Технические характеристики и разновидности сверхярких светодиодов

Сверхяркие светодиоды. Типы и устройство. Работа и применение

Сверхяркие светодиоды – это специальные полупроводниковые приборы, которые выделяются высочайшей яркостью свечения. Подобные изделия появились в результате развития технологического процесса в светодиодной технике. Благодаря этому образовалась отдельная ниша, в которой стали использоваться светодиоды высокой яркости. Эти изделия имеют свои специфические характеристики, плюсы и минусы, которые выделяют их среди остальных элементов. К примеру, они отличаются высокой мощностью и светоотдачей.

Однако подобные светодиоды все еще остаются достаточно дорогими вследствие их конструктивных особенностей. Поэтому еще сравнительно недавно такие светодиоды использовались ограниченно. Однако сегодня они находят все большее применение в самых разных областях. Спрос на данные изделия растет с каждым днем. Планируется, что лет через 5-10 подобные светодиоды будут применяться повсеместно.

Виды
Сверхяркие светодиоды в большинстве случаев имеют следующую классификацию:
  • Epistar. Представляют диоды высокого качества, которые выделяются компактными габаритами. Их особенностью являются длительный период работы. Такие изделия широко применяются в различных областях.

  • Cree. Подобные световые диоды действуют на базе карбида кремния, а также нитрида галлия. Эти изделия также выделяются продолжительным временем работы. К тому же диоды этого вида потребляют минимум электрической энергии, в частности это 12 вольт. В большинстве случаев их применяют для освещения пешеходных и подземных переходов, автомобильных дорог. К тому же производители используют их в осветительных приборах, к примеру, в фонарях. Необходимо отметить, что светодиоды cree выделяются высоким качеством, вследствие чего их стоимость несколько выше моделей других разновидностей.

  • Smd . Относятся к распространенной светодиодной продукции. Эти изделия часто встречаются в различных областях. В особенности они популярны для подсветки зданий и сооружений, в том числе интерьерного дизайна внутри помещений. К примеру, при помощи светодиодных лент smd создаются уникальные в дизайнерском плане интерьеры помещений. Однако подобные ленты чаще всего используются совместно со специальными драйверами, то есть блоками питания. Подобные приборы снижают действующее напряжение с 220 до 12 вольт.

На данный момент главными производителями указанных светодиодов являются американские, тайванские и китайские компании.

Отдельной группой выступают светодиоды XLamp , которые выделяются особой мощностью. Их конструктивное исполнение предполагает присутствие теплоотводящего радиатора, что вызвано большим током в 350мА и выше. Благодаря эффективному отводу тепла данный вид светодиода также может работать длительное время. Данная группа делится на три вида: MC, XP и XR . Отличие указанных видов изделий заключается в разных габаритах и формах. Светодиоды XLamp в большинстве случаев применяются для наружного и внутреннего освещения автомобилей.

Устройство

Сверхяркие светодиоды практически всегда имеют конструкцию, которая практически полностью повторяет устройство стандартного светодиода. Типичные изделия монтируются на стандартное основание, тогда как продукция высокой яркости монтируется на теплоотводящую подложку. В остальном – это типичный диод с p-n переходом.

Так, благодаря техническим новациям компании CREE, устройство светодиодов группы XR имеет следующее строение:
  • В виде корпусного основания выступает подложка, выполненная из металла и керамики, которая выделяется высокой теплопроводностью. В результате обеспечивается минимальное тепловое сопротивление, в том числе электроизоляция корпуса кристалла от теплоотводящего элемента.
  • Кристаллы создаются из кристаллов карбида кремния.
  • Материал подложки выполнен из карбида кремния, а также нитрида алюминия. Благодаря этому решается проблема появления механических напряжений в кристалле вследствие смены температуры.
  • Металлический корпус также выступает в качестве рефлектора.
  • Плавающая линза выполнена из кварцевого стекла. Она установлена в корпусе не жестко и сохраняет свое положение благодаря адгезии к желеобразному герметику. В результате она как бы плавает. Использование такой конструкции дает возможность исключить появление механических напряжений. Также это дает возможность выполнить автофокусировку в широчайшем диапазоне температур;

Показатели указанных светодиодов находятся в прямой зависимости от вида кристаллов, которые установлены в них. Ранее кристаллы были небольшого размера, однако в последнее время промышленность использует новые кристаллы, которые выделяются достаточно большой площадью, в том числе высокой световой отдачей. Они способны действовать при больших токах, а значит светить очень ярко.

Принцип действия

Сверхяркие светодиоды вне зависимости от вида действуют по одинаковому принципу. Диоды выполнены в виде чипа, из полупроводникового материала. Для образования р-n перехода чип покрывается легированными примесями. Подобная конструкция свойственна моделям светодиодов типа cree и smd. Принцип действия в данном случае базируется на перетекании электрического тока от р-анода к n-катоду. В результате напряжение передается в одном направлении.
Цвет и длина волны светового излучения зависит от ширины рабочей зоны р-n перехода. Довольно часто для изготовления подобного перехода применяется германий и кремний. Для создания высокой яркости применяется сапфир в виде подложки.

Применение

Сверхяркие светодиоды находят довольно широкое применение.
  • Они применяются для подсветки в жидкокристаллических дисплеях мобильников и коммутаторов.
  • Для производства светодиодной рекламы.
  • Для автомобильной светотехники, в частности для подсвечивания салона, а также индикации поворотов, элементов торпеды. Они часто монтируются в фарах, стоп-сигналах и габаритных огнях.
  • Они выступают в качестве светоизлучающих элементов в дорожных указателях и светофорах.
  • Довольно часто их используют для освещения помещений мастерских, различных производств, в том числе домов, квартир, подсобных помещений и так далее.
  • В качестве сигнальных излучающих элементов в авиации, судоходстве и на железной дороге.
  • Для подводного освещения.
  • Для ландшафтного освещения.
  • Сверхяркие светодиоды широко применяются в медицинской отрасли. В частности, их используют в эндоскопических приборах, дерматоскопах, лампах и ином оборудовании.
  • Подобные светодиоды часто используются для тюнинга машин. При помощи них можно заменить практически все стандартные лампочки. К примеру, в автомобильных магазинах продаются готовые комплекты, которые можно сразу включить в электрическую схему машины без каких-либо усовершенствований.
  • Для рекламной сферы и так далее.

Светодиоды высокой яркости создают значительный световой поток при небольшом потреблении электрической энергии. Благодаря указанным свойствам можно решать проблемы значительных затрат электрической энергии на освещение, которые на данный момент все еще являются существенными. К тому же при помощи подобных светодиодов можно создать требуемый уровень освещения помещений.

Плюсы и минусы

Сверхяркие светодиоды за последние несколько лет стали невероятно востребованными. Причин тому несколько:

  • Энергоэффективность. На данный момент это наиболее экономичные источники света, потребляющие минимум электрической энергии. При применении подобных изделий удается сэкономить порядка 80% электрической энергии.
  • Существенный срок службы.
  • Возможность функционирования в широких температурных режимах.
  • Минимальный нагрев.
  • Наличие ударопрочности, в том числе в ряде случаев и влагостойкости.
Как выбрать

  • Если Вы хотите приобрести сверхяркие светодиоды, то для начала следует определиться, где Вы их будете применять. Эти изделия могут иметь разное напряжение, что определяется назначением и моделью. В большинстве случаев оно составляет в пределах 1,5-4 В, но может быть и 12 В. В большинстве случаев это влияет на цвет излучения. К примеру, низкое напряжение, как правило, обеспечивает инфракрасный цвет, тогда как высокое обеспечивает создание белого цвета. Средняя мощность для весьма сильных диодов равняется 1 Вт, для типичных представителей – порядка 0,3 Вт.
  • В магазине можно приобрести светодиоды в разных цветовых решениях: белые, синие, красные, оранжевые и другие модели.
  • Не стоит прельщаться дешевыми изделиями. Вызвано это тем, что яркие светодиоды, произведенные с нарушением технологии или некачественных материалов, через определенное время понизят свою светоотдачу. К примеру, дешевые модели спустя 4 тысячи часов работы лишаются порядка 35% яркости. Тогда как качественные светодиоды даже через 50 тысяч часов работы сохраняют свою яркость практически на прежнем уровне. Колебания яркости могут быть не более 20%
Экономия в будущем

На данный момент широкое внедрение указанных светодиодов невозможно, так как они стоят довольно дорого. Однако в будущем внедрение новых разработок и технологий позволит внедрить их повсеместно. К примеру, города и каждый житель смогут значительно экономить электроэнергию, расходы снизятся в 14-18 раз.

Характеристики, виды и особенности сверхярких светодиодов

Светодиодные приборы появились сравнительно недавно, но уже заметно потеснили другие виды осветительной техники. Они превосходят их по долговечности, экономичности и надежности в несколько раз. Единственным недостатком LED ламп до недавнего времени считалась высокая цена, но и этот вопрос производителям удалось успешно преодолеть.

Одним из последних новшеств стало появление светильников нового поколения. Они называются сверхяркие светодиоды, демонстрируют высокие эксплуатационные показатели по сравнению с более старыми образцами. Рассмотрим их внимательнее.

Характеристика сверхъярких светодиодов

Светодиоды высокой яркости (так более точно следует их называть) представляют собой результат развития технологий и научных изысканий. К этой группе светильников принято относить элементы мощностью от 1 Вт и силой тока от 300 мА. Поскольку четкой классификации LED приборов не вводилось, для обозначения этих устройств используются разные синонимы — суперяркие, ультраяркие или сверхяркие светодиоды.

Все эти термины являются следствием вольного перевода английского HB LED (High Brightness LED) — светодиоды высокой яркости. Никакого принципиального различия между ними нет, все эти названия относятся к единой группе светильников.

Более точную идентификацию можно произвести по анализу технологии изготовления. В производстве сверхярких светодиодов используются два типа полупроводников:

  • AlInGaP. На базе этого материала создают красные, оранжевые, желтые и зеленые элементы;
  • InGaN. Служит основой для изготовления синих, сине-зеленых, зеленых и белых светодиодов. Для производства последних дополнительно используется фосфор.

Интересно! Один 5-мм светодиод способен продемонстрировать яркость свечения в несколько сотен мкд (милликандел). С возрастанием роли сверхярких LED ламп появилась необходимость в использовании более удобных единиц измерения светового потока, поэтому для обозначения принято использовать люмены. Они более реалистично отображают ситуацию, поскольку человеческий глаз неодинаково воспринимает световые волны разной длины.

Существует несколько разновидностей светодиодов повышенной яркости. Они различаются по названию фирм-изготовителей этих устройств или по типу монтажа на несущую поверхность:

  • Epistar. Название этих изделий пошло от наименования тайваньской компании-производителя. Это компактные высококачественные сверхяркие светодиоды, которые имеют большой срок службы. Широко используются в разных областях светотехники;
  • Cree. Такие лампы — детище американской одноименной компании. Светодиоды отличаются низким энергопотреблением, продолжительным сроком эксплуатации и высоким качеством. Это является причиной дороговизны элементов Cree;
  • SMD. Название означает способ монтажа — непосредственно на несущую поверхность (surface mount device). Эта группа устройств наиболее распространена и обширна. Состоит из элементов в корпусе PLCC различных серий — LN, LA, LN, LP и т.д.
  • STD. Стандартные и всем известные круглые или овальные светодиоды сигнального типа. Серии — 374, 503, 4SM, 5SM и т.п.;
  • P4 (Пиранья). Светодиод, напоминающий по форме корпуса SMD, но приподнятый над поверхностью несущей плоскости для увеличения вентиляции и отведения тепла. Серии — P41, P42, P43.

Существуют также мощные сверхяркие LED-элементы фирмы Cree, известные как XLamp. Они оснащены радиаторами для теплоотведения, поскольку высокая мощность способствует увеличенному нагреву, который губителен для светодиодов. Выпускается три разновидности светильников — XR, XP и MC. Они активно используются для установки в автомобильную систему освещения.

Читайте также:  Как сделать реле времени для включения и выключения электроприборов своими руками

Область применения

Сверхяркие конструкции используются в различных областях применения. Различают два основных направления:

Разница между ними состоит в принципе пользования — сигнальные устройства выполняют функции оповещения, передачи информации. Они широко используются в светофорах, электронных табло, указателях и т.п. Проще говоря, сигнальные приборы человек рассматривает, а осветительные используются только как сторонние источники света. Области применения ультраярких светодиодов:

  • наружные рекламные стенды, объемные конструкции;
  • внутреннее и наружное освещение автомобилей;
  • оформление дорожных оповещающих знаков;
  • основное освещение жилых, общественных или производственных помещений;
  • транспортная сигнализация, в т.ч. на железной дороге, авиации, судоходстве;
  • ландшафтная, подводная подсветка;
  • медицинские приборы — эндоскопия, дерматология и прочие установки.

Поскольку потребление энергии сверхярких элементов значительно ниже, чем у альтернативных разновидностей светильников, использование этих приборов для наружного освещения или дальней индикации вполне обосновано. Кроме того, большой срок службы позволяет не слишком активно участвовать в работе сверхярких светильников, обходясь периодической очисткой от загрязнений и мелким ремонтом.

Конструкция

Суперяркие LED приборы принципиально не отличаются от устройства обычных светодиодов. Единственными дополнениями для них стал теплоотвод, на который монтируется элемент, тогда как обычные устройства крепятся на простое основание. В остальном это такие же светоизлучающие диоды.

Устройство мощных сверхярких ламп типа XR представляет собой металлический корпус, который одновременно выполняет функции рефлектора. Кристаллы изготовлены из карбида кремния, из него же в связке с нитридом алюминия делается подложка. Такое сочетание позволяет решить проблему теплового расширения материалов. Линза изготовлена из кварцевого стекла.

Важно! Она не имеет жесткого крепления к корпусу и удерживается благодаря липкой поверхности корпуса, покрытого специальным герметизирующим составом. Благодаря такой системе крепления появляется возможность избежать температурных напряжений. Кроме того, плавающая линза может выполнять автофокусировку несмотря на температуру в данный момент времени.

Возможности сверхярких устройств напрямую зависят от типа и размера излучающих кристаллов, использованных в данной модели светильника. Первые образцы делались на базе сравнительно небольших образцов, однако, в настоящее время появились технологии выращивания более крупных кристаллов.

Особенности монтажа

Важными условиями работы ультраярких светодиодов являются:

  • правильное соблюдение полярности при подключении;
  • обеспечение качественного теплоотведения.

Монтаж производится на специальные теплоотводящие основания. Они способны проводить электричество (чаще всего, изготовлены из металла), поэтому во время монтажных работ надо сразу обеспечивать качественную изоляцию. Кроме этого, необходимо действовать аккуратно, поскольку сверхяркие светильники довольно хрупкие. Если к ним отнестись без осторожности, можно сломать или вывести конструкцию из строя.

В остальном монтажные работы ничем не отличаются от обычных. При пайке рекомендуется использовать теплоотвод или ограничить время прикосновения паяльника к контактам до 10 секунд (не более).

Основные выводы

Сверхяркие светодиоды представляют собой LED элементы нового поколения. Они демонстрируют повышенную яркость свечения, обладают длительным сроком службы и низким энергопотреблением. Высокие эксплуатационные качества сделали сверхяркие приборы востребованными в разных областях светотехники, рекламы и прочих направлениях.

Свои варианты использования сверхярких светодиодов излагайте в комментариях.

Какие бывают сверхяркие светодиоды

Сверхяркие светодиоды – это источники светодиодного освещения мощностью от 1 Ватта с силой тока 300 мА и выше, обладающие высокой яркостью свечения. Светодиод мощностью 10 Ватт получают при использовании 10 таких светоизлучающих диодов в виде матрицы.

Как устроен сверхъяркий светодиод

Ультраяркий светодиод имеет такую же конструкцию, как и обычный, c той лишь разницей, что светоизлучающие кристаллы в нем устанавливаются на специальное основание, а в мощном сверхъярком led в конструкции предусмотрен теплоотвод. Во всем остальном – это такой же светоизлучающий диод с p-n переходом, который в результате протекания электрического тока создает оптическое излучение.

Разновидности

Деление сверхярких светодиодов на виды является довольно условным, т.к. каждый имеет свои уникальные характеристики.

На сегодняшний день основными странами-производителями ультраярких светодиодов являются США (компания «CREE»), Тайвань (компания «Epistar») и, конечно же, Китай.

Наиболее полную классификацию таких светоизлучающих диодов предоставила компания «CREE», в соответствии с которой их можно разделить на следующие типы:

  • в стандартных корпусах круглого (3 и 5мм) или овального (4 и 5мм) сечения с двумя выводами STD (серии 374, 503, 512, 535, 4SM, 5SM и т.д.);
  • в корпусе типа P4 («Пиранья») (серии Р41, Р42, Р43);
  • в корпусах для поверхностного монтажа PLCC (серии LM1, LM3, LM4, LA1, LN6, LP6 и т.д.).

Последняя группа led является наиболее разнообразной и востребованной. В нее входят светодиоды разных цветов с различным количеством кристаллов. Они также отличаются углами рассеивания и размерами.

На фото показан внешний вид ультраярких и мощных светоизлучающих диодов согласно классификации фирмы «CREE».

Мощные сверхяркие

В отдельную группу можно выделить мощные сверхяркие светодиоды XLamp. Их главной конструктивной особенностью является наличие радиатора для отвода тепла, вызванного большим рабочим током (350мА и выше).

Чем эффективнее отвод тепла – тем больше время работы сверхъяркого мощного светодиода.

Данная группа имеет три варианта исполнения – XR, XP и MC. Они отличаются между собой формами и размерами корпусов. Именно они нашли широкое применение во внутреннем и наружном освещении автомобилей.

Светодиоды SMD

LED SMD также можно условно отнести к мощным сверхъярким светоизлучающим диодам. Они имеют несколько серий (3528, 5050,3014, 3020, 2835 и т.д.). Но самым востребованным на рынке светодиодного освещения является SMD 5050.

Он нашел широкое применение в светильниках благодаря белому цвету свечения. Мощность такого led может достигать 1Вт, поэтому его корпус имеет теплоотвод.

На фото мы можем увидеть, как выглядит LED SMD 5050.

Характеристики

Самой важной из всех характеристик является рабочий ток. Ультраяркие мощные светодиоды работают на постоянном токе, и превышение его значения приводит к выходу из строя led. Средний рабочий ток сверхъяркого равняется 15 – 20мА, ток мощного ультраяркого светодиода может достигать и 1А.

Рабочим напряжением (далее U) называют величину падения напряжения на светодиоде. Светоизлучающие диоды выпускаются с рабочим U равным 1,5 – 4 В. Диоды разных цветов имеют различное U(самое низкое имеют диоды инфракрасного цвета – 1,5-1,9В, а самое высокое – белый диод – 3-3,7В). Одним драйвером с постоянным выходным U = 12В возможно подключение, например, четырех светоизлучающих диодов с рабочим U = 3В или двенадцати светодиодов с рабочим U = 1В.

Средний показатель мощности для ультраярких светодиодных источников составляет 0,2-0,3Вт, а для мощных сверхярких источников — 1 Вт.

Если на коробке мощного светодиода указаны ток и напряжение, но не указана мощность, определить ее довольно легко, перемножив указанные значения между собой.

Для получения необходимой интерьерной подсветки важными показателями будут: цвет свечения, угол рассеивания, световой поток.

Сверхяркие мощные светодиоды представлены в следующей цветовой гамме: янтарный, оранжевый, синий, зеленый, красный и белый. В свою очередь белый цвет может выдавать холодный белый свет (5000 – 7000K), белый (3500-5000К), теплый белый (2700-3500К).

Угол рассеивания варьируется от 15º до 120º в зависимости от типа. Самый маленький угол рассеивания имеет серия в стандартном корпусе круглого сечения, а самый большой – серия PLCC. Использование сверхярких светодиодов с разными углами рассеивания дает возможность расставлять необходимые акценты в интерьере.

Световой поток играет важную роль для получения заданного уровня освещенности помещения.

Особенности питания

Перед подключением светодиода необходимо внимательно изучить, на какой ток и напряжение он рассчитан. Ультраяркие подключают через драйвер, который дает возможность стабилизировать ток, необходимый для нормальной работы LED. Драйвер с выходным напряжением 12В подключается к сети 220В.

Ниже приведена простейшая схема подключения нескольких светодиодов через драйвер.

Особенности монтажа

Основным условием при установке и подключении led является необходимость соблюдения полярности питания.

Мощные сверхяркие светодиоды нуждаются в дополнительном охлаждении, так как во время работы они интенсивно нагреваются.

В мощных ультраярких led температура нагрева кристалла влияет на нормальную работу сверхяркого светодиода, поэтому при его монтаже необходимо сделать теплоотвод, который можно осуществить с помощью радиатора.

Применяемые теплопроводящие основания являются проводниками электричества, поэтому при установке светоизлучающего диода необходимо обеспечивать их электроизоляцию.

Кроме того, светоизлучающий диод — хрупкое изделие, следует осторожно устанавливать во избежание деформации его корпуса.

Автор видео рассказывает про виды и применение мощных светодиодов, а в конце дает не большой, но познавательный урок по монтажу smd led, показывает, как определить полярность и припаять.

Плюсы и минусы

Сверхъяркие led становятся все более востребованными на рынке освещения. Причина кроется в преимуществах, которыми обладают данные источники света:

  • большой срок эксплуатации (50 000-100 000 часов);
  • высокая экономичность;
  • устойчивость к перепадам напряжения;
  • возможность работы при низких температурах окружающей среды;
  • компактность. Сверхяркие светодиоды имеют небольшие размеры, что позволяет монтировать их в совсем маленькие приборы;
  • экологичность (отсутствие ртути, паров газов или других опасных веществ);
  • ударопрочность и виброустойчивость;
  • светодиодные технологии обеспечивают большое разнообразие при проектировании интерьерного, декоративного освещения, а также цифровой контроль цвета и интенсивности света;
  • устойчивость к многократным включениям.

Как видим, параметры работы подобных устройств выгодно отличаются от других источников света. Но кроме достоинств, имеются и некоторые недостатки:

  • высокая цена, значительно увеличивающая срок окупаемости осветительного прибора;
  • низкие технические характеристики в некачественных изделиях;
  • необходимость применения драйверов, что увеличивает стоимость;
  • невозможность использования регуляторов освещения для всех видов сверхярких светодиодов. Устройство этих регуляторов сложнее, чем для традиционных источников света, что также сказывается на их стоимости;
  • заявленные названия цветопередачи не всегда соответствуют реальным характеристикам;
  • небольшой угол рассеивания света;
  • сложности в получении равномерного освещения из-за уникальности характеристик каждого LED и т.д.

Несмотря на перечисленные недостатки при правильном подходе к выбору и монтажу часть их можно нивелировать.

Особенности применения

Сегодня, благодаря положительным качествам, сверхяркие светодиоды нашли широкое применение:

  • в качестве светоизлучающих элементов в светофорах, дорожных знаках и светодиодных экранах;
  • в автомобилестроении (приборы освещения и индикации внутри автомобиля и снаружи); Существуют комплекты, в которых ультраяркие светодиоды на напряжение 12В уже готовы к подключению в электрическую схему питания автомобиля;
  • в рекламной сфере;
  • в ландшафтном освещении, освещении жилых и общественных зданий и т.д.

Итоги

Сверхяркие светодиоды позволяют получать большой световой поток при малом потреблении электроэнергии. Такие свойства позволят решить вопрос с большими затратами электроэнергии на освещение, которые на сегодняшний день остаются значительными, а также создать необходимый уровень освещения внутри зданий и снаружи.

Сверхяркие светодиоды: типы, характеристики, назначение

Сейчас светодиоды используются довольно часто, причем в большинстве сфер. Они бывают совершенно разных типов и отличаются между собой многими факторами. Конкретно в данной статье речь пойдет о сверхярких светодиодах. Эта продукция несколько специфическая, имеет собственные плюсы и минусы и используется в определенных условиях. Все вопросы будут раскрыты далее в статье.

Читайте также:  Какой автономный генератор электричества выбрать для дома

Общее описание

По названию продукции можно понять, что такие диоды являются источниками, дающими довольно яркое излучение. Они были разработаны для ситуаций, когда обычные ленты стандартного типа не способны обеспечить нужный уровень света. Характеристиками таких изделий позволяют часто использовать их в автомобилях.

Сверхяркие светодиоды – источники света, которые имеют особенные показатели и свойства работы. Для функционирования такой продукции присущи следующие нюансы: лента экономична, дает высокий уровень свечения, имеет длительный эксплуатационный срок, позволяет использовать изделие в различных условиях.

Нужно обратить внимание на то, что часто сверхяркие диоды выпускаются с напряжением, равным 12 Вольт. Все источники данного типа функционируют на одном принципе. Изделие имеет чип, который производится из полупроводникового материала. Он покрыт специальными примесями для более эффективной работы. Вкратце: принцип функционирования заключается в том, что ток переходит с анода на катод. Одновременно с этим проходит передача напряжения лишь в одном направлении.

Цвет получаемого в результате освещения и длина волн определяются за счет того, насколько широка рабочая зона, передающая сигнал составляющим. Часто используется кремний и германий, позволяющие облегчить переход.

Светодиоды разделяются на два типа: инфракрасные, ультрафиолетовые. В их перечень входят модели как с напряжением 12 Вольт, так и другим. Подложкой выступает сапфир. Кроме такой классификации, существует еще несколько. Ниже рассмотрим их более подробно.

Типы сверхярких светодиодов

На данный момент существует популярная классификация моделей. Рассмотрим то, на какие виды делятся сверхяркие диоды.

  • Cree. Изделия такого типа работают за счет особого состава, в который входят нитрид галлия и карбид кремния. Соедние их характеристик в итоге дает довольно длительный период работы самого диода. Как и все другие, этот вид потребляет немного электроэнергии (не более 12 Вольт). Зачастую, диоды используются на улице, где необходимо освещать дороги, переходы (как подземные, так и надземные), автомагистрали. Более того, их часто применяют для фонарных столбов. Чипы этих устройств оцениваются довольно дорого, так как имеют высокий уровень качества. Часто применяют такие сверхяркие светодиоды для фонариков обычного типа.
  • Epistar. Диоды этого вида характеризуются небольшими размерами. Качество устройств хорошее. Имеют длительный эксплуатационный срок. В современное время используются практически везде.
  • Smd. Также довольно распространены. Часто используются для наружной подсветки здания. Также могут применяться для подсветки различных предметов в помещении. Эти ленты характеризуются плотным свечением, поэтому и получили популярность во всем мире.

Используя любое из описанных изделий, нужно обязательно применять специальные драйвера, которые позволят подключить их к сети напряжением 220 Вольт. Это связано с низким потреблением ресурса (12 Вольт). Имеющийся драйвер сможет снизить нагрузку, чтобы изделие не сгорело.

Преимущества

За небольшое количество времени сверхяркие и другие диоды стали довольно популярными и востребованными в различных сферах. Причина же скрывается именно в преимуществах, которые сейчас рассмотрим.

  • Изделия энергоэффективные. Среди всех имеющихся источников света данный вид считается максимально экономичным. Как правило, использование диодов позволяет снизить запросы на электричество до 80 %. Светодиод сверхяркий белый потребляет больше всего по сравнению с остальными.
  • Продукт способен долго работать, не требуя особенного обслуживания или профилактического осмотра.
  • Диод не сильно избирателен, что касается температурного режима. Поэтому использовать его можно в любых условиях.
  • Если необходим источник света, который защищен от попадания влаги и способен выдерживать удары, то среди сверхярких диодов есть такие модели.
  • При работе изделие не нагревается. Единственное, за чем необходимо следить – блок питания. Именно он принимает всю нагрузку на себя и нагревается.

Недостатки

Параметры работы изделий довольно хороши и выгодны. Однако нужно учитывать, что имеются еще и недостатки. Какие?

  • Из-за того, что со временем ухудшается проводимость света, падает яркость излучения.
  • Если совершается процесс изменения мощности сигнала, то чип может сгореть. Такие ситуации происходят не сильно часто, однако вероятность поломки имеется.
  • К чересчур высокой температуре диоды все же восприимчивы. К каким именно показателям тепла – необходимо узнавать конкретно по отношению к приобретенной модели.
  • Для того чтобы диод работал, необходимо устанавливать специальный радиатор.
  • Если изделие используется в открытом пространстве, придется обеспечивать дополнительную защиту от влаги, грязи, повреждений.

Сфера использования

Сейчас сверхяркие диоды используются широко в промышленной сфере, рекламной, бытовой и в качестве подсветки на различных транспортных средствах. Касательно бытовой – речь идет о свечении LCD техники и других объектов. Также наиболее известный пример использования данного изделия – светофор. Светодиоды сверхяркие – для авто самый востребованный источник света.

Даже с имеющимися недостатками достаточно правильного монтажа, способного снизить минусы до минимума. Как понятно, используется данный продукт довольно много и часто, поэтому приходится говорить о его незаменимости. Такой диод с легкостью создаст нужный уровень света в доме или на улице. Главное, правильно подобрать модель.

Сверхяркие светодиоды – характеристики

Самой важной и определяющей характеристикой можно назвать рабочий ток. Из-за того, что диоды функционируют на постоянном получении ресурса, его превышение может привести к поломке всей конструкции. Средним значением сверхяркого изделия считается 15-20 мА. Ток одного из наиболее мощных диодов может достигать 1 А.

Сверхяркие светодиоды имеют различное напряжение. Оно, в зависимости от модели и назначения, может колебаться от 1.5 до 4 В. Как правило, именно этот показатель влияет на то, какой цвет излучения получается в результате. Например, низкое напряжение позволяет добиться инфракрасного цвета (1.5 В), тогда как наиболее высокое – белого (3.7 В).

Средняя мощность для довольно сильных диодов составляет 1 Вт, для стандартных изделий – 0.3 Вт.

Сверхяркие изделия продаются в различных цветовых решениях. В магазинах имеются янтарные, оранжевые, синие, зеленые, красные и белые модели. Последний вариант можно найти в трех различных оттенках: холодный, теплый и средний.

Особенности монтажа

Для того чтобы сверхяркие светодиоды работали долго и выдавали яркий свет постоянно, необходимо при монтаже организовать теплоотвод. Сделать это можно при помощи радиатора. Из-за того, что основание диодов, изготовленное из полупроводников, способно проводить ток, нужно позаботиться о создании электроизоляции. Основные процессы такие же, как и при монтаже обычных изделий, поэтому проблем не должно возникнуть.

Сверхяркие диодные ленты способны создать мощное освещение при минимальном затрачивании электричества. За счет этого можно решить вопрос о сильно большом расходе средств на оплату за потребляемый ресурс. На сегодняшний день сверхяркие светодиоды являются важными, незаменимыми и значительными источниками, которые с легкостью создадут нужное освещение в любых условиях.

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

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.

Читайте также:  Что такое нулевой защитный и нулевой рабочий проводники

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:

Характеристики ярких светодиодов

Благодаря современным технологиям, за последнее время произошла серьёзная модернизация осветительных приборов. Привычные лампы накаливания сменились более экономичными и долговечными. Особым этапом является появление светодиодных ламп, характеризующихся высокой яркостью. Яркие светодиоды нашли применение в разных сферах.

Разновидности ламп

Сегодня спектр ламп для освещения представлен различными моделями от стандартных до суперсовременных. Все они обладают разными характеристиками:

  • Лампы накаливания. Долгое время они были единственными источниками освещения, имели мощность от 15 до 300 Вт. Современные лампы разделяются на два вида. В криптоновых применяется инертный газ криптон, обеспечивающий хорошую светоотдачу. Их минимальная мощность равна 40 Вт, максимальная — 100 Вт. Биспиральные модели функционируют за счёт дугообразной нити из вольфрама, могут иметь зеркальную, прозрачную либо опаловую поверхность.
  • Люминесцентные. Излучают свет благодаря люминофорному покрытию, на которое действуют ультрафиолетовые лучи газового разряда. Обеспечивают мягкий рассеянный свет разной мощности (от 8 до 80 Вт). Дают в 7−8 раз больше светового потока, чем лампы накаливания, служат в 10−20 раз дольше. Отличаются мерцающим светом и чувствительностью к температурным перепадам.
  • Галогенные. Выпускаются в разных формах и размерах. Излучаемый ими свет может быть рассеянным или в виде концентрированных пучков. Благодаря возможности светить очень яркими насыщенными оттенками, галогенные светильники широко применяются в современном дизайне для создания оригинальных световых решений в жилых помещениях и уличных пространствах. Лампы галогенного типа имеют множество вариантов установки. Их можно подвесить вверху или на стенах, встроить в подвесной потолок в виде точечных приборов, закрепить на мебели. В поворотных моделях имеется специальный вращающийся держатель, позволяющий направлять лучи света в нужную сторону.

Среди всего ряда осветительных ламп светодиоды выделяются самым низким потреблением электроэнергии, поэтому пользуются большой популярностью среди потребителей. Они характеризуются высокой яркостью, светопередачей порядка 60 — 80 Лм/Вт. Срок службы приборов мощностью от 7 до 21 Вт/час может достигать 100 тысяч часов.

Отдельной разновидностью светодиодов являются автономные лампы, работающие за счёт аккумуляторных и солнечных батарей. Такие светильники эффективны, как при высоких (+50), так и низких (-30) температурах. Имеют свойство включаться самостоятельно с наступлением темноты, поэтому успешно применяются для уличного освещения.

Конструкция светодиода

Светодиодный светильник имеет довольно сложное устройство. В его конструкцию входит несколько элементов, каждый из которых выполняет определённую функцию:

  • Светодиодные чипы. Выступают в роли основных деталей, обеспечивающих свечение. В зависимости от размера светильника и желаемой мощности, в нём может содержаться от одного до нескольких десятков взаимосвязанных между собой чипов. При поломке одного из них другие также перестают работать. От качества чипов зависят характеристики лампы и срок ее службы.
  • Печатная плата. Производится из сплавов алюминия, хорошо отводящих тепло и обеспечивающих температуру, необходимую для функционирования чипов.
  • Радиатор. На него отводится тепло от печатной платы с чипами. Изготавливаются из алюминиевых сплавов и форм с множеством отдельных пластин. С помощью этих пластин увеличивается площадь теплоотведения радиатора.
  • Драйвер. Сглаживает, уменьшает и стабилизирует напряжение на входе электрической цепи. Бывает выносным или встраиваемым. Второй тип используется чаще.
  • Конденсатор. Ликвидирует пульсацию напряжения, которое поступает с драйвера на светодиодные кристаллы.
  • Цоколь. Служит для подключения патронов. Для его производства применяется латунь с покрытием из никеля. Эти материалы обеспечивают хорошее соединение и долговременную защиту от коррозии.
  • Полимерное основание. Вплотную прилегая к цоколю, гарантирует защиту корпуса от электрических пробоев. Также основание предохраняет пользователей от электротравм при замене лампочек.
  • Рассеиватель. Имеет форму полусферы, изготавливается из матированного поликарбоната или прозрачной пластмассы, исключающей риск повреждения при падении. Предназначается для увеличения угла равномерного рассеивания светового пучка. Практически не нагревается во время свечения лампы.

Особенность светодиодов заключается в расположении области максимального нагрева. Если в других видах осветительных лампах тепловая энергия распространяется от внешней стороны поверхности, то в диодных светильниках печатная плата нагревается изнутри. Поэтому для обеспечения эффективной и безопасной работы необходимо регулярное отведение тепла из лампы.

Виды и характеристики

С развитием технологий на основе обычных светодиодных лампочек началось производство полупроводниковых приборов, характеризующихся очень высокой яркостью свечения. Сверхяркие светодиоды имеют определённую классификацию.

Лампы тайваньского производителя Epistar характеризуются компактными размерами и высокими качественными показателями. Имеют очень долгий срок эксплуатации.

Продукция бренда Smd имеет несколько серий (3528,3014, 3020, 2835 и д. р.). Наиболее востребованы яркие светодиоды серии SMD 5050, отличающиеся белым мощным свечением (мощность доходит до 1 Вт). Часто используются в комплекте со специальными блоками питания, снижающими действующее напряжение до 12 В.

Модельный ряд компании XLamp состоит из трёх вариантов сверхярких светодиодов — XR, XP и MC. Каждый из них имеет индивидуальный размер и форму, но все используют большой рабочий ток, превышающий 350 мА, и имеют высокоэффективную систему теплоотвода. Применяются для внутреннего и наружного освещения современных автомобилей.

Одним из ярких примеров мощных светодиодов являются лампы американской компании Cree. Она выпускает осветительные приборы в разных корпусах:

  • С выводами STD (серии 374, 512, 503, 4SM, 5SM и д. р.). Стандартные корпуса имеют круглое сечение размером 3 и 5 мм и овальное сечение размером 4 и 5 мм.
  • В корпусе «Пиранья» типа P4 (серия Р41, Р42, Р43).
  • В корпусе типа PLCC (серии LM1, LM3, LM4, LP6, LN6, LA1 и т. д. ). Подходят для поверхностного монтажа.

Вне зависимости от типа сверхяркие светодиоды функционируют по одному принципу протекания направленного потока электронов от p-анода к n-катоду. Для образования перехода светодиодные чипы внутри лампы покрываются легированными примесями. Оттенок и длина волны светового потока в каждом светильнике повышенной яркости определяются шириной рабочей p-n зоны.

Качество работы диодов определяется по яркости светового потока и углу рассеивания. В зависимости от температуры, свечение бывает оранжевым, янтарным, зелёным, синим, красным или белым. Белый свет делится на холодный (5000 — 7000K) и тёплый (2700−3500К).

Угол рассеивания также бывает различным от 15 до 120 градусов. За счёт лампочек с разными углами рассеивания создаются оригинальные световые решения с подсвечиванием разных зон.

Особенности монтажа

Прежде чем устанавливать сверхяркий светодиод, следует обратить внимание на то, какие токовые характеристики он имеет. Основной величиной является его постоянный рабочий ток. Средний показатель для большинства сверх ярких приборов находится в диапазоне 15 — 20 мА. Максимальные значения ультраярких ламп достигают 1 А.

Следующий важный показатель — рабочее напряжение — зависит от оттенка излучаемого света. Для инфракрасного цвета характерна минимальная величина от 1,5 до 1,9 В, для белого — максимальная, достигающая 3,7 В. К одному драйверу с постоянным выходным напряжением 12 В можно присоединить 4 ярких диода с напряжением по 3 В либо 12 диодов по 1 В каждый. Драйвер, выходное напряжение которого равно 12 В, следует подключать к сети 220 В.

Главным условием установки любой диодной лампы считается соблюдение полярности питания. Поскольку в светильниках с большой яркостью происходит сильный нагрев световых кристаллов, необходимо обеспечить эффективную систему охлаждения. В большинстве сверхярких моделей она реализована с помощью теплоотводящих радиаторов. Если такие радиаторы не предусмотрены производителем, об охлаждении нужно позаботиться самостоятельно. В процессе установки нужно обеспечить качественную электроизоляцию.

Правильно установленный LED-светильник может проработать не менее 50 тысяч часов. При этом его использование будет экономически выгодным и не нанесёт вреда окружающей среде ввиду отсутствия паров газов, ртути и других опасных компонентов. Ярким светодиодам присущи такие качества, как невосприимчивость к скачкам напряжения и температуры, виброустойчивость и ударопрочность. Компактные лампы способны выдержать большое количество включений.

Все преимущества, которыми обладают сверхяркие диоды, отражаются на их стоимости. Их цена достаточно высокая, но долгий срок эксплуатации и качественные характеристики позволяют добиться окупаемости приборов.

Каждый LED-светильник обладает индивидуальными характеристиками. Поэтому при помощи нескольких диодных ламп трудно добиться равномерной освещённости (даже если они изготовлены одним производителем и относятся к одной серии). Заявленная цветопередача также не всегда соответствует реальной. Регуляторами яркости оснащаются не все осветительные приборы.

Область применения

Высокие технические и эксплуатационные показатели позволяют широко использовать сверхяркие светодиоды. Самыми распространёнными сферами применения являются:

  • Мобильные устройства. Выполняют роль подсветки как в одноцветных, так и в многоцветных дисплеях, работающих на жидких кристаллах.
  • Дорожные знаки. Применяются в светофорах, уличных указателях, поскольку не требуют частого технического обслуживания после установки.
  • Световая реклама. Используются для освещения объёмных букв, световых коробов, рекламных вывесок и ультратонких лайтбоксов. Белый свет, излучаемый диодами, является более эффективной альтернативой применяемому ранее неону.
  • Алфавитно-цифровые табло. Прямой свет служит инструментом для передачи информации на одноцветных табло и полноцветных видеодисплеях в торговых центрах и на спортивных стадионах.
  • Транспорт. За счёт малых размеров и сверхвысокой яркости обеспечивают работу внешних сигнальных устройств (индикаторов поворота, стоп-сигналов) и приборных панелей, установленных в салонах транспортных средств (автомобилях, автобусах, мотоциклах, самолётах).
  • Архитектура и ландшафт. Показывают высокую эффективность при освещении фасадов зданий и различных ландшафтных композиций.

Диоды высокой яркости находят применение не только в сферах общего пользования, но и в быту. К примеру, ими всё чаще заменяют традиционное освещение при установке натяжных потолков.

Добавить комментарий