Светодиод 3528: параметры и полные характеристики, размеры

Технические характеристики SMD светодиода 3528

С SMD светодиодами 3528 знаком каждый, кому хотя бы раз приходилось выбирать в магазине LED-ленту. На базе этого типоразмера начался массовый выпуск гибких светодиодных лент, а технология производства чипов 3528 по-прежнему считается одной из самых надёжных.

Особенности и область применения

Первоначально светодиодам SMD 3528 не было равных в производстве компактных светильников и светодиодных лент. Их устанавливали везде, где требовалась дополнительная подсветка. Появление новых более мощных SMD LED должно было сместить их на второй план. Однако этого не произошло по нескольким причинам. Во-первых, яркие SMD 5730 и SMD 2835 не всегда подходят из-за ослепляющего действия. Во-вторых, они потребляют в 5 раз больше энергии, что требует подключения более мощного и дорогостоящего источника питания. И наконец, они в несколько раз дороже.

LED-ленты с применением чипов SMD 3528 идеально подходят для подсветки интерьера, салона автомобиля, рекламных вывесок и торговых помещений. Они востребованы там, где ценится комфортное не ослепляющее освещение. При этом желаемая светоотдача достигается путём подбора нужного количества чипов на метр (30, 60, 120). Из влагозащищённой ленты можно сделать подсветку днища авто или колёс велосипеда. Отдельные элементы собирают в модули для бегущих строк и рекламных экранов.

В основе изготовления LED SMD 3528 лежит годами проверенная технология, которой пользуются все производители. В связи с этим технические параметры светодиодов от (добросовестных!) компаний имеют схожие значения. Неприятные особенности могут возникнуть только в случае покупки дешёвой безымянной продукции, в которой то анод не стой стороны, то световой поток занижен.

Не стоит путать SMD светодиоды 3528 с похожими по написанию SMD 2835. На самом деле – это два разных вида светодиодов, имеющих много визуальных и технических отличий. Например, слой люминофора у 3528 имеет форму круга, а у их визави – занимает всю поверхность прямоугольника. Выпуск SMD 2835 является попыткой сохранить прежний типоразмер, но при этом получить улучшенные технические характеристики. Насколько это получилось у производителей – покажет время. А пока кристаллы под круглым люминофором по-прежнему востребованы, как более надёжные.

Технические характеристики

Однокристальный двухвыводной smd элемент имеет термостойкий корпус PLCC-2 (Plastic leadless chip carrier) размером 3,5 на 2,8 мм. Его высота составляет 1,4 мм. Катод отмечен срезом в верхней части корпуса. Излучающая поверхность белого светодиода покрыта жёлтым люминофором, под которым установлен чип голубого цвета излучения на основе материала InGaN. Цветные аналоги оснащены прозрачной линзой. Технические характеристики SMD 3528 рассмотрим на примере белого светодиода. Ему присущи следующие максимальные параметры, измеренные при температуре 25°C:

  • прямой ток (IF) – 30 мА;
  • прямой импульсный ток со скважностью не более 10% (IFP) – 100 мА;
  • мощность, рассеиваемая корпусом (PD) – 100 мВт;
  • обратное напряжение (UR) – 5В;
  • диапазон рабочих температур (TOPR) – (-40/+65)°C;
  • температура пайки, не более трёх секунд (TSLD) – 300°C.

Характеристики белого SMD светодиода 3528, измеренные на номинальном токе 20 мА и температуре 25°C имеют следующие значения:

  • прямое падение напряжения на p-n-переходе (VF) – 2,8-3,4В;
  • световой поток (Ф) – 7–7,5 лм;
  • угол рассеивания – 120°;
  • индекс цветопередачи (CRI) – не меньше 70. Точное значение CRI нужно смотреть на упаковке;
  • сопротивление перехода кристалл/подложка – 6 Вт/°C;
  • обратный ток при напряжении 5В (IR) – 10 мкА.

Примечание. У светодиодов теплых оттенков (warm white) световой поток в среднем равен 6,8 лм с допустимым отклонением 10%. В технических характеристиках цветных светодиодов указывают длину волны излучения или допускаемый производителем волновой диапазон.

Естественно, во время эксплуатации кристалл нагревается до более высокой температуры, что ведёт к снижению технических показателей. В среднем, при продолжительной работе температура перехода достигает 60-80°C, что негативно отражается как на световом потоке, так и на сроке эксплуатации полупроводникового прибора.

Читайте также:  Торшер своими руками: из дерева или других подручных материалов, выбор основания

SMD 3528 имеет практически линейное изменение светового потока о величины прямого тока. Из графика видно, что световой поток выражен в условных единицах, где единице интенсивности (1,0) соответствует значение, измеренное при токе 20 мА. Увеличение тока через p-n-переход до 30 мА даст прирост яркости на 40%. Однако, срок службы светодиода снизится в несколько раз, из-за длительной работы на максимально допустимых параметрах.

Следующий график иллюстрирует зависимость прямого тока от прямого падения напряжения. Типовое значение VF для большинства белых SMD 3528 при номинальном токе 20 мА лежит в пределах 3,1–3,3В, что отображено графически. При значениях VF ˂2.8В кристалл перестаёт излучать свет, а при VF ˃3,6В – начинает деградировать. Также стоит внимательно присмотреться к зависимости интенсивности излучения от температуры окружающей среды. На графике единице (1,0) соответствует паспортное значение светового потока, которое достигается только при температуре воздуха 20°C. По наклону прямой можно проследить, насколько снизится световой поток при увеличении температуры воздуха. Например, эксплуатируя светодиод при наибольшем TOPR=+65°C, можно говорить о снижении яркости более чем на 10%. Это одна из причин, по которой всем полупроводниковым приборам требуется качественное охлаждение.

Все белые светодиоды от ведущих производителей подлежат биновке. Бин-код указывается при маркировке и является единым для всей партии. По коду и цветовой температуре можно определить точные координаты бина цветности. Для этого в datasheet каждый производитель приводит диаграмму цветности. Ниже приведена диаграмма цветности белых светодиодов от компании Arlight. Наглядным примером качественных SMD 3528 является продукция компании Cree. Она предлагает PLCC-2 светодиоды пяти разных цветов в серии CLM1C-XKW, где вместо Х стоит буква, указывающая на цвет излучения. В частности, CLM1C-WKW – светодиод холодного белого цвета излучения со световым потоком 5,6 лм.

В продаже можно встретить светодиоды на чипе 3528 с улучшенными, примерно в 1,5 раза, характеристиками. Например, китайский гигант WAYJUN TECHNOLOGY производит в корпусе 3,5 на 2,8 мм светодиоды всех 5-ти основных цветов с номинальным током 50 мА, способных работать при температуре до +95°C, а также выдерживать нагрев во время пайки до 350°C.

Процесс пайки

Пайка оказывает большое влияние на надёжную и продолжительную работу светодиода. Даже кратковременный перегрев корпуса может вызвать необратимый процесс в кристалле, и как следствие, его выход из строя. В связи с этим во время монтажа и пайки рекомендуется соблюдать некоторые правила:

  1. Применять низкотемпературные сплавы.
  2. Брать и удерживать светодиод во время пайки с боков, используя пинцет или специальный зажим. Запрещается фиксировать и надавливать на люминофор пальцем и другими предметами.
  3. Использовать паяльную станцию, установив температуру жала паяльника на уровне 260°C. При этом время пайки не должно превышать 10 с.
  4. Допускается кратковременный нагрев светодиода до 300°C.
  5. Пайка оплавлением может быть произведена не более двух раз.

Светодиоды SMD 3528 и их характеристики

SMD 3528 являются первым поколением сверхъярких светодиодов, на основе которых стали производить первые LED-ленты. В статье объясняется, что это такое, какие бывают разновидности, где и как используется. Подробно описываются технические характеристики диодов, их особенности конструкции, схемы подключения, плюсы и минусы, а также как правильно выбрать продукцию.

Что это такое

Светодиод – это полупроводниковый источник света, который излучает свет при прохождении через него тока. Электроны в полупроводнике рекомбинируют с электронными дырками, выделяя энергию в виде фотонов. Такой эффект называется электролюминесценцией. Цвет свечения (соответствующий энергии фотонов) определяется энергией, необходимой электронам для пересечения запрещенной зоны полупроводника.

Белый свет получается с использованием нескольких полупроводников или слоя светоизлучающего люминофора (вещество, которое преобразовывает получаемую энергию в световое излучение). SMD (surface-mount device) – это устройства, предназначенные для поверхностного монтажа SMT (surface-mount technology). SMT – метод производства электронных схем, в котором компоненты монтируются или размещаются непосредственно на поверхности печатных плат. Электронное устройство, сделанное таким образом, называется устройством поверхностного монтажа.

Читайте также:  Прожектор своими руками (на 220 вольт): подбор корпуса и лампы

В промышленной сфере эта технология в значительной степени заменила метод конструирования сквозных отверстий, который заключался в установке компонентов с помощью проволочных выводов в отверстия на плате.

Где и как используется

На основе светодиодов 3528 изготавливаются LED-ленты. Также они применяются в качестве индикаторов разнообразных приборов, дорожных знаках, подсветке спальни, кухни, прихожей. Активно используются для подсветки архитектурных объектов, музейных стендов, а также рекламных вывесок и витрин. Вместе со светодиодными лампами Gauss в освещение вносится разнообразие и качество.

Особенности конструкции

  • SMD 3528 LED изготавливается в форме прямоугольника с таким соотношениями сторон: 3.5 мм на 2.8 мм.
  • Высота 1.4 мм. По два контакта видно с каждой из диаметрально противоположных сторон.
  • Линза, которую используют при производстве, – прозрачная.
  • Со стороны катода на корпусе виден срез (иначе ключ).
  • Рабочая поверхность покрыта люминофором. Сама она круглой формы.

Технические характеристики SMD 3528

  • Светоизлучающий кристалл изготовлен на основе InGaN (нитрид галлия, нитрид индия) и AlGaInP (алюминий, галлий, индиевый фосфат).
  • Характеристика белых диодов 3528 (2800-7000К).
  • Световой поток генерируется в диапазоне от 5 до 11 лм.
  • Светоотдача составляет 40 лм/Вт.
  • Теплоотвод отсутствует.
  • Угол рассеивания 90.
  • Область светоизлучения 4.5 мм.
  • Рабочая температура от -40 до +85 градусов.
  • Яркость сильно зависит от температуры.
  • Активно используя светодиод при температуре + 65, вы можете снизить яркость более чем на 10%. При температуре +80 она снижается на 25%. Это одна из явных причин, по которой всем полупроводниковым устройствам необходимо высококачественное охлаждение. Все белые светодиоды, включая SMD 3528 подлежат бинированию. Это процесс сортировки по группам готовых светоизлучающих устройств при серийном производстве светодиодов. Бин-код указывается при маркировке. Он остаётся единым для всей партии продукции. По цветовой температуре и этому коду определяются точные координаты бина цветности. Бин цветности – три позиции букв и цифр, а бин светового потока – две. Для этого, например, в SMD 3528 datasheet каждый производитель указывает диаграмму цветности.
  • Рассеиваемая мощность 100 мВт.
  • Прямое напряжение 2.8-3 В.
  • Максимальный рабочий ток 25А.

Характеристики светодиодной ленты 3528 60 LED

  • В технических характеристиках светодиодной ленты SMD 3528 указывается количество диодов на один метр. Их может быть 30, 60, 72, а также 120.
  • Если указано, что установлено 300 диодов, то имеется в виду длина ленты 5 метров. Нужно разделить на 5, таким образом получая 60 штук на один метр.
  • Она предназначена как для наружного (уличного), так и для применения в помещениях и зданиях. Благодаря хорошему стандарту защиты IP 54 её также можно использовать в помещениях с повышенным уровнем влажности. Управлять светом можно при помощи RGB-контроллера.
  • Световой поток на один метр составляет от 270 до 450 лм. Это эквивалентно обычной лампочке мощностью 30 Вт.
  • Потребляемая мощность 4.8 Вт на метр.
  • Рабочее напряжение составляет 12 В. SMD 3528 практически не нагревается, следовательно, её можно клеить без профиля из алюминия. Нередко недобросовестные производители с целью усилить яркость диодов ставят резисторы меньшего сопротивления, ограничивающие ток. Итого, свет получается ярче, однако срок службы значительно сокращается.
  • Лента может резаться каждые 5 сантиметров. В них находится по 3 светодиода.
  • В RGB-ленте в одном модуле из трёх диодов светиться может либо один, либо два. Остальные ждут своего свечения. При создании жёлтого цвета загораться будут сразу два компонента – зеленый и красный. Третий же диод останется в нерабочем состоянии. Из-за малой мощности и небольшого количества светодиодов провалы и разбежка световых пятен неизбежны. Полоса подсветки может оказаться не сплошной. Во избежание этого рекомендуется использовать рассеиватели света.
  • Однако SMD 3528 LED – самая экономичная из светодиодных лент за счёт своего низкого потребления энергии. Для подсветки потолка с общей длиной примерно 20 метров необходимо будет наличие блока питания с мощностью в 100 Вт. Лента также хорошо подойдёт для подсветки сценических костюмов. Небольшие куски ленты можно спокойно питать от батареек.
Читайте также:  Подключение люстры к двойному выключателю: схема соединения с 2, 3, 4 проводами

Схема подключения

Чтобы подключить SMD 3528 к стандартной сети 220 В, необходимо использовать драйвер, который играет роль источника стабилизированного тока. Встречаются две разновидности схем драйверов для светодиодов:

  1. На конденсаторе.
  2. Расширенная, с применением микросхем стабилизатора.

Сборка самого драйвера на конденсаторе не составит труда. Для этого понадобится минимум деталей и немного времени.

Благодаря высоковольтному конденсатору, напряжение 220 В понижается. Затем оно выпрямляется и стабилизируется. Он используется в недорогих светодиодных лампах. Главным недостатком является высокой уровень пульсаций света, которые неблагоприятно влияет на здоровье. Схему достаточно сложно рассчитать по причине разброса характеристик электронных составляющих.

Улучшенная схема с наличием специальных микросхем значительно улучшает стабильность непосредственно на выходе драйвера. При хорошем совладении с нагрузкой драйвер не допустит превышения коэффициента пульсации выше 10%. Драйвер можно также взять из вышедшей из строя лампочки.

При наличии стабилизатора можно легко регулировать силу тока. К техническим характеристикам микросхемы драйвера допускается добавить больше сопротивления или убрать один из резисторов. Так можно получить нужную силу тока.

Самая простая схема стабилизатора тока специально для светодиодов состоит из микросхемы LM317, а также аналогов этой модели. Сила тока на выходе может составлять от 0.1 до 5А. Имеется два недостатка – низкий уровень КПД и довольно сильный нагрев.

При параллельном подключении настоятельно рекомендуется использовать отдельный резистор на каждую цепь светодиодов. Также можно поставить одно мощное сопротивление на несколько диодов.

Какие есть виды

  • Существуют улученные версии SMD-светодиодов.
  • Среди них стоит отметить SMD 5050. У них наблюдается низкий уровень деградации (не более 4%) примерно за 3000 часов рабочего режима. Максимальная температура кристалла может достигать 110 градусов.
  • Появление трёхцветных RGB-диодов.
  • У светодиодов SMD 5730 уже имеется улучшенный кристалл со светоотдачей 158 лм/Вт.
  • Индекс передачи цвета варьируется от 60 Ra до 80 Ra.
  • Диапазон цветовой температуры несколько выше, чем у SMD 5328, и варьируется от 3000К до 7500К. Они считаются самыми мощными на сегодняшний день.

Достоинства

  • Низкое потребление энергии.
  • Доступная цена.
  • Отсутствие мерцания и пульсации.
  • Небольшой уровень нагрева.

Недостатки

  • Слабая мощность, по сравнению с последующими версиями.
  • Постепенная деградация кристалла.
  • Производственный брак.

Как выбрать

  • Упаковка должна быть сухой, чистой и без повреждений.
  • Обязательное наличие штрих-кода (и/или QR-кода).
  • На упаковке перечислены все параметры, функции и технические характеристики.
  • Некоторые недобросовестные изготовители практикуют использование чипов с меньшими размерами при неизменных размерах самого корпуса. В таком случае мощность и яркость таких образцов гораздо ниже, чем у оригинальной продукции.

Светодиоды SMD 3528 являются доступным, экономичным и безопасным вариантом для реализации самых разнообразных бытовых, дизайнерских и строительных решений. Благодаря низкому уровню потребления энергии эти источники света будут светить долго, а вместе со светодиодной лампой GX53 создадут незабываемую световую атмосферу.

COB LED: что это такое, хаpaктеристики и параметры светодиодной лампы

При увеличении мощности светодиодов производители начали поиск возможностей усовершенствования отвода тепла. В результате появились технология COB LED, позволяющая создавать компактные и мощные источники света с высокой оптической плотностью, избыток тепла из которых отводит корпус. Эти светодиоды встраиваются в лампы и прожекторы для освещения промышленных и жилых помещений, архитектурной подсветки.

Читайте также:  Светильник из эпоксидной смолы: особенности изготовления своими руками

Суть технологии

В COB-светодиодах кристаллы без корпуса и подложки, располагаются близко друг к другу, соединяются последовательно параллельно и покрываются одним слоем люминофора. На 1 см 2 платы можно разместить до 70-и чипов, в результате значительно повышается оптическая плотность (свечение равномерное, без точек). Плата может иметь различные размеры, лишнее тепло уходит через корпус независимо от количества диодов.

Форма модуля может быть прямоугольная, квадратная, круглая, овальная, что позволяет установить его пpaктически в любой осветительный прибор. Мощность зависит от площади, высокой яркости можно добиться при минимальных размерах модуля. Подобная конструкция не создает теней, поверхность освещается равномерно. Эти LED-источники хорошо работают со всеми пускорегулирующими устройствами, диммерами яркости и цвета, системами автоматического управления освещения.

Внимание! Чтобы получить большую мощность, можно использовать миниатюрную матрицу СОВ LED вместо объемной матрицы из SMD.

Процесс производства

Процесс производства COB LED состоит из множества этапов:

  • изготовления подложек;
  • нанесения на них состава, обеспечивающего адгезию;
  • установки кристаллов;
  • затвердения клеящего покрытия;
  • плазменной очистки от загрязнений;
  • электрического соединения светодиодов;
  • покрытия кристаллов люминофором, обеспечивающим герметизацию.

Печатная плата трехслойная: основание из металла, диэлектрик, слой, проводящий ток.

Длительное время реализовать СОВ технологию не позволяло отсутствие способа равномерного нанесения на подложки адгезивного состава. Он должен быть определенной толщины, не допускается ни увеличение, ни уменьшение. При первом варианте нарушается тепловой контакт с корпусом, при втором кристаллы отклеиваются.

В 2009 году был предложен метод magnetron sputtering (магнетронное распыление), позволяющий создать тепловой контакт, по качеству превышающий тот, который создается на печатных платах SMD. Новый метод назвали MCOB (Multi Chip-onBoard). На данный момент его используют все лучшие производители.

Внимание! Даже в научных изданиях COB и MCOB обладает одним и тем же смыслом.

СОВ технология позволяет создавать матрицы любой формы без дополнительных оптических элементов.

Отличительные хаpaктеристики COB

Светодиоды COB – полупроводники с напряжением 12-39 В, током до 160-900 Ма, мощностью 3-30 Вт и световым потоком 90-110 лм.

Как любой источник света, COB LED обладают достоинствами и недостатками, к первым можно отнести:

  • разнообразие форм;
  • возможность оснащения технологическими отверстиями;
  • наличие четкой теневой границы благодаря плавному распределению луча;
  • высокую светоотдачу;
  • зависимость мощности только от количества кристаллов и геометрии платы.

Основной недостаток – не ремонтопригодность (при выходе из строя нескольких чипов необходимо менять всю матрицу).

Filament LED – модификация COB- матрицы, так как обе изготовлены по одной технологии. Так как кристаллы нанесены на стеклянный стержень, технология переименована в COG (Chip-on-Glass).

На рынке доступны светодиодные «кукурузы». Такая лампа состоит из СОВ-пластин, по внешнему виду схожа с изделием из SMD 5730 или 5630.

  • цоколь Е27;
  • напряжение 3-35 В;
  • мощность примерно 9 Вт;
  • ток от 100 мА до 2,5 А;
  • свет белый теплый;
  • поток 800 лм.

Блок питания из 2-х конденсаторов, сглаживающих напряжение и устраняющих пульсацию. Такие лампочки греются, но не слишком. Отремонтировать их нельзя, нужно менять всю подложку. Чтобы продлить срок службы, необходимо создать оптимальные условия эксплуатации.

Монтаж COB светодиодов

Основное преимущество COB LED – упрощение монтажа кристаллов. Не требуется защитный корпус, светодиоды крепятся к радиатору (по сути, к корпусу светильника). Схема такая же, как у самых популярных светодиодов SMD, но один диод заменяет цепочка, состоящая из нескольких кристаллов.

Справка! В мощной СОВ-матрице может быть десятки и сотни кристаллов, соединенных последовательно и параллельно, для питания требуется блок на 9-40В.

Рекомендации по работе с COB светодиодами

COB используются для индикации и освещения, световой поток мощнее, чем у СМД. Но СОВ LED излучают свет под углом 180 градусов, поэтому не пригодны для систем с узконаправленным излучением.

Читайте также:  Как выпаять светодиод из светодиодной лампы, пайка smd на алюминиевую плату

Светильники из этих матриц подвергаются различным экспериментам, по результатам можно сделать определенные выводы:

  • это лучший вариант для коммерческих светильников с направленным лучом света;
  • хорошо подходят для уличных прожекторов с мощностью до 50 Вт;
  • для промышленных светильников «колокол» это не лучший вариант (особенно, если мощность более 50 Вт).

При выборе стоит помнить о том, что СОВ деградируют быстрее, чем СМД. В промышленности мешает такой фактор, как ослепление, мешающие работе.

Для жилых помещений производятся компактные прожекторы для декоративной подсветки и акцентирования отдельных элементов интерьера. Приборы с мощностью 7-9 Вт пригодны для архитектурной подсветки. CREE предлагает точечные настенные и потолочные светильники, излучающие свет без бликов и хорошо работающие с диммером.

Домашние мастера пытаются делать светильники своими руками, используя низкопрофильные держатели для СОВ-светодиодов. Они избавляют от необходимости работать с паяльником и специальными инструментами при установке матрицы в корпус светильника. Большинство этих изделий комплектуется пластинами, удерживающими диод, и проводами.

Основные выводы

COB-технология усложняет рядовому потребителю выбор при покупке, особенно, если производитель неизвестный. Параметры по внешнему виду определить невозможно.

Производители заявляют, что срок службы COB LED 30 тыс. часов. Такой результат достигнут при помощи испытаний в экстремальных условиях и математического моделирования. Проверить правдивость данного утверждения пока никому не удалось, так как на это требуется 5-6 лет. То, что это оценка производителя, подтверждается сроком гарантии на 20 тыс. часов.

Светильники с COB LED проще по конструкции, так как в них устанавливается одна матрица вместо нескольких светодиодов. Не требуется производство печатных плат и дополнительных оптических элементов, компактные размеры позволяют уменьшить габариты светильников. Сборка осветительных приборов проще: требуется только модуль, радиатор, линза и драйвер. Все эти аспекты снижают себестоимость.

При выборе важно учесть недостатки. Срок службы даже самых качественных COB LED меньше, чем СМД, а стоимость отличается мало.

Устройство и принцип работы светодиодов

С момента открытия красного светодиода (1962 г.) развитие твердотельных источников света не останавливалось ни на миг. Каждое десятилетие отмечалось научными достижениями и открывало для ученых новые горизонты. В 1993 году, когда японским ученым удалось получить синий свет, а затем и белый, развитие светодиодов перешло на новый уровень. Перед физиками всего мира стала новая задача, суть которой заключалась в использовании светодиодного освещения в качестве основного.

В наше время можно сделать первые выводы, свидетельствующие об успехах становления светодиодного освещения и продолжающейся модернизации светодиода. На прилавках магазинов появились светильники со светодиодами, изготовленными по технологии COB, COG, SMD, filament.

Как устроен каждый из перечисленных видов, и какие физические процессы вынуждают полупроводниковый кристалл светиться?

Что такое светодиод?

Перед разбором устройства и принципа работы, кратко рассмотрим, что светодиод из себя представляет.

Светодиод – это полупроводниковый компонент с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании электрического тока в прямом направлении.

В отличие от нити накала и люминесцентных источников света, испускаемый свет светодиодом лежит в небольшом диапазоне спектра. То есть кристалл светоизлучающего диода испускает конкретный цвет (в случае со светодиодами видимого спектра). Для получения определенного спектра излучения в светодиодах используют специальный химический состав полупроводников и люминофора.

Устройство, конструкция и технологические отличия

Существует много признаков, по которым можно классифицировать светодиоды на группы. Одним из них является технологическое отличие и небольшое различие в устройстве, которое вызвано особенностью электрических параметров и будущей сферой применения светодиода.

Цилиндрический корпус из эпоксидной смолы с двумя выводами стал первым конструктивом для светоизлучающего кристалла. Закругленный цветной или прозрачный цилиндр служит линзой, формируя направленный пучок света. Выводы вставляются в отверстия печатной платы (DIP) и с помощью пайки обеспечивают электрический контакт.

Читайте также:  Установка настенного светильника: как собрать бра с выключателем на веревочке

Излучающий кристалл располагается на катоде, который имеет форму флажка, и соединяется с анодом тончайшим проводом. Существуют модели с двумя и тремя кристаллами разного цвета в одном корпусе с количеством выводов от двух до четырёх. Кроме этого, внутри корпуса может быть встроен микрочип, управляющий очередностью свечения кристаллов либо задающий чистоту его мигания. Светодиоды в DIP корпусе относятся к слаботочным, используется в подсветке, системах индикации и гирляндах.

В попытках нарастить световой поток, появился аналог с усовершенствованным устройством в DIP корпусе с четырьмя выводами, известный как «пиранья». Однако увеличенная светоотдача нивелировалась размерами светодиода и сильным нагревом кристалла, что ограничило область применения «пираньи». А с появлением SMD технологии их производство практически прекратилось.

Полупроводниковые приборы с креплением на поверхность печатной платы коренным образом отличаются от предшественников. Их появление расширило возможности конструирования систем освещения, позволило снизить габариты светильника и полностью автоматизировать монтаж. Сегодня SMD-светодиод – это самый востребованный компонент, используемый для построения источников света любых форматов.

Основа корпуса, на которую крепится кристалл, является хорошим проводником тепла, что в разы улучшило отвод тепла от светоизлучающего кристалла. В устройстве белых светодиодов между полупроводником и линзой присутствует слой люминофора для задания нужной цветовой температуры и нейтрализации ультрафиолета. В SMD-компонентах с широким углом излучения линза отсутствует, а сам светодиод имеет форму параллелепипеда.

Chip-On-Board – одно из новейших практических достижений, которое в ближайшем будущем займет лидерство по производству белых светодиодов в искусственном освещении. Отличительная черта устройства светодиодов по технологии COB заключается в следующем: на алюминиевую основу (подложку) через диэлектрический клей крепят десятки кристаллов без корпуса и подложки, а затем полученную матрицу покрывают общим слоем люминофора. В результате получается источник света с равномерным распределением светового потока, исключающий появление теней.

Разновидностью COB является Chip-On-Glass (COG), которая подразумевает размещение множества мелких кристаллов на поверхности из стекла. В частности, широко известны филаментные лампы на 220 В, в которых излучающим элементом служит стеклянный стержень со светодиодами, покрытыми люминофором.

Принцип работы светодиода

Несмотря на рассмотренные технологические особенности, работа всех светодиодов базируется на общем принципе действия излучающего элемента. Преобразование электрического тока в световой поток происходит в кристалле, который состоит из полупроводников с разным типом проводимости. Материал с n­-проводимостью получают путем его легирования электронами, а материал с p-проводимостью – дырками. Таким образом, в сопредельных слоях создаются дополнительные носители заряда противоположной направленности. В момент подачи прямого напряжения начинается движение электронов и дырок к p-n-переходу. Заряженные частицы преодолевают барьер и начинают рекомбинировать, в результате чего протекает электрический ток. Процесс рекомбинации дырки и электрона в зоне p-n-перехода сопровождается выделением энергии в виде фотона.

Вообще, данное физическое явление применимо ко всем полупроводниковым диодам. Но в большинстве случаев длина волны фотона находится за пределами видимого спектра излучения. Чтобы заставить элементарную частицу двигаться в диапазоне 400-700 нм ученым пришлось провести немало экспериментов с подбором подходящих химических элементов. В результате появились новые соединения: арсенид галлия, фосфид галлия и более сложные их формы, каждая из которых характеризуется своей длиной волны, а значит, и цветом излучения.

Кроме полезного света, испускаемого светодиодом, на p-n-переходе выделяется некоторое количество теплоты, которая снижает эффективность полупроводникового прибора. Поэтому в конструкции мощных светодиодов должна быть продумана возможность реализации эффективного отвода тепла.

DIP, SMD и COB: особенности устройства светодиодов

  1. Сферы применения светодиодов в повседневной жизни
  2. Общие принципы работы устройств
  3. Особенности разных видов светодиодов
  4. DIP
  5. SMD
  6. COB

Под светодиодным элементом подразумевают полупроводник, оснащенный переходом электронно-дырочного типа, способным создавать оптическое излучение небольшого спектра при пропуске прямого электрического заряда. Этот эффект именуется электролюминесценцией, и именно благодаря ему светодиодные излучатели получили столь широкое применение.

Читайте также:  Настольная лампа для школьника: какая лучше для зрения (рейтинг)

Сферы применения светодиодов в повседневной жизни

Сегодня светодиоды используются повсеместно. Различные осветительные приборы, подсветка предметов интерьера, освещение магазинов, а также жилых и промышленных помещений – перечень этот можно продолжать бесконечно. Такая популярность обусловлена рядом преимуществ, начиная с длительного срока эксплуатации и надежности и заканчивая безопасностью, ведь LED не содержит ртути, а значит, не требует особых условий для утилизации. Кроме того, эксплуатация таких осветительных приборов позволяет экономить электричество, и нередко выгода составляет около 50 процентов.

Общие принципы работы устройств

Среди главных особенностей светодиодных элементов – способность излучать волны определенной длины и цвета, напрямую зависящих от того, какую формулу имеет лежащий в их основе кристалл. Основа LED-компонента выделяет минимум тепла, поэтому абсолютное большинство устройств, работающих на кристаллах полупроводникового типа, не требует дополнительного охлаждающего оборудования. Пожалуй, именно эти принципы, включая высокую экологичность и безопасность в применении, являются обобщающими для всех светодиодов, вне зависимости от их типов и особенностей. В остальном принцип работы может отличаться, так как существует несколько стандартов для LED, имеющих свои преимущества и недостатки.

Особенности разных видов светодиодов

Используемые сегодня светодиоды имеют ряд отличительных характеристик, поэтому их можно классифицировать сразу по нескольким признакам.

Одним из первых светодиодов стал стандарт DIP, расшифровывающийся, как Direct In-Line Package, который был создан и получил свое широкое применение еще в XX веке. Конструкция этого элемента представляет собой миниатюрную стеклянную или пластиковую беспигментную колбу, выполняющую функцию своеобразной линзы, способной фокусировать и направлять свет в конкретном направлении.

В этом случае кристалл размещается непосредственно на катоде, тогда как с анодом его соединяет соответствующий провод. И катод, и анод выпирают из-под колбы, в результате чего образуется некое подобие ножек, которые припаиваются к ленте, после чего все свободное пространство изолируется от внешней среды с помощью специального герметика. За частоту и интенсивность мерцания, уровень яркости и порядок/силу подачи тока на проводящий кристалл отвечает микрочип, которым в некоторых конструкциях можно управлять.

К неоспоримым плюсам DIP-стандарта можно отнести высокую яркость, долговечность работы даже при эксплуатации в условиях внешней среды, а также небольшое энергопотребление.

Главным конкурентом для DIP является стандарт SMD, который получил ряд существенных отличий. Среди них – особенности крепления кристалла, который в случае с SMD размещается на теплоотводящей подложке с вмонтированными в нее же контактами. Соединение с анодом выполняется анодным проводом, как и у DIP. То же самое можно сказать и об управляющем микрочипе, который здесь также имеется.

А вот линза получила овальную форму, хотя сегодня довольно широко применяется другая технология, которая вообще не предполагает использования защитных корпусов. То есть герметический состав для обеспечения изоляции наносится прямо поверх кристаллов, что чревато определенными ограничениями по уровню яркости. Так, обозначенный показатель редко когда превышает 8 тысяч кандел на квадратный метр. Однако миниатюрный размер LED-элементов позволяет использовать их для оснащения как домашних, так и уличных интерьерных экранов и панелей.

Этот стандарт, расшифровывающийся, как Chip-On-Board, появился относительно недавно, но уже успел занять лидирующие позиции на рынке благодаря особенностям своей конструкции и направленности света. Главная отличительная характеристика таких LED заключается в том, что к подложке крепится большое количество кристаллов, надежная фиксация которых обеспечивается за счет специального диэлектрического состава.

Такой подход позволяет создавать равномерный источник света без теневых помех, которые наблюдаются в других конструкциях. В качестве наглядного примера можно привести такую популярную продукцию, как филаментные лампочки, рассчитанные на 220 вольт, в основе которых лежит стержень из стекла, полностью покрытый светодиодами и защитным люминофором.

Проводя сравнительную характеристику среди всех перечисленных стандартов, стоит отметить, что все они имеют приблизительно одинаковый срок службы, рассчитанный в своем максимуме на 150 тысяч часов. Однако при сопоставлении SMD и DIP становится очевидно, что первый явно проигрывает последнему по уровню яркости. В то же время оба они уступают COB, давая рассеивающий свет, тогда как этот стандарт по праву считается лучшим решением в коммерческом сегменте осветительных приборов направленного типа.

Читайте также:  Ремонт люстры с дистанционным управлением: своими руками, в домашних условиях

Несколько слов о COB-светодиодах, их отличия и особенности

Обычный светоизлучающий диод представляет собой полупроводниковое устройство, способное формировать оптическое излучение в момент, когда через него пропускается электрический ток. С другой стороны, светодиоды, выполненные по технологии COB (Chip On Board), появились значительно позже, но уже успели зарекомендовать себя, как надёжные устройства, пригодные для использования в различных осветительных приборах.

Когда были созданы мощные светодиоды SMD (Surface Mounting Device), приобрёл актуальность вопрос наращивания их светоотдачи с возможностью выработки рассеянного света. В процессе совершенствования светодиодов появилась концепция, в рамках которой предлагалось размещать на плату в едином корпусе несколько кристаллов. Дальнейшая деятельность разработчиков была связана с уменьшением размера кристаллов, а не с попытками увеличения их мощности.

В результате таких экспериментов исследователям и удалось получить COB-светодиод, имеющий одно основание, на плоскости которого размещено несколько маленьких чипов. Что касается используемой печатной платы, то в её основе имеется металлизированный слой. В целом же, печатная плата имеет три слоя:

  • металлизированное основание,
  • диэлектрическую прослойку,
  • токопроводящий слой.

Стоит отметить, что основание изготавливают из металла с хорошим показателем теплопроводности. Это говорит о том, что данный слой, помимо основной функции, выполняет роль радиатора, т.е. рассеивает вырабатываемое в процессе функционирования устройства тепло.

Кратко о производстве COB-светодиодов

Для объединения светодиодов с платой используется адгезив, после чего они соединяются между собой. В завершающей стадии изделие покрывается слоем люминофора. Такой подход позволяет производить COB-матрицы, формирующие луч рассеянного равномерного света без необходимости включения в конструкцию иных оптических изделий. Кроме того, технология делает возможным создание матриц практически любой формы по достаточно невысокой стоимости, что также немаловажно для производителей.

Если рассматривать процесс подготовки COB-матрицы подробнее, то он начинается с нанесения тонкого слоя адгезива, делающего возможным соединение светодиодов за счёт поверхностного сцепления с основанием. Стоит отметить, что слой должен быть нанесён таким образом, чтобы обеспечить надёжное соединение LED-кристаллов и равномерный отвод тепловой энергии. Добиться этого удалось за счёт внедрения технологии магнетронного распыления, которая помогла получить первые экземпляры плат Multi Chip On Board, т.е. с многочисленными кристаллами на едином основании.

В дальнейшем на поверхности основы устанавливаются чипы, а затем поверхность подвергается очистке от любых посторонних частиц. На следующем этапе осуществляется электрическое соединение светодиодов, после чего остаётся лишь нанести люминофор.

Достоинства и недостатки COB-матриц

Что касается сильных сторон COB-матриц, то в первую очередь следует сказать о высокой универсальности. Производители могут создавать COB-матрицы любых размеров, дополняя их всеми необходимыми функциональными элементами. Это означает, что изделие такого типа может быть изготовлено для осветительного прибора любой формы. Кроме того, при необходимости можно с лёгкостью заменять элементы, вышедшие из строя в процессе эксплуатации.

Ещё одним плюсом является равномерный рассеянный свет, излучаемый COB-светодиодами. Благодаря этому предметы, освещаемые светильником или фонарём на COB-светодиодах, имеют выраженные светотеневые границы. Важно и то, что COB-матрицы имеют неплохие показатели светоотдачи. Так, в некоторых случаях эта характеристика достигает отметки в 165 лм/вт.

Главным недостатком COB-матриц является их непригодность к ремонту. Это означает, что при выгорании хотя бы одного чипа придётся осуществлять замену всей матрицы целиком.

В качестве примера фонаря на COB-светодиодах можно рассмотреть Focusray 1062, о котором мы рассказывали недавно. Он неплохо защищён от внешнего воздействия, выдаёт рассеянный равномерный свет и отлично подойдёт для освещения участка во время отдыха в загородном доме или на даче, места туристической стоянки в походе и т.д.

Читайте также:  Адресные светодиоды WS2812B и Ардуино: подключение и управление (эффекты в скетч)

Подводя итог можно сказать, что COB-светодиоды выглядят весьма перспективно. Несмотря на то, что сейчас они не слишком распространены, в будущем, вероятно, ситуация изменится в их пользу. Даже если они не найдут широкого применения в фонариках, то уж наверняка отлично подойдут для уличного освещения, ламп и некоторых других осветительных приборов.

Чем отличаются светодиоды COB и SMD?

Чем отличаются светодиоды COB и SMD?

Вы когда-нибудь задумывались о том, насколько зернышко соли маленькое? Размер одного зерна составляет около трех миллиметров. Теперь представьте предмет, размеры которого составляют третью часть зерна соли. Разместите мысленно крошку на плату – и получите светодиод, наименьший из существующих сегодня. Технологии стремятся к уменьшению размеров LED, и возникновение светодиодных ламп типа SMD и COB это подтверждает. Как они возникли, чем отличаются и где используются?

Содержание

Как пришли к созданию матриц SMD и COB

Долго время развитие светотехники двигалось в направлении увеличения мощности светодиода. Светодиоды типа DIP, со светоотдачей максимум 5 Лм или 0,08 Вт, использовались в индикаторном освещении. Тогда как для яркого освещения применялись более мощные модели (до 10 Вт, хоть большей популярностью пользовались изделия от 1 до 3 Вт). Задачей было создать источник света, увеличив его светоотдачу без увеличения количества светодиодов. Это удалось, но не стало причиной уменьшения стоимости LED-светильников. К тому же, светоотдача светильника была существенно меньше, чем у используемых в нем LED.

Главная неудача вектора развития заключалась в природе самого светодиода – это точечный источник света. Массовый потребитель ждал изобретение, которое бы создавало рассеянный свет, тогда как ему предлагали товар, который без дополнительной оптической системы создавал неприятный слепящий эффект. Оптические решения делали свет LED рассеянным, но также увеличивали стоимость продукции и становились причиной потери силы светового потока (до 35%). Производство таких светильников требовало большого объема ручного труда.

Выход из положения нашли в 2000-х годах, когда создали LED поверхностного монтажа (SMD – Surface Mounting Device – «устройство с креплением на поверхность») с размерами чипа 3,5 мм на 2,8 мм. Изобретение вызвало фурор и завоевало лидерские позиции на рынке. Позже изобрели более яркий аналог – SMD 5050.

Светодиодная матрица SMD

Массовое производство светильников с SMD-светодиодами началось с 2009 года. Особенности матриц состояли в следующим:

  • мощность одного чипа – от 0,01 до 0,2 Вт;
  • размеры – от 1,4 до 6 мм;
  • наличие кристаллов в количестве от 1 до 3, установленных на основе из керамики или алюминия.

Кристаллы создаются искусственным образом с использованием подложек из наносапфира и галлия, что наслаиваются и соединяются с основой.

Сверху чип покрыт люминофором оранжевого или желтого цвета. Первый излучает белый свет теплой температуры свечения (2700-3500K), второй – холодной (6000-6500K). RGB модели, которые позволяют выбрать цвет свечения (синий, зеленый, красный), люминофор не содержат:

Инкапсулируют тип с помощью специального кремниевого клея, нанесенного на поверхность люминофора. К монтажной плате чип крепится припоем.

Принцип работы SMD-светодиодов (и отличие их от COB) состоит в том, что чипы крепятся на плате на расстоянии друг от друга. Это является недостатком матрицы и причиной низкой ремонтоспособности, если один из диодов вышел из строя. Проще и дешевле заменить плату, чем перепаивать составляющие ее элементы.

Светодиоды SMD выпускают нескольких размеров: 2835, 3014, 3030, 3528, 5050, 5630, от чего зависит мощность:

Мощность, Вт

Более современная матрица – COB

Технология Chip On Board появилась на рынке в 2010 году. Матрица COB представляет собой размещенные на плате близко друг к другу кристаллы (в количестве от нескольких десятков и больше), покрытые общим слоем люминофора. Таким образом достигается световой поток, который мощнее, чем у матрицы SMD. COB излучает более равномерный свет, с котором отдельные точки (кристаллы) практически не различимы. К тому же, стоимость такой матрицы ниже.

Читайте также:  Подсветка штор светодиодной лентой: в чём преимущества, как сделать своими руками, фото

Такое решение позволило изготавливать источники света той же мощности, что и SMD, но меньших размеров. Соответственно, появилось больше возможностей использовать это преимущество в дизайне светильников.

При тех же размерах, мощность COB значительно выше и достигает 100 Вт, что при хорошем теплоотводе позволяет получить светоотдачу в пределах 100–150 Лм/Вт (светоотдача лампы накаливания 100 Вт – около 12 Лм/Вт).

Лучшие показатели теплопроводности достигаются большей площадью подложки. В SMD тепло от диодов поступает к радиатору, проходя через электроды и подложку (чаще алюминиевую). В COB этот путь упрощен, поскольку чипы установлены сразу же на подложку (из керамики или алюминия).

Срок службы COB-матриц, как заявляют производители, составляет 30-50 тыс. часов. Эти данные получают путем математического моделирования, поскольку на стадии изготовления проверить время работы невозможно. Иначе пришлось бы ждать почти 6 лет, чтобы удостовериться, что LED работает, как заявлено. Этого времени достаточно для изобретения более эффективной модели, а полученные результаты потеряют актуальность.

Как выбрать светодиодную лампу?
Подробнее!

Для того чтоб понять, какие перспективы открывает изобретение LED-матрицы минимально возможных размеров и почему современные технологии к этому стремятся, рассмотрим пример.

Вернемся мысленно к тому времени, когда были популярны SMD, а о возможностях и коммерческом потенциале COB еще не думали. Чип с размерами 3,5 на 2,8 мм имеет мощность 0,06 Вт. Для того, чтоб сконструировать светильник 50 Вт необходимо было установить в нем 50/0,06 = 833 чипов! И это без учета того, что каждому чипу требуется место для рассеивания тепла, как и светильнику в целом. Посчитать приблизительные габариты такого прибора несложно. Сложнее представить, как им пользоваться и кто его будет покупать.

На верхнем рисунке представлены размеры чипа SMD и COB-светодиода. Мощность последнего – 50 Вт, размеры – 36 x 36 мм. Работать с осветительной техникой стало проще, модельный ряд товара вырос, о чем говорит и с ассортимент продукции ТМ Брилле. Увидеть своими глазами товар и проверить его работу можно в наших магазинах. Сайт позволяет купить светильники и LED лампы в несколько кликов с доставкой и гарантией.

Где используют SMD и COB

SMD более популярны в изготовлении светодиодных лент и лампочек, прожекторов. COB выигрывает конкуренцию при комплектации светильников для коммерческих целей и акцентной подсветки, уличной подсветки мощностью до 50 Вт. На рисунке ниже отображен видимый свет от матриц, зависимо от типа рассеивателя:

Освещение промышленных и складских помещений, где требуются светильники мощностью больше 50 Вт, обеспечивается с помощью SMD. COB в этих целях реже устанавливают из-за ослепляющего эффекта. Если персонал не работает на высоте, вблизи светильников, этот недостаток можно не брать во внимание.

COB спроектированы таким образом, что замена чипов на матрице становится невозможной. Соответственно, в случае поломки, необходимо отдавать в ремонт весь светильник (если он имеет встроенные источники света). Преимущество SMD – большая гибкость для различных инженерных идей, ведь набор микросхем зависит от компоновки платы. В бытовых условиях изменить микросхему не удасться, но при наличии оборудования это возможно.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: