотря на технологические различия между типами светодиодов, их функционирование основывается на общем принципе работы излучающего кристалла — преобразование электрической энергии в световой поток. Сами кристаллы изготавливают из полупроводников с заданными параметрами проводимости.
Характеристики и особенности способов сборки
При сборке осветительных компонентов могут применять несколько технологий, каждая из которых имеет свои особенности. Рассмотрим их.
Тип корпуса COB
Самый совершенный тип сборки светодиода. Элемент представляет собой пластину (плату) с большим количеством диодов, каждый из которых помещен на основу по технологии поверхностного монтажа (SMD). На одной плате используют от 20 кристаллов. Чтобы обеспечить свечение в белом спектре, их покрывают люминофором.
Такие матрицы не используют для подсветки или декорирования. Они подходят только для освещения помещений, открытых пространств. Причина — угол рассеивания луча света 180 градусов. Применение осветительных элементов типа COB оправдано в уличных светильниках, люстрах или настольных лампах. Интенсивность свечения зависит от количества кристаллов.
- нет керамической подложки;
- не используется корпус, линза;
- повышенные показатели мощности;
- минимальная площадь свечения;
- большая плотность размещения диодов;
- равномерное свечение.
При выборе ламп этого типа нужно обращать внимание на требования к освещению помещения. Элементы с небольшим числом диодов не подходят для больших пространств.
Тип корпуса SMD
Самая распространенная технология сборки источника света. Готовые лампы имеют мощность в диапазоне от 0,01 до 0,2 Вт. Диод крепится на основу, может дополняться рассеивающей линзой. На одной подложке используют 1-3 светодиода. Чтобы изготовить источник света с мощным световым потоком, такие SMD-элементы совмещают.
- есть керамическая основа;
- дают направленное излучение света без линзы — 100 0 -130 0 (с линзой до 170 0 );
- каждый диод покрывается люминофором отдельно;
- увеличенная толщина элемента;
- используется теплоотводящая подложка.
В числе недостатков — для равномерного освещения больших площадей потребуется увеличенное количество ламп. Этот тип источников подходит для переносных фонарей, бра, ночников, настольных светильников. Такие корпусы не подлежат ремонту. Если вышел из строя один кристалл, придется менять всю матрицу.
Тип корпуса DIP
Самая старая и редко применяемая сегодня технология сборки. Конструкция состоит из кристалла, который помещен на выводной корпус с двумя контактами и покрыт рассеивающей колбой (цилиндрические или прямоугольные). Применяют диоды диаметром 0,3, 0,5, 0,8 и 1 см.
- слабый нагрев;
- различные цвета колбы;
- невысокая яркость свечения;
- низкая мощность.
Используется только в качестве подсветки.
Тип корпуса «Пиранья»
Аналог предыдущей технологии, только с 4 контактами. Конструкция позволяет надежно закрепить излучающий кристалл на плате, что обеспечивает долгий срок службы. Выпускают изделия с линзой и без нее в разных цветах: зеленый, синий, красный и 3 белых (температура свечения отличается).
- достаточная интенсивность свечения;
- слабый нагрев;
- неплохое рассеивание луча света.
Советуем посмотреть видео: Светодиоды «Пиранья». Особенности применения.
Вывод
Теперь легко определить, какие типы диодов применяют в светодиодных лампах. Это источники света SMD и COB. Первый вариант более доступный по цене, продается чаще, второй — стоит дороже, реже встречается на прилавках. При выборе лампочек стоит обращать внимание на производителя. Рынок наполнен недорогими китайскими вариантами, в которых часто отсутствует драйвер, использована элементная база низкого качества. Срок службы таких светодиодных ламп не превышает 8 месяцев-1,5 лет, в то время как качественная продукция эксплуатируется свыше 2-3 лет.
Инженер-электрик. Специалист по проектированию и эксплуатации электротехнических изделий.
Читайте также: