Светодиоды с большим углом рассеивания

Светодиоды видимого спектра 14248

Еще светодиоды видимого спектра

Купить светодиоды в нашем интернет-магазине

Светодиоды видимого спектра — светоизлучающие полупроводниковые приборы, популяризация которых находится вне конкуренции на рынке осветительных приборов. Многочисленный ассортимент светодиодной продукции известных производителей Betlux, Kingbright, Cree, Протон, ЗАО «Оптоган» разделяет массу изделий на типы и группы, в свою очередь, определяющие мощность, конструктивное исполнение, и цвет свечения.

Наиболее распространенные — круглые светодиоды, уже давно пустившие корни в производстве различных осветительных приборов. Сверхъяркие светодиоды белого свечения в портативных фонарях давно сменили прожорливые лампы накаливания, светодиоды с большим углом рассеивания незаменимы в уличной рекламе, новогодние гирлянды, подсветка витражей и витрин, дорожные знаки, электронные табло, медицинские и измерительные приборы, это далеко не полный перечень применения круглых светодиодов. Подобрать необходимый компонент Вам поможет перечень основных параметров: цвет свечения, длина волны, размер линзы, видимый телесный угол свечения, сила света, рабочий ток и напряжение питания.

Чип-SMD светодиоды — керамические светодиоды для поверхностного монтажа, современный тип изделий с большим углом рассеивания, широко применяющийся в портативной микроэлектронике для подсветки клавиатур и дисплеев, а так же, для изготовления светодиодных лент и осветительных ламп. Данные компоненты характеризуются своим типоразмером, цветом свечения и силой света, что необходимо учитывать при подборе из каталога.

Светодиоды «Пиранья», не смотря на свое ядовитое название, обладают многими положительными характеристиками. Большой угол рассеивания, за счет имеющейся в конструкции линзы, жесткое конструктивное исполнение с четырьмя выводами, что выполняет надежный монтаж на печатную плату, высокая яркость свечения кристалла, более длительный срок службы. Эти характеристики свойственны применению светодиодов «Пиранья» в автоэлектрике, световых коробах наружной рекламы.

Мощные светодиоды компании Betlux охарактеризовали себя, как источники яркого света для изготовления светильников и прожекторов, и являются альтернативной заменой люминесцентных и галогенных ламп.

Белые светодиодные модули компании ЗАО «Оптоган » характеризуются матричной сборкой из множества единичных элементов, соединенных между собой последовательно/параллельно, создавая мощный источник света, не заменимый в промышленном и архитектурном освещении. Параметры модулей зависят от их конфигураций (квадрат или прямоугольник), количества включенных элементов, максимального рабочего тока, угла рассеивания, напряжения питания, цвета свечения (холодный или теплый).

Разновидностью светодиодных матриц являются световые полосы, шкалы. Пластиковый прямоугольный корпус линейной шкалы разделен на сектора, линейка размещенных в них светодиодов, излучают прямой свет через матовые выходные окна. Такие конструкции с успехом зарекомендовали себя для построения светодиодных индикаторов выходной мощности усилителей НЧ, например, тип изделия DC -7 G 3 HWA.

Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Алматы, Архангельск, Барнаул, Белгород, Владимир, Волгоград, Вологда, Воронеж, Гомель, Екатеринбург, Иваново, Ижевск, Казань, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курган, Курск, Липецк, Минск, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Орёл, Пермь, Псков, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Саранск, Саратов, Смоленск, Ставрополь, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Уфа, Чебоксары, Челябинск, Ярославль. Доставка заказа почтой, через систему доставки Pickpoint или через салоны «Связной» в следующие города: Тольятти, Барнаул, Ульяновск, Иркутск, Хабаровск, Владивосток, Махачкала, Томск, Оренбург, Новокузнецк, Астрахань, Пенза, Чебоксары, Калининград, Улан-Удэ, Сочи, Иваново, Брянск, Сургут, Нижний Тагил, Архангельск, Чита, Курган, Владикавказ, Грозный, Мурманск, Тамбов, Петрозаводск, Кострома, Нижневартовск, Новороссийск, Йошкар-Ола и еще в более чем 1000 городов и населенных пунктов по всей России.

Товары из группы «Светодиоды видимого спектра» вы можете купить оптом и в розницу.

Широкоугольные светодиоды

Светодиоды широкоугольные, с углом рассеивания 100°-200°

Светодиоды 5053 диаметр 4,8мм, высота 4,4мм, угол 120-180°
Пираньи и пираньи 4-х кристальные, угол рассеивания 100°
Четырёхкристальные свтодиоды 9,3мм, угол 140°-200°

В этом разделе представлено 10% широкоугольных светодиодов, имеющихся в наличии
Весь ассортимент можно посмотреть здесь; Полный прайс

Сортировать по: наименованию (возр/убыв), цене (возр/убыв)

Минимальный заказ: 1000шт.

Минимальный заказ: 1000шт.
Код товара: 658

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 642а

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 657л
ARL-5053UWC-2.5cd

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 645

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 642

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 646

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 650

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 654

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 658

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 659

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 721

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 723

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 725

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 727

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 729

Минимальный заказ: 1000шт.
Код товара: 721-731

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 711

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 712

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 713

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 714

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 715

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 716

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 934-939

Минимальный заказ: 50шт.
Код товара: 941-946

Сортировать по: наименованию (возр/убыв), цене (возр/убыв)

Какие бывают виды светодиодов

В настоящее время светодиоды обрели широкую популярность. При этом четко разделить их по мощности, яркости свечения, области применения, форм-фактору и другим параметрам не представляется возможным, поскольку у каждого производителя своя классификация. Тем не менее, различные виды светодиодов можно объединить в классы по некоторым характерным признакам.

  1. Индикаторные и осветительные LED
  2. Индикаторные LED
  3. DIP светодиоды
  4. Super Flux “Piranha”
  5. Straw Hat
  6. SMD светодиоды
  7. Осветительные LED
  8. Осветительные SMD LED
  9. COB светодиоды
  10. Filament LED
  11. Лазерные диоды
  12. Заключение

Индикаторные и осветительные LED

Чтобы яснее представлять, какие бывают светодиоды, их можно разделить на две большие группы: индикаторные и осветительные.

Индикаторные используются в основном в целях цветовой индикации, а также при подсветке дисплеев, приборных панелей и других приборов. То есть это светодиоды сравнительно небольшой мощности (до 0.2 Вт) с умеренной яркостью.

Осветительные LED используются при освещении помещений в составе светодиодных ламп и лент, в автомобильных фарах и везде, где требуется получить высокую интенсивность свечения. Мощность таких светодиодов может достигать десятков ватт.

Индикаторные LED

Индикаторные светодиоды, в свою очередь, можно разбить на несколько групп.

DIP светодиоды

Светодиоды этого типа представляют собой светоизлучающий кристалл в выводном корпусе, часто с выпуклой линзой. Типы корпусов: цилиндрические, диаметром 3, 4, 5, 8, 10… мм, и прямоугольные.

Выпускаются в очень широком диапазоне цветов – вплоть до ИК и УФ диапазонов. Могут быть как одноцветными, так и многоцветными (когда в одном корпусе сосредоточено несколько кристаллов разных цветов), — например, RGB.

Одним из недостатков этих LED можно отметить невысокий угол рассеяния светового потока: обычно не более 60⁰.

Super Flux “Piranha”

Конструктивно светодиоды Пиранья представляют собой сверхъяркие светодиоды в прямоугольном корпусе с четырьмя выводами. Такая конструкция позволяет надежно закрепить светодиод на плате.

Доступные разновидности: красный, зеленый, синий и три белых (различаются температурой свечения). Выпускаются в корпусах с линзой (3 и 5 мм) и без нее. Угол рассеяния варьируется в пределах от 40⁰ до 120⁰.

Область применения Piranha – подсветка автомобильных приборов, дневных ходовых огней, рекламных вывесок и т.д.

Straw Hat

Наряду с Piranha, большим углом рассеяния светового потока обладают светодиоды типа Straw Hat («соломенная шляпа»). Внешне они напоминают обычные цилиндрические двухвыводныне LED, но с меньшей высотой и увеличенным радиусом линзы, за что и получили свое название.

Излучающий кристалл в этих светодиодах расположен ближе к передней стенке линзы (не забудьте почитать про назначение линзы для светодиода), благодаря чему достигается угол рассеяния порядка 100-140⁰.

Выпускаются красные, синие, зеленые, желтые и белые LED. Благодаря способности создавать ненаправленное излучение, могут использоваться в декоративных целях, в качестве замены ламп аварийной тревоги и других местах, где требуется равномерная подсветка с низким энергопотреблением.

SMD светодиоды

Кроме выводных LED, выпускаются светодиоды типа SMD. Сюда следует отнести сверхъяркие цветные и белые светодиоды мощностью около 0.1 Вт в корпусе для поверхностного монтажа. Размеры корпусов обычно стандартные для любых элементов типа SMD: 0603, 0805, 1210 и т.д., где маркировка обозначает длину и ширину в сотых долях дюйма или в миллиметрах. При этом существуют как разновидности с выпуклой линзой, так и без нее.

Благодаря простоте монтажа, на основе этих LED выпускаются светодиодные ленты. Например, широкую известность в этой области приобрел светодиод Cree SMD 3528.

Осветительные LED

Эти светодиоды применяются при освещении помещений и улиц в составе фонарей, автомобильных фар, светодиодных лент и т.д. В связи с этим обладают большой мощностью, высокой интенсивностью излучения, и выпускаются только в белом цвете в корпусах для поверхностного монтажа.

Читайте также  Инфракрасный датчик движения для включения света

Обычно производятся две разновидности, различающиеся цветовой температурой: cool white (холодный белый) и warm white (теплый белый).

Поскольку кристаллов, излучающих белый свет, в природе не существует, при производстве осветительных светодиодов прибегают к различным технологиям смешения трех базовых цветов (RGB). От способа их сложения зависит цветовая температура получаемого белого света.

Одним из способов получения белого свечения является покрытие излучающего кристалла тремя слоями люминофора, причем каждый слой отвечает за свой базовый цвет. Другой метод состоит в нанесении двух слоев люминофора на кристалл голубого цвета.

Осветительные SMD LED

Большинство осветительных светодиодов также выпускаются в корпусах SMD. В отличие от индикаторных, характеризуются большей мощностью и производятся только в белом цвете.

Стоит отметить, что некоторые осветительные LED небольшой мощности, например упомянутые выше SMD 3528, могут использоваться в качестве индикаторных, поэтому здесь разделение на типы довольно условное.

Основная область применения SMD – светодиодные ленты и лампы, переносные фонари, фары автотранспорта. При этом они дают довольно направленное излучение (порядка 100⁰-130⁰), поэтому при освещении больших территорий приходится использовать большое количество этих LED для равномерной засветки площади.

Конструктивно осветительные SMD представляют собой покрытый люминофором излучающий кристалл на теплоотводящей подложке, обычно медной или алюминиевой. Встречаются как разновидности с линзой, так и без нее.

COB светодиоды

Большое распространение получили светодиоды типа COB (Chip On Board, чип на плате). По сути, это интеграция большого количества (обычно несколько десятков) кристаллов SMD в одном корпусе, которые потом покрываются люминофором.

На картинке вверху показаны для сравнения Cree SMD 5050 (слева) и COB – матрица из 36 чипов (справа).

COB используются только для освещения. Их световой поток на порядок больше, чем у одиночных SMD. Однако следует учесть, что эти светодиоды не подойдут для создания узконаправленного излучения ввиду большого угла рассеяния светового потока. При этом создать абсолютно ненаправленное излучение тоже не получится – угол рассеяния светодиодов менее 180⁰.

Замечено, что некоторым людям неприятен спектр свечения светодиодов типа SMD или COB. Кроме того, недостаточное количество светодиодов при засветке больших площадей приводит к тому, что освещенность носит дискретный характер, то есть сильно освещенные участки чередуются со слабо освещенными. Это нужно учитывать при выборе осветительных LED.

Filament LED

Этот тип светодиодов также используется пока только для освещения. Широкое распространение получили в качестве декоративной подсветки помещений. Спектр свечения, в отличие от SMD и COB, гораздо приятнее человеческому глазу и напоминает свет лампы накаливания. При этом сохраняются все присущие LED достоинства: низкое энергопотребление и долгий срок службы.

В этом ролике демонстрируется сравнение декоративной лампы накаливания мощностью 40 Вт и лампы Filament на 4 Вт:

Здесь видно, что при мощности в 10 раз меньше, световой поток, отдаваемый лампой Filament, в 3-4 раза больше.

В то же время КПД Filament даже выше, чем у тех же SMD, — при одинаковой мощности первые позволяют получить большую освещенность. Это достигается за счет технологии COG (Chip On Glass, чип на стекле), при которой светоизлучающие кристаллы устанавливаются на стеклянную подложку, а затем покрываются люминофором.

Сама подложка имеет цилиндрическую форму, что позволяет получить угол рассеяния светового потока 360⁰. То есть такие LED очень хороши при создании ненаправленного излучения.

Лазерные диоды

И напоследок еще об одном типе, который нельзя отнести ни к индикаторным, ни к осветительным LED, – лазерный диод. Собственно, светодиодом его можно считать с натяжкой, поскольку по технологии производства он не имеет ничего общего с обычными LED.

Лазерные диоды представляют собой особым образом обработанные полупроводниковые кристаллы, которые при подаче напряжения генерируют очень узкий пучок света. При этом образцы нового поколения позволяют получить угол расхождения луча в пределах 5-10⁰. Встречаются как модели, работающие в видимом диапазоне, так и вне его (УФ и ИК).

Широкое применение эти диоды нашли в лазерных указках, целеуказателях, DVD-приводах, оптических компьютерных мышах, линиях оптоволоконной связи.

Заключение

Четко классифицировать все многообразие светодиодов достаточно сложно, поскольку редко те или иные LED производятся для каких-то конкретных целей. Тем не менее, основные направления их применения, — индикация и освещение, — пока остаются прежними, и приведенная здесь классификация подойдет для создания общего представления о видах светодиодов.

Светодиоды: виды и схема подключения

Светодиодами называют полупроводниковые приборы, которые при подаче напряжения создают оптическое излучение. Их международное буквенное обозначение – LED (LightEmittingDiode).

Содержание статьи

  • Устройство светодиода
  • Как работает светодиод?
  • Виды и основные параметры светодиодов
  • Применение светодиодов
  • Основные правила подключения светодиодов
  • Основные характеристики светодиодов
  • Способы подключения
  • Как подключить светодиоды к сети переменного тока 220 В через блок питания
  • Способы создания схем из нескольких светодиодов – последовательное и параллельное соединение

Устройство светодиода

Хотя и существует множество светодиодов, самая распространённая форма состоит из 5-миллиметрового полимерного корпуса с линзой, медного или алюминиевого основания, катода, параболического рефлектора (отражателя) и кристалла, который соединяется с анодом при помощи тонкой золотой проволоки.

Как работает светодиод?

Принцип работы изделия основывается на взаимодействии двух полупроводников, положительного и отрицательного типа (p-n-переход). Когда электрический ток проходит через полупроводники, в месте соприкосновения выделяется энергия, излучающая свет. Это обусловлено переходом от одного типа проводимости к другому, когда ионы положительно заряженных дырок соединяются с отрицательными зарядами электронов.

Виды и основные параметры светодиодов

На схеме светодиод обозначается как обычный диод с двумя параллельными стрелками, направленными наружу и указывающими на его излучающий характер. В продаже имеется большое количество типов светодиодов, которые различаются между собой функциональным назначением, конструкцией, мощностью, цветом свечения и другими свойствами.

По назначению светодиоды разделяют на два вида – индикаторные и осветительные.

  • светодиоды SMD;
  • сверхъяркие Super Flux “Piranha”;
  • DIP светодиоды (Direct In-line Package);
  • Straw Hat («соломенная шляпа»).
  • COB (Chip On Board) светодиоды;
  • SMD LED;
  • филаментные (Filament LED).

Индикаторные светодиоды отличаются малой мощностью и умеренной яркостью свечения. Используются для цветовой индикации режимов работы различных приборов и оборудования, а также для подсветки дисплеев и приборных щитов. Разновидности индикаторных светодиодов:

  • DIP-светодиоды. Кристалл-излучатель находится в выводном корпусе, который чаще всего представляет собой выпуклую линзу. Минус – малый угол рассеивания излучения.
  • «Пиранья» – излучатель сверхвысокой яркости с четырьмя выводами, обеспечивающими его удобное крепление на плате. Востребован для подсветки приборов в автомобилях и в рекламных вывесках.
  • «Соломенная шляпа». Цилиндрический двухвыводный прибор со значительным углом рассеивания излучения и увеличенным диаметром линзы. Применяется в декоративных конструкциях и светосигналах тревоги.
  • SMD-светодиоды. Приборы сверхвысокой яркости располагаются в корпусах, рассчитанных на SMT-монтаж. В их маркировке указываются размеры в дюймах (их сотых долях) или в мм. На базе SMD-светодиодов изготавливаются светодиодные ленты.

Осветительные светодиоды встречаются в конструкции фонарей, фар, лент. Отличаются мощностью и яркостью свечения. Большинство осветительных приборов размещают в корпусах для SMT-монтажа. Изготавливаются в двух разновидностях белого цвета:

  • cool white – холодный;
  • warm white – теплый.

Осветительный SMD-светодиод представляет собой теплоотводящую подложку, на которой смонтирован излучающий кристалл, обработанный люминофорным составом.

Применение светодиодов

Такая продукция активно применяется в разных областях: световая реклама, домашние и промышленные осветительные приборы, автомобильная светотехника, светофоры и дорожные знаки, дизайн помещений, ландшафтная и архитектурная подсветка, а также многое другое.

  • значительная длительность эксплуатации;
  • экологическая безопасность;
  • высокая надежность и безотказность;
  • экономия электроэнергии;
  • высокое качество освещения;
  • низкие эксплуатационные расходы.

Основные правила подключения светодиодов

Конструкция светодиодов рассчитана на их подключение только к источникам постоянного тока с соблюдением полярности. Существует три варианта определения полярности:

  • По длине ножки (кроме SMD). Более длинная ножка является катодом, а короткая – анодом. В SMD-светодиодах имеется срез (ключ), который всегда располагается ближе к катоду.
  • С помощью мультиметра. Прибор устанавливают в режим «Прозвонка». Красный и черный щупы устанавливают на выводы. Если прибор засветился, то, значит, что красный щуп был подключен к аноду, а черный – к катоду. Если свечение не возникло, значит, надо поменять положение щупов. Если результат не изменился (свечение отсутствует), значит, прибор вышел из строя.

Основные характеристики светодиодов

Две главные характеристики, указываемы в паспорте светоизлучающего прибора:

  • Падение напряжения на приборе. Типичное значение – 3,2 В. Также для каждого светодиода существуют максимально допустимые напряжения Umax и Umaxобр – для прямого и обратного включений.
  • Номинальный ток. Обычно эти приборы рассчитаны на силу тока в 20 мА.

Способы подключения

Простейший вариант – подключение к низковольтному источнику постоянного тока.

Самый удобный и безопасный вариант – подключить светодиод к батарейке или аккумулятору с помощью включения в схему маломощного резистора. Его функция – ограничение тока, протекающего через p-n-переход, определенным значением. Без этого элемента LED быстро утратит рабочие свойства.

Читайте также  Соединение катушек статора

Резистор выбирают по сопротивлению и мощности. Расчет сопротивления по формуле:

R = (Uпитания – Uпаспорт.)/Iном., Ом, в которой:

  • Uпитания – напряжение электропитания, В;
  • Uпаспорт. – падение напряжения, паспортное значение, В;
  • Iном. – номинальный ток.

Полученное значение округляют в большую сторону до ближайшей номинальной величины из ряда Е24. После этого рассчитывают мощность, которую должен рассеивать резистор.

P = Iном. 2 х R, где R – выбранное по таблице значение сопротивления.

Провести все эти действия можно быстро и просто с использованием онлайн-калькулятора.

Как подключить светодиоды к сети переменного тока 220 В через блок питания

Существует несколько типов блоков питания:

  • Стабилизированные источники постоянного напряжения для светодиодов на 5 Вольт и 12 Вольт. При колебаниях параметров сети напряжение на выходе такого источника питания остается постоянным и равным заявленной в паспорте величине. LED-светильники подсоединяют через резисторы.
  • Драйвер – импульсный блок питания со стабилизированным током. Характеристики, которые учитывают при его выборе: максимальное и минимальное выходное напряжение, выходной (рабочий) ток. В драйвере присутствует схема, стабилизирующая ток при скачках входного напряжения 220 В. При подключении светодиодного излучателя к драйверу резистор не требуется.

Способы создания схем из нескольких светодиодов – последовательное и параллельное соединение

При подключении нескольких светоизлучающих приборов к источнику питания может использоваться два варианта соединения – последовательное и параллельное.

Последовательное соединение представляет цепь полупроводниковых приборов, в которой катод первого излучателя спаян с анодом следующего – и так далее. Через все элементы последовательной цепи протекает ток одного значения, а падение напряжения суммируется. Мощность БП выбирается равной или превышающей сумму мощностей каждого элемента.

Минусы последовательного соединения:

  • При значительном количестве элементов цепи необходимо выбирать БП большого вольтажа.
  • При выходе из строя одного LED-диода перестает работать вся цепь.

В длинных лентах на 60-70 диодов на каждом элементе происходит падение напряжения примерно на 3 В, то есть такие ленты можно присоединять к сети 220 В через выпрямитель.

При параллельном подсоединении напряжение на всех элементах цепи будет равным, а суммируются токи каждого LED. Основная проблема в данном случае состоит в том, что LED-светильники, даже из одной партии, часто имеют различные характеристики. Поэтому, если поставить один общий резистор, на лампочки может подаваться ток разного значения, вследствие чего некоторые элементы будут светить слишком ярко, а некоторые – тускло. Решение проблемы – установка отдельных резисторов для каждого диода.

Минусы параллельного подключения:

  • большое количество элементов цепи из-за необходимости использования индивидуальных резисторов для каждого диода;
  • существенный рост нагрузки при перегорании одного LED-диода (если используется один мощный резистор на всю цепь).

Это самый подходящий вариант соединения светодиодов, поскольку он позволяет хотя бы частично скомпенсировать недостатки последовательного и параллельного подключений. В этом случае параллельно соединяются цепочки последовательно расположенных элементов. Этот способ применяется в современных елочных гирляндах или лентах. Преимущество такого решения: если даже выйдут из строя одна или несколько параллельных цепочек, остальные будут исправно светить.

Угол рассеивания и другие параметры светодиодных ламп

Светодиодная лампочка – это чудо-изобретение. Ведь до ее появления при превращении электричества в свет получалось промежуточное физическое явление. Электрический ток течет по проводам, побочный эффект этого – выработка тепла: проводник нагревается, и на это уходит часть энергии тока.

Природа светодиодного свечения

Не сразу люди догадались это тепло использовать для обогрева помещений и для освещения. В последнем случае необходимо так сильно разогреть проволоку, чтобы она сама начала светиться. И не красным цветом раскаленной в печи стали, а ярко до ослепительности. Получается, свет в данном случае лишь второй продукт после тепла. Ток вырабатывает тепло, а тепло разогревает металл, заставляя его светиться.

Лампа накаливания

Такая двухшаговая схема использования электроэнергии – явление обычное. Что при использовании электричества, что при его выработке. Потому что механическая энергия воды, например, не сразу дает ток, а сначала вращает турбину, прикрепленную к ротору генератора, ротор со статором вместе вырабатывают переменное магнитное поле, а уж поле формирует электрический ток в проводниках. Аналогично и с тепловой генерацией.

Полупроводники дали возможность сразу, без посредников превращать одни виды энергии в другие. Соответственно, при этом сразу увеличился КПД, что способствовало эффективности и экономичности. В солнечных батареях солнечная энергия прямо переходит в электрическую. А электрическая так же просто излучается в виде света. При этом механика процесса несложна – простая пластинка полупроводника с определенными свойствами. Вот это и есть та самая революция XXI века, которую уже давно предрекали, и возможности которой еще не полностью изучены.

Нас интересует полупроводник – излучатель света, выполненный в виде диода, светодиод.

Интересны его свойства. У него много плюсов. Но и минусы уже нашлись. А может, его минусы – это просто не совсем понятые и нереализованные плюсы?

Свет полупроводник излучает безынерционно. Приложить можно постоянное напряжение, а можно – переменное. Причем в широком диапазоне напряжений. И он начнет светиться, причем так, как к нему приложили напряжение. Постоянное – будет свет постоянный, переменное – начнет мигать. Это считается недостатком светодиодных ламп. Но это не их недостаток, а недостаток напряжения, которое на него подают. Подавайте сглаженное, стабилизированное, или вообще постоянное, они и будут светить непрерывно и мягко.

Угол рассеяния света

Абсолютно такая же картина с углом рассеяния света. Светодиод выпускается в виде маленьких прямоугольных пластинок, и светит у него одна из граней. Ну и свет от нее будет, соответственно, как от плоской светящейся пластинки, или светящегося окошка. То есть рассеяние у него обычное для некогерентного света.

Большая часть света идет перпендикулярно, а вокруг оси направленности (перпендикуляра к поверхности) его поток убывает обратно пропорционально тангенсу угла отклонения. В общем, диаграмма направленности элементарного светодиода примерно такая же, как и диаграмма плоского светильника из тех же светодиодов. Получается, он светит вперед конусом с размытой границей. Примерный угол конуса света – около 120°.

Сейчас выпускают светодиодные лампы по форме точь-в-точь как лампы накаливания: с резьбой Эдисона, стеклянным баллоном и даже имитацией спирали внутри баллона. Причем спираль выполнена из проволочки, покрытой полупроводником, и эта проволочка излучает свет.

И какой у нее угол рассеяния? Проволочка – это цилиндр, значит, направление рассеяния по двум координатам будет 360 градусов, но проволочку изогнули и втиснули, и стала она светить точно так же, как спираль в лампе накаливания. Такая модель явно шаг назад относительно прогресса, поэтому, думается, она вряд ли проживет достаточно долго. Ровно до тех времен, когда «лампочка Ильича» уже не будет вызывать ни у кого ностальгию.

Диаграмма направленности светодиодной лампы

Диаграммы направленности различных ламп

Вот диаграммы направленности разных выпускаемых сейчас светодиодных ламп:

  1. матовое полушарие с цоколем E27. Светит так же, как плоская лампа;
  2. E27, но диаграмма значительно шире. Примерно как у обычных таких же по форме лампочек накаливания;
  3. то же, но E14 – «толстенькая» свеча;
  4. E14 – матовая свеча;
  5. «кукуруза» Е27 и Е14;
  6. GU10;
  7. MR16;
  8. E14 – свеча с тремя лепестками;
  9. E14 и E27 с конусной линзой.

E14 и E27 с конусной линзой

По диаграммам направленности можно видеть, как поведет себя лампа в разных видах подключений. Там, где сверху на диаграмме завал, понятно, что если лампу поставить в люстру баллоном вверх, потолок останется неосвещенным. Некоторые из таких ламп хороши в люстрах, некоторые – в настольных светильниках.

Человеческая фантазия неисчерпаема. Впереди еще множество экспериментов с диодными шнурами, лентами, матрицами, подсветками разной степени скрытности источника. Пока какой-то элемент не будет окончательно унифицирован в качестве общего для всех систем, легко подключаемого модуля. Вот тогда и можно будет «строить свет» таким, каким хочется.

Технические характеристики и разновидности сверхярких светодиодов

Мощные светодиоды представляют собой элементы с большими показателями свечения, яркости (более 300 Лм/Вт), мощности (10 – 100 Вт). Изначально они применялись в качестве индикаторных ламп, но сегодня актуальны для обустройства освещения. LED-светильники рассчитаны на 50 тыс. часов работы от питания 6-72 В, что позволяет пользователям сэкономить на плате за электричество.

  1. Размеры кристаллов
  2. Разновидности мощных светодиодов
  3. Однокристальные
  4. Многокристальные
  5. До 4 Вт
  6. Свыше 4 Вт
  7. Светодиоды 5 мм
  8. Высокого напряжения питания
  9. Цветные
  10. Royal Blue
  11. СОВ-матрицы
  12. Светодиоды High-Brightness
  13. PLCC
  14. P4
  15. Круглые
  16. Овальные
  17. Светотехнические показатели
  18. Материал основания
  19. Проводники LED-элементов
  20. Линзы для оптики
  21. Сфера применения

Размеры кристаллов

Светодиодная матрица мощностью 80 Ватт

Сверхъяркий элемент выстраивается на кристаллах, размеры которых указываются как mil – тысячная доля дюйма. Если перевести величину в миллиметры, получится 0, 0254 мм. Размер стандартного кристалла составляет 30х30 и 45х45 mil.

Специалисты для определения размера кристалла используют цифровые штангенциркули с острыми концами. Инструмент позволяет выявить величину с точностью до 0,01 мм. Среднестатистическому человеку достаточно знать, что размер соотносим с мощностью:

  • 1 W – 45х45 mil или 30х30 mil;
  • 0,75 W – 24х40 mil;
  • 0,5 W – 24х24 mil.

Кристалл светодиода производители утапливают в корпусе, поэтому для измерения не применяют микрометр.

Разновидности мощных светодиодов

Мощный светодиод является светоизлучающим диодом с высокой мощностью. Элементы имеют длину волн от 650 до 660 Нм, рассеивание видно под углом 160 градусов. Полупроводниковые устройства подразделяются на несколько групп.

Однокристальные

Мощный однокристальный светодиод

У осветительных элементов небольшие габариты, но высокая плотность и достойная интенсивность свечения. К особенностям однокристальных вариантов относятся:

  • световой луч направляется к краям;
  • угол подсветки – от 100 до 145 градусов;
  • цветопередача – CRI 70–90;
  • мощность – до 3 Вт;
  • яркость светового потока – до 334 Лм.

Чтобы сделать один широкоугольный светильник, однокристальных светодиодов уходит меньше, чем стандартных ламп.

Многокристальные

Многокристальная светодиодная матрица CREE CXA2530

Особенность твердотельных элементов – мощность, зависящая от величины напряжения. Сила тока при этом составляет 3000 мА. Производители выпускают линейки многокристальных светодиодов с запиткой от 6 до 72 В. Классификация:

  • элементы с высоким напряжением;
  • элементы мощность менее 4 Вт;
  • элементы мощностью более 4 Вт.

Многокристальные SMD-источники имеют белое или цветное свечение.

До 4 Вт

Сверхъяркие светодиоды с суммарными показателями мощности до 4 Вт представлены вариантами MX и ML. Они различаются по типу корпуса, но сходны по углу свечения 120 градусов. Устройства выдают холодное и теплое свечение, а их светоотдача соотносится с мощностью. Повышенное напряжение питания повышает срок службы элементов без влияния на качество света.

Свыше 4 Вт

В рамках «гонки за люменами» разработаны многокристальные модификации с мощностью от 4 до 25 Вт, которые отличаются:

  • световым потоком от 250 до 2100 Лм;
  • энергоэффективностью – самая крупная лампа потребляет 12 Вт;
  • наличием открытого диода или матовой колбы;
  • системой самоохлаждения.

Наиболее крупный представитель линейки выполняется в корпусе 7х7 мм.

Светодиоды 5 мм

Фишка устройств заключается в рефлекторе с люминофором, излучающим яркий свет. Отражатель без линзы вставляется в фонарь, и световое пятно фокусируется на одном участке.

Полупроводниковые элементы 5 мм в диаметре отличаются рабочим напряжением 1,9-3,4 В. Сила тока равняется 20 мА, а сила света – от 30 до 30 тыс. мкд. Самые яркие 5 мм светодиоды выпускаются в нескольких цветовых вариантах свечения – белый (холодный и теплый), синий, красный, оранжевый, зеленый или желтый.

Высокого напряжения питания

Высоковольтный яркий светодиод, или HVW отличается компактными габаритами, большим световым потоком. Такие устройства используются для производства ретрофитов с цоколями Е14 или Е27. Индекс передачи равняется 70-90 CRI. Модели с мини-драйверами и мини-радиаторы в сравнении с низковольтными аналогами имеют больший КПД.

Рекомендуется использовать высоковольтные модификации с рассеивателем.

Цветные

LED-устройства предназначены для декоративного освещения интерьера, растений или подсветки строений. Компактный корпус (1,6х1,6 мм или 3,45х3,45 мм) и линза-купол позволяют сфокусировать потоки света. У некоторых серий индикация реализуется при помощи 2-4 оттенков, причем, яркость и температура регулируются.

Royal Blue

Светодиоды диаметром 5 мм или больше – это сверхъяркие устройства с удаленным люминофором. Покрытие наносится не на кристалл, а на внутреннюю часть вторичной оптики. Royal Blue формирует глубокий синий световой луч. Угол его рассеивания равен 90, 100, 135 и 140 градусов. Максимальный ток при использовании – 500, 700, 1000 А.

В сравнении со стандартными конструкциями Royal Blue выше по эффективности на 30%.

СОВ-матрицы

Технология многочисленных кристаллов на плате, или Chip-on-Board предусматривает установку элементов без корпуса или подожки. Все кристаллы близко расположены, покрываются общим люминофорным слоем. Плотность при технологии СОВ составляет 70 кристаллов/1 см 2, поэтому светодиоды имеют равномерное свечение. Стандартный светящийся слой СОВ-матрицы – это квадрат со сторонами 1-3 см или круг, такой же в диаметре.

Благодаря Chip-on-Board налаживается изготовление источника света с габаритами светящегося элемента, равными ДНаТ или МГЛ. Яркий фонарик с одинаковым свечением будет иметь мощность 100-150 Вт.

Чаще всего СОВ-диоды применяются для наружно освещения или производства фотоаппаратуры (CRI больше 95).

Светодиоды High-Brightness

Супер мощные и яркие High-Brightness светодиоды характеризуются величиной тока 20-70 А. Выпускаются в цветном и белом исполнении. Количество оттенков излучения зависит от числа анод-катодных пар. Направленность света LED-компонентов обеспечивает их применение для наружной рекламы – щитов, вывесок, лайтбоксов.

Модификации светодиодов на одном-нескольких кристаллах, подходящие для наружного монтажа. Размеры SMD-устройств позволяют выбирать их для акцентной подсветки или табло бегущей строки.

Светодиоды-«Пираньи» изготавливаются в квадратном корпусе из эпоксидного компаунда. Поверхность линзы вогнутая, выпуклая или овальная, что способствует равномерной направленность потока. Угол рассеивания бывает больше 120 градусов. Для фиксации лампы предназначены 4 вывода из металла. Размеры элементов – 3-7,7 мм. Они пропускают ток до 50 мА при напряжении 4,5 В.

Улучшенные рассеивающие свойства, прочная подложка и несколько цветовых вариантов свечения позволяют задействовать устройства в наружной рекламе и автотюнинге.

Круглые

Сверхъяркий светодиод по световым показателям лучше СОВ, поскольку изготавливается по технологии Chip On Glass (чип на стекле). Круглые слаботочные элементы находятся в оптическом корпусе диаметром 5 мм из эпоксидки. При работе потребляют 20 мА тока. Видимый угол обзора – 360 градусов, что лучше плоской матрицы. Существуют варианты с ограничителями вывода и без них.

1 лампа с filament-светодиодами по интенсивности света сравнится с лампой накаливания на 60 Вт.

Овальные

Уникальные по конструкции светодиоды могут излучать потоки света в двух направлениях. Модели рассчитаны на силу тока 20 мА, не повреждаются от ультрафиолета, влажной седы, скачков температур. Большой угол рассеивания оправдывает применение овальных элементов для создания огромных LED-экранов. Корпус источника света – всего 4 мм.

Рассеивание световых потоков овальными светодиодами происходит по осям X и Y.

Светотехнические показатели

Практические все мощные LED-элементы функционируют от напряжения 12 W, реже – от источников питания 24-48 W. Рассмотреть подробные светотехнические характеристики можно на примере XLamp XM-L от бренда Cree:

  • мощность – 10 W;
  • рабочее напряжение – 12 В;
  • показатель энергоэффективности – до 170 лм/В;
  • световой поток – 850 Лм (сила тока 3 А);
  • параметры основания – 5х5 мм;
  • температура света – от 4000 до 5000 К.

При силе тока более 3 А светоэлемент выдает около 910 Лм.

Материал основания

Материал основания светодиодов

Основание предназначено для крепления кристаллов. Его создают из таких материалов:

  • Алюминий. Бюджетные светодиоды отличаются недостаточной теплопроводностью, накаливаются при эксплуатации. Отличить алюминиевое основание можно по легкому весу;
  • Медь. Хорошо отводит тепло от чипа, но имеет больший вес. Диоды в процессе эксплуатации нагреваются.

Светодиоды мощностью 10 – 100 W с медным основанием должны весить в 2-3 раза больше стандартных на 5 W.

Проводники LED-элементов

Тончайший проводник обеспечивает качество подключения кристалла к источникам питания. Хорошее изделие изготавливается из золота, на одном контакте находится по 2 элемента. Характеристика проводников наиболее выражено прослеживается на автомобильной подсветке. Золотой элемент выдерживает колебания до 30 В, а медный перегорает.

Линзы для оптики

Современные бренды выпускают специализированные оптические системы с различными диаграммами направленности (эллиптическая, для 3-х светодиодов). Основа для получения направленности параллельных пучков света – коллиматор. Он выполняется в виде отверстия в поглощающем покрытии с различной формой поперечного сечения. Источник излучения расположен на одном конце коллиматора.

Сфера применения

Энергосберегающие LED-светильники с небольшим коэффициентом пульсации используется в местах, где требуется яркая подсветка:

  • декоративное оформление помещений – подходят для напряжения сети 220 В;
  • производство автотранспорта – на приборной панели, дисплеях, сигналках, поворотниках;
  • уличное освещение;
  • наружная реклама – ситилайты, бегущие строки, информационные панели, щиты;
  • развлекательные заведения – акцентная подсветка зон;
  • оранжереи и теплицы – потоки определенного цвета стимулируют рост растений;
  • аквариумное освещение.

Популярность светодиодов связана с возможностью получения ультраяркости без особых затрат на электричество.

Ассортимент светодиодной продукции позволяет реализовать идеи декора интерьера, привлечь аудиторию оформлением вывески заведения. Эксплуатация светодиодов позволяет сэкономить на замене ламп накаливания – ресурс их работы равняется 30-50 тыс. часов.