Светодиоды: основные виды и их маркировка

Светодиоды: основные виды и их маркировка

Существует три основных типа светодиодов, которые различаются между собой по форме и функциональности. Как узнать, какой светодиод стоит в лампе? Важно уметь различать их по типу.

Выводные светодиоды

Такие диоды оснащены специальными «ножками», предназначенными для монтажа в отверстия печатной платы. Используются для подсветки и индикации, но есть отдельные модификации, применяемые для установки в бытовые фонари, переносные светильники, «лазерные» указки. Выпускаются выводные светодиоды в трех типовых модификациях:

• круглые (на 3, 5, 8 мм);
• цилиндрические;
• прямоугольные «Пиранья».

SMD-светодиоды

Используются очень широко, являются основой лампочек общего свечения, систем аварийного освещения и индикаторных панелей. Особенно популярны светодиодные ленты на SMD-диодах, которые выпускаются в виде линеек и модулей, с применением планарных светодиодов. Считаются наиболее универсальными, с прочным корпусом и высокой энергоэффективностью и длительным сроком службы.

Устанавливаются на плату с использованием поверхностного монтажа. В основе диода установлен светодиодный чип (кристалл), который установлен в корпусе квадратной или прямоугольной формы. Минусовой и плюсовой выводы сделаны в виде металлических полосок.

SMD- светодиоды создаются в 4 этапа:

• выращивание кристалла;
• планарная обработка пленки;
• бинирование (сортировка чипов по бинам (категориям));
• размещение полученных чипов в специальном корпусе.

Выращивание кристаллов осуществляется с помощью технологии, которая использует металлоорганическую эпитаксию. Это послойное наращивание структуры кристалла, создание контактных отводов от каждого p-n перехода.

На поверхность готового чипа наносится оптическое покрытие, в основном, это люминофор. На мощных светоизлучающих диодах устанавливается пластиковая фокусирующая линза, формирующая диаграмму направленности светового потока.

COB-светодиоды

На общей подложке COB-матрицы размещено большое количество светодиодных элементов. Это обеспечивает более высокую плотность кристаллов на единицу площади, если сравнивать с SMD-технологией.

Такая компактная матрица излучает световой поток хорошей однородности и интенсивности. Подложка выполняется из керамики или алюминия, заливается герметично люминофором. Чтобы излишки тепла были отведены, плата монтируется на радиатор.

Связанные вопросы и ответы:

Что такое светодиод

Внутри устроен совсем по другому, чем диод, но имеет те же самые свойства. Только еще и светится при протекании тока в прямом направлении.Все отличие от диода в некоторых характеристиках. Самое важное – прямое падение напряжения. Оно гораздо больше, чем 0,65 В у обычного диода и зависит в основном от цвета светодиода. Начиная от красного, падение напряжения которого составляет в среднем 1,8 В, и заканчивая белым или синим светодиодом, падение у которых около 3,5 В. Впрочем, у невидимого спектра эти значения шире.По сути падение напряжения здесь – минимальное напряжение зажигания диода. При меньшем напряжении, у источника питания, тока не будет и диод просто не загорится. У мощных осветительных светодиодов падение напряжения может составлять десятки вольт, но это значит лишь, что внутри кристалла много последовательно-параллельных сборок диодов.Но сейчас поговорим об индикаторных светодиодах, как наиболее простых. Их выпускают в различных корпусах, наиболее часто в полуокруглых, диаметром 3, 5, 10 мм.

Любой диод светится в зависимости от протекающего тока. По сути это токовый прибор. Падение напряжения получается автоматически. Ток мы задаем сами. Современные индикаторные диоды более-менее начинают светиться при токе 1 мА, а при 10 мА уже выжигают глаза. Для мощных осветительных диодов надо смотреть документацию.

применение светодиода

имея лишь соответствующий резистор можно задать нужный ток через диод. конечно, понадобится еще и блок питания постоянного напряжения, например, батарейка 4,5 в или любой другой бп.например, зададим ток 1ма через красный светодиод с падением напряжения 1,8 в.на схеме показаны узловые потенциалы, т.е. напряжения относительно нуля. в каком направлении включать светодиод нам подскажет лучше всего мультиметр в режиме прозвонки, поскольку иногда попадаются напрочь китайские светодиоды с перепутанными ногами. при касании щупов мультиметра, в правильном направлении, светодиод должен слабо светиться.поскольку применен красный светодиод, то на резисторе упадет 4,5 — 1,8 = 2,7в. это известно по второму закону кирхгофа: сумма падений напряжения на последовательных участках схемы равно эдс батарейки, т.е. 2,7 + 1,8 = 4,5в. чтобы ограничить ток в 1ма, резистор по закону ома должен обладать сопротивлением r = u / i = 2,7 / 0,001 = 2700 ом, где u и i – напряжение на резисторе и необходимый нам ток. не забываем переводить величины в единицы си, в амперы и вольты. поскольку выпускаемые номиналы сопротивлений стандартизованы выберем ближайший стандартный номинал 3,3ком. конечно, при этом ток изменится и его можно пересчитать по закону ома i = u / r. но зачастую это не принципиально.в этом примере ток, отдаваемый батарейкой, мал, так что внутренним сопротивлением батареи можно пренебречь.с осветительными светодиодами все тоже самое, только токи и напряжения выше. но иногда им уже не требуется резистор, надо смотреть документацию.

что-то еще про светодиод

по сути, светить – это основное назначение светодиода. но есть и другое применение. например, светодиод может выступать в качестве источника опорного напряжения. они необходимы, например, для получения источников тока. в качестве источников опорного напряжения, как менее шумные, применяют красные светодиоды. их включают в схему так же, как и в предыдущем примере. поскольку напряжение батарейки относительно постоянное, ток через резистор и светодиод тоже постоянный, поэтому падение напряжения остается постоянным. от анода светодиода, где 1,8в, делается отвод и используется это опорное напряжение в других участках схемы.для более надежной стабилизации тока на светодиоде, при пульсирующем напряжении источника питания, вместо резистора в схему ставят источник тока. но источники тока и источники опорного напряжения – это тема еще одной статьи. возможно, когда-нибудь я ее напишу.

Какие основные виды светодиодов существуют

Светодиодом (светоизлучающим диодом, СД, СИД) называют полупроводниковый прибор, который при пропускании через него электрического тока создает оптическое излучение. Простыми словами, это свет, который обычно лежит в узком диапазоне спектра. Он имеет определенный цвет, который определяет химический состав используемых полупроводников. Рассмотрим подробнее виды светодиодов, их характеристики и внешний вид.

Какие виды светодиодов существуют

По основной классификации выделяют следующие типы светодиодов:

• Индикаторные светодиоды: DIP-светодиоды, Super Flux Piranha («Пиранья») , Straw Hat, SMD-светодиоды. Это маломощные (около 0,2 В) кристаллы с невысокой яркостью. Их назначение – цветовая индикация, дополнительно их используют для подсветки приборных панелей, дисплеев и прочих приборов.
• Осветительные светодиоды: SMD-светодиоды , COB-светодиоды, Filament LED. Эти диоды используют непосредственно для освещения, внутреннего и наружного. Их можно встретить в фонарях, светодиодных лентах, автомобильных фарах и пр. Их отличие от индикаторных – более высокая мощность, достигающая десятков ватт.

Устройство и характеристики светодиодов

Сам светодиод представляет собой кристалл с простым устройством. В структуре элемента выделяют несколько составляющих:

• линза ;
• силиконовый слой;
• полупроводниковый кристалл;
• металлическая основа (из меди или алюминия);
• анод (+) и катод (-);
• защитный корпус.

В качестве полупроводника могут применяться разные неорганические материалы: арсенид галлия, селенид цинка, нитрид бора, карбид кремния и пр. Для каждого цвета используется определенный материал.

Для получения белого свечения необходимо сочетание 3 основных цветов (кристаллы должны гореть на полную мощность): красного, синего и зеленого, – или люминофор. Последним покрывают сам кристалл, в результате чего он дает белое свечение. Сочетанием трех цветов (красный – Red, зелёный – Green, синий – Blue) можно получить любой цвет – для этого меняют яркость свечения каждого кристалла в отдельности. По такому принципу работают RGB-светодиоды .

Основные характеристики светодиодов:

• Сила тока на кристалле. От нее зависит стабильность работы светодиодной ламы. При сильных скачках тока диод может перегореть. Чтобы это предотвратить, мощные светодиоды дополняют драйверами . Обычно каждый кристалл в диоде рассчитан на 0,02 А. Соответственно, светодиод с одним кристаллом работает с током 0,02 А, с 2 – 0,04 А и т. д.
• Напряжение. Важное значение имеет падение напряжения – его указывают на упаковке. Это значение соответствует величине напряжения на выходе после прохождения тока по LED-элементу. Напряжение зависит от типа диодов: у синих, фиолетовых, зеленых и белых – 2,2-4 В, у желтых, оранжевых и красных – 1,6-2,2 В, ультрафиолетовых – 3,1-4,4 В.
• Сопротивление. Меняется в зависимости от величины напряжения – чем оно выше, тем ниже сопротивление.
• Светоотдача и угол свечения. Величина светового потока определяется типом кристалла. Например, кристалл 5 мм имеет светоотдачу 5 Лм. Угол рассеивания светового потока составляет 20-120°.
• Цветовая температура. Определяет цвет свечения светодиодов, варьируется в пределах 1800-7500 К.
• Размер кристалла. Измеряется в Мил (mil), 1 mil = 0,0254 мм. Диоды, рассчитанные на 1-2 В, имеют размеры 30 или 45 Мил, более мощные (10-100 В) – 24х24, 24х44, 44х44 Мил.

Как определить полярность светодиодов

Полярность светодиода определяют по виду корпуса. Обычно катод и анод маркируются соответственно знаками «+» и «-».

Еще катод можно определить по специальному скосу на одном из углов корпуса.

У цилиндрических светодиодов внутри корпуса легко просматриваются электроды разной площади: катод (-) по размерам больше анода (+). Еще разница часто проявляется в длине выводов: анод (+) более длинный, чем катод (-).

В любом случае для определения полярности всегда можно воспользоваться мультиметром, переключив его в специальный режим «Тест диода». С его помощью также можно проверить светодиодную ленту на работоспособность .

Рассказать друзьям!

Как отличить один вид светодиода от другого

Применение SMD диодов повсеместно. Эти относительно маломощные светодиоды являются основой лампочек общего освещения, индикаторных панелей и систем аварийного освещения. Наибольшей популярностью пользуются светодиодные ленты на СМД диодах. Существуют и их вариации в виде модулей и линеек, где используются планарные светодиоды.

Определить тип и размер корпусов SMD диодов можно по маркировке, цифры которой обозначают ширину и длину. Новые модификации конструируются на группах, состоящих из четырёх равных по мощности светодиодов разных цветов – «G+R+W+B». Это увеличивает светоотдачу и расширяет световые оттенки, поэтому такой тип светодиодов самый яркий.

Классификация светодиодов по типоразмерам следующая:

Габариты, мм

3,5х2,8

5,3х3

3х1,4

5х5

4,8х3

4,8х3

2,8х3,5

Таблица включает усреднённые технические характеристики, которые показывают лучшие светодиоды с белым светом. Самые мощные лампы холодного и тёплого белого света обладают меньшим световым потоком и, имея равную яркость светодиодов, дают лучшее освещение, чем цветные.

Обратите внимание! Светоотдача тёплых тонов может быть на 10% меньше той, что отражают маркировка и характеристики, а холодных – на 10% больше, поэтому они самые энергоэффективные.

Реальные технические характеристики и качество светодиодов в значительной степени определяет марка светодиодов, причём колебания могут доходить до 15%. Качественные светодиоды выпускают крупные японские, европейские и китайские бренды. Бюджетные же устройства неизвестных китайских производителей, занесённые в каталог, обычно очень слабые, и вместо заявленных 0,5 Ватт могут выдавать 0,15 или даже 0,09.

Такие низкие показатели мощности объясняются тем, что внутри корпуса смонтирован кристалл меньшего размера. Это характерно для низкокачественной китайской продукции. Поэтому, самостоятельно проектируя источник питания, стоит стремиться к реальным показателям тока в нагрузке, равным около 95% от заявленного. При небольшой недогрузке можно увеличить рабочий ресурс даже для устройств, где используются не самые лучшие светодиоды.

Что означает маркировка светодиодов

Светодиоды — это удивительные полупроводниковые приборы , которые преобразуют электрическую энергию в свет. Они стали неотъемлемой частью нашей жизни , освещая дома , улицы , экраны наших гаджетов и многое другое. Однако , чтобы правильно выбрать и использовать светодиоды , важно понимать , что означают загадочные символы на их корпусе — маркировка.

Давайте разберемся , как расшифровать эту «тайнопись» и понять , какие характеристики скрываются за каждой буквой и цифрой.

Как понять язык светодиодов: расшифровка маркировки
Светодиоды – это миниатюрные источники света, которые нашли широкое применение в различных сферах, от бытовой электроники до профессионального освещения. И чтобы правильно использовать светодиод, важно понимать, что скрывается за его маркировкой.
Каждому цвету светодиода соответствует определенное напряжение и мощность, которые указываются в его маркировке. Например:
✅ Красный светодиод имеет напряжение в диапазоне 1,06-2,03 вольт.
✅ Оранжевый – 2,03-2,1 вольт.
✅ Желтый – 2,1-2,2 вольт.
✅ Зеленый – 2,2-3,5 вольт.
✅ Синий – 2,5-3,7 вольт.
✅ Фиолетовый – 2,8-4 вольт.
✅ Белый – 3-3,7 вольт.
Знание этих параметров крайне важно для правильного подключения светодиода к источнику питания. Если подать на светодиод напряжение, превышающее его допустимые значения, он может перегореть. А недостаточное напряжение приведет к тому, что светодиод будет светить тускло или вовсе не загорится.
Кроме напряжения, в маркировке светодиода может указываться и его мощность, измеряемая в милливаттах (мВт). Мощность определяет яркость свечения светодиода. Чем выше мощность, тем ярче он светит.
Также на маркировке может быть указан ток, который светодиод может потреблять. Это параметр важен для выбора подходящего резистора, который будет ограничивать ток, протекающий через светодиод.
Таким образом, правильная расшифровка маркировки светодиода – это ключ к его успешной эксплуатации. Понимание напряжения, мощности и тока позволит избежать ошибок при подключении и обеспечит долгую и бесперебойную работу светодиода.

Какие параметры важны при выборе светодиода

При выборе светотехнического устройства необходимо принимать во внимание параметры установленных в нем светоизлучающих диодов. Рассмотрим главные характеристики.

Ток

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.

Как определить мощность светодиода

Определить сколько потребляет светодиод по внешнему виду практически не возможно, поэтому этим способом также рекомендую пользоваться только в крайнем случае, так сказать в безвыходной ситуации. Методика визуального определения сводится к возможности отнесения «узнаваемого» к какому-либо известному Вам типу светоизлучающего диода. Определяем для «подопытного» тип светодиода (а лучше марку и модель, это можно сделать по маркировке ) и ищем к нему даташит, в котором можно найти точные характеристики, в том числе и мощность.

Давайте посмотрим, как применить способ на практике. Например, на руках у нас имеется светоизлучающий диод, как на фото ниже.

Сразу видим, что это SMD LED. Зная то, что в названии SMD LED зашифрованы габариты. Берем штангенциркуль и меряем размеры. Получив значения ширины – 28 и длины – 35 мм, можно с уверенностью сказать, что это светодиод SMD 3528 . Мощность SMD 3528 белого цвета составляет 0,06 Вт. Это значение является средним, т.к. оно может варьироваться плюс – минус 15% в зависимости от производителя.

Мощность светодиода зависит от излучаемого им цвета. Поэтому узнав характеристики для светодиода белого цвета, стоит знать, что для красного или зеленого они будут другие.

Рассмотренная выше методика применима к любому SMD LED и даже для светодиодной ленты, т.к. в ее основе лежат данные LED. Узнав мощность одного светоизлучающего диода на ленте, и посчитав их количество, Вы без труда узнаете мощность всей светодиодной ленты.

Что такое яркость светодиода

Не останавливающийся ни на минуту прогресс в области совершенствования полупроводниковых источников света необратимо завоевывает все новые области применения светодиодов и, соответственно, требует от них гораздо большего. Это обстоятельство подталкивает разработчиков на нетрадиционные решения проблем удовлетворения возросших требований. А для этого необходимо постоянно углублять знания в области физики работы светодиодов.

Возвращаясь к проблеме продолжительности работы и стабильности параметров светодиодов, стоит обсудить еще одну очень важную сторону этой темы — влияние температуры на характеристики излучения. В большинстве случаев, когда светодиоды участвуют в формировании ответственных сигналов, определенных стандартами, или являются исполнительной частью системы передачи изображения, температурным зависимостям всегда есть место при расчетах и проектировании систем, а также при поиске методов компенсации уходов параметров. Важно отметить, что под влиянием температуры изменяются практически все фундаментальные характеристики светодиодов, указываемые в спецификациях производителем только при комнатных температурах и составляющие основу для указанного проектирования, в то время как устройства на этих светодиодах, как правило, работают в широком диапазоне температур. Знание характера изменения характеристик в зависимости от тепловых условий позволит учесть и скорректировать выходные данные указанных устройств на их основе.

Как выбрать светодиод с нужным цветом

Специалисты видят стремительный рост развитие светодиодной рекламы. Прогнозируется, что доля LED-рекламы вырастет в разы. Сколько прослужат кристаллы – это определяет экономическую целесообразность преехода на этот тип подсветки.Попробуем разобраться сколько в среднем проживет светодиод. Если проследить сколько горит обычная лампа накаливания или газоразрядная трубка, то тут все просто. Их срок службы считается с момента, когда установили и до того момента, когда они сгорели. В служит лампочка накаливания около 1 000 часов. Газоразрядная лампа – 5000 часов. Сколько же проработает светодиод не так просто определить. К примеру если его включить и ждать, когда он потухнет, то можно ждать не один десяток лет. Теоретически, LED-кристалл – это вечный источник излучения видимого спектра. Это не совсем так. Это связано с тем что, светодиод со временем тускнеет. Связано это с тем, что в его кристалле содержатся вредные примеси, от которых невозможно полностью избавиться на этапе производства. Как раз на ресурс и влияют примеси, которые со временем изменяют структуру кристалла, и часть энергии из за этого преобразуется в тепло, а не в свет. И он начинает тускнеть. Поэтому, периодом работы светодиода обозначают то время, в течение которого он не потускнеет более чем на 30% от своего первоначального светоизлучения.

Какой же средний срок службы у светодиодов?

По тестам средний срок службы 5мм SMD составляет:

• светодиод белого цвета прослужит до 50000 ч. с падением светового потока до 35% в течение первых 15000 ч.
• светодиод синего и зеленого цвета – до 70000 ч. с падением светового потока до 15% в течение первых 25000 ч.
• светодиод красного и желтого цвета – до 90000 ч.

Производители светодиодов анонсируют гарантийный срок службы до 100 000 часов работы. Заявляемый срок службы любого светодиода является больше статистической характеристикой. Этот показатель сильно зависит от условий его эксплуатации, а также от критериев оценки надежности. Нельзя забывать, что на эффективность использования светодиодных лент влияние оказывает соблюдение правил проектирования подстветки и монтаж. Электроконструкция и технология изготовления светодиодов оказывают определяющее воздействие на ресурс работы и надёжность. Безупречная конструкция обеспечивает отвод тепла от кристалла, что продлевает время эксплуатации. Статистикой доказано, что на уменьшение светового потока влияет ряд факторов, таких как: температура окружающей среды, правильная вентиляция, влажности воздуха и других параметров. Светодиод не является «вечным двигателем», его ресурс ограничен, но при правильной эксплуатации и соблюдения всех требований правил монтажа светодиодных систем, он может быть в несколько раз больше.

Судите сами, при среднем сроке службы светодиода в 50 000 часов это составит:

• 24 часа в день - 5.7 лет
• 18 часов в день -7.4 лет
• 12 часов в день -11.4 лет
• 8 часов в день -17.1 лет

Нужно помнить, что у белых светодиодов срок службы меньше чем у цветных. Структур, излучающих белый свет, никто еще не придумал. Основой LED белого света свечения является структура InGaN, излучающая на длине волны 470nm (синий цвет) и нанесенный сверху на нее люминофор, излучающий в широком диапазоне видимого спектра и имеющий максимум в его желтой части. Глаз человека комбинацию такого рода воспринимает как белый цвет.
Люминофор ухудшает тепловые характеристики светодиода, поэтому срок службы сокращается.
Практика же показывает, что срок службы светодиодных лент может достигать до 70 000 часов при соблюдении правильных требований по их эксплуатации.
Наиболее важным являются:

1. Температура.
2. Механическое воздействие.
3. Потребляемая мощность.
4. Свет.
5. Влажность.
6. Химические вещества, например (воздух с высоким содержанием диоксида серы).