Светодиодная люстра своими руками (из диодной ленты) на 220в

Как сэкономить и смастерить светильник из led-ленты своими руками

Несколько лет назад популярность светодиодных лент просто зашкаливала. На сегодняшний день потребность в них снизилась, но, несмотря на это, многие люди до сих пор используют данные источники света в качестве подсветки и украшения для натяжных или гипсокартонных потолков. А следуя приведенным ниже инструкциям и правилам электротехнической безопасности, вы сможете смастерить уникальный светильник из светодиодной ленты своими руками.

Понятие и сферы применения

Светодиодные светильники имеют массу преимуществ, но главным недостатком по-прежнему остается чересчур высокая стоимость. Последнее нивелируется низким потреблением электроэнергии и большим рабочим ресурсом, но все же намного дешевле соорудить собственный осветительный прибор, отдельно купив дешевые гибкие платы и светодиоды. Стоимость одного погонного метра светодиодной ленты составляет около 100–250 рублей.

Если желаете сэкономить, то покупайте ленту в бухтах по 10 м, тщательно выбирая необходимый класс светодиодов. Используются данные устройство во всех сферах жизнедеятельности, на объектах, где требуется искусственное освещение.

По сравнению с лампами накаливания у гибких источников света на led-диодах огромное количество преимуществ:

  • высокая экономичность;
  • продолжительный срок эксплуатации;
  • доступность;
  • возможность выбора форм;
  • безопасность;
  • гибкость.

Области применения светодиодной ленты безграничны. Она используется в качестве подсветки для аквариума, потолка, мебели и других предметов интерьера, рабочих зон, витрин (чаще все-таки неоновые ленты). Перечислить все возможные варианты нереально. Здесь главное – научиться правильно выбирать светодиодную ленту в зависимости от конкретной задачи, ориентируясь на технико-эксплуатационные характеристики.

Применение разноцветной гибкой платы на натяжных потолках обусловлено глянцевой поверхностью, отлично отражающей падающие световые лучи, что позволяет добиться интересных эффектов — от визуального увеличения комнаты до создания незабываемой романтической обстановки. Сделать это при помощи классической люстры или точечных светильников гораздо сложнее.

Вообще светодиодная лента — самый универсальный источник света. Из нее можно создавать неповторимые рисунки и формы, а для ее самостоятельного изготовления используются едва ли не любые материалы. Наиболее распространенными считаются приборы из пластика и поливинилхлорида.

Виды и параметры

Для самостоятельного изготовления светодиодного светильника нужно как следует изучить широкий модельный ряд диодов, представленный как бюджетными, так и элитными аналогами.

Наиболее востребованными считаются недорогие диодные конструкции следующих серий:

  1. SMD 3528 — диоды располагаются плотно друг другу, при этом на один погонный метр может быть как 60, так и 240 штук. Их количество влияет на мощность прибора (5–16 Вт) и световой поток (5–9 лм).
  2. SMD 2835 Premium — одна из лучших лент бюджетного исполнения, характеризующаяся более высокой яркостью по сравнению с остальными типами. На один погонный метр приходится 60–120 led-диодов, при этом отрезки могут нарезаться длиной по 5 см (около трех диодов). Идеальное решение для украшения и подсветки небольших предметов интерьера или создания точечного освещения. Величина светового потока насчитывает 20–23 лм.
  3. SMD 3014 схожа с предыдущей моделью. На одном погонном метре может быть от 60 до 120 полупроводников. В зависимости от их числа мощность составляет 36/72 Вт, световой поток — 6/11 лм.

Из светодиодных лент, оснащенных более мощными полупроводниками, выделим следующие модели:

  1. SMD 5050 — на один погонный метр приходится 30–120 светодиодов. Мощность варьируется от 7,2 до 25 Вт, световой поток — 50–60 лм.
  2. SMD 5630 и SMD 5730 — схожие серии, характеризующиеся повышенной мощностью, продолжительной эксплуатацией и яркостью 50–60 лм. Чаще всего эксплуатируются в светодиодных светильниках.

Помимо классических моделей уже изобретены более современные и неординарные конструкции:

  • высоковольтная гибкая плата, предназначенная для прямого подключения к сети на 220 В;
  • низковольтные решения на 12 или 24 В, в электрическую цепь которых подключают выпрямитель;
  • модели с влагозащитным корпусом.

Светодиодная лента продается в бухтах по 5–10 м, но при необходимости обычными ножницами может быть разрезана на отрезки необходимой длины. Если возникла необходимость в монтаже ленты на большую поверхность, то помните общее для всех правило: на каждые 15 пог. м нужно устанавливать один блок питания.

Высоковольтные платы не имеют каких-либо ограничений по метражу и реализуются в бухтах по 100 м. Обычно нарезка выполняется по длине 50 или 100 см.

Экземпляры с повышенной защитой от влаги конструктивно идентичны обычным платам. Разница связана с наличием защитного силиконового покрытия, обеспечивающего определенную защиту от проникновения пыли и влаги:

  • IP44 — хорошая защита от попадания пыли и грязи;
  • IP65 — защита от пыли и влаги с сохранением высокой эластичности в условиях низких температур;
  • IP67 — защитное покрытие выполнено в форме прочной силиконовой трубки;
  • IP68 — повышенная защита в виде двухслойной силиконовой трубки со специальным наполнителем.

Изделия с классом защиты IP67 и IP68 используются для качественной подсветки аквариумов, бассейнов и других искусственных водоемов. При этом глубина погружения не должна превышать 1 м. Если на упаковке указан класс IP33, то такое устройство выпускается без силиконовой защиты.

Читайте также:  Садовый светильник на солнечной батарее: схема и изготовление своими руками

Типы применяемых led-диодов

При создании самодельной ленты, светящейся одним цветом, подойдут полупроводники типа SMD 3028 или SMD 5050. Во втором случае используются три кристалла, поэтому свечение будет наиболее ярким, но и потребление электроэнергии выше. Также яркость зависит от числа элементов, расположенных на 1 пог. м.

Количество светодиодов на условный метр влияет на суммарную нагрузку изделия:

  • 30 элементов типа SMD 5050 — 7,2 Вт;
  • 60 SMD З528 — 4,8 Вт;
  • 60 SMD 5050 — 15 Вт;
  • 120 SMD З528 — 9,6 Вт;
  • 120 SMD 5050 — 25 Вт;
  • 240 SMD З528 — 19,2 Вт;

Платы с полупроводниками, расположенными в несколько рядов, именуются многорядными. В таких случаях обычно используют технологию RGB, позволяющую получить разноцветное свечение.

Ввиду наличия нескольких стандартов производители изготавливают ленту, работающую от источника постоянного тока напряжением 12 или 24 В, или напрямую от сети переменного тока 220 В.

Для чего нужны контроллеры и блоки питания

При изготовлении самодельных осветительных приборов на основе светодиодов необходимо установить специальный адаптер (выпрямитель, блок питания), который будет преобразовывать переменное электричество 220 В в постоянный ток 12/24 В в соответствии с мощностью используемых полупроводников.

Чтобы сделать правильный выбор и купить подходящий блок питания, подсчитайте количество диодов на одном погонном метре, после чего сначала умножьте его на мощность одного led-диода, а затем — на количество погонных метров. В конце обязательно следует дать небольшой запас — около 10–15%.

К примеру, если вы используете диоды типа SMD 5050, устанавливаете приблизительно по 60 штук на погонный метр и протяженность платы составляет 5 м, то (исходя из таблицы выше) общая нагрузка будет равна 15*5=75 Вт. Увеличьте значение на 15% и получите необходимую мощность адаптера — 86–87 Вт. При сборке гибкой платы с регулируемым уровнем яркости и переключением света электрическая схема должна быть дополнена контроллером и пультом ДУ.

Подготовка материалов и деталей

Прежде чем приступать к работе, подсчитайте требуемое число светодиодов, их яркость и мощность используемого адаптера. В зависимости от предназначения светильника длина платы будет составлять:

  • ночник, подсветка для выключателя или розетки — небольшой отрезок с тремя диодами;
  • аквариум — отрезок, равный длине стенки или периметру емкости;
  • освещение грядки — несколько частей, длина которых соответствует протяженности грядки;
  • подсветка для компьютерной клавиатуры — в соответствии с длиной периферийного оборудования;
  • при замене люминесцентной лампы — несколько частей, длина которых соответствует длине лампы.

Яркость свечения ленты, ее размеры и плотность расположенных полупроводников зависят от конкретных условий. Мощность блока, как отмечалось выше, должна равняться общей нагрузке с запасом 10–15%.

Также вам могут пригодиться провода, трубка для термоусадки и изоляции, паяльник, олово, канифоль. Вместо паяльника можно использовать специальные коннекторы. Ни в коем случае не паяйте ленту с помощью кислоты, которая приведет к окислению и разрушению проводников или короткому замыканию.

В случае применения платы в качестве подсветки для аквариума воспользуйтесь прозрачной трубкой, а для повышения влагозащиты используйте силиконовый герметик.

Сборка светильника

Тщательно продумав конструкцию светильника, собрав нужные инструменты и материалы, можно приступить к его изготовлению. В некоторых случаях весь процесс заключается в банальном приклеивании платы к какому-либо основанию — например, к клавиатуре. В других ситуациях может потребоваться частичная или полная переделка источника света.

При установке такого светильника нужно учитывать несколько дополнительных факторов:

  1. Блок питания, используемый для понижения напряжения, следует разместить на максимально близком расстоянии к диодам. С увеличением протяженности проводки возрастают потери напряжения, что приведет к снижению уровня освещения.
  2. При размещении на металлическом основании между лентой и светодиодами нужно проложить слой изоляции.
  3. Если лента подключается к промышленной сети 220 В через конденсатор, то обязательно следует покрыть ее силиконовым герметиком. Желательно в два слоя.

Важно! Лента, подключаемая через блок питания, характеризуется повышенной электрической и пожарной безопасностью, чего не скажешь о п. 3 из предыдущего списка. Работы с такой платой следует выполнять при полном отключении напряжения.

Особенности и этапы выполнения монтажных работ

Для создания необычного светильника из диодной ленты подойдут самые разные предметы — от стандартного цоколя лампы накаливания до корпуса люминесцентного источника света.

Подобные процедуры сопровождаются многочисленными требованиями, главные из которых:

  1. При подключении самодельного прибора нужно использовать многожильную проводку. Один конец оборудуется наконечником с сечением 0,75 мм и коммутируется с контроллером, а другой припаивается к концам светодиодной платы. Для повышения фиксации следует применить термоусадочные трубки.
  2. Если устройство монтируется на навесные потолки, то желательно использовать самоклеющуюся ленту. Перед поклейкой предварительно очистите и обезжирьте поверхность потолка, дав ей как следует просохнуть. Снимать защитную пленку на тыльной стороне гибкой платы нужно непосредственно перед монтажом. Малейшая грязь или пыль, осевшая на клеевом слое, приведет к ухудшению адгезии. Негативно на адгезии сказывается и наличие влаги. Если лента устанавливается в помещении с повышенной влажностью, то обязательно следует наладить проветривание. На улице подобные действия нужно выполнять исключительно в сухую погоду.
  3. При расстоянии свыше 7 м между блоком питания и самодельной лентой нужно увеличить сечение провода.
Читайте также:  5630 SMD LED: параметры мощности, расшифровка, технические характеристики

Подключение адаптера выполняется с соблюдением полярности и клемм:

  • для одноцветных лент технология максимально проста — «плюс» спаивается с «плюсом», а «минус» — с «минусом»;
  • для разноцветных лент присуща своя маркировка — V+ (напряжение), R, G, B для переключения цвета (к контроллеру).

Дополнительно разноцветные светодиодные платы оснащаются диммерами, предназначенными для изменения яркости и смены цвета свечения. В комплекте с ними идет пульт для дистанционного управления. Низковольтное оборудование на 12 или 24 В — идеальное решение для дома или квартиры, высоковольтные гибкие платы — для организации уличного освещения.

Соблюдая ряд технических рекомендаций и правил безопасности, вы с легкостью сможете создать необычную подсветку предметов интерьера, аквариума, бассейна, потолка и т. д. Стоимость светильников, изготовленных по этому принципу своими руками, гораздо ниже заводских led-приборов.

Как сделать светодиодный светильник своими руками – пошаговая инструкция

Популярность светодиодных светильников настолько высока, что мастера не обошли ее своим вниманием. На просторах интернета сегодня можно найти огромное количество схем, с помощью которых можно ответить на вопрос, как сделать светодиодный светильник своими руками? И как показала практика, самый простой из всех вариант – это использование в светильнике светодиодной ленты. Конечно, лента чаще всего используется для декоративной подсветки, но если правильно провести расчеты яркости освещения и количества светодиодов, то из нее можно сделать неплохой светильник для зонального освещения. К примеру, для рабочего стола. Поэтому рассмотрим один из вариантов, который нам показался не очень сложным.

Схема светодиодного светильника своими руками

Для этого вам потребуется неисправный люминесцентный светильник. Как показывает практика, у него чаще всего выходит из строя электронный пускорегулирующий аппарат, а короче ЭПРА. Так вот все время менять ЭПРА на новый – денег не оберешься. Поэтому из этого источника света легко можно сделать светильник на светодиодной ленте.

Выбор светодиодной ленты

Итак, длина люминесцентного светильника 30 см, потребляемая мощность 8 Вт. Для того чтобы яркость света была достаточной, чтобы нормально работать за письменным столом, необходимо правильно подобрать саму ленту.

  • Во-первых, необходимо отметить, что светодиодная лента – это, по сути, плато гибкого типа, на котором установлены светодиоды и резисторы (токоограничивающие).
  • Во-вторых, обратите внимание на ее технические характеристики, особенно это касается яркости горения диодов. Оптимальный вариант: 780-900 Lm/м.
  • В-третьих, подогнать под размер светильника саму ленту не проблема. Она подрезается по участкам, которые на ней обозначены. В других местах резать нельзя.
  • В-четвертых, на обратной стороне ленты нанесен клеящийся слой, так что закрепить ее на поверхности светильника будет просто.

Место для отрезания светодиодной ленты

Сборка светильника

В первую очередь необходимо из светильника удалить плато ЭПРА. Затем на него наклеиваются отрезки светодиодной ленты. В данном случае количество наклеиваемых рядов может быть разным, к примеру, шесть рядов по три диода в каждом с поперечной установкой. Вариации установки могут быть разными, главное – точно соблюсти мощность необходимого свечения.

Блок питания

На этом элементе нового светильника необходимо остановиться более подробно, потому что светодиодная лента на блоке питания люминесцентной лампы работать не будет. Все дело в том, что для светодиодной ленты необходима стабилизация напряжения и тока. Если этого не сделать, то диоды будут перегреваться, и в конечном итоге просто перегорят.

В нашем случае оптимальный вариант – это блок питания без трансформатора, но с балластным конденсатором. Вот схема блока питания снизу.

Блок питания с балластным конденсатором

В этой схеме C1 – это тот самый балластный конденсатор, который гасит сетевое напряжение 220 вольт. После него ток подается на диодный выпрямитель VD1-VD4. После этого постоянное напряжение подается на фильтр C2. Чтобы конденсаторы быстро разряжались, в схему установлено два резистора R2 для C1, R3 для C2. Резистор R1 – это своеобразный ограничитель сетевого напряжения, а диод VD5 – это защита от перенапряжения выходного тока, которое составляет максимум 12 вольт (это на случай, если произошел обрыв светодиодной ленты).

Самый главный элемент в этой электрической сети – конденсатор C1. Здесь важно точно подобрать его по необходимым параметрам емкости. Не стоит для этого пользоваться сложными формулами. Просто найдите в интернете калькулятор, с помощью которого вы точно проведете расчет. Правда, для этого понадобится одна вводная информация: сила тока на отрезке светодиодной ленты. Обычно это указывается в паспорте изделия.

Читайте также:  Светодиодная лента в интерьере: как украсить комнату, идеи использования

Но учитывайте тот момент, что в сопроводительных документах указывается максимальный параметр тока, поэтому не стоит его принимать, как основной. К примеру, ток в 150 мА будет нормальным для нового светильника длиною 30 см. При этом светодиоды нагреваться не будут, а яркость свечения будет достаточной.

Блок питания для светодиодной ленты

Попробуйте ввести в калькулятор наши данные, вы получите показатель емкости конденсатора – 2,08 мкФ. Округляем его до стандартного – 2,2 мкФ, который будет выдерживать напряжение до 400 вольт.

Внимание! Собранный по этой схеме блок питания является бестрансформаторным. Поэтому всю схему надо установить в специальный корпус, который не пропускает электрического тока, к примеру, в пластмассовый. Плюс ко всему рекомендуется придерживаться строго всех правил техники безопасности. Нельзя соприкасаться во время работы светильника с токоведущими частями блока.

Постоянно выходящий из строя ЭПРА выбрасывать не надо. Его необходимо проверить на исправность. Здесь важно, чтобы был цел диодный мост, все остальные детали можно убрать.

А вот теперь необходимо проверить блок питание и плато на предмет корректной работы. Просто к блоку надо подсоединить светодиодную ленту, включить его в розетку и проверить, как работают светодиоды. Если вас все устраивает, то можно устанавливать блок питание в корпус светильника и делать капитальное соединение всех его частей между собой.

Заключение по теме

Как видите, собрать светодиодный светильник своими руками не проблема, если вы немного разбираетесь в электрических элементах и владеете навыками работы с паяльником. Конечно, это не единственная схема. Можно сделать светильник из обычной энергосберегающей лампы, или люстры, где использовались лампы накаливания. Главное – правильно собрать блок питания, подгоняя его под напряжение 12 вольт и силу тока отрезка светодиодной ленты.

Раздел про светодиоды

Светодиоды – самый эффективный на сегодняшний день из всех распространенных источников света. За эффективностью кроются и проблемы, например высокое требование к стабильности тока, который их питает, плохая переносимость сложных тепловых режимов работы (при повышенной температуре). Отсюда выходит задача решения этих проблем. Давайте разберемся, чем отличаются понятия блок питания и драйвер. Для начала углубимся в теорию.

Блок питания – это обобщенное названия части электронного устройства или другого электрооборудования, которое осуществляют подачу и регулирование электроэнергии для питания этого оборудования. Может находиться как внутри устройства, так и снаружи, в отдельном корпусе. Драйвер – обобщенное название специализированного источника, коммутатора или регулятора питания для специфичного электрооборудования. Различают два основных типа источников питания: источник напряжения и источник тока. Давайте рассмотрим их отличия. Источник напряжения – это такой и источник питания .

Светодиоды вытеснили большинство других технологий в освещении. Благодаря своей универсальности, низкой стоимости и эффективности светодиоды теперь используются в любых приложениях в самых разных случаях: индикаторы состояния, подсветка ЖК-дисплеев, а также освещение помещений или уличное освещение – все это области, в которых теперь более удобно (экономически, а не технологически) использовать светодиоды, а не классические источники излучения света. Давайте посмотрим на характеристики, которые сделали светодиоды стандартом для источников света и связанных типов приложений.

Светодиод – это активный полупроводниковый электронный компонент, основой которого является диод. Фраза «светоизлучающий диод» подчеркивает, что эта технология представляет собой не что иное, как p-n-переход с геометрическими и физическими характеристиками, предназначенный для использования эффекта электролюминесценции полупроводников .

Начнем с того, что в обычной светодиодной ленте, независимо от того одноцветная она или RGB, все светодиоды ленты питаются и светятся одновременно, поскольку все они получают питание параллельно от одного источника, драйвера, который работает по своему алгоритму, реализуемому непосредственно внутри драйвера, и просто подает питание сразу на всю ленту, по сути – на все параллельно подключенные к нему светодиоды.

Адресная светодиодная лента, в отличие от обычной, содержит так называемые адресные светодиоды. Это значит, что каждый светодиод хотя и получает питание параллельно от общего источника, включается каждый светодиод по индивидуальной команде, и значит, на каждом светодиоде можно получить собственный уникальный оттенок, один из 255 3 = 16581375 возможных. Каждый светодиод в ленте имеет свой уникальный адрес, по которому драйвер обращается к нему при помощи трехбитной команды .

Светодиод — достаточно нежный полупроводниковый прибор. Если ток через его P-N-переход станет критически большим чем номинальный, то начнется перегрев и тепловое разрушение кристалла не заставит себя долго ждать. Поэтому прежде чем проверять светодиод на исправность, приготовьтесь быть очень осторожным, чтобы случайно не испортить рабочую деталь.

Небольшие круглые светодиоды рассчитаны на рабочее напряжение в пределах 2 – 4 вольт, а именно: красные, желтые и зеленые — до 2,2 вольт, а белые и синие — до 3,6 вольт. Рабочий номинальный ток маленького круглого светодиода обычно не превышает 10 — 20 миллиампер, имейте это ввиду. Итак, чтобы проверить светодиод, сначала необходимо определиться, чем вы будете пользоваться для проверки. Если под рукой нет мультиметра , то первым делом можно взять источник питания с известным напряжением в пределах от 5 до 12 вольт, но не спешить подключать .

Читайте также:  Почему моргает светодиодная лента в выключенном и включенном состоянии: что делать

Виды, характеристики, маркировка SMD-светодиодов Освещение – важное условия для работы и комфорта человека. Долгое время применялись в качестве источников света лампы накаливания, потом люминесцентные лампы, для мощных прожекторов и фонарей использовали галогеновые лампы, ДРЛ и ДНаТ.

В XXI веке произошла смена поколений осветительных приборов, и рынок более чем на половину занимают светодиодные светильники, их часто называют на зарубежный манер LED-светильниками или лампами. В зависимости от конструкции и мощности они представляют собой либо светодиодные COB-матрицы, либо сборки из отдельных светодиодов. Первые LED-светильники и лампы строились на базе 5-мм выводных светодиодов. Они не отличались высокой энергоэффективностью, ценой и надежностью, но это была первая ступень в развитии нового источника света. Долгое время такие светодиоды применялись в качестве индикаторов .

Светодиоды заменяют таким типы источников света, такие как люминесцентные лампы и лампы накаливания. Практически в каждом доме уже есть светодиодные лампы, они потребляют гораздо меньше двух своих предшественников (до 10 раз меньше чем лампы накаливания и от 2 до 5 раз меньше, чем КЛЛ или энергосберегающие люминесцентные лампы). В ситуациях, когда необходим длинный источник света, или нужно организовать подсветку сложной формы в ход идёт светодиодная лента.

Led лента идеальна для целого ряда ситуаций, главное её преимущество перед отдельными светодиодами и светодиодными матрицами являются источники питания. Их легче найти в продаже почти в любом магазине электротоваров, в отличие от драйверов для мощных светодиодов, к тому же подбор блока питания осуществляется только по потребляемой мощности, т.к. подавляющее большинство светодиодных лент .

Уже в 2007 году, в одном из докладов на пекинской конференции Международной Комиссии по Освещению, была особо отмечена важность экономичности и экологичности как уже используемых, так и еще только разрабатываемых, более совершенных светотехнических изделий.

Первоочередной акцент был сделан докладчиками на более рациональное и эффективное использование света. И это вовсе не было призывом как-то уменьшать освещенность. В качестве одного из важнейших шагов к данной цели выделяется разработка и внедрение энергетически более эффективных и экологически безопасных источников света — светодиодов. Светодиоды — это полупроводниковые электротехнические изделия, предназначенные для получения света благодаря проходящему через p-n-переход электрическому току. Но ведь не каждый p-n-переход излучает свет. Чтобы получить свет от полупроводника, необходимо .

Copyright © 2009-2021 Электрик Инфо – Electrik.info, Андрей Повный

Перепечатка материалов сайта запрещена.

Источник иллюстраций: авторские рисунки и фотографии, электрика на стоковых фото

Технические характеристики светодиодов. Сравнительные таблицы.

Условно все светодиоды можно разделить на две большие группы:

    осветительные
    индикаторные

Осветительные это те, которые могут обеспечить световой поток не меньше, чем у традиционных источников света. Некоторые модели даже их превосходят.

К индикаторным относится dip светодиоды. Рассмотрим сперва их.

Сокращение DIP расшифровывается как Direct In-line Package. Именно их в первую очередь начали массово выпускать в недалеком прошлом.

Трудно представить, но первые неказистые экземпляры для рядовых пользователей стоили от 200$ за штуку.

На сегодняшний день они уже не так распространены, но все же применяются:

    в устройствах индикации
    в панелях электронных приборов
    световых табло
    или елочных украшениях

По форме корпуса они могут быть круглыми, овальными или прямоугольными. Самые популярные типоразмеры с выпуклыми линзами – 3,5,8,10мм.

Напряжение питания 2,5-5В, при токе до 25мА.

Бывают разноцветными и многоцветными (RGB). Это когда в одном корпусе спрятано 3 перехода, а внизу есть 4 вывода.

В электрических схемах все светодиоды обозначаются как обычный диод с двумя стрелочками.

Несмотря на малые размеры и свою “древность”, отдельные модели из-за специфической формы корпуса, могут выдать в 1,5-2 раза больше яркости, чем некоторые SMD.

К тому же потребление энергии у DIP меньше чем SMD, да и стоят они дешевле. Однако SMD технология не стоит на месте и с каждым годом их параметры стремительно сближаются.

Данный вид на сегодня является самым популярным. SMD расшифровывается с английского = Surface-Mount-Device.

В своей конструкции они имеют полупроводниковый чип или кристалл, установленный на подложку. Снизу расположены контакты для подключения.

Каждый такой светодиод закрывается в корпусе, который напрямую можно припаивать к любой поверхности. Поэтому то их и называют ”изделиями поверхностного монтажа”.

Несмотря на одинаковое название “СМД”, в продаже можно встретить модели обладающие абсолютно разными:

    типоразмерами
    напряжением питания

О популярности данного типа могут говорить следующие цифры. Общее количество производимых светодиодов SMD, только в одном корпусе 2835, за год составляет несколько миллиардов штук.

Почему они так популярны? Конечно из-за своих достоинств:

    малая стоимость
    высокая надежность
    продолжительный срок службы
    ну а самое главное – высокая светоотдача
Читайте также:  Адресные светодиоды WS2812B и Ардуино: подключение и управление (эффекты в скетч)

Таблицы всех технических характеристик наиболее популярных марок светодиодов марки SMD 2835, 3528, 5050, 5730:

COB – Chip On Board. У этого вида большое количество маленьких кристаллов размещено на единой подложке и все это собрано в одном корпусе.

Схема соединения этих кристаллов – последовательно параллельная. Сверху они заливаются люминофором.

По-другому их называют светодиодными матрицами. Их достоинства:

    легкость монтажа
    хороший световой поток
    высокий CRI
    разнообразная форма сборки светодиодов

Все эти преимущества очень кстати подошли для изготовления ярких и компактных прожекторов. Также КОБы активно применяют там, где нужна акцентированная и декоративная подсветка.

Однако из-за близости расположения кристаллов друг к другу, происходит сильный нагрев корпуса, даже если вы и обеспечите нормальное охлаждение. Поэтому если вам нужна качественная фокусировка, придется использовать силиконовую оптику.

На абы какую поверхность COM матрицы ставить нельзя. Ее необходимо предварительно подготовить.

В противном случае, от перепадов температур, подложка деформируется, что еще больше повысит температуру светодиода и приведет к его повреждению.

Кстати, это основная причина выхода из строя светодиодных прожекторов.

Приблизительно на один светодиодный ватт в режиме 100Лм/Вт нужно 20см2 площади радиатора.

По норме от 6 до 10Вт может пассивно принять воздух, в то время как теплопроводность алюминия 200-300 Вт/(м*К).

Есть у COB светодиодов и другие недостатки:

    высокая цена
    светоотдача и срок службы меньше чем у SMD видов

Поэтому на сегодня, для решения именно энергоэффективных задач в освещении, КОБ модели не совсем подходят. Это будет экономически не целесообразным.

Таблицы технических характеристик COB светодиодов:

Филаментные модели представляют из себя стеклянную полоску с наклеенными поверх нее светодиодами. С двух концов полоски металлизируются.

Через них подается питание. Если здесь применить различные кристаллы, то можно добиться достаточно высокого CRI.

Люминофор наносится сверху. При этом вся конструкция помещена в стеклянную колбу, как в обычной лампочке.

Однако для всей этой конструкции, как и в любом ярком светодиоде требуется охлаждение.

Для этого здесь применяют газ – гелий. Именно благодаря ему, происходит отвод тепла на внешние стенки колбы филаментной лампочки.

По простому можно сказать, что филаментная лампочка – это КОБ светодиод, который поместили в газовую среду. Достоинства филаментных моделей:

    можно легко изготавливать привычные нам всем модели лампочек классического вида (груша, свеча, шарик). При этом начинка у них будет модернизированная.
    одинаковое светораспределение как и у ламп накаливания

Именно поэтому их применяют как альтернативная замена обычным лампочкам в светильниках и люстрах.

Однако свечение такой лампы все же сопровождается высоким нагревом. Вследствие чего, наблюдается постепенная деградация диодов, и как итог – их непродолжительный срок службы.

Таблица сравнения филаментных моделей и других видов ламп и источников света:

Если исходить из занимаемой площади, то эти светодиоды занимают первое место по величине светового потока.

Данный светодиод состоит из одного единственного кристалла, имеющего большую площадь (относительно моделей SMD).

Однако по большому счету, это тот же самый SMD вид. Он напаивается к подложке из алюминия, напоминающую по форме звезду.

Если у вас очень мощный источник света, а не множество кристаллов, то и фокусировка его упрощается. Поэтому из таких типов светодиодов PCB Star и начали массово делать яркие мощные прожекторы и не менее яркие ручные фонарики.

Таблицы всех технических характеристик светодиодов “звезда”:

Из всех представленных видов на сегодняшний день, SMD модели являются самыми универсальными. Из них делают множество световой продукции:

Что такое светодиод (LED)

Что такое LED и с чем его едят?

В повседневной жизни мы очень часто встречаемся с аббревиатурой LED, например, когда речь заходит о дисплеях. Что же это такое? Так вот, с английского LED расшифровывается как Light Emitting Diode, что можно дословно перевести, как “диод, испускающий свет”. Теперь все становится намного понятнее. Значит это все-таки один из видов диода, а точнее даже его особый вид. Давайте попробуем разобраться, где в повседневной жизни мы встречаемся с такими диодами и как вообще они работают.

Чаще всего можно увидеть эти 3 буквы при просмотре характеристик техники, которая имеет дисплеи. Например, матрицы телевизоров, телефонов и мониторов довольно часто оснащаются именно LED подсветкой. Если говорить проще, то LED – это световой диод, или светодиод. Уже проще, верно? Так как же он работает?

Почему светодиоды вообще работают?

Начну с того, что светодиод очень напоминает диод с PN переходом. Он работает по такому же принципу, то есть пропускает ток в одном направлении и не пропускает в другом. Зачем это нужно? Если электроны будут двигаться в одном направлении, то будут создавать ток, который в дальнейшем и будет источником света.

Теперь подробнее именно про светодиод. Он устроен не сильно сложнее простого диода. Внутри находится полупроводник с высокой степенью легирования. Спектр излучения зависит от степени легирования и материала, из которого изготовлен полупроводник. Для того, чтобы светодиод работал, нужно воздействовать на него извне, то есть к полюсу p подается напряжение (это называется прямым смещением).

Читайте также:  Светильник из фоамирана: мастер-класс и разные шаблоны для цветков

Далее все происходит следующим образом. Диод смещен в прямом направлении, поэтому электроны рекомбинируют с дырками из валентной зоны и высвобождается энергия, которой достаточно для производства фотонов. Эти самый фотоны излучают свет одного света (монохромный). Правда, слой очень тонкий, и поэтому большая часть фотонов покидает переход, тем самым создавая поток света из множества основных цветов видимого спектра.

А в чем же отличие от обычного диода?

Оказывается, световой диод все же отличается от обычного (сигнального) диода. Основное отличие, конечно же, заключается именно в конструкции. Так, у светодиода есть специальная полусферическая защита, которая хранит его от ударов и других механических воздействий извне. Также очень любопытен тот факт, что светодиодный переход самостоятельно излучает довольно мало фотонов. Именно по этой причине корпус светодиода специально делают из эпоксидной смолы, которая позволяет направить фотоны, идущие в другие стороны строго вверх.

Встречаются иногда и очень необычные формы светодиодов. Среди них и прямоугольная, и цилиндрическая и даже форма в виде стрелки. Все зависит от того, куда нужно концентрировать свет, а это зависит от цели, для которой этот светодиод создается.

В чем самые главные плюсы технологии LED?

Одной из главных особенностей светодиодов является его высокий КПД. Дело в том, что обычная лампа накаливания при работе выделяет очень много тепла, а вот светодиод, напротив, остается достаточно холодным. Все это происходит из-за того, что он в большую часть света производит именно в видимом для человека спектре и не расходует энергию на ненужные длины волн. Это позволяет технологии LED серьезно доминировать над уже устаревшими лампами накаливания. Кроме того, светодиоды гораздо меньше по размеру и их можно располагать благодаря этому как угодно и где угодно.

Можно выстраивать из них целые фигуры и даже программировать последовательность того, как они загорятся с помощью мини-компьютеров. Таким образом, это дает очень большой толчок для дальнейшего развития и совершенствования, но довольно лирики.

Какие цвета может излучать светодиод?

Многие заблуждаются в том, что светодиоды светят тем цветом, в который окрашен их корпус, хотя как мы уже говорили ранее, для регулировки цвета и регулировки его интенсивности нужно подбирать подходящий полупроводниковый материал. Именно он является определяющим фактором, если нужно подобрать цвет. Однако, светодиоды могут излучать не все цвета и есть точный спектр, который получить возможно.

Наиболее распространенные цвета – это красный, желтый, зеленый и оранжевый. Это все потому, что их легче производить, а соответственно и стоят они в разы дешевле ново появившихся синих и белых. Взгляните на эту таблицу, чтобы понять, какому напряжению соответствуют итоговые цвета:

Цвета, которые бывают у светодиодов

Давайте теперь подробно остановимся на конкретных материалах, которые влияют на выбор цвета:

  • арсенид галлия для получения инфракрасного (например, в пульте);
  • фосфид арсенида, чтобы получить оранжевый и весь спектр от красного и до инфракрасного;
  • фосфид арсенида галлия алюминия для ярко-красного, красно-оранжевого и даже желтого;
  • фосфид алюминия-галлия для зеленого;
  • фосфид галлия для желтого, зеленого и красного;
  • нитрид галлия, чтобы получить изумрудно-зеленый;
  • нитрид галлия-индия для бирюзового, синего и ближнего ультрафиолетового;
  • карбид кремния для синего;
  • селенид цинка и опять для синего;
  • нитрид алюминия-галлия для ультрафиолета.

Взглянув на этот список можно заметить, что для некоторых цветов подойдет сразу несколько полупроводников и это действительно так. Это уже сам производитель выбирает, какие полупроводники ему выбрать. Может быть, ему легче достать именно этот тип, а не другой, или он просто дешевле. Да, вот так много разных материалов нужно, чтобы создать даже очень простенький современный телевизор, например.

Подробнее про работу светодиода

Теперь, когда мы знаем достаточно много про работу светодиода, давайте еще немного поговорим о том, как он устроен изнутри. Каждый светодиод состоит из следующих деталей:

  • катод;
  • анод;
  • кристалл;
  • отражатель;
  • рассеиватель.

Каждая из этих деталей очень важна для работы светодиода. Но давайте поговорим о том, что каждый из них делает конкретно. Самые главные детали внутри светодиода – это катод и анод.

Светодиод (или led по другому)

Электроны идут от катода к аноду при подаче напряжения на устройство, благодаря чему электроны идут к PN переходу и там занимают свободные места. После этого электроны переходят на новый энергетический уровень, выделяется множество фотонов. Как мы уже говорили ранее, фотоны направляются вверх с помощью отражателя и рассеивателя.

Чем отличаются разные светодиоды и зачем нужен каждый из них?

Если говорить об основных видах LED или светодиодов, то это конечно же осветительные (используются для яркого света в помещении) и индикаторные (они для декоративных целей, например, чтобы украсить стадион или телебашню). Однако светодиоды также различают по типу конструкции:

Читайте также:  Раздел про светодиоды

    DIP светодиоды. Это довольно простые и не очень эффективные индикаторные светодиоды. Зато стоят они достаточно дешево. Линза у них цилиндрической формы, размер, как правило, немаленький, освещение со временем ухудшается на 30%, а угол распространения света всего 120 градусов.

Так выглядит DIP

  • А вот более совершенная версия этих светодиодов называется Spider LED. Они уже имеют целых 4 выхода, благодаря чему теплоотвод работает гораздо лучше, а это повышает надежность и долговечность компонентов. Хочется отметить, что они часто используются в различных индикаторах салонов авто.
  • Если же светодиоды нужно крепить на поверхность и места вертикально очень мало, то специально для этого придумали светодиоды SMD. Они намного более плоские и как раз используются для монтажа на поверхности.

    Это SMD светодиод
    Оказывается, габариты SMD еще далеко не предел. Сейчас для освещения используются новые инновационные светодиоды, которые называются COB (расшифровать можно как Clip On Board). Название прямо нам намекает о том, что светодиод, а точнее несколько светодиодов закрепляется прямо на плату. Да-да, именно несколько, ведь на одной подложке может быть закреплено до девяти светодиодов сразу! Это поразительно, ведь они очень плоские и кажется, что совсем не занимают места. Кроме маленьких габаритов среди плюсов также можно отметить и то, что они очень равномерно освещают и хорошо защищены от окисления. Благодаря этим преимуществам сейчас они используются для создания фар, а также поворотников для автомобилей среднего и премиального уровня.

    COB светодиод
    Есть еще одна крутейшая инновация. Пока она используется не очень часто, но мы уверены, что скоро она начнет дешеветь. Называется она Filament. Ее главное преимущество, что светодиоды можно монтировать прямо на стекло, благодаря чему свет можно распространять во все стороны (на все 360 градусов!). Однако, некоторые причисляют филаментные светодиоды к COB, хотя это и неверно.

    Лампочка со светодиодами Filament
    В производстве некоторой одежды и обуви сейчас не обойтись без волоконных светодиодов. Ну а как вы думали одежда должна светиться? Они встраиваются внутрь пластиковых волокон и излучают свет. Иногда они используются при производстве игрушек и декоративных предметов.

    Светодиоды в одежде
    Наверняка вы встречали среди множества характеристик смартфонов аббревиатуру OLED. Так вот, это тоже светодиоды, только специальные. Их также иногда называют органическими светодиодами. Почему? Потому что ток в них проводят именно органические вещества. Это позволяет еще сильнее уменьшить габариты. Так, они используются для подсветки экранов смартфонов, мониторов и телевизоров.

    Структура OLED

  • Также добавим и про то, что бывают ультрафиолетовые и даже инфракрасные светодиоды, но в обычной жизни они используются очень редко.
  • Как можно подсоединять светодиоды

    Когда мы уже знаем достаточно много о светодиодах, давайте узнаем, как можно объединять. Для этого нам нужно их соединить. Но каким образом можно это сделать и какой способ будет лучшим?

    Попробуем подсоединить последовательно

    Последовательное соединения нужно, если нужно массово увеличить количество освещенности (например, регулировка уровня яркости). Подсоединив светодиоды таким способом, они будут работать как один. Рекомендуем при этом использовать в цепочке светодиоды одного типа и даже одного цвета.

    Последовательное соединение LED

    Несмотря на то, что ток внутри светодиодов при последовательном подключении идет один и тот же, при установке резисторов нам точно придется учитывать, что напряжение тоже будет падать последовательно. Например, исходное напряжение равно 1.2 В на один светодиод, но тогда напряжение на всех n светодиодах будет уже n * 1.2. То есть если светодиодов 3, то общее падение будет уже 3.6 В. Так как же тогда посчитать падение напряжения на резисторах? Все очень просто. Давайте предположим, что все светодиоды будут питаться от одного и того же логического устройства с напряжением 5 В. Тогда:

    Обращаю ваше внимание, что среди резисторов E12 не встречается сопротивления 140 Ом, поэтому придется вариант с 150 Ом.

    Как же теперь включать и выключать светодиоды?

    Когда мы знаем уже достаточно много о светодиодах, пришло время узнать, как можно легко управлять их включением и выключением. Здесь схемы будут немного сложнее. Для управления мы будем использовать выходные каскады CMOS и TTL (они регулируют напряжение при высоком кпд и почти без искажений). Дело в том, что они могут использоваться как источники, так и как приемники полезного тока. А это как раз дает нам возможность пользоваться ими, как включателями и выключателями. Взгляните на эти примеры:

    Теперь вы знаете достаточно много про светодиоды. Если вам понравилась статья и вы хотели бы узнать о них еще больше, то мы будет очень рады узнать от вас эту информацию в комментариях.

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

    Светодиоды можно купить на алишке, вот по этой ссылке.

    Вот в передаче “Галилео” подробно рассказывают про светодиоды, можете посмотреть:

    Как работает светодиод и как устроен

    В данной информационной статье мы постараемся в полной мере описать принцип работы светодиодов всех разновидностей, имеющихся в природе на сегодняшний день. Рассмотрим общее устройство LED и разберемся как получаются светоизлучающие диоды разных цветов.

    1. Принцип работы
    2. Как устроен светодиод
    3. Получение светодиода определенного цвета
    4. Покрытие люминофором
    5. RGB — технология
    6. Применение различных примесей и различных полупроводников
    7. Электрические характеристики
    8. Устройство светодиода индикаторного типа (DIP)
    9. Как устроен мощный светодиод
    10. Устройство филаментного светодиода
    11. Конструкция
    12. Устройство и принцип работы светодиода COB
    13. Принцип работы
    14. Устройство и принцип работы органического светодиода OLED
    15. Устройство OLED
    16. Как работает данная технология?
    17. Достоинства
    18. Устройство и принцип работы светодиода на основе волокон
    19. Выводы

    Принцип работы

    Наверное, каждый человек знает, что принцип действия светодиода заключается в его «свечении» при подключении к источнику питания. Однако за счет чего это достигается? Давайте разберемся более детально в этом вопросе.

    Для создания видимого светового потока конструкция светодиода предусматривает наличие двух полупроводников, один из которых в своем составе должен содержать свободные электроны, а другой – «дыры».

    Таким образом, между полупроводниками возникает «P-N» переход, в результате которого электроны от донора переходят в другой полупроводник (реципиент) и занимают свободные дыры с выделением фотонов. Эта реакция проходит только при наличии источника постоянного тока.

    Принцип действия разобрали, однако благодаря чему происходит этот процесс? Для этого необходимо рассмотреть конструктивную особенность светодиода.

    Как устроен светодиод

    В независимости от модели светодиода (СОВ, OLED, SMD и т.д.) они состоят из следующих элементов:

    1. Анод (подача положительной полуволны на кристалл);
    2. Катод (подача отрицательной полуволны постоянного тока на кристалл полупроводника);
    3. Отражатель (отражение светового потока на рассеиватель);
    4. Чип или кристалл полупроводника (излучение светового потока за счет «P-N» перехода);
    5. Рассеиватель (увеличение угла свечения светодиода).

    Теперь ознакомимся со способами получения различных цветов.

    Получение светодиода определенного цвета

    Ранее мы разобрали принцип работы светодиода и выяснили, что световой поток образуется при возникновении «P-N» перехода в полупроводнике с выделением фотонов видимых человеческому глазу. Однако каким же образом можно получить различное свечение светодиода? Для этого существует несколько вариантов. Рассмотрим каждый из них.

    Покрытие люминофором

    Данная технология позволяет получить практически любой цвет, однако зачастую используется для получения белых светодиодов. Для нее применяют специальный реагент – люминофор, которым покрывают красный или синий светодиод. После обработки синий светоизлучающий диод начинает светить белым.

    RGB — технология

    Подобный тип устройств способен излучать любой оттенок светового спектра за счет применения в одном кристалле 3-х светодиодов: красного, зеленого и синего. В зависимости от интенсивности свечения каждого из них, меняется излучаемый свет.

    Применение различных примесей и различных полупроводников

    Благодаря данной технологии, изменяется длина волны излучаемого светового потока в зоне «P-N» перехода. А как известно, в зависимости от длинны волны, ее цвет меняется. Более наглядно это можно увидеть на следующем фото:

    Теперь давайте разберем следующий вопрос: какими электрическими характеристиками обладают данные устройства и что нужно для их надежной работы.

    Электрические характеристики

    Светодиоды – это устройства, излучающие световой поток при прохождении через них стабилизированного постоянного напряжения низкого номинала (3-5В). За счет создания разности потенциалов на аноде и катоде в кристалле возникает электрический ток, создающий световой поток.

    Для полноценной работы LED, величина тока должна быть на уровне 20-25 мА. Однако для мощных светодиодов, ток потребления может достигать 1400 мА.

    При увеличении напряжения источника питания, сила тока увеличивается по экспоненте. Это означает что при незначительном скачке напряжения питания сила тока увеличивается многократно, что может привести к повышению температуры и выходу из строя светоизлучающего диода(читайте, как проверить светодиод). Именно по этой причине источник постоянного напряжения необходимо стабилизировать с помощью специальных микросхем.

    Теперь рассмотрим основные разновидности LED, их достоинства и недостатки.

    Устройство светодиода индикаторного типа (DIP)

    Данный тип LED – это «первопроходцы» в сфере светодиодной техники. Они предназначаются для промышленности в качестве индикаторов.

    Они состоят из 3-х или 5-и миллиметрового корпуса, анода, катода, кристалла, золотого (в бюджетных вариантах медного) проводника, соединяющего анод с кристаллом и рассеивателя.

    На практике применяются очень редко, т.к. имеют ряд недостатков:

    • большой размер;
    • малый угол свечения (до 120 0 );
    • низкое качество кристалла (при длительной работе яркость излучения падает до 70%);
    • слабый световой поток за счет малой пропускной способности кристалла (до 20мА).

    Как устроен мощный светодиод

    Мощные светоизлучающие диоды (например, фирмы cree) предназначены для создания интенсивного светового потока за счет прохождения через кристалл большого тока (до 1400 мА).

    Читайте также:  Монтаж точечных светильников в пластиковый потолок: схема разводки проводов

    На кристалле выделяется большое количество тепла, которое с помощью алюминиевого радиатора отводится от кристалла полупроводника. Также этот радиатор служит в качестве отражателя для увеличения светового потока.

    Для надежной работы мощных LED необходимо наличие в схеме специального драйвера рассчитанного на прохождение большого потока электронов, который помимо стабилизации напряжения должен ограничивать ток, соответствующий номинальной работе устройства.

    Устройство филаментного светодиода

    Светодиоды типа filament были изобретены еще в начале 2008 года. Однако пик их популярности приходится на 2014-2016 года. Они стали популярными у дизайнеров, поскольку напоминали обычные лампы накаливания и потребляли минимальное количество электроэнергии. Рекомендуем почитать интересную статью про филаментные светодиодные лампы.

    Конструкция

    Филаментные LED – это устройства, состоящие из сапфирового или обычного стекла диаметр, которого не превышает 1,5мм и специально выращенных кристаллов полупроводников (28 штук) соединённых последовательно на изолированной подложке.

    Эти светодиоды помещаются в специальную колбу, покрываемую люминофором, за счет чего можно получить любой цвет. Основное достоинство LED устройств, разработанных по данной технологии – это угол свечения, достигающий 360 0 .

    Филаментные светоизлучающие диоды некоторые источники относят к классу COB (смотрите раздел ниже), поскольку кристаллы выращиваются на стекле или сапфире по аналогичной технологии.

    Устройство и принцип работы светодиода COB

    Технология СОВ или же Chip-On-Board – это одна из современных разработок в сфере электроники, заключающаяся в помещении большого количества кристаллов полупроводника с помощью диэлектрического клея на алюминиевую подложку. Также изготовление светодиодов подобного типа возможно на стеклянной матрице (COG) однако принцип работы у них одинаков.

    Полученная матрица покрывается люминофором. В результате удается достичь равномерного свечение COB светодиода любого оттенка по всей площади. Данные устройства широко применяются в разработке телевизоров, ноутбуков и планшетов.

    Принцип работы

    Несмотря на то, что СОВ светодиоды имеют специфическое название, принцип его действия полностью аналогичен обычным индикаторным светоизлучающим диодам разработанных в 1962 году. При прохождении тока через кристаллы полупроводника возникает «P-N» переход и как следствие – световой поток.

    Отличительной особенностью данного типа устройств является наличие большого количество кристаллов, что позволяет получить более интенсивный световой поток.

    Устройство и принцип работы органического светодиода OLED

    Самое новое достижение в сфере производства – это технология OLED. Она позволяет производить высокотехнологические телевизоры с тонким дисплеем, миниатюрные смартфоны, планшеты и еще многие другие приборы, без которых не обойтись в современном обществе.

    Устройство OLED

    Светоизлучающий диод OLED состоит из:

    • анода, изготовленного из смеси оксида индия с оловом;
    • подложки из фольги, стекла или же пластика;
    • алюминиевого или кальциевого катода;
    • излучающей прослойки на основе полимера;
    • токопроводящего слоя из органических веществ.

    Как работает данная технология?

    Принцип действия OLED аналогичен светодиодам СОВ, SMD и DIP и заключается в образовании «P-N» перехода в полупроводниках. Однако отличительной особенностью технологии ОЛЕД является применение специальных полимеров, из которых состоит светоизлучающая прослойка, за счет которой увеличивается срок службы светодиода, световой поток видимого спектра и угол свечения.

    Достоинства
    • минимальные размеры;
    • низкое энергопотребление;
    • равномерное свечение по всей площади;
    • длительный срок эксплуатации;
    • увеличенный срок службы;
    • широкий угол свечения (до 270 0 );
    • низкая себестоимость.

    Мы рассмотрели основные типы светоизлучающих диодов, которые применяются в современном мире, однако на ряду с ними, корейские ученые пошли дальше и разработали LED на основе волокон, которые по их обещаниям вытеснят все устаревшие типы устройств. Давайте рассмотрим, что они собой представляют.

    Устройство и принцип работы светодиода на основе волокон

    Для производства светодиодов данной ниши применяют нити терефталата полиэтилена обработанные раствором PEDOT:PSS polystyrene sulfonate. После обработки нить будущего светодиода просушивают при температуре 130 0 С.

    После, заготовку обрабатывают по технологии OLED специальным полимером poly-(p-phenylenevinylene) polymer и полученные волокна покрывают тонким слоем суспензии литий-алюминиевого фторида.

    Выводы

    Мы рассмотрели основные типы светодиодов, которых как Вы можете видеть существует огромное количество. Однако по принципу работы они все одинаковы.

    Также можно сказать, что благодаря применению современных материалов и технологий производства можно добиться высоких технических показателей и более надежной и длительной работы светодиодов.

    Для наглядности рекомендуем просмотреть видео, в котором Вы подробно ознакомитесь с конструкцией LED:

    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.

    Читайте также:  Раздел про светодиоды

    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.

    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.

    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: :???: :?: :!: