Принцип на работа на структурата на светодиодите. LED лампи - принцип на работа и съвети за избор

Времената, когато светодиодите се използват само като индикатори за включване на устройства, отдавна са отминали. Съвременните LED устройства могат напълно да заменят лампите с нажежаема жичка в домакинството, промишлеността и. Това се улеснява от различни характеристики на светодиодите, като знаете кои можете да изберете правилния светодиоден аналог. Използването на светодиоди, предвид основните им параметри, разкрива изобилие от възможности в областта на осветлението.

Светодиодът (обозначен с SD, SID, LED на английски) е устройство, базирано на изкуствен полупроводников кристал. При преминаване на електрически ток през него се създава феноменът на излъчване на фотони, което води до светене. Това сияние има много тесен спектър, а цветът му зависи от материала на полупроводника.

Светодиодите с червено и жълто сияние са направени от неорганични полупроводникови материали на базата на галиев арсенид, зелените и сините са направени на базата на индиево-галиев нитрид. За увеличаване на яркостта на светлинния поток се използват различни добавки или се използва многослойният метод, когато между полупроводниците се поставя слой от чист алуминиев нитрид. В резултат на образуването на няколко електронно-дупкови (p-n) прехода в един кристал, яркостта на неговото сияние се увеличава.

Има два вида светодиоди: за индикация и за осветление. Първите се използват за обозначаване на включването на различни устройства в мрежата, както и източници на декоративно осветление. Представляват цветни диоди, поставени в полупрозрачен корпус, като всеки от тях има четири извода. Устройствата, излъчващи инфрачервена светлина, се използват в устройства за дистанционно управление на устройства (дистанционно управление).

В областта на осветлението се използват светодиоди, излъчващи бяла светлина. По цвят светодиодите се различават със студено бяло, неутрално бяло и топло бяло сияние. Съществува класификация на светодиодите, използвани за осветление, според метода на инсталиране. Маркировката на SMD LED означава, че устройството се състои от алуминиева или медна подложка, върху която е поставен диоден кристал. Самият субстрат се намира в корпуса, чиито контакти са свързани към контактите на светодиода.

Друг тип светодиоди се нарича OCB. В такова устройство много кристали, покрити с луминофор, са поставени на една платка. Благодарение на този дизайн се постига висока яркост на сиянието. Тази технология се използва при производството на висок светлинен поток в сравнително малка площ. Това от своя страна прави производството на LED лампи най-достъпно и евтино.

Забележка! Сравнявайки лампите на SMD и COB светодиодите, може да се отбележи, че първите могат да бъдат ремонтирани чрез замяна на повреден светодиод. Ако COB LED лампата не работи, ще трябва да смените цялата платка с диоди.

Характеристики на светодиодите

При избора на подходяща LED лампа за осветление трябва да се вземат предвид параметрите на светодиодите. Те включват захранващо напрежение, мощност, работен ток, ефективност (светлинна мощност), температура на светене (цвят), ъгъл на излъчване, размери, период на разграждане. Познавайки основните параметри, ще бъде възможно лесно да изберете устройства, за да получите един или друг резултат от осветяването.

LED консумация на ток

По правило за конвенционалните светодиоди се осигурява ток от 0,02A. Има обаче светодиоди с номинален ток от 0,08 A. Тези светодиоди включват по-мощни устройства, в устройството на които участват четири кристала. Намират се в същата сграда. Тъй като всеки от кристалите консумира 0,02A, общо едно устройство ще консумира 0,08A.

Стабилността на работата на LED устройства зависи от големината на тока. Дори леко увеличение на тока помага за намаляване на интензитета на излъчване (стареене) на кристала и повишаване на цветната температура. Това в крайна сметка води до факта, че светодиодите започват да блестят синьо и да се повредят преждевременно. И ако индикаторът за сила на тока се увеличи значително, светодиодът веднага изгаря.

За ограничаване на потреблението на ток, дизайните на LED лампи и осветителни тела са снабдени със стабилизатори на ток за светодиоди (драйвери). Те преобразуват тока, като го довеждат до желаната стойност за светодиодите. В случай, че искате да свържете отделен светодиод към мрежата, трябва да използвате резистори за ограничаване на тока. Изчисляването на съпротивлението на резистора за светодиода се извършва, като се вземат предвид неговите специфични характеристики.

Полезен съвет! За да изберете правилния резистор, можете да използвате калкулатора за изчисляване на резистора за светодиода, публикуван в Интернет.

LED напрежение

Как да проверите напрежението на светодиода? Факт е, че светодиодите нямат параметър на захранващото напрежение като такъв. Вместо това се използва характеристиката на спад на напрежението на светодиода, което означава количеството напрежение на изхода на светодиода, когато номиналният ток преминава през него. Стойността на напрежението, посочена на опаковката, отразява само спада на напрежението. Познавайки тази стойност, е възможно да се определи напрежението, оставащо върху кристала. Именно тази стойност се взема предвид при изчисленията.

Като се има предвид използването на различни полупроводници за светодиоди, напрежението за всеки от тях може да бъде различно. Как да разберете колко волта е един светодиод? Можете да определите по цвета на блясъка на устройствата. Например за сините, зелените и белите кристали напрежението е около 3V, за жълтите и червените - от 1,8 до 2,4V.

Когато използвате паралелно свързване на светодиоди с еднакъв номинал със стойност на напрежението 2V, може да срещнете следното: в резултат на разсейване на параметрите някои излъчващи диоди ще се повредят (изгорят), докато други ще светят много слабо. Това ще се случи поради факта, че при увеличаване на напрежението дори с 0,1 V се наблюдава увеличение на тока, преминаващ през светодиода, с 1,5 пъти. Ето защо е толкова важно да се гарантира, че токът съответства на рейтинга на светодиода.

Светлинна мощност, ъгъл на лъча и LED мощност

Извършва се сравнение на светлинния поток на диодите с други източници на светлина, като се отчита силата на излъчваното от тях излъчване. Устройствата с диаметър около 5 mm дават от 1 до 5 lm светлина. Докато светлинният поток на 100W лампа с нажежаема жичка е 1000 lm. Но когато се сравнява, трябва да се има предвид, че конвенционалната лампа има дифузна светлина, докато светодиодът има насочена светлина. Следователно е необходимо да се вземе предвид ъгълът на разсейване на светодиодите.

Ъгълът на разсейване на различните светодиоди може да бъде от 20 до 120 градуса. Когато са осветени, светодиодите дават по-ярка светлина в центъра и намаляват осветеността към краищата на ъгъла на дисперсия. По този начин светодиодите осветяват по-добре определено пространство, като същевременно използват по-малко енергия. Въпреки това, ако е необходимо да се увеличи площта на осветяване, в дизайна на лампата се използват дивергентни лещи.

Как да определите мощността на светодиодите? За да се определи мощността на LED лампата, необходима за подмяна на лампа с нажежаема жичка, е необходимо да се приложи коефициент 8. Така че можете да замените конвенционална лампа от 100 W с LED устройство с мощност най-малко 12,5 W (100 W / 8 ). За удобство можете да използвате данните от таблицата за съответствие между мощността на лампите с нажежаема жичка и LED източниците на светлина:

При използването на светодиоди за осветление много важен е показателят за ефективност, който се определя от съотношението на светлинния поток (lm) към мощността (W). Сравнявайки тези параметри за различни източници на светлина, откриваме, че ефективността на лампата с нажежаема жичка е 10-12 lm / W, флуоресцентната лампа е 35-40 lm / W, а LED лампата е 130-140 lm / W.

Цветна температура на LED източници

Един от важните параметри на светодиодните източници е температурата на светене. Мерните единици за това количество са градуси Келвин (K). Трябва да се отбележи, че всички източници на светлина са разделени на три класа според температурата на светене, сред които топло бялото има цветна температура под 3300 K, дневната бяла светлина - от 3300 до 5300 K и студената бяла над 5300 K.

Забележка! Комфортното възприемане на LED излъчване от човешкото око директно зависи от цветовата температура на LED източника.

Цветната температура обикновено се посочва на етикета на LED лампите. Обозначава се с четирицифрено число и буквата К. Изборът на LED лампи с определена цветова температура директно зависи от характеристиките на използването му за осветление. Таблицата по-долу показва възможностите за използване на LED източници с различни температури на светене:

Вълновата природа на цвета прави възможно изразяването на цветовата температура на светодиодите чрез дължината на вълната. Маркировката на някои LED устройства отразява цветната температура точно под формата на интервал от различни дължини на вълната. Дължината на вълната се обозначава с λ и се измерва в нанометри (nm).

Размери на SMD светодиоди и техните характеристики

Предвид размера на SMD светодиодите, осветителните тела се класифицират в групи с различни спецификации. Най-популярните светодиоди са с размери 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 и 5630. Характеристиките на SMD светодиодите варират в зависимост от размера. И така, различните видове SMD светодиоди се различават по яркост, цветова температура, мощност. В маркировката на светодиодите първите две цифри показват дължината и ширината на устройството.

Основни параметри на светодиодите SMD 2835

Основните характеристики на светодиодите SMD 2835 включват увеличена площ на излъчване. В сравнение с SMD 3528, който има кръгла работна повърхност, SMD 2835 излъчва правоъгълна форма, което допринася за по-голяма светлинна мощност при по-ниска височина на елемента (около 0,8 mm). Светлинният поток на такова устройство е 50 lm.

Корпусът на светодиодите SMD 2835 е изработен от топлоустойчив полимер и издържа на температури до 240°C. Трябва да се отбележи, че радиационната деградация в тези клетки е по-малко от 5% за 3000 часа работа. В допълнение, устройството има сравнително ниско термично съпротивление на връзката кристал-субстрат (4 C/W). Работен ток в максимална стойност- 0.18A, температура на кристала - 130°C.

Според цвета на сиянието, топло бяло с температура на светене 4000 K, дневна бяла светлина - 4800 K, чисто бяло - от 5000 до 5800 K и студено бяло с цветна температура 6500-7500 K. Заслужава да се отбележи, че максималният светлинен поток за устройства със студено бяло сияние, минималният - за топли бели светодиоди. В дизайна на устройството са увеличени контактните площадки, което допринася за по-добро разсейване на топлината.

Полезен съвет! Светодиодите SMD 2835 могат да се използват за всякакъв вид монтаж.

Характеристики на светодиодите SMD 5050

Дизайнът на корпуса SMD 5050 съдържа три светодиода от същия тип. Сините, червените и зелените светодиодни източници имат технически характеристики, подобни на кристалите SMD 3528. Стойността на работния ток на всеки от трите светодиода е 0,02 A, следователно общият ток на цялото устройство е 0,06 A. За да не се повредят светодиодите, се препоръчва да не надвишавате тази стойност.

LED устройствата SMD 5050 имат директно напрежение 3-3.3V и светлинен поток (мрежов поток) 18-21 lm. Мощността на един светодиод е сумата от три стойности на мощността на всеки кристал (0,7W) и е 0,21W. Цветът на сиянието, излъчвано от устройствата, може да бъде бял във всички нюанси, зелен, син, жълт и многоцветен.

Непосредствена близост на светодиодите различни цветовев един пакет SMD 5050 беше възможно внедряването на многоцветни светодиоди с отделно управление на всеки цвят. Контролерите се използват за регулиране на лампи с помощта на светодиоди SMD 5050, така че цветът на светене да може плавно да се променя от един на друг след определен период от време. Обикновено такива устройства имат няколко режима на управление и могат да регулират яркостта на светодиодите.

Типични характеристики на SMD 5730 LED

Светодиодите SMD 5730 са съвременни представители на LED устройства, чието тяло има геометрични размери 5,7x3 mm. Те принадлежат към свръхярки светодиоди, чиито характеристики са стабилни и качествено различни от параметрите на техните предшественици. Произведени от нови материали, тези светодиоди се характеризират с повишена мощност и високоефективен светлинен поток. В допълнение, те могат да работят в условия на висока влажност, са устойчиви на температурни крайности и вибрации, имат дългосроченуслуги.

Има два вида устройства: SMD 5730-0.5 с мощност 0.5W и SMD 5730-1 с мощност 1W. Отличителна черта на устройствата е възможността за работа с импулсен ток. Стойността на номиналния ток на SMD 5730-0.5 е 0.15A, по време на импулсна работа устройството може да издържи токове до 0.18A. Този тип светодиоди осигуряват светлинен поток до 45 lm.

Светодиодите SMD 5730-1 работят при постоянен ток от 0,35A, с импулсен режим - до 0,8A. Ефективността на светлинния поток на такова устройство може да бъде до 110 lm. Благодарение на топлоустойчивия полимер корпусът на устройството издържа на температури до 250°C. Ъгълът на дисперсия и на двата вида SMD 5730 е 120 градуса. Степента на деградация на светлинния поток е под 1% при работа 3000 часа.

Характеристики на светодиодите Cree

Cree (САЩ) се занимава с разработването и производството на супер ярки и най-мощни светодиоди. Една от групите светодиоди Cree е представена от серия устройства Xlamp, които са разделени на едночипови и многочипови. Една от характеристиките на монокристалните източници е разпределението на радиацията по ръбовете на устройството. Тази иновация направи възможно производството на лампи с голям ъгъл на светене с минимален брой кристали.

В серията LED източници XQ-E High Intensity ъгълът на светене е от 100 до 145 градуса. С малки геометрични размери от 1,6x1,6 мм, мощността на супер ярките светодиоди е 3 волта, а светлинният поток е 330 lm. Това е една от последните разработки на Cree. Всички светодиоди, чийто дизайн е разработен на базата на един чип, имат висококачествено цветопредаване в рамките на CRE 70-90.

Свързана статия:

Как сами да направите или ремонтирате LED гирлянда. Цени и основни характеристики на най-популярните модели.

Cree пусна няколко разновидности на многочипови LED тела с най-новите видове захранване от 6 до 72 волта. Многочиповите светодиоди са разделени на три групи, които включват устройства с високо напрежение, мощност до 4W и над 4W. При източници до 4W се сглобяват 6 кристала в пакет тип MX и ML. Ъгълът на разсейване е 120 градуса. Можете да закупите светодиоди Cree от този тип с бели топли и студени цветове на светене.

Полезен съвет! Въпреки високата надеждност и качество на светлината, можете да закупите мощни светодиоди от серията MX и ML на сравнително ниска цена.

Групата над 4W включва светодиоди от няколко кристала. Най-габаритните устройства в групата са 25W устройства, представени от серията MT-G. Новост на компанията са светодиодите модел XHP. Едно от големите LED-устройства е с корпус 7х7 мм, мощност 12W, светлинна мощност 1710 lm. Светодиодите с високо напрежение комбинират малък размер и висока светлинна мощност.

Схеми на свързване на светодиоди

Има определени правила за свързване на светодиоди. Като се има предвид, че токът, преминаващ през устройството, се движи само в една посока, за продължителна и стабилна работа на LED устройствата е важно да се вземе предвид не само определено напрежение, но и оптималната стойност на тока.

Схема за свързване на светодиод към 220V мрежа

В зависимост от използвания източник на захранване има два вида схеми за свързване на светодиоди към 220V. В един от случаите се използва с ограничен ток, във втория - специален, който стабилизира напрежението. Първият вариант взема предвид използването на специален източник с определена сила на тока. Резисторът в тази схема не е необходим и броят на свързаните светодиоди е ограничен от мощността на драйвера.

Два вида пиктограми се използват за обозначаване на светодиоди в диаграмата. Над всяко тяхно схематично изображение има две малки успоредни стрелки, сочещи нагоре. Те символизират яркото сияние на LED устройството. Преди да свържете светодиода към 220V с помощта на захранване, трябва да включите резистор във веригата. Ако това условие не е изпълнено, това ще доведе до факта, че работният живот на светодиода ще бъде значително намален или просто ще се провали.

Ако използвате захранване при свързване, тогава само напрежението ще бъде стабилно във веригата. Като се има предвид незначителното вътрешно съпротивление на LED устройството, включването му без ограничител на тока ще доведе до изгаряне на устройството. Ето защо в схемата за превключване на светодиода се въвежда подходящ резистор. Трябва да се отбележи, че резисторите се предлагат в различни рейтинги, така че те трябва да бъдат изчислени правилно.

Полезен съвет! Отрицателната точка на веригите за свързване на светодиод към 220-волтова мрежа с помощта на резистор е разсейването на висока мощност, когато е необходимо да се свърже товар с повишена консумация на ток. В този случай резисторът се заменя с охлаждащ кондензатор.

Как да изчислим съпротивлението за светодиод

При изчисляване на съпротивлението на светодиода те се ръководят от формулата:

U = IхR,

където U е напрежение, I е ток, R е съпротивление (закон на Ом). Да приемем, че трябва да свържете светодиод със следните параметри: 3V - напрежение и 0,02A - сила на тока. Така че когато свържете светодиода към 5 волта на захранването, той не се повреди, трябва да премахнете допълнителните 2V (5-3 = 2V). За да направите това, е необходимо да включите резистор с определено съпротивление във веригата, което се изчислява по закона на Ом:

R = U/I.

Така съотношението 2V към 0,02A ще бъде 100 ома, т.е. това е резисторът, от който се нуждаете.

Често се случва, като се имат предвид параметрите на светодиодите, съпротивлението на резистора има нестандартна стойност за устройството. Такива ограничители на тока не могат да бъдат намерени в точките на продажба, например 128 или 112,8 ома. След това трябва да използвате резистори, чието съпротивление има най-близката по-висока стойност спрямо изчислената. В този случай светодиодите няма да работят с пълна сила, а само с 90-97%, но това ще бъде незабележимо за окото и ще повлияе положително на ресурса на устройството.

В интернет има много опции за калкулатори за LED изчисления. Те отчитат основните параметри: спад на напрежението, номинален ток, изходно напрежение, брой устройства във веригата. Като зададете параметрите на светодиодните устройства и източниците на ток в полето на формуляра, можете да разберете съответните характеристики на резисторите. За определяне на съпротивлението на цветно кодирани токови ограничители има също онлайн изчислениярезистори за светодиоди.

Схеми на паралелно и последователно свързване на светодиоди

При сглобяване на конструкции от няколко LED устройства се използват схеми за свързване на светодиоди към мрежа от 220 V със серийна или паралелна връзка. В същото време, за правилно свързване, трябва да се има предвид, че когато светодиодите са свързани последователно, необходимото напрежение е сумата от паданията на напрежението на всяко устройство. Докато, когато светодиодите са свързани паралелно, силата на тока се добавя.

Ако веригите използват LED устройства с различни параметри, тогава за стабилна работа е необходимо да се изчисли резисторът за всеки светодиод поотделно. Трябва да се отбележи, че два напълно идентични светодиода не съществуват. Дори устройства от един и същи модел имат леки разлики в параметрите. Това води до факта, че когато свържете голям брой от тях в последователна или паралелна верига с един резистор, те могат бързо да се влошат и да се повредят.

Забележка! При използване на един резистор в паралелна или последователна верига могат да се свързват само LED устройства с еднакви характеристики.

Несъответствието в параметрите, когато няколко светодиода са свързани паралелно, да кажем 4-5 броя, няма да повлияе на работата на устройствата. И ако свържете много светодиоди към такава верига, ще бъде лошо решение. Дори светодиодните източници да имат лека промяна в характеристиките, това ще накара някои устройства да излъчват ярка светлина и да изгорят бързо, докато други ще светят лошо. Следователно, когато свързвате паралелно, винаги трябва да използвате отделен резистор за всяко устройство.

По отношение на серийното свързване има икономична консумация, тъй като цялата верига консумира количество ток, равно на консумацията на един светодиод. При паралелна верига консумацията е сумата от консумацията на всички светодиодни източници, включени във веригата, включени във веригата.

Как да свържете светодиоди към 12 волта

При проектирането на някои устройства резисторите са предвидени на етапа на производство, което прави възможно свързването на светодиоди към 12 волта или 5 волта. Такива устройства обаче не винаги се предлагат в търговската мрежа. Следователно във веригата за свързване на светодиоди към 12 волта е предвиден ограничител на тока. Първата стъпка е да разберете характеристиките на свързаните светодиоди.

Такъв параметър като директен спад на напрежението за типични LED устройства е около 2V. Номинален токтези светодиоди отговарят на 0,02A. Ако искате да свържете такъв светодиод към 12V, тогава „допълнителните“ 10V (12 минус 2) трябва да бъдат изгасени с ограничителен резистор. Използвайки закона на Ом, можете да изчислите съпротивлението за него. Получаваме това 10 / 0,02 \u003d 500 (Ohm). По този начин е необходим резистор с номинална стойност 510 ома, който е най-близкият в серията електронни компоненти E24.

За да може такава схема да работи стабилно, е необходимо също така да се изчисли мощността на ограничителя. Използвайки формулата, въз основа на която мощността е равна на произведението на напрежението и тока, изчисляваме нейната стойност. Умножаваме напрежението от 10V по тока от 0,02A и получаваме 0,2W. Следователно е необходим резистор, чиято стандартна мощност е 0,25 W.

Ако е необходимо да включите две LED устройства във веригата, тогава трябва да се има предвид, че напрежението, което пада върху тях, вече ще бъде 4V. Съответно, за резистора остава да изплати не 10V, а 8V. Следователно по-нататъшното изчисляване на съпротивлението и мощността на резистора се извършва въз основа на тази стойност. Местоположението на резистора във веригата може да бъде осигурено навсякъде: от страната на анода, катода, между светодиодите.

Как да тествате светодиод с мултицет

Един от начините да проверите работното състояние на светодиодите е да тествате с мултиметър. Такова устройство може да диагностицира светодиоди от всякакъв дизайн. Преди да проверите светодиода с тестер, превключвателят на устройството се настройва в режим "набиране" и сондите се прилагат към клемите. Когато червената сонда е свързана към анода, а черната към катода, кристалът трябва да излъчва светлина. Ако поляритетът е обърнат, дисплеят трябва да показва "1".

Полезен съвет! Преди да тествате светодиода за функционалност, се препоръчва да намалите основното осветление, тъй като по време на теста токът е много слаб и светодиодът ще излъчва толкова слаба светлина, че при нормално осветление може да не се забелязва.

Тестването на LED устройства може да се извърши без използване на сонди. За да направите това, в отворите, разположени в долния ъгъл на устройството, анодът се вкарва в отвора със символа "E", а катодът - с показалеца "C". Ако светодиодът работи, трябва да свети. Този метод за изпитване е подходящ за светодиоди с доста дълги незапоени проводници. Позицията на превключвателя с този метод на проверка няма значение.

Как да проверите светодиодите с мултицет без запояване? За да направите това, запоете парчета от обикновен кламер към сондите на тестера. Като изолация е подходящ текстолитов уплътнител, който се поставя между проводниците, след което се обработва с електрическа лента. Изходът е вид адаптер за свързване на сонди. Щипките пружинират добре и са здраво фиксирани в слотовете. В тази форма можете да свържете сондите към светодиодите, без да ги запоявате от веригата.

Какво може да се направи от светодиоди със собствените си ръце

Много радиолюбители практикуват сглобяване на различни дизайни от светодиоди със собствените си ръце. Самосглобените продукти не са по-ниски по качество, а понякога дори надминават аналозите на промишленото производство. Това могат да бъдат цветни и музикални устройства, мигащи LED дизайни, направете сами светлини на светодиоди и много други.

Сглобяване на токов стабилизатор за светодиоди със собствените си ръце

За да не се изчерпи ресурсът на светодиода предсрочно, е необходимо токът, протичащ през него, да има стабилна стойност. Известно е, че червените, жълтите и зелените светодиоди могат да се справят с по-високи токови натоварвания. Докато синьо-зелените и белите светодиодни източници, дори и при леко претоварване, изгарят за 2 часа. По този начин, за нормалната работа на светодиода, е необходимо да се разреши проблемът с неговото захранване.

Ако сглобите верига от светодиоди, свързани последователно или паралелно, тогава можете да им осигурите идентично излъчване, ако токът, преминаващ през тях, има еднаква сила. Освен това импулсите на обратния ток могат да повлияят неблагоприятно на живота на светодиодните източници. За да не се случи това, е необходимо да включите стабилизатор на ток за светодиодите във веригата.

Качествените характеристики на LED лампите зависят от използвания драйвер - устройство, което преобразува напрежението в стабилизиран ток с определена стойност. Много радиолюбители сглобяват 220V LED захранваща верига със собствените си ръце въз основа на чипа LM317. Елементи за такива електронна схемаимат ниска цена и такъв стабилизатор е лесен за проектиране.

Когато се използва стабилизатор на ток на LM317 за светодиоди, токът се регулира в рамките на 1A. Токоизправителят на базата на LM317L стабилизира тока до 0.1A. В схемата на устройството се използва само един резистор. Изчислява се с помощта на онлайн калкулатор за LED съпротивление. Наличните удобни устройства са подходящи за захранване: захранвания от принтер, лаптоп или друга битова електроника. Не е изгодно да сглобявате по-сложни схеми сами, тъй като е по-лесно да ги закупите готови.

Направи си сам LED DRL

Използването на дневни светлини (DRL) на автомобили значително увеличава видимостта на автомобила през светлата част на деня от другите участници трафик. Много шофьори практикуват самостоятелно сглобяване на DRL с помощта на светодиоди. Един от вариантите е DRL устройство от 5-7 светодиода с мощност 1W и 3W за всеки блок. Ако използвате по-малко мощни LED източници, светлинният поток няма да отговаря на стандартите за такива светлини.

Полезен съвет! Когато правите DRL със собствените си ръце, вземете предвид изискванията на GOST: светлинен поток 400-800 Cd, ъгъл на светене в хоризонтална равнина - 55 градуса, във вертикална - 25 градуса, площ - 40 cm².

За основа можете да използвате алуминиева профилна плоскост с подложки за монтаж на светодиоди. Светодиодите са фиксирани към платката с топлопроводимо лепило. В съответствие с вида на светодиодните източници се избира оптика. В този случай са подходящи лещи с ъгъл на осветяване 35 градуса. Лещите се монтират на всеки светодиод поотделно. Проводниците се показват във всяка удобна посока.

След това се прави корпус за DRL, който едновременно служи като радиатор. За да направите това, можете да използвате U-образния профил. Готовият LED модул се поставя вътре в профила, като се закрепва с винтове. Цялото свободно пространство може да се запълни с прозрачен уплътнител на основата на силикон, оставяйки само лещите на повърхността. Такова покритие ще служи като защита от влага.

DRL е свързан към захранването със задължително използване на резистор, чието съпротивление е предварително изчислено и проверено. Методите на свързване може да варират в зависимост от модела на автомобила. Схемите за свързване могат да бъдат намерени в Интернет.

Как да накарате светодиодите да мигат

Най-популярните мигащи светодиоди, които можете да закупите готови, са устройства, които се регулират от потенциалното ниво. Мигането на кристала възниква поради промяна в захранването на клемите на устройството. И така, двуцветно червено-зелено LED устройство излъчва светлина в зависимост от посоката на тока, преминаващ през него. Мигащият ефект в RGB LED се постига чрез свързване на три изхода за отделно управление към определена система за управление.

Но можете също да накарате обикновен едноцветен светодиод да мига, като имате минимум електронни компоненти във вашия арсенал. Преди да направите мигащ светодиод, трябва да изберете работеща верига, която е проста и надеждна. Можете да използвате мигаща светодиодна верига, която ще се захранва от 12V източник.

Веригата се състои от транзистор с ниска мощност Q1 (подходящ е силициев високочестотен KTZ 315 или негови аналози), резистор R1 820-1000 Ohm, 16-волтов кондензатор C1 с капацитет 470 микрофарада и светодиоден източник. При включване на веригата кондензаторът се зарежда до 9-10V, след което транзисторът се отваря за момент и отдава натрупаната енергия на светодиода, който започва да мига. Тази схема може да се приложи само в случай на захранване от 12V източник.

Можете да сглобите по-модерна схема, която работи по аналогия с транзисторен мултивибратор. Схемата включва транзистори KTZ 102 (2 бр.), Резистори R1 и R4 по 300 ома всеки за ограничаване на тока, резистори R2 и R3 по 27 000 ома всеки за задаване на базовия ток на транзисторите, 16-волтови полярни кондензатори (2 бр. , с капацитет 10 uF) и два LED източника. Тази верига се захранва от 5V DC захранване.

Веригата работи на принципа на "двойка Дарлингтън": кондензаторите C1 и C2 се зареждат и разреждат последователно, което причинява отварянето на определен транзистор. Когато един транзистор подаде захранване към C1, един светодиод светва. Освен това C2 се зарежда плавно и базовият ток на VT1 намалява, което води до затваряне на VT1 и отваряне на VT2 и друг светодиод светва.

Полезен съвет! Ако използвате захранващо напрежение над 5 V, ще трябва да използвате резистори с различен номинал, за да предотвратите повреда на светодиодите.

Сглобяване на цветна музика на светодиоди със собствените си ръце

За да приложите доста сложни цветови музикални схеми на светодиоди със собствените си ръце, първо трябва да разберете как работи най-простата цветова музикална схема. Състои се от един транзистор, резистор и LED устройство. Такава верига може да се захранва от източник с номинално напрежение от 6 до 12V. Работата на веригата се дължи на каскадно усилване с общ емитер (емитер).

Базата VT1 получава сигнал с различна амплитуда и честота. В случай, че колебанията на сигнала надхвърлят определения праг, транзисторът се отваря и светодиодът светва. Недостатъкът на тази схема е зависимостта на мигането от степента на звуковия сигнал. Така ефектът от цветомузиката ще се появи само при определена степен на сила на звука. Ако звукът се увеличи. светодиодът ще свети през цялото време и когато намалее, ще мига леко.

За постигане на пълноценен ефект те използват цветова музикална схема на светодиоди с разбивка на звуковия диапазон на три части. Веригата с триканален звуков преобразувател се захранва от 9V източник. Огромен брой цветови музикални схеми могат да бъдат намерени в интернет на различни радиолюбителски форуми. Това могат да бъдат схеми за цветна музика, използващи едноцветна лента, RGB LED лента, както и схеми за плавно включване и изключване на светодиоди. Също така в мрежата можете да намерите схеми на светлини на светодиоди.

Направи си сам дизайн на LED индикатор за напрежение

Веригата на индикатора на напрежението включва резистор R1 (променливо съпротивление 10 kOhm), резистори R1, R2 (1 kOhm), два транзистора VT1 KT315B, VT2 KT361B, три светодиода - HL1, HL2 (червен), HLZ (зелен). X1, X2 - 6-волтови захранвания. В тази схема се препоръчва използването на LED устройства с напрежение 1,5 V.

Алгоритъмът на работа на самостоятелно изработен LED индикатор за напрежение е следният: когато се подаде напрежение, централният зелен светодиоден източник светва. В случай на спад на напрежението червеният светодиод, разположен вляво, светва. Увеличаването на напрежението кара червения светодиод, разположен вдясно, да свети. Когато резисторът е в средно положение, всички транзистори ще бъдат в затворено положение и напрежението ще отива само към централния зелен светодиод.

Отварянето на транзистора VT1 става, когато плъзгачът на резистора се премести нагоре, като по този начин се увеличи напрежението. В този случай захранването на HL3 спира и се прилага към HL1. Когато плъзгачът се премести надолу (понижаване на напрежението), транзисторът VT1 се затваря и VT2 се отваря, което ще захранва светодиода HL2. С малко закъснение LED HL1 ще изгасне, HL3 ще мигне веднъж и HL2 ще светне.

Такава верига може да бъде сглобена с помощта на радиокомпоненти от остаряло оборудване. Някои го сглобяват върху текстолитна дъска, като спазват мащаб 1:1 с размерите на частите, така че всички елементи да могат да се поберат на дъската.

Безграничният потенциал на LED осветлението дава възможност за самостоятелно проектиране на различни осветителни устройства от светодиоди с отлични характеристики и сравнително ниска цена.

Устройствата за осветление със светодиоди през последните години вървят победоносно. По рафтовете на магазините голям изборКитайски LED фенери, на цена не много по-висока от цената на включените в тях батерии, които светят по-ярко и по-дълго от събратята си с крушки вътре. Поради какво светодиодът беше в такава печеливша позиция?

За тези, които не са наясно: светодиодът е полупроводниково устройство, в което електрическият ток се преобразува директно в светлинно излъчване. Диод - тоест, той може да пропуска ток само в една посока (вижте статията Как работи диодът) Между другото, на английски светодиодът се нарича светодиод, излъчващ светлина, или LED.

Светодиодът се състои от полупроводников кристал върху непроводим субстрат, корпус с контактни проводници и оптична система. За да се подобри издръжливостта, пространството между кристала и пластмасовата леща е запълнено с прозрачен силикон. Алуминиевата основа служи за отвеждане на излишната топлина. Което, трябва да кажа, е разпределено много малко количество.

Светенето в полупроводников кристал възниква от рекомбинацията на електрони и дупки в областта на p-n прехода. Областта на p-n прехода се образува от контакта на два полупроводника с различен тип проводимост. За да направите това, близките контактни слоеве на полупроводников кристал се легират с различни примеси: от едната страна, акцептор, от друга, донор.

За да може p-n преходът да излъчва светлина, забранената лента в активната област на светодиода трябва да бъде близка до енергията на квантовете на видимата светлина. Второ, полупроводниковият кристал трябва да съдържа малко дефекти, поради които рекомбинацията протича без радиация. За да се изпълнят и двете условия, често едно pn преход в кристал не е достатъчно и производителите са принудени да произвеждат многослойни полупроводникови структури, така наречените хетероструктури.

Очевидно колкото повече ток преминава през светодиода, толкова по-ярко свети, тъй като колкото по-голям е токът, толкова повече електрони и дупки влизат в зоната на рекомбинация за единица време. Въпреки това, поради вътрешното съпротивление на полупроводника и p-n прехода, диодът се нагрява и може да изгори при голям ток - проводниците ще се стопят или самият полупроводник ще изгори.

За разлика от лампите с нажежаема жичка, електрическият ток в светодиодите се преобразува директно в светлинно излъчване с малка загуба на топлина. В резултат на това светодиодите са няколко порядъка по-икономични и незаменими в тези устройства, където отоплението е неприемливо. Характеристика на светодиода е излъчването в тясна част от спектъра. За това той се влюбва в дизайнери за производство на светлинна реклама и интериорна декорация. UV и IR радиацията, като правило, липсват в светодиодите. Светодиодът има висока механична якост и надеждност. Срокът на експлоатация на светодиода достига 100 хиляди часа, което е почти 100 пъти повече от това на крушката с нажежаема жичка и 5 до 10 пъти повече от това на флуоресцентната лампа. И накрая, светодиодът е електрически уред с ниско напрежение и следователно е безопасен.

Единственият недостатък на технологията е високата цена. В момента цената на един лумен, излъчван от светодиод, е 100 пъти по-висока от лумена, излъчван от лампа с нажежаема жичка. Производителите обаче прогнозират намаляване на този показател през следващите години с 10 пъти.

Светодиодите на базата на фосфид и галиев арсенид, излъчващи в жълто-зелената, жълтата и червената област на спектъра, са разработени още през 60-те - 70-те години на миналия век. Използвани са в светлинни индикатори, табла, табла на автомобили и самолети, рекламни екрани и различни системи за визуализация на информация. По отношение на светлинната мощност светодиодите изпревариха конвенционалните лампи с нажежаема жичка. По отношение на издръжливост, надеждност, безопасност те също ги надминаха. Дълго време нямаше сини, синьо-зелени и бели светодиоди. Цветът на светодиода зависи от забранената лента, в която електроните и дупките се рекомбинират, тоест от полупроводниковия материал и добавките. Колкото "по-син" е светодиодът, толкова по-висока е квантовата енергия и следователно толкова по-голяма трябва да бъде ширината на лентата.

Сините диоди, излъчващи светлина, са направени на базата на полупроводници с голяма ширина на забранената зона - силициев карбид, съединения на елементи от II и IV групи или нитриди на елементи от група III. Въпреки това, базираните на SiC светодиоди се оказаха с твърде ниска ефективност и нисък квантов добив на радиация (т.е. броят на излъчените фотони на рекомбинирана двойка). Светодиодите, базирани на твърди разтвори на цинков селенид ZnSe, имаха по-висок квантов добив, но те прегряваха поради висока устойчивост и се оказаха краткотрайни. Първият син светодиод е произведен на базата на филми от галиев нитрид върху сапфирена (!) подложка.

Квантовият добив е броят на излъчените светлинни кванти на рекомбинирана двойка електрон-дупка. Правете разлика между вътрешен и външен квантов добив. Вътрешният е в самия p-n преход, външният е за устройството като цяло (в края на краищата светлината може да се загуби „по пътя“ - абсорбирана, разпръсната). Вътрешната квантова ефективност за добри кристали с добро разсейване на топлината достига почти 100%, външният рекорд за квантова ефективност за червените светодиоди е 55%, а за сините - 35%. Външната квантова ефективност е една от основните характеристики на LED.

Бялата светлина от светодиодите може да се получи по няколко начина. Първият е смесването на цветове с помощта на RGB технология. Червени, сини и зелени светодиоди са плътно разположени върху една матрица, чието излъчване се смесва с помощта на оптична система, като леща. Резултатът е бяла светлина. Вторият метод е, че върху повърхността на светодиод, излъчващ в ултравиолетовия диапазон (има и такива), се нанасят три луминофора, излъчващи съответно синя, зелена и червена светлина. На принципа на флуоресцентна лампа. Третият начин е, когато върху син светодиод се нанесе жълто-зелен или зелено-червен луминофор. В този случай две или три лъчения се смесват, образувайки бяла или близка до бялата светлина.

Всеки метод има своите предимства и недостатъци. RGB технологията по принцип позволява не само да се получи бял цвят, но и да се движи през цветната диаграма, когато токът се променя чрез различни светодиоди. Получава се цял осветителен комплекс, който може да се управлява ръчно или чрез програма. Такива ефекти се използват широко от дизайнери и производители на гирлянди за коледни елхи и подобни устройства. В допълнение, голям брой светодиоди в матрицата осигуряват висок общ светлинен поток и голям аксиален интензитет на светлината. Недостатъкът на системата е неравномерният цвят в центъра на светлинното петно ​​и по краищата. В допълнение, поради неравномерното отделяне на топлина от краищата на матрицата и от нейната среда, светодиодите се нагряват по различен начин и съответно цветът им се променя по време на стареене по различни начини - общата цветова температура и цветът "плават" по време на работа. Това неприятно явление се компенсира доста трудно и скъпо. Белите светодиоди с фосфор са значително по-евтини от RGB LED матриците (по отношение на единица светлинен поток) и ви позволяват да получите добър бял цвят. Техните недостатъци: първо, те имат по-малка светлинна мощност от RGB матриците поради преобразуване на светлината във фосфорния слой; второ, доста трудно е точно да се контролира равномерността на отлагането на фосфор в технологичния процес и, следователно, цветната температура; и накрая, трето, фосфорът също остарява и то по-бързо от самия светодиод.

Индустрията произвежда както светодиоди с фосфор, така и RGB матрици - те имат различни приложения. Един конвенционален светодиод, използван за индикация, консумира от 2 до 4 V DC при ток до 50 mA. Един светодиод, който се използва за осветление, черпи същото напрежение, но токът е по-висок - от няколкостотин mA до 1A в проект. В LED модул отделните светодиоди могат да бъдат свързани последователно и общото напрежение е по-високо (обикновено 12 или 24 V).

При свързване на светодиода трябва да се спазва полярността, в противен случай устройството може да се повреди. Пробивното напрежение обикновено е над 5 V за един светодиод. Яркостта на светодиода се характеризира със светлинния поток и аксиалния интензитет на светлината, както и модела на насоченост. Съществуващите светодиоди с различни дизайни излъчват в плътен ъгъл от 4 до 140 градуса. Цветът, както обикновено, се определя от координатите на цветността и цветната температура, както и от дължината на вълната на излъчването.

Яркостта на светодиодите се регулира не чрез намаляване на захранващото напрежение, а чрез така наречения метод на широчинно-импулсна модулация (PWM). Това изисква специален контролен блок. Методът PWM се състои в това, че към светодиода не се подава постоянен, а импулсно модулиран ток, а честотата на сигнала трябва да бъде стотици или хиляди херца, а ширината на импулсите и паузите между тях могат да се променят. Средната яркост на светодиода става контролируема, докато светодиодът не изгасва.

Светодиодите са доста издръжливи, но животът на светодиодите с висока мощност е по-кратък от този на сигналните с ниска мощност. В момента обаче е 20 - 50 хиляди часа. Стареенето се изразява предимно в намаляване на яркостта и в промяна на цвета.

Емисионният спектър на светодиода е близък до монохроматичен, което е основната му разлика от спектъра на слънцето или лампата с нажежаема жичка. Никога не са провеждани сериозни проучвания за ефекта на такова осветление върху зрението.

Светодиодите са изобретени преди около половин век като по-удобна алтернатива на миниатюрните лампи с нажежаема жичка. Новите осветителни елементи бяха по-удобни, по-лесни за работа и енергийно ефективни. През последните 30 години светодиодите бяха подобрени и усъвършенствани, завладявайки все по-голяма част от пазара. Причината за голямата популярност беше експлоатационната надеждност, дългият живот и простият принцип на работа на светодиода.

История справка

Исторически, изобретателите на светодиодите са физиците Г. Раунд, О. Лосев и Н. Холоняк, които допълват технологията по свой начин съответно през 1907, 1927 и 1962 г.:

1. G. Round изследва излъчването на светлина от твърдотелен диод и открива електролуминесценция.
2. О. В. Лосев в хода на експериментите откри електролуминесценцията на полупроводников преход и патентова "светлинното реле".
3. Н. Холоняк се счита за изобретател на първия практичен светодиод.

Светодиодът Holonyak светеше в червения диапазон. Неговите последователи и разработчици от по-късните години разработиха жълти, сини и зелени светодиоди. Първият елемент с висока яркост за приложения с оптични влакна е разработен през 1976 г. Синият светодиод е проектиран в началото на 90-те години от трио японски изследователи: Накамура, Амано и Акасаки.

Тази разработка се характеризира с изключително ниска цена и всъщност постави началото на ерата на широкото използване на LED-светодиоди. През 2014 г. японски инженери получиха Нобелова награда за физика за това.

В днешния свят светодиодите са повсеместни:

• във външно и вътрешно осветление с LED лампи и панделки;
• като индикатори за буквено-цифрови дисплеи;
• в рекламната техника: вървящи линии, външни екрани, стойки и др.;
• в светофари и улично осветление;
• в пътни знацис LED оборудване;
• в USB устройства и играчки;
• в подсветката на телевизионни дисплеи, мобилни устройства.

LED устройство

Дизайнът на светодиода е представен от следните компоненти:

• епоксидна леща;
• полупроводников кристал;
• рефлектор;
• жични контакти;
• електроди (катод и анод);
• плоска изрязана основа.

Работните контакти са фиксирани в основата и преминават през нея. Други компоненти на лампата са вътре в нея в запечатано пространство. Образува се от адхезия на лещата и основата. По време на сглобяването кристалът е фиксиран върху катода и към контактите са прикрепени проводници, които са свързани към кристала чрез p-n преход.

Какво е OLED?

OLED са органични полупроводникови диоди, излъчващи светлина, които са направени от органични компоненти, които светят при преминаване на електрически ток. За тяхното производство се използват многослойни тънкослойни структури от различни полимери. Принципът на работа на такива светодиоди също се основава на p-n прехода. Предимствата на OLED се проявяват в областта на дисплеите - в сравнение с течнокристалните и плазмените аналози, те печелят по отношение на яркост, контраст, консумация на енергия и ъгли на видимост. OLED технологията не се използва за производството на осветителни и индикаторни светодиоди.

Как работи елементът?

Принципът на действие на светодиода се основава на функциите и свойствата на p-n прехода. Разбира се като специална област, в която има пространствена промяна на вида на проводимостта (от електронната n-област към дупковата p-област). p-полупроводникът е носител на положителен, а n-полупроводникът - отрицателен заряд (електрони).

В дизайна на светодиода положителните и отрицателните електроди са съответно анод и катод. Повърхността на електродите, която е извън колбата, има метални контактни площадки, към които са запоени изводите. По този начин, след прилагане на положителен заряд към анода и отрицателен заряд към катода, p-n преходзапочва да тече електрически ток.

Когато захранването се включи директно, дупките от областта на p-полупроводника и електроните от областта на n-полупроводника ще се движат един към друг. В резултат на това на границата на прехода дупка-електрон възниква рекомбинация, тоест обмен, и светлинната енергия се освобождава под формата на фотони.

За да се преобразуват фотоните във видима светлина, материалът е избран така, че тяхната дължина на вълната да остане във видимите граници на цветовия спектър.

Разновидности на светодиоди

Последователното усъвършенстване на технологията, открита през 1962 г., доведе до създаването на различни основни елементи и модели на светодиоди, базирани на тях. Към днешна дата класификацията се извършва според прогнозната мощност, вида на връзката и вида на жилищата.

В първия случай се разграничават опциите за осветление и индикатор. Първите са предназначени за използване в осветителни цели. Тяхното ниво на мощност е приблизително същото като на подобни волфрамови и флуоресцентни лампи. Индикаторните светодиоди не излъчват силно излъчване и се използват в електронно оборудване, приборни и навигационни панели и др.

Индикаторните светодиоди се различават помежду си по вида на връзката в троен AlGaAs, троен GaAsP и двоен GaP. Съкращенията съответно означават алуминий-галий-арсен, галий-арсен-фосфор и галий-фосфор. AlGaAs блести в жълто и оранжево във видимия спектър, GaAsP в червено и жълто-зелено, а GaP в зелено и оранжево.

Според вида на корпуса широко разпространените LED лампи сега се разделят на:

• DIP. Това е стар форм-фактор на обектив, чифт контакти и кристал. Такива светодиоди се използват в светлинни дисплеи и играчки за осветление;
• « Пираня" или свръхпоток. Това е модифициран DIP модел, който има не два, а четири контакта. Той отделя по-малко топлинна енергия и съответно се нагрява по-малко. Сега се използва в автомобилното осветление;
• smd. Най-популярната технология на днешния пазар на LED осветление. Това е универсален чип, който е монтиран директно върху платката. Използва се в повечето източници на светлина, осветителни линии, ленти и др.;
• COB. Това е резултат от усъвършенстването на SMD технологията. Такива светодиоди имат няколко чипа, монтирани на една платка върху алуминиева или керамична основа.

Технически характеристики и тяхната зависимост една от друга

Основните функционални и експлоатационни параметри на LED лампите са:

• интензитет на светлинния поток (яркост);
• работно напрежение;
• сила на тока;
• цветова характеристика;
• дължина на вълната.

LED напрежението и яркостта са право пропорционални - колкото по-високо е едното, толкова по-високо е другото. Но това не е захранващото напрежение, а големината на спада на напрежението в устройството. Освен това цветът на светодиода също зависи от напрежението. По този начин яркостта, дължината на вълната, напрежението и цветът на светодиода са свързани помежду си и връзката им е представена в следващата таблица.

Принципът на работа на микроелемента е така подреден, че за стабилна работа в съответствие с номиналните характеристики е необходимо да се следи не захранващото напрежение, а силата на тока. Светодиодите работят с пулсиращ или постоянен ток, като регулирате интензитета на който можете да промените яркостта на излъчването. Индикаторните светодиоди работят при ток в диапазона от 10-20 mA, а осветлението - от 20 mA и повече. Така например клетки от тип COB с четири чипа изискват 80 mA.

Цветова характеристика

Цветът на блясъка на LED елемента зависи от дължината на вълната, която се измерва в нанометри. За да промените цвета на сиянието, към полупроводниковия материал се добавят активни вещества на етапа на производство:

• полупроводниците се обработват с алуминиев индиев галий (AlInGaP), за да се получи червен цвят;
• нюанси на зелен и синьо-син спектър се получават с помощта на индиево-галиев нитрид (InGaN);
• за да се получи бяло сияние на базата на син светодиод, неговият кристал е покрит с фосфор, който преобразува синия спектър в червена и жълта светлина;
• за виолетов блясък се използва индиев галиев нитрид;
• за оранжево - галиев фосфид-арсенид;
• за синьо - цинков селенид, силициев карбид или индиево-галиев нитрид.

Подобно на метода за производство на бяло сияние, можете да използвате фосфор с различни цветове, за да получите допълнителни нюанси. И така, червеният фосфор ви позволява да произвеждате розови и лилави светодиоди, а зелените - салатни нюанси. И в двата случая луминофорът е нанесен върху основата под формата на син светодиод.

Предимства

Характеристиките на начина на работа на светодиода му дадоха няколко важни оперативни и функционални предимства пред други видове преобразуватели електричество към светлина:

• съвременните светодиоди не са по-ниски по отношение на светлинната мощност на металхалогенните и натриевите газоразрядни лампи;
• дизайнът почти напълно елиминира повредата на всички компоненти поради вибрации и механични повреди;
• LED лампите са бързодействащи, т.е. достигат моментално пълна яркост след включване;
• модерният асортимент ви позволява да избирате модели със спектър от 2700 до 6500 K;
• впечатляващ работен ресурс - до 100 000 часа;
• достъпност на индикаторните светодиоди;
• LED осветлението, като правило, не изисква много напрежение и поддържа пожарна безопасност;
• температури под 0˚С почти не оказват влияние върху работата на устройствата;
• Структурата на светодиода не включва използването на фосфор, живак, други опасни вещества или ултравиолетово лъчение.

В сравнение с конвенционалните лампи с нажежаема жичка, устройството на LED лампата е технически по-сложно. Ако за първия се използва прозрачна стъклена витрина, то при втория няма да може да се види нищо вътре. За да разберете от какво се състои такъв източник на светлина, е необходимо да го разглобите на части.

Общото разположение на LED крушките, независимо от производителя, е почти идентично (с малки разлики). Гамата от стандартни продукти с основа E14 или E27 е разделена на три категории - маркови, нискокачествени китайски и нажежаеми.

нискокачествени китайски крушки

Когато анализирате маркова лампа, можете да намерите всички структурни елементи, необходими за надеждност и издръжливост. Но ако погледнете под корпуса на евтин китайски продукт, тогава първото нещо, което няма да намерите, е радиатор и драйвер.

Драйверът обикновено се заменя със захранване с неполярен кондензатор, който не може да стабилизира изходния ток. Инсталирайте такъв блок в центъра на платката с диоди. Ако го погледнете отгоре, можете да видите диоден мост с резистори, отдолу - два кондензатора. Това ви позволява значително да намалите цената и качеството на продукта.

За да охладите устройството, в кутията се правят малки дупки. Ефективността е ниска, кристалите изгарят много бързо. Платката е монтирана върху пластмасова кутия и закрепена с резета. За свързване към основата се използват два запоени проводника.

Нажежаеми лампи

Светлинният източник с нажежаема жичка изглежда като лампа с нажежаема жичка, но структурно остава LED продукт. В този случай няма нужда от отвеждане на топлината, но използването на устройства в домашната сфера е свързано с чисто естетически съображения.

Основният елемент на устройството с нажежаема жичка е LED нишката.В зависимост от броя на тези нишки се произвеждат продукти с различен капацитет. Нишката е тънка стъклена пръчка със SMD диоди на повърхността. Горната част е покрита с луминофор, придаващ жълт оттенък. За отстраняване на топлината се използва стъклена колба, вътрешността на която е пълна с газ.

Поради липсата на място за водача вътре, производителите поставят нискокачествен захранващ модул. Това увеличава пулсацията, което се отразява негативно на зрителните органи. За да се отървете от трептенето, между основата и крушката е добавен пластмасов пръстен с висококачествен драйвер.

Принципът на работа на LED лампи

Принципът на действие на тези устройства се основава на сложни физически процеси. Когато се приложи електрически ток, две вещества, направени от различни материали, влизат в контакт. Това води до образуването на светлинен поток.

Парадоксът на системата се дължи на факта, че нито един от материалите, използвани за производството на двете вещества, не е проводник на електрически ток. Това са полупроводници, които могат да пропускат ток само в една посока. Ето защо, когато свързвате светодиоди, е важно да спазвате полярността. Единият материал е надарен с отрицателни електрони, а другият с положителни йони.

В полупроводниците се активират и други процеси. В момента на промяна на състоянието се отделя топлинна енергия. С помощта на експериментален метод изобретателите намериха правилната комбинация от вещества, в която освен енергия се появява и светлинно излъчване.

Всички устройства, които пропускат ток в една посока, се наричат ​​диоди. Светодиодите са диоди, способни да излъчват светлинен поток.

Първите LED диоди излъчват светлина в тесен спектър – червена, жълта или зелена. В същото време интензитетът на луминесценция е минимален. Дълго време светодиодите се използват изключително като индикатори. Днес обхватът на излъчване е значително разширен и обхваща почти целия спектър.От друга страна, някои дължини на вълните винаги са по-дълги, така че тези устройства се разделят на студени и топли източници на светлина (в зависимост от топлинната температура).

Методи на сглобяване

Според метода на сглобяване продуктите са разделени на няколко категории.

DIP

DIP означава Dual In-line Package. Дизайнът на устройствата е интересен, но значително остарял. Разграничават се следните размери на светодиодите:

• 1,0 см.

Също така, полупроводниковите продукти се различават по цвят, материал на производство, форма на чип. Сред предимствата на DIP монтажа подчертаваме ниското нагряване и високата яркост. Има едноцветни и многоцветни (RGB-технология). Разпознаваем по характерната си цилиндрична форма и вградена изпъкнала леща.

"Пираня"

Тази група осветителни устройства се характеризира с висок светлинен поток. Изработени са в правоъгълна форма, имат четири PIN-щифта, червени, сини, бели или зелени.

В сравнение с DIP технологията, продуктите стоят по-здраво и стабилно върху дъската. Оловният субстрат повишава топлопроводимостта, но в същото време намалява общата безопасност по време на работа. Широко разпространен поради голям диапазон от работни температури.

SMD технология

SMD означава устройство за повърхностен монтаж (в превод от английски - "устройство, фиксирано на повърхността"). Тези светодиоди се характеризират с мощност в диапазона 0,01-0,2 W. основна характеристикасе свързва с наличието на няколко кристала (1–3), монтирани върху керамичен субстрат.

Корпусът е покрит с луминофор. Стандартната спойка се използва за свързване на основната платка и подложките.

Сред недостатъците изтъкваме ниската поддръжка: ако поне един диод се повреди, тогава цялата платка ще трябва да бъде сменена.

COB технология

Най-новата и надеждна технология за производство на светодиоди се нарича Chip On Board (COB). Полупроводниците се монтират на платка без корпус и подложка, след което се покриват с луминофор.

Основното предимство е свързано с малка площ на светене при висока мощност. Равномерното сияние на продукта се гарантира от високата плътност на светодиодите и наличието на луминофор. Такива светодиоди се използват по-често днес.

Устройство на светодиодни източници на светлина

Светодиодният източник се състои от следните структурни елементи:

• LED диоди;
• шофьори;
• кадър;
• радиатор;
• цокъл.

светодиоди

Преди няколко години дизайнът на LED лампата беше малко по-различен поради липсата на широка гама от LED диоди. Най-често срещаните бяха 3–5 mm чипове. По-късно се появиха продукти от 10 мм.

Днес има много повече светодиоди. Най-често използваните са SMD 5050, SMD 3528, SMD 5730, SMD 2835, 1W, 3W и 5W.

Броят на светодиодите е различен, задава се от производителя.При монтиране на няколко диода се правят специални изчисления за извеждане на оптималната консумация на ток. Спойка се извършва върху текстолит или алуминиеви плоскости. Светодиодите са сглобени в групи, свързани последователно. Отново, броят на групите е неограничен.

Осигурява серийна връзка D.C., но има значителен недостатък - ако поне един LED диод се повреди, тогава целият продукт спира да работи. От друга страна, диодът лесно се заменя с нов.

Платките, към които се запояват светлинни източници, се класифицират по форма и са кръгли, правоъгълни, овални, многоъгълни и др.

Шофьори

Драйверите са предназначени да преобразуват входящото напрежение в стойност, подходяща за захранване на устройството. Освен това захранването за всяка група светодиоди може да бъде различно. Най-често срещаните са трансформаторни вериги с драйвери.

Конструктивните елементи могат да бъдат два вида - отворени и затворени (в корпуса). Монтирайте ги в тялото на лампи, осветителни тела.

Евтините драйвери се използват в конвенционалните фенерчета, в които светодиодите се захранват от батерии. В този случай няма нужда от токоограничаващ резистор. Поради това диодите могат да получат повишен ток, което води до бързата им повреда.

Китайските производители често се опитват да спестят от устройства, като инсталират конвенционални ограничители на тока с кондензаторна верига вместо драйвери. Избягвайте да купувате такива продукти, тъй като освен че са крайно неикономични, влияят негативно на човешкото здраве (висока пулсация).

цокъл

Тъй като LED продуктите са позиционирани като най-добрите аналози на лампи с нажежаема жичка, не е изненадващо, че те са направени със стандартни цокли - E27 и E14. Последните често се използват в нощни и стенни лампи.

В чужбина има различни стандарти, така че там често можете да намерите LED лампи E26.

Кадър

За разлика от лампите с нажежаема жичка, за LED лампите няма нужда от пълна херметичност на колбите и няма газова среда вътре. Една от разновидностите на LED лампи е източник на нишка, който повтаря структурата на лампа с нажежаема жичка и се нуждае от газова среда.

Консумирайки същото количество електроенергия, продуктите светят много по-ярко от своите колеги. Конвенционалната LED лампа има затворена колба, изработена от стъкло или пластмаса. Матовото покритие намалява пропускането на светлина, но това е незначителна производствена цена.

Радиатори

Тези електрически продукти се страхуват висока температураи прегряване. Поради тази причина е необходимо устройство за разсейване на топлината, за да се увеличи експлоатационният живот. Алуминиевите плоскости частично намаляват ефекта от прегряване, но това не е достатъчно. Скъпите и висококачествени лампи задължително използват радиатори, чийто размер зависи от броя на светодиодите в устройството.

Наличието на радиатор оскъпява и габаритите на продукта, но е предпоставка за създаване на висококачествено и издръжливо устройство.

Разположението на компонентите

В зависимост от производителя устройството и дизайнът на лампата са различни.От друга страна, общ принципоформлението остава същото. Сглобяването започва с основа, където последователно са инсталирани драйвер, радиатор, платка с LED диоди и колба.

За сравнение, помислете за устройството на продукт от двама производители.

BBK LED крушка

Цокълът е изработен от пластмаса. Вътре е инсталиран качествен драйвер. За корпуса е използван алуминий, който играе ролята на радиатор. Там са закрепени платка с диоди и обектив. Наличието на тази леща намалява светлинния поток на устройството.

Лампа на Гаус

Отново основата е пластмасова, има драйвер и алуминиев корпус с монтирана диодна платка. Дизайнът гарантира издръжливостта на продукта.

Как да проверите LED лампата при покупка

Вземете LED лампата и я огледайте отвън, за да се уверите, че няма дефекти. Това може да стане само ако се използва прозрачна колба. Първо проверете радиатора (предлага се като лят или подреден тип). Колкото по-висока е мощността на продукта, толкова по-голям трябва да бъде радиаторът.Отличен вариант би било използването на алуминиеви или керамични охладители.

В идеалния случай електрическият елемент трябва да бъде покрит с термопласт. Уверете се, че няма луфтове и механични дефекти в основата. Също така във всеки магазин е възможно да свържете лампата към електрическата мрежа, за да проверите нейната работа. След като направите това, погледнете излъчената светлина. Използвайте камерата на вашия смартфон, за да се уверите, че няма трептене или трептене. Никога не купувайте лампа, която мига по време на работа.

Информацията, получена за устройството и принципа на работа на LED лампата, може да не е достатъчна, за да изберете висококачествено осветително устройство, което се характеризира с безопасност, надеждност и издръжливост. Трябва да вземете предвид и други критерии, включително характеристики и производител, които са описани подробно.

Въпросите за намаляване на потреблението на електроенергия се решават не само на държавно ниво. Този проблем е от значение за обикновените потребители. В тази връзка в апартаменти, офиси и други институции широко се въвеждат не само мощни, но и икономични източници на светлина. Сред тях все по-широко разпространение навлизат LED лампите. Устройството и принципът на работа на LED лампата ви позволява да я използвате със стандартна касета и да я свържете към електрическа мрежа 220 V. За да направите правилен избор, трябва да знаете основните предимства и характеристики на съвременните източници на светлина.

Принципът на работа на LED лампи

В работата на LED лампи се използват физически процеси, които са много по-сложни от тези, използвани в конвенционалните лампи с нажежаема жичка с метална жичка. Същността на явлението е появата на светлинен поток в точката на контакт на две вещества от различни материали, след преминаване на електрически ток през тях.

Основният парадокс е, че всеки от използваните материали не е проводник на електрически ток. Те принадлежат към категорията на полупроводниците и могат да пропускат ток само в една посока, при условие че са свързани помежду си. В единия от тях задължително трябва да преобладават отрицателните заряди - електрони, а в другия - йони с положителен заряд.

В допълнение към движението на електрически ток в полупроводниците се случват и други процеси. При прехода от едно състояние в друго се отделя топлинна енергия. Чрез експерименти беше възможно да се намерят такива комбинации от вещества, в които заедно с освобождаването на енергия се появи светлинно лъчение. В електрониката започнаха да се наричат ​​всички устройства, които пропускат ток само в една посока, а тези, които имат способността да излъчват светлина, започнаха да се наричат ​​светодиоди.

В самото начало излъчването на фотони от полупроводникови съединения покрива само тясна част от спектъра. Те можеха да излъчват само червена, жълта или зелена светлина с много ниска яркост. Поради това дълго време светодиодите се използват само като индикаторни лампи. Към днешна дата са получени такива материали, чиито съединения са направили възможно значително разширяване на обхвата на светлинното излъчване и покриване на почти целия спектър. Независимо от това, дължината на някои вълни винаги преобладава в сиянието. Следователно LED лампите се разделят на източници на студена светлина - синьо и топло сияние - предимно червено или жълто.

Устройство на светодиодни източници на светлина

Външният вид на LED лампите практически не се различава от традиционните източници на светлина с метална жичка. Снабдени са с резба, което позволява да се използват с конвенционални патрони и да не правят промени в електрообзавеждането на помещенията. Светодиодните лампи обаче се различават значително по своята сложна вътрешна структура.

Те включват контактна основа, корпус, който играе ролята на радиатор, захранваща и контролна платка, платка със светодиоди и прозрачна капачка. Когато планирате използването на LED лампи в мрежа от 220 V, трябва да се помни, че те няма да могат да работят с такъв ток и напрежение. За да се предотврати изгарянето на осветителните тела, в техните кутии са монтирани захранващи и контролни табла, намаляващи напрежението и коригиращи тока.

Дизайнът на такава дъска оказва сериозно влияние върху живота на лампата. При някои модели отпред е инсталиран само резистор, а в някои случаи безскрупулните производители се справят без него. В резултат на това лампите дават много ярка светлина, но изгарят много бързо поради липсата на стабилизиращи устройства. Следователно висококачествените лампи със сигурност са оборудвани със стабилизатори, например баластни трансформатори. Най-често срещаните схеми за управление използват изглаждащи филтри, които включват кондензатор и резистор. В най-скъпите модели микросхемите се използват в контролни и захранващи блокове.

Всеки отделен светодиод излъчва доста слаба светлина. Ето защо, за да постигнете желания светлинен ефект, групирайте необходимо количествоелементи. За целта се използва платка от диелектричен материал с нанесени проводящи пътеки. Приблизително същите платки се използват и в други електронни устройства.

Светодиодната платка също е понижаващ трансформатор. За тази цел всички елементи се свързват последователно в обща верига и мрежовото напрежение се разпределя равномерно между тях. Единственият значителен недостатък на такава схема е счупването на цялата верига в случай на изгаряне на поне един светодиод.

Прозрачна капачка предпазва цялата лампа от влага, прах и други негативни влияния. Някои свойства на капачката ви позволяват да подобрите цялостния блясък. Факт е, че вътрешната му страна е покрита със слой фосфор, който започва да свети под действието на енергията на квантите. Поради това външната повърхност на капачката изглежда матова. Люминофорът има по-широк спектър на излъчване, няколко пъти по-висок от този на светодиодите. В резултат на това радиацията става сравнима с естествената слънчева светлина. Без такова покритие светодиодите са дразнещи за очите, причинявайки умора и болка.

Най-добре за изучаване полезни качества, устройство и принцип на работа на LED лампи на диаграми при напрежение на електрическата мрежа от 220 волта. Най-често такива лампи се използват в индустриално и улично осветление, а в домашни условия традиционните източници на светлина се заменят с LED крушки, работещи при ниско напрежение, главно от 12 волта. Мощността на лампата и нейната светлинна мощност обаче не са пряко свързани помежду си. Този фактор трябва да се вземе предвид при избора на LED лампи.

В LED лампи, проектирани за 220 волта, няма трансформатор във веригата. В тази връзка има допълнителни спестявания при работата на такива лампи. Тази функцияги отличава от LED лампи с други мощности. Следователно изборът на осветителни тела не се основава на мощността, а на степента на осветеност, създадена от тях.

Предимства на LED лампите

В момента се отдава голямо значение на икономичната и дълготрайна работа на осветителните устройства. Затова на преден план излизат осветителни тела, които създават ярко осветление с отделяне на минимално количество топлина и ниска консумация на енергия. Те имат ниска чувствителност към падане на ток и напрежение, могат да издържат на голям брой включване и изключване.

Всички тези качества се притежават напълно от LED лампите. Те имат няколко разновидности, които се различават по дизайн и технически характеристики, което ви позволява да изберете най-подходящия вариант. Всички лампи се различават по наличието или отсъствието, степента на екологична безопасност, необходимостта от използване на токоизправители и други допълнителни устройства.