Что такое светодиод: описание и характеристики

Параметры тока, важные для подключения диода в сеть

Работа светодиодов базируется на трех основных параметрах:

  • напряжение питания;
  • ток потребления;
  • рассеиваемая мощность.

Сила тока определяет стабильность функционирования элемента. Увеличение этого параметра, даже в небольших пределах, вызывает преждевременное старение кристалла (снижение интенсивности свечения) с одновременным усилением цветовой температуры. Для защиты от превышения силы тока в светодиодных светильниках или лампах устанавливаются драйверы — стабилизаторы.

Напряжение

«Напряжение на светодиоде» — это не совсем верное выражение. Правильнее применять термин «падение напряжения», обозначающий величину на выходе устройства при пропускании через светодиод номинального тока. Элементы разных цветов имеют собственное рабочее напряжение:

  • для синих, белых или зеленых светодиодов напряжение составляет 3 вольта;
  • красные и желтые устройства — от 1,8 до 2,4 В.

По этим показателям можно примерно определить напряжение светодиода. Однако, нельзя уверенно сказать, какое напряжение является номинальным для данного элемента, если просто посмотреть на его цвет и не выполнить никаких дополнительных измерений. При изменении параметров тока оттенок свечения изменяется, поэтому визуально определяется не номинал, а реально существующее напряжение.

Мощность диода

Мощность — это произведение силы тока на напряжение. Показатель расчетный, внешне он практически не подлежит определению. Точно узнать мощность светодиода можно из данных на упаковке, с определенной долей погрешности параметр измеряется мультиметром. Подготовленный, опытный человек способен определить значение по внешнему виду элемента, но и тут возможны ошибки, поскольку многие модели очень похожи друг на друга.

Что такое светодиод: описание и характеристики

Знание всех рабочих параметров светодиода поможет произвести правильную замену сгоревшего элемента. Кроме того, если знать потребление тока и вольтаж, можно вычислить мощность устройства, которая необходима при подборе соответствующего блока питания.

Например, если имеется светодиод с напряжением 3 В и силой тока 0,1 А, его мощность составит 0,3 Вт. Соответственно, при соединении 10 штук значение увеличится до 3 Вт.

Исходя из этих показателей, для сборки понадобится блок питания мощностью 3,3 Вт (с учетом 10% запаса для более стабильной работы).

Основные характеристики

Следуя пословице: «Встречают по одёжке…» достаточно взять в руки коробку с лампочкой, чтобы ознакомиться с её основными техническими характеристиками. Обратить внимание следует не на крупные яркие цифры, а на напечатанное мелким шрифтом описание из 10 и более позиций.

Световой поток

Во времена, когда лампа накаливания была источником света №1, понятие светового потока мало кого интересовало. Яркость свечения определялась номинальной мощностью лампочки. С появлением светодиодов мощность потребления источников света снизилась в разы, а КПД вырос. За счет этого появилась экономия, о которой так часто напоминают рекламные ролики.

Световой поток (Ф, лм или lm) – величина, которая указывает на количество световой энергии, отдаваемой осветительным прибором. Опираясь на значение светового потока можно легко подобрать замену существующей лампочке со спиралью. Для этого можно воспользоваться нижеприведенной таблицей соответствия. Наравне со световым потоком часто можно встретить понятие «световая отдача».

Её определяют как отношение светового потока к потребляемой мощности и измеряют в лм/Вт. Данная характеристика более полно отражает эффективность источника излучения. Например, светодиодная лампа нейтрального света мощностью 10 Вт излучает световой поток примерно в 900-950 лм. Значит, её светоотдача будет равна 90-95 лм/Вт. Это примерно в 7,5 раз больше, чем у аналога со спиралью в 75 Вт с таким же световым потоком.

Также величина светового потока зависит от цветовой температуры. В случае со светодиодами принято указывать световой поток для нейтрального света (4500°K). Чем выше цветовая температура, тем больше световой поток и наоборот. Разница в светоотдаче между однотипными светодиодными лампами теплого (2700°K) и холодного (5300°K) свечения может достигать 20%.

Мощность

Мощность потребления светодиодной лампы (P, Вт) – вторая по важности техническая характеристика, которая показывает на то, сколько электроэнергии потребляет светодиодная лампа за 1 час. Суммарное энергопотребление складывается из мощности светодиодов и мощности драйвера. Наиболее востребованы в наше время led осветительные приборы мощностью 5-13 Вт, что соответствует 40-100 ваттным лампам с нитью накала.

В качестве рекламы производители часто пользуются понятием «Эквивалентная мощность», которая выражается в надписи на упаковке наподобие 10 Вт=75 Вт. Это означает, что светодиодную лампу в 10 Вт можно вкрутить вместо обычной «груши» в 75 Вт, не потеряв при этом в яркости. Разнице в 7-8 раз можно верить.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Дизельные генераторы для дома и дачи: рейтинг лучших моделей. Какой выбрать?

Параметры тока для подключения светодиода: как определить и рассчитать правильные

Напряжение питания (U, В) принято указывать на коробке в виде диапазона, в пределах которого производитель гарантирует нормальную работу изделия. Например, параметр 176–264В свидетельствует о том, что лампочка уверенно справится с любыми перепадами сетевого напряжения без существенной потери яркости.

Если источник питания не содержит качественного стабилизатора, то перепады напряжения в сети питания будут сильно сказываться на светоотдаче и влиять на качество освещения. В России наибольшее распространение имеют led-лампы с питанием от сети переменного тока 230В частотой 50/60 Гц и от сети постоянного тока 12В.

Тип цоколя

Размер цоколя необходимо знать для того, чтобы подобрать лампочку в соответствии с существующим патроном в светильнике. Основная масса светодиодных ламп выпускается под резьбовой цоколь Е14 и Е27, которые являются стандартом для настенных, настольных и потолочных светильников советского образца. Не редкость светодиодные лампы с цоколем GU4, GU5.3, которые пришли на смену галогенным лампочкам, установленным в точечных светильниках и китайских люстрах с пультом дистанционного управления.

Цветовая температура (TC, °K) указывает на оттенок излучаемого света. Применительно к светодиодным лампам белого свечения всю шкалу условно делят на три части: с тёплым, нейтральным и холодным светом. При выборе следует учесть, что тёплые тона (2700-3500°K) успокаивают и располагают к уюту, а холодные (от 5300°K) бодрят и возбуждают нервную систему.

Угол рассеивания

По углу рассеивания можно судить о распространении светового потока в пространстве. Данный показатель зависит от конструкции рассеивателя и расположения светодиодов. Нормой для современных ламп широкого применения является значение ≥210°. Для эффективной работы с мелкими деталями лучше купить лампу с углом рассеивания 120° и установить её в настольный светильник.

Возможность диммирования (управление яркостью освещения) светодиодной лампы подразумевает её корректную работу от светорегулятора (диммера). Диммируемые лампы стоят дороже, так как их электронный блок имеет более сложное устройство. Обычная led-лампочка при подключении к регулятору света не станет работать или будет моргать.

Коэффициент пульсации (Кп) не всегда приводится в перечне характеристик, несмотря на то, что имеет первостепенное значение и оказывает влияние на здоровье. Необходимость в измерении данного параметра возникла ввиду наличия в лампе электронного блока и высокого отклика светодиодов. Низкокачественные источники питания не способны идеально сгладить пульсации выходного сигнала, в результате чего светодиоды начинают мерцать с некоторой частотой.

Наиболее качественными принято считать светодиодные лампы с Кп ниже 20%. В моделях с драйвером тока коэффициент пульсаций не превышает 1%. Определить данный параметр на практике несложно с помощью осциллографа. Для этого нужно измерить амплитуду переменной составляющей сигнала на светодиодах и разделить её на напряжение, измеренное на выходе блока питания.

Следует внимательно отнестись к данной характеристике, если предполагается эксплуатировать светодиодную лампочку в нестандартных условиях: на улице, в производственных цехах. Некоторые модели способны корректно работать только в узком диапазоне температур.

С помощью индекса цветопередачи (CRI или Ra) можно оценить, насколько естественным виден цвет предметов, освещённых светодиодной лампой. Хорошим считается Ra≥70.

Этот параметр выражается в виде обозначения IPXX, где ХХ – две цифры, указывающие на степень защиты от твёрдых предметов и воды. Его можно не обнаружить в перечне характеристик, если лампа предназначена исключительно для использования внутри помещений.

Для начала расскажем кратко, что такое светодиод. Это прибор, испускающий свет за счет полупроводниковых свойств использованных при его изготовлении материалов.

Что такое светодиод: описание и характеристики

Чтобы правильно выбрать светодиодное устройство, нужно учитывать ряд характеристик:

  • величина напряжения питания;
  • размеры;
  • мощность;
  • угол излучения;
  • срок деградации прибора;
  • светоотдача;
  • количество выводов;
  • цветовая температура.

Стандартная сила тока для светодиода составляет 0,02 Ампера. Однако встречаются и приборы, способные работать с мощностью в 0,08 А. Этот эффект достигается путем размещения 4х полупроводниковых кристаллов под одним корпусом. Так как каждый кристалл в отдельности работает с малой мощностью в 0,02 Ампера, прибор на 4х кристаллах будет потреблять 0,08 А.

Чтобы светодиод работал правильно, необходимо подавать на него ток равномерной величины. Даже если слегка повысить силу поступающего тока, заметным образом снизится интенсивность излучения. Это означает, что кристалл «стареет», то есть постепенно изнашивается и вскоре может выйти из строя.

При этом цветовая температура будет расти, что приведет к медленному перегреванию элемента. В итоге начнется постепенное изменение цвета освещения. Оно сместится к синей части спектра, а сам прибор раньше времени выйдет из строя.

Если же подать силу тока значительно выше необходимой, светодиод не выдержит нагрузки очень быстро. Это приведет к почти моментальному перегоранию осветительного прибора.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Инфракрасное отопление частного дома как обустроить отопление инфракрасными обогревателями

Напряжение

Что такое светодиод: описание и характеристики

К диодам нельзя применить выражение «напряжения питания». Чтобы описать свойства прибора, следует пользоваться характеристикой «падения напряжения». Она описывает, какое напряжение формируется в светодиоде, когда через него пропускается номинальный электрический ток.

На упаковке к светодиодным приборам, в графе «напряжение» указывается именно эта характеристика. Зная ее, можно вывести, какое напряжение остается на кристалле. Его и учитывают при различных расчетах.

Для изготовления светодиодов могут быть использованы разные виды полупроводников. Напряжение тоже будет разниться в зависимости от вида примененного материала. Установить его примерное значение можно, обратив внимание на цвет кристалла. Полупроводник светится белым, зеленым или синим, если его напряжение составляет приблизительно 3 Вольт. В это же время, напряжение в красных и желтых кристаллах будет меньше. Оно составит от 1,8 до 2,4 Вольт.

Параллельное подключение приборов с одним и тем же номиналом, при напряжении 2 Вольт, может вывести светодиоды из строя. Это происходит ввиду разброса параметров. Если увеличить напряжение всего на 0,1 Вольт, сила тока на светодиоде взлетит в 1,5 раза. Как результат, часть светодиодов перегорит. Оставшиеся приборы начнут работать чересчур тускло и неравномерно.

Как определить параметры тока для светодиода: способы, примеры расчета

Определить рабочие параметры или тип по внешнему виду очень непросто. Редко встречаются люди, способные узнать тот или иной вид светодиода по внешним признакам. Обычно, они по роду деятельности постоянно имеют с ними дело и начинают узнавать элементы с первого взгляда.

Возможность определить тип визуально значительно ограничена.  Можно попробовать проверить тип элемента по фотографиям в интернете. Составить поисковый запрос с указанием признаков неизвестного светодиода не сложно, после чего попытаться идентифицировать его, сличая с подобными устройствами на картинках. Проще всего определиться с типом устройств, если иметь дело со светодиодными лампами.

Определение параметров неизвестного светодиода может быть произведено различными способами, на основе той или иной методики. Некоторые из них являются чисто математическими, полученными с помощью расчетов на основе полученных данных. Другие варианты предполагают проведение измерений характеристик светодиодов с помощью специальных приборов (тестеров или мультиметров).

Информация о том, какой потребляет ток данный светодиод, позволит избежать перегрузок или нарушения рабочего режима при эксплуатации светильников. Небольшое понижение напряжения способствует продлению срока службы, но превышение параметров резко ускоряет выход из строя отдельных элементов или всей цепи.

Если производится сборка цепи из большого количества светильников, обязательно измерьте силу тока и сравните полученное значение с паспортными данными. Если имеется превышение заданных 20 мА, необходимо увеличить гасящее сопротивление (подобрать резисторы с большим номиналом). Если ток в цепи окажется немного меньше (порядка 18 мА), то ничего исправлять не надо. Такое значение не сможет заметно снизить яркость свечения, но смягчит режим работы и позволит увеличить срок службы светильников.

Далеко не все знают, как определить ток и прочие параметры неизвестного светодиода. Существуют разные варианты, требующие определенных знаний и практической подготовки, или простого наличия измерительного прибора. От применяемой методики зависит точность и корректность проверки устройства. Пользователи обычно прибегают к наиболее простому и доступному для себя способу определения рабочих характеристик, хотя он может оказаться не самым эффективным. Известны следующие варианты:

  • измерение специальными приборами (мультиметром);
  • расчет параметров с использованием теоретических методик;
  • визуальное определение типа светодиода.

Выбор того или иного типа проверки обусловлен возможностями и степенью подготовки пользователя. Рассмотрим их подробнее.

Типоразмеры smd светодиодов и их характеристики

SMD-светодиоды – это приборы, вмонтированные в печатные платы. Название «SMD» берется по имени технологии монтажа на поверхность (ТМП). Расшифровка аббревиатуры звучит как «Surface Mount Technology». Это означает, что осветительный прибор монтируется на поверхность платы. Компоненты для технологии поверхностного монтажа могут обозначаться как «чип-компоненты».

Размеры SMD-светодиодов определяют другие их характеристики. Приборы могут различаться по:

  • мощности;
  • яркости;
  • цветовой температуре.

Типоразмеры, имеющие максимальный спрос:

  • современный и технологичный 2835;
  • классический 3528;
  • мощный 3014;
  • яркий 5050;
  • не искажающий цвета 5630;
  • улучшенная версия своего предшественника, 5730.

Измерение силы тока светодиода

Рассмотрим подробнее конкретные типы размеров светодиодов и их характеристики.

Эти приборы характеризуются большой площадью излучения. Излучения SMD 2835 образует форму прямоугольника. Если сравнить его с круглым прибором типа SMD 3528, SMD 2835 выигрывает по характеристике светоотдачи.

При этом высота элемента SMD 2835 получается намного меньше. Она составляет всего 0,8 мм, а световой поток прибора при этом – 50 люмен.

Светодиоды SMD 2835 имеют термостойкий полимерный корпус. Он может сопротивляться воздействию интенсивных температур вплоть до 240 градусов по Цельсию. При этом излучение склонно ухудшаться всего на 5% за 3000 часов. Другие характеристики прибора этого типа:

  • тепловое сопротивление составляет 4 С/Вт;
  • рабочий ток может иметь максимальное значение в 0,18 А;
  • температура кристалла составляет 130 градусов по Цельсию;
  • для SMD 2835 делаются большие контактные площадки, поэтому от него лучше отводится тепло.

SMD 5050 состоит из трех светодиодов со схожими характеристиками. Они объединены под одним корпусом. Их технические особенности соответствуют свойствам кристаллов SMD 3528.

Другие характеристики прибора:

  1. Напряжение в SMD 5050 составляет 3-3,3 Вольт.
  2. Его светоотдача – 18-21 люмен.
  3. Мощность SMD 5050 образуется из суммы мощностей диодов в отдельности. Это означает, что 0,7 Вт умножается на 3. Таким образом, суммарная мощность составит 0,21 Вт.
  4. Цвет светодиодов SMD 5050 может быть как многоцветным, так и просто желтым, белым, зеленым или синим.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Рейтинг стабилизаторов напряжения для дома ТОП-10 лучших предложений на рынке рекомендации покупателям

Так как в SMD 5050 осветительные диоды располагаются очень близко к друг другу, стало возможным изготавливать приборы, допускающие точное управление каждым цветом в отдельности. Для управления обычно используются контроллеры. Они позволяют менять цвет диодов в специально обозначенное время, регулировать яркость свечения и другие параметры устройства.

Для SMD 5730 характерен корпус с размерами 5,7х3 мм. Эти диоды отличаются такими характеристиками:

  • усиленная мощность;
  • высокая яркость;
  • хорошие показатели эффективности;
  • износостойкость;
  • сопротивляемость разным температурным режимам;
  • влагоустойчивость;
  • изрядным сроком службы;
  • работают на импульсном токе.

SMD 5730 делится на две разновидности:

  1. SMD 5730-0,5. Как видно из названия, его мощность составляет 0,5 Ватт. Номинальный ток для этого типа приборов соответствует значению 0,15 А. Максимальная сила тока, с которой может справиться этот прибор, составляет 0,18 А. Эта величина возможна при импульсной работе прибора. При этом он может создавать световой поток до 45 люмен.
  2. SMD 5730-1. По названию можно заметить, что его мощность – 1 Ватт. Для работы ему необходим постоянный ток в 0,35 Ампер. При переводе в импульсный режим, эта величина может увеличиться до 0,8 Ампер. Показатель светового потока может доходить до 110 люмен. Это свидетельствует об очень высокой эффективности светоотдачи. Корпус для прибора делают из термостойкого полимера. Он может выдержать до 250 градусов по Цельсию.

Светодиоды «Пиранья»

SMD 5730 рассеивает свет под углом в 120 градусов. Световой поток деградирует всего на 1% за целых 3000 часов.

«Cree» – американская компания, занимающаяся производством самых ярких и мощных светодиодов. Это очень известная марка, выпускающая качественную продукцию с выдающимися характеристиками:

  1. Однокристальные светодиоды Xlamp. Излучение расходится по краям устройства. Данная технология сделала возможным выпуск светильников с очень большим углом свечения. При этом в конструкцию входит лишь небольшое число кристаллов.
  2. Однокристальные XQ-E High Intensity. Угол свечения диодов этого типа находится в диапазоне от 100 до 145 градусов. Размеры этих приборов – всего 1,6 х 1,6 мм. В это же время, их мощность составляет 3 В, а световой поток – целых 330 люмен.
  3. Многокристальные диоды этой компании могут потреблять от 6 В до 72 В. Для устройств этого типа характерны мощности до 4 Ватт, и более 4 Ватт. Многокристальные диоды делятся на группы, в зависимости от показателя мощности.

Цветопередача всех светодиодов однокристальной конструкции находится в границах CRE 70-90.

Основные выводы

Возможность определения рабочих характеристик светодиода позволяет создать для него оптимальный режим функционирования. В результате элемент сможет продемонстрировать максимальный срок службы и эффективность, выдать достаточную яркость свечения без перегрузок. Знание номинальных параметров устройства позволит исправить ошибки соединения, подобрать наиболее подходящий тип источника питания, избежать аварийных ситуаций или перегрузок.

Умение грамотно определить характеристики светодиода подразумевает знание различных методик проверки, от простого определения работоспособности, до более детальной проверки рабочего тока, напряжения и мощности. Это расширит возможности и позволит использовать один из вариантов, доступный в заданных условиях.

Быстродействие и отличные технические характеристики светодиодных ламп сделали их самым популярным источником освещения. Правильно подобранные параметры прибора позволяют организовать эффективное освещение с наименьшими затратами электроэнергии. Выбирая лампочку, обязательно следует обратить внимание на ее мощность и светоотдачу. А чтобы прибор освещения идеально вписался в обстановку и исправно выполнял свои функции, нужно учесть цветовую температуру выбранных диодов.

Оцените статью
MALIVICE.RU
Adblock
detector