Разное

Существует белый светодиод: Светодиоды белого свечения. Освещение растений белыми светодиодами. Варианты обогащения спектра красным светом

Содержание

БЕЛЫЕ СВЕТОДИОДЫ

   Использование светодиодов в качестве осветительных приборов не стало бы возможным, если б не изобретение технологии получения настоящего белого цвета. Ведь даже самая мощная светодиодная лампа вряд-ли найдёт массовое применение если не будет светить белым цветом. В светодиоде электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Действительно, светодиод мало нагревается, что делает его очень удобным. Светодиод излучает в узкой части спектра, его цвет чист, а вредные дополнительные ультрафиолетовые и инфракрасные составляющие излучения — отсутствуют. 


   Светодиод прочен и надежен, а срок службы может достигать 20 лет. Но и это не предел. Некоторые фирмы начинают внедрять в производство новейшую разработку, позволяюшую довести срок службы LED приборов до 100 лет! Так как же получают белый свет в светодиодах? Есть несколько способов изготовления белого светодиода. 

 1. Желто-зеленый или зеленый с красным, люминофор наносятся на голубой светодиод, так что излучения смешиваются, образуя близкий к белому свет.
 2. На поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне, наносится три люминофора, излучающих голубой, зеленый и красный свет. 
 3. Смешивание цветов по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается при помощи оптической системы и получается белый свет.


   На практике чаще всего используют синий светодиод с желтым люминофором и ультрафиолетовый светодиод с белым люминофором. Белый светодиод сделал возможным внедрение такого освещения во все сферы жизнедеятельности и промышленности. Сейчас использование светодиодых ламп в качестве источников света, многократно превосходит осветительные приборы, где используются традиционные источники света благодаря своим неоспоримым преимуществам. 


   Мощные белые светодиоды выпускаются в корпусах для поверхностного монтажа, позволяющих использовать высокоэффективные технологии производства готовых изделий на печатных платах и стандартных технологических процессов пайки без применения клеев и дополнительных приспособлений. С каждым годом ведущие кампании мира делают всё новые усовершенствования по повышению значений светового потока и световой отдачи, а также надежности светодиодов.

   Форум по светодиодам

   Форум по обсуждению материала БЕЛЫЕ СВЕТОДИОДЫ

Как работает RGB-подсветка в компьютерных комплектующих и периферии | Технологии | Блог

Разноцветная подсветка проникла во все виды компьютерных комплектующих: от клавиатур и мышек до блоков питания и SSD. Но что это и как она работает? Давайте разбираться.

Начнем немного издалека. Человеческий глаз имеет три вида рецепторов: по одному для красного, синего и зеленого цвета (части спектра, если точнее). Основываясь на этих знаниях (почти), была разработана RGB-модель представления/описания цвета, по заглавным буквам трех основных цветов: Red — красный, Green — зеленый, Blue — синий.

Смешивая эти цвета друг с другом в различных пропорциях, можно получить большое количество разнообразных цветов и оттенков.

Чем создается RGB-подсветка?

Но вернемся к нашей «радуге». Все видели индикаторы на различной технике — выключения/выключения на телевизоре, портов, режимов работы на модемах и роутерах и т. д. Свечение обеспечивают одноцветные светодиоды. Но в какой-то момент этого оказалось мало. Нужна была возможность одним элементом воспроизводить больше цветов, чем один фиксированный оттенок. Решение было найдено — RGB-светодиоды.

Что же такое RGB-светодиоды и какие они бывают?

Что представляет собой одноцветный светодиод (СД, LED)? Это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение.

Углубляться в физику процессов мы не будем, достаточно знания того, что мы подаем ток — получаем свет.

Для создания разноцветных светодиодов была взята за основу RGB-цветовая модель. Конструкция такого светодиода проста — внутри него, на подложке, находятся три независимых кристалла, каждый из которых отвечает за свой цвет. Они накрыты общей линзой.

Подавая ток на каждый светодиод, мы заставляем его испускать свет определенного цвета, а «смешивая» цвета, можно добиться различного цвета свечения. Так, например, на максимальной интенсивности всех трех мы получим белый цвет.

RGB-светодиоды выпускаются в разных типах корпусов:

  • DIP LED. Светодиоды такой формы, используемые в качестве различных индикаторов, видели практически все.

  • SMD LED. Наиболее часто встречающийся тип. Широко применяется при изготовлении светодиодных лент. Имеет различные размеры: от чуть более 2 мм до 5 мм. Могут излучать свет как перпендикулярно плоскости монтажа, так и вдоль нее (с боковым свечением).

  • Типа «Пиранья». Отличительной особенностью таких светодиодов являются четыре жестких вывода, обеспечивающих механическую жесткость и улучшенный отвод тепла, использование различных линз, обеспечивающих угол освещения до 140°, и, конечно же, увеличенный световой поток. За последнее свойство их также называют сверхъяркими.

Источники питания и контроллеры управления

Для того, чтобы светодиод заработал, нам нужно как минимум подать на него питание, а как максимум — как-то управлять и задавать его цвет.

К питанию светодиодов предъявляются определенные требования. Так, для нормальной работы им требуется источник постоянного стабилизированного тока, обычно напряжением 3-5 Вольт.

Подача повышенного напряжения (т.н. форсирование) приведет не только к увеличению яркости, но и к быстрой деградации, уменьшению светового потока и/или выходу из строя.

Поэтому в качестве источников питания применяются «драйверы» (стабилизируют ток) и блоки питания (стабилизируют напряжение, реже — и то, и другое). Первые применяются для питания отдельных светодиодов и светодиодных матриц, а вторые — для светодиодных лент, где уже установлена микросхема драйвера или балансный резистор.

Драйвер

Блок питания

Источники питания для светодиодов со стабилизацией по току обеспечивают постоянный выходной ток в некотором диапазоне выходного напряжения. Источники со стабилизацией по напряжению формируют постоянное выходное напряжение при токе нагрузки, не превышающем максимально допустимого значения. Некоторые источники питания имеют комбинированный режим стабилизации, при этом до достижения номинального значения тока осуществляется стабилизация по напряжению, а при дальнейшем увеличении нагрузки поддерживается стабильный выходной ток.

Итак, поскольку мы имеем фактически три элемента в одном, ими надо управлять. Есть несколько разновидностей распиновки таких светодиодов.

  • С общим катодом — катоды всех трех СД соединены, управление осуществляется положительными сигналами, которые подаются на аноды;
  • С общим анодом — в противопоставление предыдущему варианту вместе соединяются аноды, а управление происходит через катоды;
  • С 6 выводами — с отдельной парой контактов для каждого кристалла.

В первых двух случаях корпус диода имеет 4 вывода, а в последнем — шесть.

Управлять каждым из трех (красный, синий, зеленый) элементов светодиода можно несколькими путями, но наиболее часто в данный момент применяется метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Для этого используются специальные контроллеры, которые могут не только включать и отключать каждый из трех цветов, но и регулировать их яркость, получая нужный цвет путем смешения основных цветов. Также такие контроллеры могут иметь функцию управления с пульта или телефона.

Если не требуется раздельное управление большим количеством светодиодов, это достаточно хорошее решение. Но, допустим, у вас есть 10 светодиодов и вы хотите сделать эффект змейки или волны. Делать 10 независимых каналов затратно, а при последовательном соединении диодов мы сможем управлять сразу всеми чипами одного цвета.

Исправить такое положение дел призваны модели со встроенным микрочипом — драйвером управления RGB-светодиодом. Также их называют адресными (ARGB).

Такие светодиоды имеют 4 и более вывода, позволяют подключать большое количество LED и управлять отдельно каждым светодиодом. Соединяются светодиоды последовательно, питаются от стабилизатора напряжения, а управляются микроконтроллером.

Контроллер по последовательному интерфейсу передает на светодиоды информацию о заданном цвете в виде цифрового кода (последовательности бит). Первый светодиод считывает первые n-бит информации, а остальное передает дальше к следующему. Второй СД делает то же самое, и таким способом вся цепочка получает данные о заданном цвете.

Какое количество цветов могут воспроизвести RGB-светодиоды?

Доступно 16,7 млн цветов. Знакомая фраза? Если вас всегда интересовало, почему именно такое число, то все и просто, и сложно одновременно.

На практике для хранения информации о цвете каждой точки в модели RGB обычно отводится по 8 бит на один цвет или 24 бита на все три.

Таким образом, каждый из трех цветов может принимать значение в диапазоне от 0 до 255 (всего 2 в 8 степени = 256 значений). Где 0 — отсутствие свечения, а 255 — максимальная яркость.

В результате можно получить 256 х 256 х 256 = 16 777 216 цветов, смешивая цвета в различных пропорциях и изменяя яркость каждой составляющей. Это можно представить в виде куба, где любая точка внутри него будет иметь определенный цвет и координаты.

С другой стороны, это лишь только теория. Восприятие цвета человеком — достаточно сложная вещь. Здесь много как индивидуальных, так и общих особенностей, сформированных в процессе эволюции. Так, например, глаз по-разному реагирует на разные длины волн (собственно цвета). Кроме того, существует такая особенность, как

метамери́я, благодаря которой, в общем-то, мы можем воспринимать солнечный свет и свет от RGB-светодиодов как белый оттенок.

Также количество цветов может отличаться из-за несовершенства драйвера, где для кодирования каждого цвета может применяться не восемь, а пять бит. Следовательно, и количество доступных цветов будет меньше.

Применение RGB-подсветки в компьютерной технике

Основное применение в подсветке вообще и в компьютерной сфере в частности нашли именно SMD RGB LED. Подсветка настолько широко проникла в компьютерные девайсы, что уже прочно с ними ассоциируется и становится трудно сказать, где производители ее еще не применили.

  • Вентиляторы и всё, куда они устанавливаются: системы охлаждения, корпуса, блоки питания.
  • Материнские платы

  • Твердотельные накопители

  • Оперативная память

  • Различная периферия: наушники, клавиатуры, мыши и коврики для них
  • Некоторые производители вышли за рамки компьютерных девайсов и оснащают RGB-подсветкой на основе светодиодных лент даже мебель. Например, компьютерные столы и кресла

Как видите, мир компьютерных комплектующих и периферии, дополненных RGB-подсветкой, очень велик. Посмотреть обзоры таких товаров можно на страницах Клуба ДНС.

потребление тока, напряжение, мощность и светоотдача

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Времена, когда светодиоды использовали только в качестве индикаторов включения приборов, давно прошли. Современные светодиодные приборы могут полностью взаимозаменить лампы накаливания в бытовых, промышленных и уличных светильниках. Этому способствуют различные характеристики светодиодов, зная которые можно правильно подобрать LED-аналог. Использование светодиодов, учитывая их основные параметры, открывает обилие возможностей в сфере освещения.

Основой светодиода является искусственный полупроводниковый кристаллик

Какие бывают светодиоды

Светодиод (обозначается СД, СИД, LED в англ.) представляет собой прибор, в основе которого лежит искусственный полупроводниковый кристаллик. При пропускании через него электротока создается явление испускания фотонов, что приводит к свечению.

Данное свечение имеет очень узкий диапазон спектра, и цвет его находится в зависимости от материала полупроводника.

Светодиоды вполне могут заменить обычные лампы накаливания

Светодиоды с красным и желтым свечением производят из неорганических полупроводниковых материалов на базе арсенида галлия, зеленые и синие изготавливают на основе индия-галлия-нитрида. Чтобы увеличить яркость светового потока используют различные присадки или применяют метод многослойности, когда слой чистого нитрида алюминия размещают между полупроводниками. В результате образования в одном кристаллике нескольких электронно-дырочных (p-n) переходов, яркость его свечения возрастает.

Различают два типа светодиодов: для индикации и освещения. Первые используют для индикации включения в сеть различных приборов, а также как источники декоративной подсветки. Они представляют собой цветные диоды, помещенные в просвечивающийся корпус, каждый из них имеет четыре вывода. Приборы, излучающие инфракрасный свет, используют в устройствах для удаленного управления приборами (пульт ДУ).

В области освещения используют светодиоды, излучающие белый свет. По цвету различают светодиоды с холодным белым, нейтральным белым и теплым белым свечением. Существует классификация применяемых для освещения светодиодов по способу монтажа. Маркировка светодиода SMD означает, что прибор состоит из алюминиевой или медной подложки, на которой размещен кристаллик диода. Сама подложка располагается в корпусе, контакты которого соединены с контактами светодиода.

Применение светодиодной подсветки в интерьере кухни

Другой тип светодиодов обозначается OCB. В таком приборе на одной плате размещается множество кристаллов, покрытых люминофором. Благодаря такой конструкции достигается большая яркость свечения. Такую технологию используют при производстве светодиодных ламп с большим световым потоком на относительно малой площади. В свою очередь это делает производство светодиодных ламп наиболее доступным и недорогим.

Обратите внимание! Сравнивая лампы на SMD и COB светодиодах можно отметить, что первые поддаются ремонту путем замены вышедшего из строя светодиода. Если не работает лампа на COB светодиодах, придется менять всю плату с диодами.

Характеристики светодиодов

Выбирая для освещения подходящую светодиодную лампу, следует учитывать параметры светодиодов. К ним относят напряжение питания, мощность, рабочий ток, эффективность (светоотдача), температуру свечения (цвет), угол излучения, размеры, срок деградации. Зная основные параметры, можно будет без труда выбрать приборы для получения того или иного результата освещенности.

LED-технологии используются в оформлении табло аэропортов и вокзалов

Величина тока потребления светодиода

Как правило, для обычных светодиодов предусмотрена сила тока величиной 0,02А. Однако бывают светодиоды, рассчитанные на 0,08А. К таким светодиодам относят более мощные приборы, в устройстве которых задействованы четыре кристалла. Они располагаются в одном корпусе. Так как каждый из кристаллов потребляет по 0,02А, в сумме один прибор будет потреблять 0,08А.

Стабильность работы светодиодных приборов зависит от величины тока. Даже незначительное увеличение силы тока способствует снижению интенсивности излучения (старению) кристалла и увеличению цветовой температуры. Это в конечном результате приводит к тому, что светодиоды начинают отливать синим цветом и преждевременно выходят из строя. А если показатель силы тока увеличивается существенно, светодиод сразу перегорает.

Чтобы ограничить потребляемый ток, в конструкциях LED-ламп и светильников предусмотрены стабилизаторы тока для светодиодов (драйверы). Они преобразуют ток, доводя его до нужной светодиодам величины. В случае, когда требуется подключить отдельный светодиод к сети, нужно использовать токоограничительные резисторы. Расчет сопротивления резистора для светодиода выполняют с учетом его конкретных характеристик.

Полезный совет! Чтобы правильно подобрать резистор, можно воспользоваться калькулятором расчета резистора для светодиода, размещенным в сети интернет.

Светодиодная гирлянда может использоваться в качестве декора помещения

Напряжение светодиодов

Как узнать напряжение светодиодов? Дело в том, что параметра напряжения питания как такового у светодиодов нет. Вместо этого используется характеристика падения напряжения на светодиоде, что означает величину напряжения на выходе светодиода при прохождении через него номинального тока. Значение напряжения, указанное на упаковке, отражает как раз падение напряжения. Зная эту величину, можно определить оставшееся на кристалле напряжение. Именно это значение берется во внимание при расчетах.

Учитывая применение различных полупроводников для светодиодов, напряжение у каждого из них может быть разным. Как узнать, на сколько Вольт светодиод? Определить можно по цвету свечения приборов. Например, для синих, зеленых и белых кристаллов напряжение составляет около 3В, для желтых и красных – от 1,8 до 2,4В.

При использовании параллельного подключения светодиодов идентичного номинала с величиной напряжения в 2В можно столкнуться со следующим: в результате разброса параметров одни излучающие диоды выйдут из строя (сгорят), а другие будут очень слабо светиться. Это произойдет ввиду того, что при увеличении напряжения даже на 0,1В наблюдается увеличение силы тока, проходящего через светодиод, в 1,5 раза. Поэтому так важно следить, чтобы ток соответствовал номиналу светодиода.

100Вт лампы накаливания эквивалентно 12-12,5Вт LED-светильника

Светоотдача, угол свечения и мощность светодиодов

Сравнение светового потока диодов с другими источниками света проводят, учитывая силу издаваемого ими излучения. Приборы размером около 5 мм в диаметре дают от 1 до 5 лм света. В то время как световой поток лампы накаливания в 100Вт составляет 1000 лм. Но при сопоставлении необходимо учитывать, что у обычной лампы свет рассеянный, а у светодиода – направленный. Поэтому необходимо принимать во внимание угол рассеивания светодиодов.

Угол рассеивания разных светодиодов может составлять от 20 до 120 градусов. При освещении светодиоды дают более яркий свет по центру и снижают освещенность к краям угла рассеивания. Таким образом, светодиоды лучше освещают конкретное пространство, используя при этом меньше мощности. Однако если требуется увеличить площадь освещенности, в конструкции светильника используют рассеивающие линзы.

Как определить мощность светодиодов? Чтобы определить мощность светодиодной лампы, требующейся для замены лампы накаливания, необходимо применять коэффициент, равный 8. Так, заменить обычную лампу мощностью 100Вт можно светодиодным прибором мощностью не менее 12,5Вт (100Вт/8). Для удобства можно воспользоваться данными таблицы соответствия мощности ламп накаливания и LED-источников света:

Мощность лампы накаливания, Вт Соответствующая мощность светодиодного светильника, Вт
100 12-12,5
75 10
60 7,5-8
40 5
25 3

 

При использовании светодиодов для освещения очень важен показатель эффективности, который определяется отношением светового потока (лм) к мощности (Вт). Сопоставляя эти параметры у разных источников света, получаем, что эффективность лампы накаливания составляет 10-12 лм/Вт, люминесцентной – 35-40 лм/Вт, светодиодной – 130-140 лм/Вт.

Цветовая температура LED-источников

Одним из важных параметров светодиодных источников является температура свечения. Единицы измерения этой величины – градусы Кельвина (К). Следует отметить, что все источники света по температуре свечения разделяют на три класса, среди которых теплый белый имеет цветовую температуру менее 3300 К, дневной белый – от 3300 до 5300 К и холодный белый свыше 5300 К.

Обратите внимание! Комфортное восприятие человеческим глазом светодиодного излучения непосредственно зависит от цветовой температуры LED-источника.

Цветовая температура обычно указывается на маркировке светодиодных ламп. Она обозначается четырехзначным числом и буквой К. Выбор LED-ламп с определенной цветовой температурой напрямую зависит от особенностей применения ее для освещения. Предложенная ниже таблица отображает варианты использования светодиодных источников с разной температурой свечения:

Цвет свечения светодиодов Цветовая температура, К Варианты использования в освещении
Белый Теплый 2700-3500 Освещение бытовых и офисных помещений как наиболее подходящий аналог лампы накаливания
Нейтральный (дневной) 3500-5300 Отличная цветопередача таких ламп позволяет применять их для освещения рабочих мест на производстве
Холодный свыше 5300 Используется в основном для освещения улиц, а также применяется в устройстве ручных фонарей
Красный 1800 Как источник декоративной и фито-подсветки
Зеленый Подсветка поверхностей в интерьере, фито-подсветка
Желтый 3300 Световое оформление интерьеров
Синий 7500 Подсветка поверхностей в интерьере, фито-подсветка

 

Волновая природа цвета позволяет выразить цветовую температуру светодиодов, используя длину волны. Маркировка некоторых светодиодных приборов отражает цветовую температуру именно в виде интервала различных длин волн. Длина волны имеет обозначение λ и измеряется в нанометрах (нм).

Типоразмеры SMD светодиодов и их характеристики

Учитывая размер SMD светодиодов, приборы классифицируются в группы с различными характеристиками. Наиболее популярные светодиоды с типоразмерами 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 и 5630. Характеристики SMD светодиодов в зависимости от размеров рознятся. Так, разные типы SMD светодиодов отличаются по яркости, цветовой температуре, мощности. В маркировке светодиодов первые две цифры показывают длину и ширину прибора.

Светодиоды SMD 5630 на LED-ленте

Основные параметры светодиодов SMD 2835

К основным характеристикам SMD светодиодов 2835 относят увеличенную площадь излучения. В сравнении с прибором SMD 3528, который имеет круглую рабочую поверхность, площадь излучения SMD 2835 имеет прямоугольную форму, что способствует большей светоотдаче при меньшей высоте элемента (около 0,8 мм). Световой поток такого прибора составляет 50 лм.

Корпус светодиодов SMD 2835 выполнен из термостойкого полимера и может выдерживать температуру до 240°С. Следует отметить, что деградация излучения в этих элементах составляет менее 5% в течение 3000 часов функционирования. Кроме того, прибор имеет достаточно низкое тепловое сопротивление перехода кристалл-подложка (4 С/Вт). Рабочий ток в максимальном значении – 0,18А, температура кристалла – 130°С.

По цвету свечения выделяют теплый белый с температурой свечения 4000 К, дневной белый – 4800 К, чистый белый – от 5000 до 5800 К и холодный белый с цветовой температурой 6500-7500 К. Стоит отметить, что максимальная величина светового потока у приборов с холодным белым свечением, минимальная – у светодиодов теплого белого цвета. В конструкции прибора увеличены контактные площадки, что способствует лучшему отводу тепла.

Полезный совет! Светодиоды SMD 2835 могут быть использованы для любого типа монтажа.

Размеры светодиода SMD 2835

Характеристики светодиодов SMD 5050

В конструкции корпуса SMD 5050 размещены три однотипных светодиода. LED источники синего, красного и зеленого цвета имеют технические характеристики, аналогичные кристаллам SMD 3528. Значение рабочего тока каждого из трех светодиодов составляет 0,02А, следовательно суммарная величина тока всего прибора 0,06А. Для того, чтобы светодиоды не вышли из строя, рекомендуется не превышать эту величину.

LED приборы SMD 5050 имеют прямое напряжение величиной 3-3,3В и светоотдачу (сетевой поток) 18-21 лм. Мощность одного светодиода складывается из трех величин мощности каждого кристалла (0,7Вт) и составляет 0,21Вт. Цвет свечения, испускаемый приборами, может быть белым во всех оттенках, зеленым, синим, желтым и многоцветным.

Близкое расположение светодиодов разных цветов в одном корпусе SMD 5050 позволило реализовать многоцветные светодиоды с отдельным управлением каждым цветом. Для регулирования светильников с использованием светодиодов SMD 5050 используют контроллеры, благодаря чему цвет свечения можно плавно изменять от одного к другому через заданное количество времени. Обычно такие приборы имеют несколько режимов управления и могут регулировать яркость свечения светодиодов.

Размеры светодиода SMD 5050

Типовые характеристики светодиода SMD 5730

Светодиоды SMD 5730 – современные представители LED-приборов, корпус которых имеет геометрические размеры 5,7х3 мм. Они относятся к сверхярким светодиодам, характеристики которых стабильны и качественно отличаются от параметров предшественников. Изготовленные с применением новых материалов, эти светодиоды отличаются повышенной мощностью и высокоэффективным световым потоком. Кроме того, они могут работать в условиях повышенной влажности, устойчивы к перепадам температур и вибрации, имеют длительный срок службы.

Существует две разновидности приборов: SMD 5730-0,5 с мощностью 0,5Вт и SMD 5730-1 с мощностью 1Вт. Отличительной особенностью приборов является возможность их функционирования на импульсном токе. Величина номинального тока  SMD 5730-0,5 составляет 0,15А, при импульсной работе прибор может выдерживать силу тока до 0,18А. Данный тип светодиодов обеспечивает световой поток до 45 лм.

Светодиоды SMD 5730-1 работают на постоянном токе 0,35А, при импульсном режиме – до 0,8А. Эффективность светоотдачи такого прибора может составить до 110 лм. Благодаря термостойкому полимеру, корпус прибора выдерживает температуру до 250°С. Угол рассеивания обоих типов SMD 5730 равен 120 градусам. Степень деградации светового потока составляет менее 1% при работе в течение 3000 часов.

Размеры светодиода SMD 5730

Характеристики светодиодов Cree

Компания Cree (США) занимается разработкой и выпуском сверхъярких и самых мощных светодиодов. Одна из групп светодиодов Cree представлена серией приборов Xlamp, которые делятся на однокристальные и многокристальные. Одной из особенностей однокристальных источников является распределение излучения по краям прибора. Это инновация позволила выпускать светильники с большим углом свечения, используя минимальное количество кристаллов.

В серии LED-источников XQ-E High Intensity угол свечения составляет от 100 до 145 градусов. Имея небольшие геометрические размеры 1,6х1,6 мм, мощность сверхярких светодиодов – 3 Вольта, а световой поток – 330 лм. Это одна из новейших разработок компании Cree. Все светодиоды, конструкция которых разработана на базе одного кристалла, имеют качественную цветопередачу в пределах CRE 70-90.

Статья по теме:

Как сделать или починить LED-гирлянду самостоятельно. Цены и основные характеристики наиболее популярных моделей.

Компания Cree выпустила несколько вариантов многокристальных LED-приборов с новейшими типами питания от 6 до 72 Вольт. Многокристальные светодиоды делятся на три группы, в которые входят приборы с высоким напряжением, мощностью до 4Вт и выше 4Вт. В источниках до 4Вт собраны 6 кристаллов в корпусе типа MX и ML. Угол рассеивания составляет 120 градусов. Купить светодиоды Cree такого типа можно с белым теплым и холодным цветом свечения.

Полезный совет! Несмотря на высокую надежность и качество света, купить мощные светодиоды серии MX и ML можно по относительно небольшой цене.

В группу свыше 4Вт входят светодиоды из нескольких кристаллов. Самыми габаритными в группе являются приборы мощностью 25Вт, представленные серией MT-G. Новинка компании – светодиоды модели XHP. Один из крупных LED-приборов имеет корпус 7х7 мм, его мощность 12Вт, светоотдача 1710 лм. Светодиоды с высоким напряжением питания объединяют в себе небольшие габариты и высокую светоотдачу.

LED-лампы серии XQ-E High Intensity производителя Cree (США)

Схемы подключения светодиодов

Существуют определенные правила подключения светодиодов. Беря во внимание, что проходящий через прибор ток движется только в одном направлении, для длительного и стабильного функционирования LED-приборов важно учитывать не только определенное напряжение, но и оптимальную величину тока.

Схема подключения светодиода к сети 220В

В зависимости от используемого источника питания, различают два вида схем подключения светодиодов к 220В. В одном из случаев используется драйвер с ограниченным током, во втором – специальный блок питания, стабилизирующий напряжение. Первый вариант учитывает использование специального источника с определенной силой тока. Резистор в данной схеме не требуется, а количество подключаемых светодиодов ограничивается мощностью драйвера.

Для обозначения светодиодов на схеме используются пиктограммы двух видов. Над каждым схематическим их изображением находятся две небольшие параллельные стрелочки, направленные вверх. Они символизируют яркое свечение LED-прибора. Перед тем как подключить светодиод к 220В используя блок питания, необходимо в схему включить резистор. Если это условие не выполнить, это приведет к тому, что рабочий ресурс светодиода существенно сократится или он попросту выйдет из строя.

Схема подключения светодиодов к сети 220В с использованием гасящего конденсатора С1

Если при подключении использовать блок питания, то стабильным в схеме будет лишь напряжение. Учитывая незначительное внутреннее сопротивление LED-прибора, включение его без ограничителя тока приведет к сгоранию прибора. Именно поэтому в схему включения светодиода вводят соответствующий резистор. Следует отметить, что резисторы бывают с разным номиналом, поэтому их следует правильно рассчитывать.

Полезный совет! Негативным моментом схем включения светодиода в сеть 220 Вольт с использованием резистора становится рассеивание большой мощности, когда требуется подключить нагрузку с повышенным потреблением тока. В этом случае резистор заменяют гасящим конденсатором.

Как рассчитать сопротивление для светодиода

При расчете сопротивления для светодиода руководствуются формулой:

U = IхR,

где U – напряжение, I – сила тока, R – сопротивление (закон Ома). Допустим, необходимо подключить светодиод с такими параметрами: 3В – напряжение и 0,02А – сила тока. Чтобы при подключении светодиода к 5 Вольтам на блоке питания он не вышел из строя, надо убрать лишние 2В (5-3 = 2В). Для этого необходимо включить в схему резистор с определенным сопротивлением, которое рассчитывается с помощью закона Ома:

R = U/I.

Резисторы с различными значениями сопротивления

Таким образом, отношение 2В к 0,02А составит 100 Ом, т.е. именно такой необходим резистор.

Очень часто бывает, что учитывая параметры светодиодов, сопротивление резистора имеет нестандартное для прибора значение. Такие ограничители тока нельзя отыскать в точках продажи, например, 128 или 112,8 Ом. Тогда следует использовать резисторы, сопротивление которых имеет ближайшее большее значение по сравнению с расчетным. При этом светодиоды будут функционировать не в полную силу, а лишь на 90-97%, но это будет незаметно для глаза и положительно отразится на ресурсе прибора.

В интернете представлено множество вариантов калькуляторов расчетов светодиодов. Они учитывают основные параметры: падение напряжения, номинальный ток, напряжение на выходе, количество приборов в цепи. Задав в поле формы параметры LED-приборов и источников тока, можно узнать соответствующие характеристики резисторов. Для определения сопротивления маркированных цветом токоограничителей также существуют онлайн расчеты резисторов для светодиодов.

Схемы параллельного и последовательного подключения светодиодов

При сборке конструкций из нескольких LED-приборов используют схемы включения светодиодов в сеть 220 Вольт с последовательным или параллельным соединением. При этом для корректного подключения следует учитывать, что при последовательном включении светодиодов требуемое напряжение представляет собой сумму падений напряжений каждого прибора. В то время как при параллельном включении светодиодов складывается сила тока.

Схемы параллельного подключения светодиодов. В варианте 1 на каждую цепь диодов используется отдельный резистор, в варианте 2 — один общий для всех цепей

Если в схемах используются LED-приборы с разными параметрами, то для стабильной работы необходимо рассчитать резистор для каждого светодиода отдельно. Следует отметить, что двух совершенно одинаковых светодиодов не существует. Даже приборы одной модели имеют незначительные отличия в параметрах. Это приводит к тому, что при подключении большого их количества в последовательную или параллельную схему с одним резистором, они могут быстро деградировать и выйти из строя.

Обратите внимание! При использовании одного резистора в параллельной или последовательной схеме можно подключать лишь LED-приборы с идентичными характеристиками.

Расхождение в параметрах при параллельном подключении нескольких светодиодов, допустим 4-5 шт., не повлияет на работу приборов. А если в такую схему подключить много светодиодов – это будет плохим решением. Даже если LED-источники имеют незначительный разброс характеристик, это приведет к тому, что некоторые приборы будут излучать яркий свет и быстро сгорят, а другие – будут слабо светиться.  Поэтому при параллельном подключении следует всегда использовать отдельный резистор для каждого прибора.

Что касается последовательного соединения, то здесь имеет место экономное потребление, так как вся цепь расходует количество тока, равное потреблению одного светодиода. При параллельной схеме, потребление составляет сумму расходования всех включенных в схему LED-источников, включенных в схему.

Схема последовательного подключения светодиодов

Как подключить светодиоды к 12 Вольтам

В конструкции некоторых приборов резисторы предусмотрены еще на этапе изготовления, что дает возможность подключения светодиодов к 12 Вольт или 5 Вольт. Однако такие приборы не всегда можно найти в продаже. Поэтому в схеме подключения светодиодов к 12 вольт предусматривают ограничитель тока. Первым делом необходимо выяснить характеристики подключаемых светодиодов.

Такой параметр, как прямое падение напряжения у типовых LED-приборов составляет около 2В. Номинальный ток у этих светодиодов соответствует 0,02А. Если требуется подключить такой светодиод к 12В, то «лишние» 10В (12 минус 2) необходимо погасить ограничительным резистором. С помощью закона Ома можно рассчитать для него сопротивление. Получим, что 10/0,02 = 500 (Ом). Таким образом, необходим резистор с номиналом 510 Ом, который является ближайшим по ряду электронных компонентов Е24.

Чтобы такая схема работала стабильно, требуется еще вычислить мощность ограничителя. Используя формулу, исходя из которой мощность равна произведению напряжения и тока, рассчитываем ее значение. Напряжение величиной 10В умножаем на ток 0,02А и получаем 0,2Вт. Таким образом, необходим резистор, стандартный номинал мощности которого составляет 0,25Вт.

Схема подключения RGB светодиодной ленты к 12В

Если в схему необходимо включить два LED-прибора, то следует учитывать, что напряжение падающее на них, будет составлять уже 4В. Соответственно для резистора останется погасить уже не 10В, а 8В. Следовательно, дальнейший расчет сопротивления и мощности резистора делается на основании этого значения. Расположение резистора в схеме можно предусмотреть в любом месте: со стороны анода, катода, между светодиодами.

Как проверить светодиод мультиметром

Один из способов проверки рабочего состояния светодиодов – тестирование мультиметром. Таким прибором можно диагностировать светодиоды любого исполнения. Перед тем как проверить светодиод тестером, переключатель прибора устанавливают в режиме «прозвонки», а щупы прикладывают к выводам. При замыкании красного щупа на анод, а черного на катод, кристалл должен излучать свет. Если поменять полярность, на дисплее прибора должна отображаться показание «1».

Полезный совет! Перед тем как проверить светодиод на работоспособность, рекомендуется приглушить основное освещение, так как при тестировании ток очень низкий и светодиод будет излучать свет так слабо, что при нормальном освещении этого можно не заметить.

Схема проверки светодиода с помощью цифрового мультиметра

Тестирование LED-приборов можно произвести, не используя щупы. Для этого в отверстия, расположенные в нижнем углу прибора, анод вставляют в отверстие с символом «Е», а катод – с указателем «С». Если светодиод в рабочем состоянии – он должен засветиться. Этот метод тестирования подходит для светодиодов с достаточно длинными контактами, очищенными от припоя. Положение переключателя при таком способе проверки не имеет значения.

Как проверить светодиоды мультиметром, не выпаивая? Для этого необходимо припаять к щупам тестера кусочки от обычной скрепки. В качестве изоляции подойдет текстолитовая прокладка, которая укладывается между проводами, после чего обрабатывается изолентой. На выходе получается своеобразный переходник для подключения щупов. Скрепки хорошо пружинят и надежно фиксируются в разъемах. В таком виде можно подключить щупы к светодиодам, не выпаивая их из схемы.

Что можно сделать из светодиодов своими руками

Многие радиолюбители практикуют сборку различных конструкций из светодиодов своими руками. Собранные самостоятельно изделия не уступают по качеству, а иногда и превосходят аналоги производственного изготовления. Это могут быть цветомузыкальные устройства, мигающие конструкции светодиодов, бегущие огни на светодиодах своими руками и многое другое.

Использование светодиодов в создании сценических костюмов

Сборка стабилизатора тока для светодиодов своими руками

Чтобы ресурс светодиода не выработался раньше положенного срока, необходимо чтобы ток, протекающий через него, имел стабильное значение. Известно, что светодиоды красного, желтого и зеленого цвета могут справляться с повышенной нагрузкой по току. В то время как сине-зеленые и белые LED-источники даже при небольшой перегрузке сгорают за 2 часа. Таким образом, для нормальной работы светодиода необходимо решить вопрос с его питанием.

Если собрать цепочку из последовательно или параллельно соединенных светодиодов, то обеспечить им идентичное излучение можно в том случае, если ток, проходящий через них, будет иметь одинаковую силу. Кроме того, импульсы обратного тока могут негативно повлиять на ресурс LED-источников. Чтобы такого не произошло, необходимо включить в схему стабилизатор тока для светодиодов.

Качественные признаки светодиодных светильников зависят от применяемого драйвера – устройства, которое преобразует напряжение в стабилизированный ток с конкретным значением. Многие радиолюбители собирают схему питания светодиодов от 220В своими руками на базе микросхемы LM317. Элементы для такой электронной схемы имеют небольшую стоимость и такой стабилизатор легко сконструировать.

Схема подключения мощного светодиода с использованием интегрального стабилизатора напряжения LM317

При использовании стабилизатора тока на LM317 для светодиодов регулируют ток в пределах 1А. Выпрямитель на базе LM317L стабилизирует ток до 0,1А. В схеме устройства используют всего лишь один резистор. Его рассчитывают посредством онлайн калькулятора сопротивления для светодиода. Для питания подойдут имеющиеся подручные устройства: блоки питания от принтера, ноутбука или другой бытовой электроники. Более сложные схемы собирать самостоятельно не выгодно, так как их проще приобрести в готовом виде.

ДХО из светодиодов своими руками

Применение на автомобилях дневных ходовых огней (ДХО) заметно повышает видимость автомобиля в светлое время другими участниками дорожного движения. Многие автолюбители практикуют самостоятельную сборку ДХО с использованием светодиодов. Один из вариантов – устройство ДХО из 5-7 светодиодов мощностью 1Вт и 3Вт на каждый блок. Если использовать менее мощные LED-источники, световой поток не будет соответствовать нормативам для таких огней.

Полезный совет! При изготовлении ДХО своими руками, учитывайте требования ГОСТа: световой поток 400-800 Кд, угол свечения в горизонтальной плоскости – 55 градусов, в вертикальной – 25 градусов, площадь – 40 см².

Дневные ходовые огни улучшают видимость автомобиля на дороге

Для основания можно использовать плату из алюминиевого профиля с площадками для крепления светодиодов. Светодиоды фиксируются на плате с помощью теплопроводного клеящего состава. В соответствии с типом LED-источников подбирается оптика. В данном случае подойдут линзы с углом свечения 35 градусов. Линзы устанавливаются на каждый светодиод отдельно. Провода выводятся в любую удобную сторону.

Далее изготавливается корпус для ДХО, служащий одновременно и радиатором. Для этого можно использовать П-образный профиль. Готовый светодиодный модуль располагают внутри профиля, закрепив его на винтах. Все свободное пространство можно залить прозрачным герметиком на силиконовой основе, оставив на поверхности только линзы. Такое покрытие будет служить в качестве влагозащиты.

Подключение ДХО к питанию производится с обязательным использованием резистора, сопротивление которого предварительно просчитывается и проверяется. Способы подключения могут быть разными, учитывая модель автомобиля. Схемы подключения можно отыскать в сети интернет.

Схема подключения ДХО с блоком управления

Как сделать, чтобы светодиоды мигали

Наиболее популярными мигающими светодиодами, купить которые можно в готовом виде, являются приборы, регулируемые уровнем потенциала. Мигание кристалла происходит за счет изменения питания на выводах прибора. Так, двухцветный красно-зеленый LED-прибор излучает свет в зависимости от направления проходящего по нему тока. Эффект мигания в RGB-светодиоде достигается подключением трех выводов для отдельного управления к конкретной системе регулирования.

Но можно сделать мигающим и обычный одноцветный светодиод, имея в арсенале минимум электронных компонентов. Перед тем как сделать мигающий светодиод, необходимо выбрать работающую схему, которая будет простой и надежной. Можно использовать схему мигающего светодиода, которая будет запитана от источника с напряжением 12В.

Схема состоит из транзистора небольшой мощности Q1 (подойдет кремниевый высокочастотный КТЗ 315 или его аналоги), резистора R1 820-1000 Ом, 16-вольтового конденсатора С1 емкостью 470 мкФ и LED-источника. При включении схемы конденсатор заряжается до 9-10В, после этого транзистор на миг открывается и отдает накопленную энергию светодиоду, который начинает мигать. Данную схему можно реализовать только в случае питания от источника 12В.

Мигание светодиодов используется, например, в елочной гирлянде

Можно собрать более усовершенствованную схему, которая работает по аналогии с транзисторным мультивибратором. В схему входят транзисторы КТЗ 102 (2 шт.), резисторы R1 и R4 по 300 Ом каждый, чтобы ограничить ток, резисторы R2 и R3 по 27000 Ом, чтобы задавать ток базы транзисторов, 16-вольтовые полярные конденсаторы (2 шт. емкостью 10 мкФ) и два LED-источника. Данная схема питается от источника постоянного напряжения 5В.

Схема работает по принципу «пары Дарлингтона»: конденсаторы С1 и С2 попеременно заряжаются и разряжаются, что служит причиной открывания конкретного транзистора. Когда один транзистор отдает энергию С1, загорается один светодиод. Далее плавно заряжается С2, а ток базы VT1 снижается, что приводит к закрытию VT1 и открытию VT2 и загорается другой светодиод.

Полезный совет! Если использовать напряжение питания свыше 5В, потребуется применить резисторы с другим номиналом, чтобы исключить выход из строя светодиодов.

Схема вспышек на светодиоде

Сборка цветомузыки на светодиодах своими руками

Чтобы реализовать достаточно сложные схемы цветомузыки на светодиодах своими руками, необходимо сначала разобраться, как работает простейшая схема цветомузыки. Она состоит из одного транзистора, резистора и LED-прибора. Такую схему можно запитать от источника с номиналом от 6 до 12В. Функционирование схемы происходит за счет каскадного усиления с общим излучателем (эмиттером).

На базу VT1 поступает сигнал с изменяющейся амплитудой и частотой. В том случае, когда колебания сигнала превышают заданный порог, транзистор открывается и загорается светодиод. Минусом данной схемы является зависимость мигания от степени  звукового сигнала. Таким образом эффект цветомузыки будет проявляться только при определенной степени громкости звука. Если звук увеличить. светодиод будет все время гореть, а при уменьшении – чуть вспыхивать.

Чтобы добиться полноценного эффекта, используют схему цветомузыки на светодиодах с разбивкой диапазона звука на три части. Схема с трехканальным преобразователем звука питается от источника напряжением 9В. Огромное количество схем цветомузыки можно найти в интернете на различных форумах радиолюбителей. Это могут быть схемы цветомузыки с использованием одноцветной ленты, RGB-светодиодной ленты, а также схемы плавного включения и выключения светодиодов. Так же в сети можно отыскать схемы бегущих огней на светодиодах.

Схема для сборки цветомузыки своими руками

Конструкция индикатора напряжения на светодиодах своими руками

Схема индикатора напряжения включает резистор R1 (переменное сопротивление 10 кОм), резисторы R1, R2 (1кОм), два транзистора VT1 КТ315Б, VT2 КТ361Б, три светодиода – HL1, HL2 (красные), HLЗ (зеленый). X1, X2 – 6-вольтовые источники питания. В данной схеме рекомендуется использовать LED-приборы с напряжением 1,5В.

Алгоритм работы самодельного светодиодного индикатора напряжения представляет собой следующее: когда подается напряжение, светится центральный LED-источник зеленого цвета. В случае падения напряжения, включается светодиод красного цвета, расположенный слева. Увеличение напряжения заставляет светиться красный светодиод, размещенный справа. При среднем положении резистора все транзисторы будут в закрытом положении, и напряжение поступит лишь на центральный зеленый светодиод.

Открытие транзистора VT1 происходит, когда ползунок резистора передвигают вверх, тем самым повышая напряжение. В этом случае поступление напряжения на HL3 прекращается, и оно подается на HL1. При перемещении ползунка вниз (понижение напряжение) происходит закрытие транзистора VT1 и открытие VT2, что даст питание светодиоду HL2. С незначительной задержкой LED HL1 погаснет, HL3 один раз мелькнет и засветится HL2.

Схема сборки индикатора напряжения на светодиодах своими руками

Такую схему можно собрать, используя радиодетали от устаревшей техники. Некоторые собирают ее на текстолитовой плате, соблюдая масштаб 1:1 c размерами деталей, чтобы все элементы могли разместиться на плате.

Безграничный потенциал LED-освещения дает возможность самостоятельно конструировать из светодиодов различные светотехнические приборы с отличными характеристиками и достаточно низкой стоимостью.

Цветовая температура света. Теплый, нейтральный и холодный белый свет.

Цветовая температура света. Теплый, нейтральный и холодный белый свет.

Цветовая температура по формуле немецкого физика Планка, это температура абсолютно чёрного тела, при которой данное тело выдаёт излучение такого же точно тона (цветового), как и измеряемое излучение. Цветовая температура измеряется в Кельвинах. 

Цветовая температура источника света определяется путем сравнения с так называемым «черным телом» и отображается «линией черного тела». Если температура «черного тела» повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает. Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 К, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света — 6000 К 

Понятие коррелированной цветовой температуры

Говоря техническим языком, слово «температура» в понятии коррелированной цветовой температуры характеризует излучение абсолютно черного тела – твердого тела, обладающего определенными свойствами и находящегося в раскаленном состоянии. Она измеряется в градусах Кельвина (К), в которых обычно измеряется абсолютная температура. При повышении температуры черного тела цвет испускаемого им светового излучения изменяется следующим образом: красный – оранжевый – желтый – белый – голубой. Это напоминает кусок железа, который нагревается в кузнечном горне. Последовательность изменения цвета соответствует кривой в цветовом пространстве. 
Лампа накаливания излучает свет с цветовой температурой приблизительно 2700 K, которая находится в теплой или красноватой области цветового пространства. Так как в лампе накаливания используется нить, которая накаляется при излучении света, температура нити является также цветовой температурой светового излучения. 

Спектральный анализ видимого света позволяет определить цветовую температуру источников света, отличных от ламп накаливания, таких как люминесцентные лампы и светодиоды. Фактическая температура светодиода, излучающего свет с цветовой температурой 2700 K, обычно равна приблизительно 80ーС, хотя светодиод излучает свет того же цвета, что и нить, нагретая до температуры 2700 K. 

Цветность света

Разные люди воспринимают один и тот же цвет по-разному. Образно говоря, понятие того или иного цвета — это всего лишь результат неписанного соглашения между людьми называть определённое ощущение зрительного нерва конкретным цветом, к примеру, «красным». Также известно, что с возрастом хрусталик желтеет, что приводит к нарушениям в идентификации цветов. То есть можно сказать, что адекватное цветовое восприятие — это результат скорее психологического процесса, чем физического. 

Если цвет поверхности не нагретого неизлучающего предмета, то есть одну из его отражательных (а значит и фильтрующих) характеристик, можно описать длиной волны или обратной ей величиной — частотой, то с нагретыми и излучающими телами мы поступим по-другому. Представим себе абсолютно чёрное тело, то есть тело, которое не отражает никакие световые лучи. Для примитивного эксперимента пусть это будет спираль из вольфрама в электрической лампочке. Соединим эту несчастную лампочку с электрической цепью через реостат (изменяемое сопротивление), выгоним всех из ванной комнаты, выключим освещение, подадим ток и будем наблюдать за цветом спирали, постепенно понижая сопротивление реостата. В один прекрасный момент наше абсолютно чёрное тело начнёт светиться еле заметным красным цветом. Если замерить в этот момент его температуру, то окажется, что она будет примерно равна 900 градусам по Цельсию. Поскольку все излучения происходят от скорости движения атомов, которая равна нулю при нуле градусов Кельвина (-273 °С) (на чём и основан принцип сверхпроводимости), то в дальнейшем забудем про шкалу Цельсия, и будем пользоваться шкалой Кельвина. 

Таким образом, начало видимого излучения абсолютно чёрного тела наблюдается уже при 1200К, и соответствует красной границе спектра. То есть, попросту говоря, красному цвету соответствует цветовая температура 1200К. Продолжая нагревать нашу спираль, замеряя при этом температуру, мы увидим, что при 2000К её цвет станет оранжевым, а затем, при 3000К — жёлтым. При 3500К наша спираль перегорит, так как будет достигнута температура плавления вольфрама. Однако если бы этого не произошло, то мы увидели бы, что при достижении температуры 5500К цвет излучения был бы белым, становясь при 6000К голубоватым, и при дальнейшем нагревании вплоть до 18000К всё более голубым, что соответствует фиолетовой границе спектра.  

Эти цифры и назвали «цветовой температурой» излучения. Каждому цвету соответствует его цветовая температура. Психологически трудно привыкнуть к тому, что цветовая температура пламени свечи (1200К) в десять раз ниже (холоднее) цветовой температуры морозного зимнего неба (12000К). Тем не менее, это так, цветовая температура отличается от обычной температуры. 

Свет пламени свечи

1500-2000К

Натриевая лампа высокого давления

2000К

Лампа накаливания 40 Вт

2200К

Лампа накаливания 100 Вт

2800К

Лампа накаливания 200 Вт, галогенная

3000К

Киносъёмные лампы

3200-3250К

Солнце у горизонта

3400К

Лампы с повышенным красным спектром ( подсветка мясных продуктов)

3800К

Лампа дневного света (тёплый белый свет)

4200К

Ксеноновая дуговая лампа

4500-5000К

Солнце в полдень

5000К

Облака в полдень

5500К

Лампа дневного света

5600-7000К

Дневной белый свет

6500К

Дневной свет, с долей голубого неба

7500К

Синее небо на северной стороне

9500К

Голубое небо в морозную погоду

15000К

Синее небо в районе полярного полюса

20000К

Существуют следующие три главные цветности света:
• теплый белый свет < 3300 К 
• нейтральный (естественный) белый свет 3300 — 5000 К 
• холодный белый свет > 5000 К.  

Лампы с одинаковой цветностью света могут иметь весьма различные характеристики цветопередачи, что объясняется спектральным составом излучаемого ими света.

Цветность белого света некоторых источников

Особенности БЕЛОГО света фонарей.

В связи с распространением светодиодных фонарей и интенсивным развитием рынка профессиональных осветительных диодов, всё чаще возникает путаница в таких ВАЖНЫХ понятиях как: ТЕМПЕРАТУРА СВЕТА (или цветовая температура).

Свет настоящих светодиодных фонарей имеет несколько градаций белого:
ХОЛОДНЫЙ белый: Fenix E35, LD12 G2, LD22 G2 , PD12, PD22 G2, PD32 G2, PD35, TK22 L2, TK35 L2, TK75 L2, TK76, HP25, HP30
НЕЙТРАЛЬНЫЙ белый Fenix PD32 UE, TK22 MG, TK35 V2.0, BT10 NW, BT20 NW, HL20 NW, HL30 NW
ТЁПЛЫЙ белый Fenix LD10, HL21

В спецификациях к фонарям соответственно указывается как:

Cool White (CW)
Neutral White (NW)
Warm White (WW)

Все три оттенка (или бина) являются вариантами белого цвета.

В чем различие между тремя этими типами БЕЛОГО?

Все дело в том, что цветовая температура (или оттенок) напрямую влияет не только на контраст и восприятие цветов освещаемых предметов, но и на дальность освещаемой дистанции, а так же, на то, как ведёт себя фонарь в разных погодных условиях

Передача цветов

Наши глаза различают (в это трудно поверить) около 10 000 000 оттенков различных цветов включая более 500 оттенков (или градаций) серого (ахроматического) цвета. Мы редко задумываемся над тем, насколько точно мы воспринимаем цвета, потому, что большую часть из них мы видим при СОЛНЕЧНОМ СВЕТЕ.

Солнечный свет и Индекс Цветопередачи (CRI — colour rendering index)

Принято считать, что индекс цветопередачи солнца (точность восприятия освещаемых им цветов) — является идеальным — т.е. CRI солнца = 100 единиц.

В большинстве случаев по умолчанию производители устанавливают в светодиодных фонарях диоды ХОЛОДНОГО БЕЛОГО цвета (cool white) с цветовой температурой 5000-7000K. Индекс цветопередачи в таких светодиодах около 65 единиц (сравните с CRI солнечного света). Холодный Белый свет (CW) имеет лучшую из всех контрастность, что предпочтительней при освещении предметов, темных цветов (таких как грязь, мокрый асфальт) и также намного эффективней на дальних дистанциях (свыше 200 метров) но при этом Холодный Белый свет имеет наибольшие искажения в цветовосприятии.

 Некоторые из производителей идут дальше, и наравне с холодным белым, производят фонари с нейтральными и даже теплыми бинами (оттенками) светодиодов. Индекс CRI в них выше (то есть восприятие цветов заметно выше), и как следствие на ближних дистанциях (в отличие от дальнобойных фонарей, где холодный белый свет предпочтительней) нейтральные и теплые бины – комфортней для зрения. НЕЙТРАЛЬНЫЙ Светодиод (Neutral White) имеет цветовую температуру от 3700 до 5000K и CRI= около 75. ТЕПЛЫЙ Светодиод (Warm White) температура от 2600 до 3700K и индекс CRI = около 80 и выше. Нейтральный и тем более тёплый белый свет имеют серьёзное преимущество при освещении предметов в условиях дождя и тумана, а так же в условиях высокой задымлённости, где холодный белый свет не так эффективен, и больше освещают пространство до предмета (трубой света), чем сам предмет. В освещении под водой, подобная зависимость сохраняется и тёплый свет намного эффективней в недостаточно прозрачной воде.

Приглашаем Вас приобрести высококачественные фонари торговых марок: Fenix, Niwalker, Pjlarion, Armytek, Petzl.

Контактные телефоны: 
(029) 3130453
(033) 3951353
e-mail: [email protected]

все тонкости выбора и советы профессионалов

Светодиодная лента для дома: все тонкости выбора и советы профессионалов

Выбираем светодиодную ленту

Использование светодиодов в качестве источников света и для создания декоративной подсветки становится всё более популярным при создании освещения в квартирах и частных домах. Вопрос установки светодиодных лент можно решать по-разному. Некоторые обращаются за помощью к специалистам, которые помогают с выбором нужных материалов и последующими монтажными работами. Другие предпочитают заняться вопросом монтажа и подключения светодиодов самостоятельно. Никаких особых сложностей работа со светодиодной лентой не вызывает, однако если вы хотите, чтобы всё получилось правильно, нужно помнить о некоторых моментах. Первый, и наиболее важный, вопрос касается того, как сориентироваться в огромном ассортименте рынка светодиодов и выбрать именно ту ленту, которая подойдёт для вашего интерьера наилучшим образом. Об этом и пойдёт речь в нашем материале.

Выбираем место для монтажа

Обязательно нужно знать, в каком месте будет использоваться светодиодная лента. Для потолочного освещения в комнатах и коридорах, а также на кухне или в прихожей можно использовать открытую ленту. В помещениях с повышенной влажностью, таких как ванная, душевая комната или санузел, необходима герметичная лента, не пропускающая влагу и устойчивая даже к открытому попаданию воды. Также этот тип светодиодной ленты подойдёт для освещения различных поверхностей на кухне, подсветки пола и лестниц. Водонепроницаемость этих лент поможет сделать систему подсветки устойчивой к влаге при уборке, а их высокая механическая прочность увеличит срок эксплуатации. Как выбрать конкретный тип светодиодной подсветки для определённого помещения, мы во всех подробностях рассмотрим ниже.

Определяемся с типом светодиодов, выбираем параметры яркости и мощности

Следующий шаг – подбор светодиодной ленты с учётом необходимой яркости. Один из факторов светимости светодиодных лент – тип применяемых в ней источников света. Наибольшее распространение получили светодиоды следующей маркировки:

  • SMD3528. Имеют корпус габаритами 3,5×2,8 мм. Внутри – 1 полупроводниковый кристалл. Обладают умеренной яркостью.
  • SMD5060 (другое их название – SMD5050). Размеры их корпуса существенно больше и составляют 5,5×5,0 мм. В корпусе каждого изделия этого типа содержится 3 кристалла. Поэтому светодиоды этого типа превосходят SMD3528 по светимости почти в три раза.

Яркость светодиодной ленты также будет зависеть от плотности размещения диодов. По этому параметру выделяют такие типы лент.

  • Светодиодные ленты стандартной плотности. Содержат 60 светодиодов на 1 м, оборудованных чипом SMD3528. Ленты стандартной плотности, основанные на чипах SMD5060, содержат 30 светодиодов на 1 м.
  • Ленты двойной плотности – 120 светодиодов SMD3528 или 60 светодиодов SMD5060 на 1 м длины.
  • ленты двойной плотности с двухрядным размещением – 240 источников типа SMD3528 или 120 источников типа SMD5060 на 1 метр.

Вот таблица, в которой представлены различные светодиодные ленты наиболее распространённых типов. Устройства расположены в таблице в порядке возрастания потребляемой мощности. 

Расход 

мощности 

на 1 м ленты (Вт)

Расход 

мощности 

на катушку (Вт)

Тип

 и 

маркировка

кол-во 

источников 

света

на 1 м (шт)

кол-во

источников 

света

на катушку (шт)

Возможна

ли 

многоцветность

4,8 24SMD352860300
7,236SMD506030150+
9,648SMD3528 2х120600
14,472SMD5060 2х60300+
19,698SMD3528 2х22401200
28,8144SMD5060 2х2120600+

Выбираем цвет светодиодной подсветки и способ подключения ленты.

Какого цвета светодиоды выбрать для подсветки? Всё зависит от ваших потребностей и вкуса. Можно выбрать светодиодную ленту белого свечения или светящуюся в другом заданном спектре. Существуют также ленты с настраиваемым цветом подсветки. Обычно для таких лент предполагается использование специальных пультов и контроллеров, которые предоставляют пользователю широкие возможности по комбинированию гаммы RGB.

Если светодиодная лента нужна вам для освещения, самым практичным и удобным для глаз вариантом будут ленты с белыми светодиодами. Казалось бы, какая разница может быть между белым и белым? Однако всё-таки она существует. Белые ленты различных типов различаются по так называемому температурному оттенку. Этот показатель лежит в диапазоне от тёплого белого света (3500 К) до холодного белого с цветовой температурой до 10000 К.

Если основная цель установки светодиодной ленты связана с декоративной функцией, для таких целей можно применить светодиодную ленту с цветными источниками света. Она может иметь диоды определённого цвета, т.е. быть монохромной. Однако часто для этих целей применяют более функциональные RGB-ленты.

Существует оборудование для управления яркостью ленты. Это светодиодный диммер. С помощью этого устройства пользователь сможет легко регулировать степень свечения подсветки, выбирая оптимальный уровень. Также необходимо помнить, что для работы светодиодной ленты необходим блок питания, который, в зависимости от параметров ленты, может иметь выходное напряжение 12, 24 и 36 В. Также выбор этого устройства зависит от длины и удельной мощности ленты. Для расчёта необходимой мощности блока питания необходимо перемножить эти два показателя, добавив к этой величине запас по мощности от 10 до 25%. Такой запас нужен, чтобы система работала по-настоящему надёжно. Например, 9 м x 7,5 Вт x 1,25 = 84,4 Вт. Нам подойдёт ближайший по характеристикам блок питания, мощность которого составляет 100 ватт. Помните: ни в коем случае нельзя выбирать блоки мощности меньшей, чем та, что получилась при расчёте.

Выбираем светодиоды в комнату

Как правило, светодиоды служат в различных местах квартиры или дома для совершенных разных задач. И если на кухне подсветка чаще всего нужна для наличия яркого света, то использование светодиодных лент в оформлении комнат чаще всего имеет декоративную функцию. Наиболее часто светодиодная лента в комнате устанавливается для подсветки потолка, полов, стен и штор, а также для оформления ниш. Обычно в комнатах применяют светодиодную подсветку без дополнительной защиты от влаги. Тип диодов и их яркость зависит только от вопросов вкуса. Интересным решением для декоративной подсветки комнаты станут многоцветные светодиодные ленты, управляемые с помощью RGB-контроллера.

Светодиоды на кухню

Всё чаще при оформлении кухни используются светодиоды. Однако чаще всего светодиодная подсветка здесь нужна для практических задач. Например, для освещения рабочих поверхностей, на которых происходит приготовление пищи, резка продуктов, мойка посуды и т. д. Поэтому хорошим решением для кухни станут ленты белого свечения, для регулирования яркости которого можно использовать диммер. Также светодиоды часто используют на кухне для подсветки шкафов. Для свечения пола лента обыкновенно помещается под панель шкафа. В таких местах лучше использовать влагозащищённые типы лент. Для основного же пространства шкафов применяют светодиодные ленты открытого типа

А теперь рассмотрим, как создать функциональное светодиодное освещение внутри и снаружи шкафов с учётом функциональности и эстетической красоты. Ленту можно подключить так, чтобы она включалась синхронно с главным источником света, а также применять для её работы различные датчики. Среди них – датчики, срабатывающие при движении дверцы, реагирующие на тактильный контакт, а также бесконтактные модели. Для срабатывания такого датчика нужно просто провести рукой в непосредственной близости от него. На кухне, если руки мокрые или грязные, эта функция может оказаться чрезвычайно полезной.

Ленту для освещения рабочей поверхности чаще всего монтируют под навесными шкафчиками. При монтаже ленты важно направить свет так, чтобы он наилучшим образом освещал поверхность и не бил в глаза. Для организации этого типа подсветки используется несколько способов монтажа.

  1. Влагозащищённая лента, которая крепится на дно навесного шкафчика при помощи клея.
  2. Светильники BAR в сборе. Эти светодиодные приборы крепятся с помощью двусторонней клейкой ленты или специальных клипс, имеют сенсорный датчик и конструктивно образуют цепь, легко стыкуясь друг с другом. «Начинка» такого светильника – это линейка светодиодов, защищённая экраном из матового или прозрачного пластика. Для создания мягкого, рассеянного, комфортного для глаз освещения лучше всего использовать светильники с матовым экраном.
  3. Самостоятельная сборка светильника. Для сборки светодиодного светильника понадобится лента или линейка светодиодов, а также специальный профиль из алюминия. Наш каталог предлагает большой ассортимент различных профилей, а также экранов для создания собственных светильников.

Светодиодная лента для ванной комнаты: особенности выбора

Ванная комната – место, где риск попадания влаги и открытого контакта с водой особенно велик. Для мест с подобным уровнем влажности всегда требуется использование осветительных приборов повышенного класса водоустойчивости. Существуют герметичные модели светодиодных лент, которые полностью подходят для эксплуатации в таких условиях. Чаще всего с помощью светодиодов в ванной комнате организуют настенную или потолочную подсветку, однако существуют и различные варианты, такие как освещение пространства ниш и подсветка зеркал.

Как подобрать светодиоды для детской

Подбирая оформление для детской комнаты, обычно родители стремятся создать обстановку, которая будет приносить в мир ребёнка атмосферу радости, тепла и уюта. Большое внимание при этом стоит уделить освещению детской. Для комнаты ребёнка лучше всего подойдёт яркий, но мягкий свет, психологически комфортный и одновременно не приносящий вреда для глаз малыша. И если вы выбрали для освещения квартиры светодиодные технологии, обратите внимание на светодиодные ленты белого свечения тёплых и умеренных тонов. Для настройки яркости свечения можно использовать диммер – регулятор электрической мощности. Существуют устройства как классической модели (вмонтированный в стену механический регулятор в стандартном типоразмере выключателя), так и современные диммеры, имеющие электронную систему управления и дистанционные пульты.

Отдельной радостью для малыша могут стать цветные светодиоды. Если вместо обычных белых светодиодов использовать в качестве основного освещения многоцветные ленты RGB+W, возможности по декоративному освещению комнаты будут поистине безграничны. Эксперементируя с пультом RGB-контроллера, вы и ваш ребёнок сможете создавать самые разные цветовые комбинации, превращая комнату в детскую сказку. А белые светодиоды, также присутствующие в ленте, помогут использовать её по основному назначению. Также в оформлении детских комнат находят самое широкое применение монохромные цветные светодиоды, которые можно использовать для подсветки мебели и элементов интерьера.

Светодиодные ленты для коридоров и проходных помещений

Такие места в доме, как коридоры, проходные вестибюли, лестничные пролёты не нуждаются в постоянном ярком освещении. Ведь люди не находятся в этих местах постоянно. Однако часто жителям дома или квартиры приходится пересекать такие зоны для того, чтобы попасть в ту или иную комнату, на кухню или в санузел. И достаточно неудобно, если всякий раз на пути вас будет ждать неосвещённый коридор. Что же делать в таких случаях? Некоторые предпочитают круглосуточно жечь свет в проходных помещениях, другие же обычно оставляют эти зоны тёмными.

Однако лучшим вариантом решения этой проблемы является использование экономных светодиодных технологий. Светодиодные ленты – самые экономные источники света, они потребляют в несколько раз меньше электроэнергии, чем обычные лампы накала. Расположите умеренно яркую ленту вдоль коридора или по периметру проходного помещения, создав равномерное освещение всей зоны. А чтобы сэкономить ещё больше электроэнергии, используйте диммер. Этот прибор поможет уменьшить яркость светодиодных ламп до вплоть до еле заметного свечения, которое может подойти для ночной подсветки в квартире.

Освещение спальни с помощью светодиодных лент

Светодиодные ленты при освещении спальни можно использовать как в качестве дополнительной подсветки, так и в качестве основного освещения. Для создания уютной атмосферы многие используют цветные светодиоды в качестве подсветки для стен, контражурной подсветки зеркал и настенных украшений, а также для освещения потолочной зоны, скрытого под карнизами или с помощью многоуровневой архитектуры потолка. Цвета для подсветки можно выбрать самые разные, ограничиваясь только вопросами вкуса – современные светодиодные технологии сегодня позволяют производить источники света, работающие практически в любом спектре. С помощью светодиодов можно также сделать оригинальную подсветку мебели или встроенное освещение шкафов.

В качестве основного освещения в спальне можно использовать люстру. Однако почему бы не применить для этой цели сверхъяркие светодиодные ленты? Сегодня светодиоды способны создать комфортное, естественное освещение для спальни с возможностями гибкой настройки. Это как светодиодные ленты белого свечения, так и многоцветные RGB-ленты. Используя диммеры и продвинутые RGB-контроллеры, вы сможете управлять светом в вашей спальне по своему усмотрению.

Светодиодные технологии для гостиной

Гостиная – это сердце вашей квартиры, место, где отдыхает семья, собираются родственники и гости. Именно поэтому многие подходят к оформлению гостиной особенно тщательно. Как правило, это самая просторная комната в доме, поэтому здесь находят место самые различные идеи для оформления интерьера. Касается это и вопроса освещения.

Если вы решили использовать для освещения гостиной светодиоды, знайте: вы не ошиблись с выбором! С помощью них можно создать и мощный поток естественного белого света, и причудливую подсветку, спрятанную в глубине многоуровневого потолка или под системой карнизов. Также удачной идеей будет оформление интерьерной подсветки с помощью светодиодных лент. А если вы используете гостиную как помещение для семейных праздников, стоит задуматься о приобретении для этой комнаты многоцветных лент, которые при желании с лёгкостью создадут в гостиной атмосферу вечеринки, находясь под управлением хозяина, которое тот осуществляет с помощью RGB-контроллера. Для лент белого свечения также можно использовать диммеры, чтобы вы могли контролировать яркость света, самостоятельно выбирая зону комфорта.


Светодиоды: принципы работы, виды, характеристики, области применения | LIGHT-RU.RU

Светодиоды различных цветов

Сегодняшний мир невозможно себе вообразить без электрического освещения. Огромные мегаполисы и самые отдаленные уголки земного шара освещаются всевозможными электрическими источниками искусственного света. Однако, непрерывное развитие технологий приводит к тому, что мастодонт электрического освещения — «лампочка Ильича» — уверенно уступает лидирующие позиции современным высокотехнологичным и высокоэкономичным источникам электрического света, среди которых, безусловно, безоговорочно лидируют светодиоды.

Содержание статьи

Что такое светодиод и история его изобретения

Принцип действия светодиода

Светодиод — это полупроводниковый прибор, излучающий фотоны определенной частоты при пропускании через него электрического тока.

Часто термин «светодиод» заменяется англоязычной аббревиатурой LED от «led emitting diod» — светоизлучающий диод. Русскоязычный аналог данного словосочетания — СИД — используется значительно реже.

Эффект испускания фотонов достигается благодаря наличию в этих приборах электронно-дырочного перехода, рекомбинация электронов и дырок в котором сопровождается переходом электронов с одного энергетического уровня на другой, в результате чего избыток энергии высвобождается в виде свободного фотонного излучения.

Олег Лосев, советский ученый, изобретатель, один из праотцов светодиода

Впервые подобное явление было обнаружено в далеком 1907 году английским исследователем Генри Раундом. Позднее независимо от него советский ученый Олег Лосев в 1923 году также зафиксировал электролюминесценцию в точке контакта карбида кремния и стали под воздействием электрического тока и даже смог запатентовать своё изобретение под названием «Световое реле» в 1927 году. Но, как часто бывает, открытие не было должным образом оценено современниками и до победного шествия светодиодов оставались долгие десятилетия.

Технология создания инфракрасных светодиодов была освоена в США лишь в 1961 году, а первый реально применимый светодиод в видимом диапазоне спектра (красный) был создан в 1962 году Ником Холоньяком. Позднейшие исследования привели к созданию в 1971 году синего светодиода, а в 1972 году был создан первый жёлтый светодиод и были разработаны способы десятикратного увеличения яркости красных светодиодов.

Тем не менее, несмотря на очевидный прогресс в развитии светодиодной техники, светодиоды оставались чрезмерно дорогими вплоть до конца 60-х годов ХХ века. Их широкое промышленное производство и применение начинается лишь в 70-х годах ХХ века, а производство дешевых синих светодиодов началось лишь после 1990 года, когда японским ученым, получившим позднее за это Нобелевскую премию, удалось критически усовершенствовать технологию их создания.

Виды светодиодов в зависимости от химического состава полупроводников

Поскольку светодиоды являются полупроводниковыми приборами, то и материалы, используемые для их создания, являются традиционными для полупроводниковой техники. Самый распространенный, безусловно, галлий в химических соединениях с другими элементами. Широко применяются также индий, алюминий, кремний.

Использование разнообразных соединений дает возможность получать светодиоды, испускающие свет в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового. А использование дополнительно нанесенных люминофоров и цветных пластиков еще больше расширяет цветовую палитру получаемого света.

Виды полупроводниковых материалов, используемых в светодиодах для получения излучения различного спектра
Цвет Длина волны, нм Падение напряжения, В Полупроводниковые материалы
Инфракрасный λ > 760 ΔU Арсенид галлия (GaAs)
Алюминия галлия арсенид
(Aluminium gallium arsenide AlGaAs)
Красный 610 1,63 Алюминия-галлия арсенид (AlGaAs)
(Aluminium gallium arsenide AlGaAs)
Галлия арсенид-фосфид (GaAsP)
Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP)
Галлия(III) фосфид (GaP)
Оранжевый 590 2,03 Галлия фосфид-арсенид (GaAsP)
Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP)
Галлия(III) фосфид (GaP)
Жёлтый 570 2,10 Галлия арсенид-фосфид (GaAsP)
Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP)
Галлия(III) фосфид (GaP)
Зеленый 500 1,9 Индия-галлия нитрид (InGaN) / Галлия(III) нитрид (GaN)
Галлия(III) фосфид (GaP)
Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP)
Алюминия-галлия фосфид (AlGaP)
Синий 450 2,48 Селенид цинка (ZnSe)
Индия-галлия нитрид (InGaN)
Карбид кремния (SiC) в качестве субстрата
Кремний (Si) в качестве субстрата — (в разработке)
Фиолетовый 400 2,76 Индия-галлия нитрид (InGaN)
Пурпурный Смесь нескольких спектров 2,48 Двойной: синий/красный диод,
синий с красным люминофором,
или белый с пурпурным пластиком
Ультрафиолетовый λ 3,1 Алмаз (235 нм)
Нитрид бора (215 нм)
Нитрид алюминия (AlN) (210 нм)
Нитрид алюминия-галлия (AlGaN)
Нитрид алюминия-галлия-индия (AlGaInN) — (менее 210 нм)
Белый Широкий спектр ΔU ≈ 3,5 Синий/фиолетовый диод с люминофором

Типоразмеры SMD светодиодов

SMD — Surface Mount Device — электронные детали или устройства, монтируемые на поверхность (как правильно, на поверхность платы). Именно такой тип монтажа стал самым распространенным в мире электроники и, соответственно, самыми распространенным являются и SMD светодиоды, т.е. светодиоды, предназначенные для поверхностного монтажа. Иногда их называют чип-светодиодами, но такое название скорее редкость.

Существует несколько самых распространенных размеров SMD светодиодов. Как правило, разные производители придерживаются общепринятых стандартов, хотя, например, световой поток светодиодов одного типоразмера у разных изготовителей может отличаться.

SMD 3528

Светодиод SMD 3528

Светодиоды для поверхностного монтажа типоразмера 3528 являются, пожалуй, одним из наиболее распространенных вариантов. Они имеют прямоугольную форму со сторонами 3,5 и 2,8 миллиметра. Толщина составляет 1,4 мм. Для облегчения монтажа на корпусе светодиода со стороны катода делается срез угла, позволяющий однозначно определить правильное расположение элемента. Светоизлучающая поверхность сформирована в виде круга и, как правило, покрыта люминофором, отличающимся в зависимости от целей использования светодиода. Существенной особенностью данных светодиодных элементов является сильная зависимость их яркости от температуры. Так, при нагревании светодиода до 80 °C его яркость может упасть на 25% и более.

SMD 5050

Светодиод SMD 5050

Светодиоды SMD 5050 обладают квадратным корпусом размером 5,0 на 5,0 мм, внутри которого расположены три кристалла по своим характеристикам идентичных тем, которые устанавливаются в SMD 3528. Фактически SMD 5050 можно считать более совершенной версией светодиодов 3528. Возможность установки трёх кристаллов в один корпус позволяет создавать более мощные и яркие светодиоды, а наличие возможности независимого управления каждым кристаллом позволяет создавать многоцветные RGB светодиоды, способные излучать практически весь видимый человеческим глазом световой спектр.

SMD 5630

Светодиод SMD 5630

Появление нового типа светодиодов с габаритами корпуса 5,6 на 3,0 мм засвидетельствовало не только внешние изменения привычных размеров SMD, но и ознаменовало внесение в их конструкцию заметных улучшений, влияющих на существенные показатели их работы. Применение новых материалов и инженерных решений позволило увеличить мощность и светоотдачу светодиодов 5630 по сравнению с их более ранними собратьями.

Несмотря на наличие в SMD 5630 четырёх выводов используется всего два из них. Второй является отрицательным катодом, а четвертый положительным анодом. При этом ключ катода расположен возле первого вывода. Размещение чипов SMD 5630 на металлической подложке является хорошим тоном, так как способствует значительному улучшению отвода тепла из рабочей зоны и, соответственно, продлению срока службы высокотехнологичного устройства.

На следующем рисунке наглядно представлена разница между направлением светового потока и углами обзора у светодиодов 3528, 5050 и 5630. Невооруженным глазом заметен рост данных показателей с увеличением форм-фактора чип-светодиода.

Сравнительная характеристика направления и угла излучения светодиодов 3528, 5050 и 5630

SMD 5730

Светодиод SMD 5730

Братья-близнецы светодиодов 5630 — светодиоды SMD 5730 — появились на рынке практически одновременно со своими младшими соплеменниками и во многом являются их аналогами. Среди конструктивных отличий необходимо отметить, что светоизлучающие диоды 5,7 на 3,0 мм имею лишь два контакта, в отличие от светодиодов 5630. При этом они несколько выше (приблизительно на 0,5 мм). Также светодиоды 5730 подразделяются по потребляемой мощности на два класса: 0,5 Вт и 1 Вт, и часто обозначаются соответственно SMD 5730-05 и SMD 5730-1. Устройства обоих этих классов являются высокоэффективными светоизлучающими устройствами с низким тепловым сопротивлением кристалл/подложка около 4 °C, что значительно повышает энергоэффективность и долговечность оборудования на их базе.

Сравнительные характеристики чип-светодиодов SMD5730-05 и SMD5730-1
Параметр SMD Максимально допустимое значение Единица измерения
SMD5730-05 SMD5730-1
Прямой ток 180 350 mA
Импульсный прямой ток 400 800 mA
Рассеиваемая мощность 0. 5 1.1 W
Температура перехода 130 130 °C
Рабочая температура — 40 / + 65 — 40 / + 65 °C
Температура хранения — 55 / + 100 — 55 / + 100 °C
Температура пайки 300°C в течении 2 сек. 300°C в течении 2 сек.

Как видно из приведенных данных, светодиоды 5730-1, имея вдвое большую рассеиваемую мощность, функционируют и при больших токах. Таким образом, при выборе между светодиодами 5730-05 и 5730-1 необходимо учитывать как условия отвода тепла в готовом изделии, так и электротехнические параметры работы светоизлучающего диода.

Сравнительная характеристика светодиодов различных типоразмеров
Параметр 3528 5050 5630 5730 (0,5 Вт) 5730 (1 Вт)
Световая отдача (Лм/Вт) 5 15 40 40 100
Мощность, Вт 0,06 0,2 0,5 0,5 1,0
Температура, °C +65 +65 +80 +80 +80
Ток, А 0,02 0,06 0,15 0,15 0,30
Напряжение, В 3,3 3,3 3,3 3,4 3,4
Размеры, мм 3,5 х 2,8 5,0 х 5,0 5,6 х 3,0 5,7 х 3,0 5,7 х 3,0

SMD 3014

Светодиод SMD 3014

Сравнительно недавно появившиеся светоизлучающие диоды форм-фактора 3,0 на 1,4 мм не только имеют существенно меньшие внешние размеры, чем более ранние SMD, но и обладают значительно более высокой энергетической эффективностью.

Данные светодиоды работают при максимальном токе 30 мА, что позволяет отнести их к слаботочным устройствам. Также при их монтаже необходимо учитывать, что контакты анода и катода не только выведены на боковые поверхности, но и уходят под нижнюю часть изделия. Целью данного изменения было увеличение теплоотвода от меньшего по размеру, но более мощного потребителя.

SMD 2835

Светодиод SMD 2835

Светодиоды SMD 2835 вобрали в себя, пожалуй, самые лучшие черты других LED SMD. Несмотря на то, что размеры светодиодов 2835 совпадают с размерами светодиодов 3528 (3,5 х 2,8 мм), SMD2835 имеют иную конструкцию светоизлучающей поверхности, выполненной в форме прямоугольника, что снижает неэффективные потери энергии и повышает оптические показатели, в частности, угол обзора.

Конструктивные особенности светодиодов 2835 (использование контактов анода и катода в качестве теплоотводящей подложки) сближает эти устройства с SMD3014, в которых реализован такой же принцип. По электротехническим же характеристикам наиболее близкими к SMD2835 являются SMD5730-05

Энергетическая эффективность различных светодиодов

Развитие LED технологий направлено в первую очередь на увеличение их энергоэффективности. Средние показатели световой отдачи для различных типов чип-светодиодов составляют следующие значения:

  • SMD 3528 — 70 лм/Вт
  • SMD 5050 — 80 лм/Вт
  • SMD 5630 — 80 лм/Вт
  • SMD 5730-05 — 80 лм/Вт
  • SMD 5730-1 — 100 лм/Вт

Из приведенных данных видно, что со сменой поколений светодиодов кардинального роста световой отдачи не произошло. В тоже время, если сравнить светодиоды SMD3528 и светодиоды SMD5730-1, то можно обнаружить, что световой поток вырос почти в 22 раза, в то время как потребление энергии возросло всего в 15 раз.

Подключение светодиодов в электрическую цепь

Обозначение светодиода на электрической схеме

Штатное функционирование светоизлучающих диодов возможно только при подаче на анод положительного потенциала, а на катод — отрицательного, т.е. при прохождении через него тока только в прямом направлении.

Поскольку p-n переход имеет резко возрастающую вольт-амперную характеристику, светодиод должен подключаться к источнику тока. При подключении светодиода к источнику напряжения должна предусматриваться установка ограничивающих ток элементов (например, резисторов). Роль таких элементов может выполнять сама электрическая цепь. Модели светодиодов некоторых производителей поставляются с уже встроенными токолимитирующими элементами. В таких случаях в техническом описании к светодиодам указываются максимальные и минимальные допустимые значения подаваемого на светоизлучающий диод напряжения.

Вольт-амперная характеристика p-n перехода в светодиодах

Выход из строя светодиода может быть связан с подачей на его контакты напряжения, превышающего заявленные производителем пределы. В этом случае на светодиоде выделяется количество тепла, которое не может быть отведено теплоотводящими элементами, что приводит к перегреву SMD светодиода и его необратимому выходу из строя.

Токолимитирующая цепь для маломощных светодиодов (простейший вариант) может представлять собой элементарный резистор, включенный последовательно со светодиодом. В более сложных случаях, когда существует необходимость защиты мощных светодиодов, применяются схемы с широтно-импульсной модуляцией. Такой вариант позволяет решить сразу две задачи: во-первых, поддерживает среднее значение тока, идущего через светодиод на безопасном уровне и, во-вторых, позволяет диммировать светодиод, т.е. регулировать яркость его свечения.

Необходимо помнить, что при использовании источников питания с низким внутренним сопротивлением, не допускается подача на светодиод напряжения обратной полярности, т. к. у большинства светодиодов обратное пробивное напряжение составляет всего несколько вольт. В том случае, если светодиод используется в схеме, где есть вероятность появления обратного напряжения, светодиод следует защищать путём установки параллельно с ним обычного диода в обратной полярности.

Варианты защиты светодиодов от обратного напряжение (на примере подключения к сети переменного тока 220В)
Защита светодиодов от обратного напряжения диодом Встречно-параллельное подключение светодиода и диода Встречно-параллельное подключение двух светодиодов

Преимущества светодиодов по сравнению с другими источниками света

Являясь качественно новыми источниками электромагнитного излучения, светодиоды обладают рядом существенных преимуществ перед своими предшественниками, что способствует их широкому перманентному внедрению в различных областях народно-хозяйственного комплекса.

Среди преимуществ светодиодов необходимо выделить следующие их качества и характеристики:

  • Отсутствие в LED светодиодах чувствительных к механическим воздействиям конструктивных элементов (таких, например, как нить накаливания) определяет их повышенную вибро- и механическую стойкость к неблагоприятным воздействиям во время изготовления, транспортировки, монтажа и эксплуатации.
  • Крайне эффективное преобразование светодиодами электрической энергии в световую определяет крайне высокий коэффициент их световой отдачи. Натриевые газоразрядные и металлогалогенные лампы, бывшие многие десятилетия бесспорными лидерами на рынке по показателю световой отдачи, в настоящее время утратили свои лидирующие позиции из-за появления не менее эффективных светоизлучающих диодов. Так, если показатель световой отдачи у натриевых газоразрядных ламп составляет около 150 лм на Вт потребляемой мощности, то у самых современных светодиодов он достиг 146 лм/Вт и продолжает повышаться вместе с развитием технологий и применением новых конструкторских решений.
  • Срок эксплуатации светодиодов составляет от 30 тыс. до 100 тыс. часов, что значительно превышает показатели источников света, изготовленных по другим технологиями. Недостатком светоизлучающих диодов является то, что при длительной эксплуатации и/или неэффективном отводе тепла их кристаллы подвержены так называемой деградации, приводящей к плавному снижению яркости излучения.
  • Существенным плюсом светодиодов является независимость длительности их службы от количества итераций включения-выключения. Этим они выгодно отличаются от других светоизлучающих устройств (например, газоразрядных ламп и ламп накаливания), чувствительных к количеству циклов включения-выключения.
  • Излучению светодиодов имманентно присуща спектральная чистота, в то время как в других устройствах она достигается за счет использование различных светофильтров. Спектрографический анализ излучения красного светодиода
  • Экологическая безопасность LED обусловлена тем, что в их производстве не используются опасные элементы и соединения (ртуть, фосфор, галогениды металлов). Также в спектре их излучения отсутствует ультрафиолет, что приводит к отсутствию необходимости создания защиты от него.
  • Светодиоды безопасны в эксплуатации, т.к. обычно они питаются относительно низкими напряжениями и, благодаря высокой светоотдаче, редко нагреваются выше 50-60 °C
  • Немаловажным фактором, способствующим широкому применению светодиодов, является отсутствие инерционности их включения: максимальная яркость излучения достигается сразу после включения, в то время как у энергосберегающих люминесцентных ламп время включения колеблется от 1 секунды до 1 минуты, а выход на стопроцентную яркость происходит в течение 3-10 минут после начала работы (в зависимости от температуры окружающей среды и особенностей лампы).
  • Практически нулевая чувствительность светодиодов к низким и ультранизким температурам позволяет использовать их вне помещений в странах с суровым климатом. В тоже время, как уже отмечалось, светодиоды (как и любые другие полупроводниковые приборы) чувствительны к высоким температурам. В связи с этим при монтаже LED устройств всегда необходимо уделять особое внимание наличию достаточного уровня отвода тепла.
  • Широкое варьирование угла излучения у различных видов светодиодов (от 15° до 180°) позволяет решать различные конструкторские и технологические задачи при создании устройств с их использованием.
  • Наличие широкого спектра белых светодиодов (белый теплый, белый дневной, белый холодный) дает возможность использовать различные их типы для решения различных задач в зависимости от конкретной ситуации и необходимости получения того или иного эффекта от освещения.
  • Относительно низкая стоимость светодиодов (особенно индикаторных).
  • Высокие показатели коэффициента цветопередачи CRI.

Применение светодиодов

Благодаря широкому спектру преимуществ, светодиодные источники излучения нашли применения в разнообразных областях. Основными направлениями использования LED являются:

  • Исторически первой областью применения светодиодов было приборостроение. Именно здесь светодиоды стали массово применяться в качестве устройств индикации. Индикаторами могут быть как одиночные LED (например, индикатор включения в сеть), так и собранные в различные табло (цифровые, цифро-буквенные).
  • В последние десятилетия стали широко использоваться так называемые светодиодные кластеры. По сути это массив светодиодов, находящихся под общим цифровым (как правило) управлением. Обывателю такие кластеры знакомы в виде бегущих строк, больших экранов, размещаемых на улицах городов.
  • Также светодиоды обеспечивают подсветку жидкокристаллических экранов мобильных устройств, телевизоров и мониторов персональных компьютеров и ноутбуков.
  • Мощные и сверхмощные светодиоды нашли своё применение в фонарях уличного освещения, а также в современных светофорах. Применение LED излучателей в светофорах крупных городов не только способствует оптимизации потребления электроэнергии, но и за счет высокой светоотдачи и цветопередачи способствует снижению аварийности на дорогах.
  • Повышению безопасности на дорогах способствует и внедрение принципиально новых элементов дорожной обстановки: дорожных знаков на основе светодиодов. Такие знаки прекрасно видны в любое время суток и практически в любую погоду.
  • В последние годы светодиоды получили широкое распространение в качестве основных источников промышленного и бытового освещения. Светильники на основе LED, а также светодиодные ленты уверенно вытесняют с рынка другие виды источников света. В первую очередь это происходит за счет лавинообразного снижения цен на светодиоды в последнее время, а также благодаря появлению множества локальных производителей достаточно качественной светодиодной продукции.
  • Использование LED технологий в растениеводстве позволяет создавать узкоспециализированные источники освещения (фитолампы) с особым спектром излучения, обеспечивающим максимальную эффективность процесса фотосинтеза в листьях сельскохозяйственных растений. Применение подобных приборов особенно перспективно на территориях с северным климатом.
  • Стремительное развитие информационных технологий также обуславливает значительный спрос на светодиодную продукцию. Использование LED в качестве легкодоступных источников модулированного электромагнитного излучения широко распространено при создании систем передачи информации по оптическим волокнам.
  • Заняли свою нишу светодиоды и в сфере дизайна в виде цветных светодиодных лент, гибких шнуров дюралайт, светодиодных гирлянд. С их помощью оформляются как интерьеры жилых помещений, так и архитектурные и арт-объекты, а также концертные и выставочные залы, бары, дискотеки, ночные клубы.
  • Дешевизна и чарующая привлекательность LED привела к их повсеместному использованию в игрушках, детских играх, различных USB-устройствах.
  • Менее известно, но от того не менее широко распространено использование светодиодов в оптронах, позволяющих создавать разнообразные детекторы наличия, дискретные спидометры, детекторы начала и конца, а также устройства передачи сигнала без передачи электрического напряжения. Устройство и обозначение оптрона (оптопары)

LIGHT-ru.RU — С НАМИ СВЕТЛЕЕ!

Светодиодный мир нашего века: Светодиоды

  Цвет свечения светодиода зависит от добавок добавленных в полупроводник. Так, например, примеси алюминия, гелия, индия, фосфора вызывают свечение от красного до желтого цвета. Индий, галлий, азот заставляет светодиод светится от голубого до зеленного цвета. При добавке люминофора в кристалл голубого свечения, светодиод будет светиться белым светом. В настоящее время промышленность выпускает светодиоды свечения всех цветов радуги, однако цвет зависит не от цвета корпуса светодиода, а именно от химических добавок в его кристалле. Светодиод любого цвета может иметь прозрачный корпус.

    Маркировка светодиодов

Рис. 1. Конструкция индикаторных 5 мм светодиодов

 В рефлектор помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор задает первоначальный угол рассеивания.


Затем свет проходит через корпус из эпоксидной смолы . Доходит до линзы — и тут начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы, на практике — от 5 до 160 градусов.

  Излучающие светодиоды можно разделить на две большие группы: светодиоды видимого излучения и светодиоды инфракрасного (ИК) диапазона. Первые применяются в качестве индикаторов и источников подсветки, последние — в устройствах дистанционного управления, приемо-передающих устройствах ИК диапазона, датчиках.


Светоизлучающие диоды маркируются цветовым кодом (табл. 1). Сначала необходимо определить тип светодиода по конструкции его корпуса (рис. 1), а затем уточнить его по цветной маркировке по таблице.


 
       
Рис. 2. Виды корпусов светодиодов
            Таблица 1. Маркировка светодиодов

Светодиоды подключаются к источнику тока, анодом к плюсу, катодом к минусу. Минус (катод) светодиода обычно помечается небольшим спилом корпуса или более коротким выводом, но бывают и исключения, поэтому лучше уточнить данный факт в технических характеристиках конкретного светодиода.

 При отсутствии указанных меток полярность можно определить и опытным путём, кратковременно подключая светодиод к питающему напряжению через соответствующий резистор. Однако это не самый удачный способ определения полярности. Кроме того, во избежание теплового пробоя светодиода или резкого сокращения срока его службы, нельзя определять полярность «методом тыка» без токоограничивающего резистора. Для быстрого тестирования резистор с номинальным сопротивлением 1кОм подходит большинству светодиодов если напряжение 12V или менее.

При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5 В для одного светодиода. Почему? Как уже ясно из названия, светодиод это не выпрямительный диод, и, хотя свойство пропускать ток в одном направлении у них общее, между ними есть значительная разница. Для того, что светодиод излучал в видимом диапазоне, у него значительно более широкая запрещенная зона, чем у обычного диода. А от ширины запрещенной зоны напрямую зависит такой паразитный параметр диодов, как внутренняя емкость. При изменении направления тока, эта емкость разряжается, за какое-то время, называемое временем закрытия, зависящее от размеров этой емкости. Во время разряда емкости, светодиодный кристалл испытывает значительные пиковые нагрузки на протяжении гараздо большего времени, нежели обычный диод. При последующем изменении направления тока на «правильное” ситуация повторяется. Поскольку время закрытия / открытия у обычных диодов значительно меньше, необходимо использовать их в цепях переменного тока, включая последовательно со светодиодами, для снижения негативного влияния переменного тока на светодиодный кристалл. Если светодиодное изделие не имеет встроенной защиты от переполюсовки, то ошибка подключения также приведет к снижению срока службы. В некоторые светодиоды токоограничивающий резистор встроен «с завода” и их сразу можно подключать к источнику 12 или 5 вольт, но такие светодиоды встречаются довольно редко и чаще всего к светодиоду необходимо подключать внешний токоограничивающий резистор.

Сразу следует предупредить: не следует направлять луч светодиода непосредственно в свой глаз (а также в глаз товарища) на близком расстоянии, что может повредить зрение.

Напряжение питания

 Две главных характеристики светодиодов это падение напряжения и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например, четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА , так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА. Для каждого светодиода существуют допустимые значения напряжения питания Umax и Umaxобр (соответственно для прямого и обратного включений). При подаче напряжений свыше этих значений наступает электрический пробой, в результате которого светодиод выходит из строя. Существует и минимальное значение напряжения питания Umin, при котором наблюдается свечение светодиода. Диапазон питающих напряжений между Umin и Umax называется «рабочей” зоной, так как именно здесь обеспечивается работа светодиода.


Напряжение питания — параметр для светодиода неприменимый. Нет у светодиодов такой характеристики, поэтому нельзя подключать светодиоды к источнику питания напрямую. Главное, чтобы напряжение, от которого (через резистор) питается светодиод, было выше прямого падения напряжения светодиода (прямое падение напряжения указывается в характеристике вместо напряжения питания и у обычных индикаторных светодиодов колеблется в среднем от 1,8 до 3,6 вольт).

Напряжение, указанное на упаковке светодиодов — это не напряжение питания. Это величина падения напряжения на светодиоде. Эта величина необходима, чтобы вычислить оставшееся напряжение, «не упавшее» на светодиоде, которое принимает участие в формуле вычисления сопротивления резистора, ограничивающего ток, поскольку регулировать нужно именно его.

Изменение напряжение питания всего на одну десятую вольта у условного светодиода (с 1,9 до 2 вольт) вызовет пятидесятипроцентное увеличение тока, протекающего через светодиод (с 20 до 30 милиампер).

Для каждого экземпляра светодиода одного и того же номинала подходящее для него напряжение может быть разным. Включив несколько светодиодов одного и того же номинала параллельно, и подключив их к напряжению, например, 2 вольта, мы рискуем из-за разброса характеристик быстро спалить одни экземпляры и недосветить другие. Поэтому при подключении светодиода надо отслеживать не напряжение, а ток.

Величина тока для светодиода является основным параметром, и как правило, составляет 10 или 20 миллиампер. Неважно, какое будет напряжение. Главное, чтобы ток, текущей в цепи светодиода, соответствовал номинальному для светодиода. А ток регулируется включённым последовательно резистором, номинал которого вычисляется по формуле:

R — сопротивление резистора в омах.

Uпит — напряжение источника питания в вольтах.

Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются.

I — максимальный прямой ток светодиода в амперах (указывается в характернистиках и составляет обычно либо 10, либо 20 миллиамперам, т.е. 0,01 или 0,02 ампера). При последовательном соединении нескольких светодиодов прямой ток не увеличивается.

0,75 — коэффициент надёжности для светодиода.

Не следует также забывать и о мощности резистора. Вычислить мощность можно по формуле:


P — мощность резистора в ваттах.

Uпит — действующее (эффективное, среднеквадратичное) напряжение источника питания в вольтах.

Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются. .

R — сопротивление резистора в омах.

Расчет токогораничивающего резистора и его мощности для одного светодиода
Типичные характеристики светодиодов

Две главных характеристики светодиодов это напряжение и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА , так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА, в свою очередь одноватные светодиоды обычно потребляют 300-400 мА. Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.

         Таблица падения напряжений светодиодов в зависимости от цвета

По величине падения напряжения при тестировании светодиодов мультиметром можно определить примерный цвет свечения светодиода согласно таблице.


Последовательное и параллельное включение светодиодов

При последовательном подключении светодиодов сопротивление ограничивающего резистора рассчитывается также, как и с одним светодиодом, просто падения напряжений всех светодиодов складываются между собой по формуле:

При последовательном включении светодиодов важно знать о том, что все светодиоды, используемые в гирлянде, должны быть одной и той же марки. Данное высказывание следует взять не за правило, а за закон.

Что б узнать какое максимальное количество светодиодов, возможно, использовать в гирлянде, следует воспользоваться формулой

Где:

    * Nmax – максимально допустимое количество светодиодов в гирлянде

    * Uпит – Напряжение источника питания, например батарейки или аккумулятора. В вольтах.

    * Uпр — Прямое напряжение светодиода взятого из его паспортных характеристик (обычно находится в пределах от 2 до 4 вольт). В вольтах.

    * При изменении температуры и старения светодиода Uпр может возрасти. Коэфф. 1,5 дает запас на такой случай.

При таком подсчете «N” может иметь дробный вид, например 5,8. Естественно вы не сможете использовать 5,8 светодиодов, посему следует дробную часть числа отбросить, оставив только целое число, то есть 5.

Ограничительный резистор, для последовательного включения светодиодов рассчитывается точно также как и для одиночного включения. Но в формулах добавляется еще одна переменная «N” – количество светодиодов в гирлянде. Очень важно чтобы количество светодиодов в гирлянде было меньше или равно «Nmax”- максимально допустимому количеству светодиодов. В общем, должно выполнятся условие: N =< Nmax

Теперь приведем модернизированные формулы расчета под последовательное включение.

Все остальные действия по расчетам производятся в аналогии расчета резистора при одиночном включении светодиода.

 Если напряжения источника питания не хватает даже для двух последовательно соединённых светодиодов, тогда на каждый светодиод нужно ставить свой ограничительный резистор.

Параллельное включение светодиодов с общим резистором — плохое решение. Как правило, светодиоды имеют разброс параметров, требуют несколько различные напряжения каждый, что делает такое подключение практически нерабочим. Один из диодов будет светиться ярче и брать на себя тока больше, пока не выйдет из строя. Такое подключение многократно ускоряет естественную деградацию кристалла светодиода. Если светодиоды соединяются параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничительный резистор. 

 Последовательное соединение светодиодов предпочтительнее ещё и с точки зрения экономного расходования источника питания: вся последовательная цепочка потребляет тока ровно столько, сколько и один светодиод. А при параллельном их соединении ток во столько раз больше, сколько параллельных светодиодов у нас стоит.

Рассчитать ограничительный резистор для последовательно соединённых светодиодов так же просто, как и для одиночного. Просто суммируем напряжение всех светодиодов, отнимаем от напряжения источника питания получившуюся сумму (это будет падение напряжения на резисторе) и делим на ток светодиодов (обычно 15 — 20 мА).

А если светодиодов у нас много, несколько десятков, а источник питания не позволяет соединить их все последовательно (не хватит напряжения)? Тогда определяем исходя из напряжения источника питания, сколько максимально светодиодов мы можем соединить последовательно. Например для 12 вольт — это 5 двух вольтовых светодиодов. Почему не 6? Но ведь на ограничительном резисторе тоже должно что-то падать. Вот оставшиеся 2 вольты (12 — 5х2) и берём для расчёта. Для тока 15 мА сопротивление будет 2/0.015 = 133 Ома. Ближайшее стандартное — 150 Ом. А вот таких цепочек из пяти светодиодов и резистора каждая, мы уже можем подключить сколько угодною Такой способ называется параллельно-последовательным соединением.

Если имеются светодиоды разных марок то комбинируем их таким образом что бы в каждой ветви были светодиоды только ОДНОГО типа (либо с одинаковым рабочим током). При этом необязательно соблюдать одинаковость напряжений, потому что мы для каждой ветви рассчитываем свое собственное сопротивление.

Далее рассмотрим стабилизированную схему включения светодиодов. Коснёмся изготовления стабилизатора тока. Существует микросхема КР142ЕН12 (зарубежный аналог LM317), которая позволяет построить очень простой стабилизатор тока. Для подключения светодиода (см. рисунок) рассчитывается величина сопротивления R = 1.2 / I (1.2 — падение напряжения не стабилизаторе) Т.е., при токе 20 мА, R = 1,2 / 0.02 = 60 Ом. Стабилизаторы рассчитаны на максимальное напряжение в 35 вольт. Лучше не напрягать их так и подавать максимум 20 вольт. При таком включении, например, белого светодиода в 3,3 вольта возможна подача напряжения на стабилизатор от 4,5 до 20 вольт, при этом ток на светодиоде будет соответствовать неизменному значению в 20 мА. При напряжении 20В получаем, что к такому стабилизатору можно подключить последовательно 5 белых светодиодов, не заботясь о напряжении на каждом из них, ток в цепи будет протекать 20мА (лишнее напряжение погасится на стабилизаторе).

Важно! В устройстве с большим количеством светодиодов протекает большой ток. Категорически воспрещается подключать такое устройство к включенному источнику питания. В этом случае, в месте подключения, возникает искра, которая ведет к появлению в цепи большого импульса тока. Этот импульс выводит из строя светодиоды (особенно синие и белые). Если светодиоды работают в динамическом режиме (постоянно включаются, выключаются и подмигивают) и такой режим основан на использовании реле, то следует исключить возникновение искры на контактах реле.


Каждую цепочку следует собирать из светодиодов одинаковых параметров и одного производителя.

Тоже важно ! Изменение температуры окружающей среды влияет на протекающий ток через кристалл. Поэтому желательно изготавливать устройство так, чтобы протекающий ток через светодиод был равен не 20мА, а 17-18 мА. Потеря яркости будет незначительная, зато долгий срок службы обеспечен.

Как запитать светодиод от сети 220 В.

Как получается белый свет с помощью светодиодов? | Системы светодиодного освещения | Ответы на освещение

Как получается белый свет с помощью светодиодов?

В настоящее время существует два подхода к созданию белого света.

Смешанный белый свет: один из подходов состоит в смешивании света от нескольких цветных светодиодов (рис. 4) для создания спектрального распределения мощности, которое выглядит белым. Аналогичным образом, так называемые трехфосфорные люминесцентные лампы используют три люминофора, каждый из которых излучает относительно узкий спектр синего, зеленого или красного света при получении ультрафиолетового излучения от ртутной дуги в трубке лампы.Поместив красный, зеленый и синий светодиоды рядом друг с другом и правильно смешав количество их выходного сигнала (Zhao et al. 2002), полученный свет станет белым по внешнему виду.

Рисунок 4. Спектральное распределение мощности нескольких типов светодиодов.

Белый свет с преобразованием люминофора: Другой подход к созданию белого света заключается в использовании люминофоров вместе с коротковолновыми светодиодами. Например, когда один люминофор, используемый в светодиодах, освещается синим светом, он излучает желтый свет, имеющий довольно широкое спектральное распределение мощности.За счет включения люминофора в корпус синего светодиода с максимальной длиной волны от 450 до 470 нанометров часть синего света будет преобразована люминофором в желтый свет. Оставшийся синий свет при смешивании с желтым светом дает белый свет. Новые люминофоры разрабатываются для улучшения цветопередачи, как показано на рисунке 5.

Рис. 5. Спектральное распределение мощности первых белых светодиодов на основе люминофора (слева) и белых светодиодов с использованием недавно разработанных люминофоров (справа) с увеличенной выходной мощностью от 600 до 650 нанометров.

В чем разница между светодиодами теплого и холодного белого цветов?

Наш веб-сайт использует файлы cookie для повышения производительности и удобства использования. Мы не используем файлы cookie для отслеживания рекламы.
Мы используем некоторые другие инструменты на сайте (в качестве обработчиков данных):
Analytics (Google и Clicky) — использует некоторые файлы cookie для сбора анонимных данных, чтобы помочь нам проанализировать производительность нашего веб-сайта
Мгновенный чат (LiveChat) — позволяет клиентам общаться в чате с нашими сотрудниками, находясь на веб-сайте.
Оплата (Paypal) — По завершении заказа оплата принимается через Paypal.
Обзоры (Trustpilot) — Через неделю после завершения заказа Trustpilot отправит покупателю электронное письмо с просьбой о пересмотре.

Дополнительная информация о нашей политике конфиденциальности

Я согласен на это использование

Что касается светодиодов, то на самом деле существует много разных оттенков белого. А когда дело доходит до покупки светодиодных ламп, важно знать, какие именно лампы вы приобретаете.

Мы написали нижеприведенное руководство о разнице между теплым белым и холодным белым, но у нас также есть удобная инфографика по цветам светодиодов, объясняющая это. Просто нажмите на ссылку внизу страницы, чтобы узнать подробности.

Если вы ищете светодиодные лампы и лампы, не забудьте, что у нас есть большой выбор, который можно купить прямо сейчас.

Холодный белый

Хотя существует целый спектр, белые в целом можно разделить на теплый белый и холодный белый.Холодные белые светодиоды, как правило, придают вам более чистый вид, идеально подходят для современных кухонь, скандинавского стиля и мест, где действительно важен лучший свет, например, швейных цехов и гаражей.

Дневной свет

На дальнем конце спектра находятся лампы дневного света. Из них получаются идеальные рождественские огни и украшения, так как они напоминают лед и иней. Эти огни могут граничить с синим светом. В домашних условиях многие люди находят это слишком «клиническим» и предпочитают использовать теплые светодиоды или холодные светодиоды, поскольку излучаемый ими свет, как правило, более приятен для глаз.

теплый белый

Холодный белый цвет отлично смотрится на современных кухнях и там, где чем ярче, тем лучше, теплый белый лучше смотрится там, где вам нужен более мягкий свет. Он особенно хорошо подходит для гостиных, гостиных и традиционной кухни, например, в стиле кантри, где белый свет слишком сильно контрастирует с остальной частью комнаты.

Еще немного о светодиодах

Лампы накаливания или традиционные лампы не позволяют выбирать оттенок белого.Причина кроется в науке, поскольку они работают, когда электричество передается по проводу к вольфрамовой нити внутри лампы. Когда становится жарко, он ярко светится, испуская свет. В большинстве случаев традиционные лампы и лампы накаливания имеют теплый белый цвет.

В отличие от ламп накаливания и люминесцентных ламп, светодиоды по своей сути не являются источниками белого света, но белый свет необходим для того, чтобы они стали обычными источниками света. Есть два способа создать этот белый свет; либо путем смешивания источников света разных цветов для создания белого эффекта, либо путем нанесения люминофорного покрытия на синий светодиод.Это покрытие излучает желтый свет, который в сочетании с синим светом создает белый эффект.

Таким образом, цветовая температура светодиода или количество излучаемого красного, желтого, синего и белого света определяет цвет светодиодной лампы. Цветовая температура измеряется в кельвинах (k), при этом лампа с температурой от 2700 до 3500 К классифицируется как «теплая», а светодиод с температурой от 6000 до 7000 К классифицируется как «холодная». Те, что находятся между ними, имеют цветовую температуру дневного или естественного света.

Тепло-белые светодиоды обычно используются в таких комнатах, как спальни и гостиные, где их мягкость способствует расслаблению. Белые светодиоды естественного и дневного света подходят для кухонь и ванных комнат, а также офисов, тогда как холодные белые светодиоды часто используются в коммерческих помещениях и больницах. Также возможно смешивать и сочетать; например, теплый свет может создать уютную атмосферу на кухне, но над рабочими поверхностями могут понадобиться холодные белые лампы.

Просмотр статьи
  • Socket Store Ltd.
  • Блок 23Б, Бизнес-центр Тафф
  • Tonteg Road
  • Treforest
  • RCT
  • CF37 5UA

Зарегистрировано в Англии и Уэльсе. Регистрационный номер: 7115854 | Регистрационный номер плательщика НДС: 983485666
© 2012-2021 Socket Store Ltd. Все права защищены.

Пять проблем, связанных с белыми светодиодами

1.Плохая цветопередача

В настоящее время белый светодиод, полученный из синего светодиода, покрытого желтым люминофором, обычно имеет плохую цветопередачу (ниже 80%), поскольку излучаемый свет не имеет красного цвета и не восстанавливает этот цвет правильно. Но лампочка TL или компактная люминесцентная лампа могут иметь показатели цветопередачи от 80% до более 90%.

Когда индекс цветопередачи превышает 80%, это указывается в технических характеристиках светодиода. Сегодня мы находим белые светодиоды с индексом цветопередачи более 80, но их все еще довольно мало.Большинство белых светодиодов не соответствуют требованиям общего освещения.

2. Низкая световая отдача и высокая цена

Эффективность источника света определяется световым потоком [лм], излучаемым на единицу мощности, потребляемой источником света [Вт]: люмен / ватт [лм / Вт].

Давайте сравним. Световая отдача обычной лампы накаливания мощностью 60 Вт превышает 700 лм, в то время как световая отдача одного светодиода составляет около 25 лм. Для замены традиционных осветительных приборов необходимо больше светодиодов, что приводит к высокой стоимости.

3. Затухание самого светодиода

Чтобы удовлетворить требованиям по яркости, мощные белые светодиоды обычно проектируются с высокой мощностью. Из-за затухания самого светодиода и старения люминофоров и упаковочных материалов, когда светодиоды работают в условиях длительного времени и высокого тока, световой поток светодиодов будет уменьшаться.

Когда световой поток сильно падает, не удовлетворяя требованиям к освещению, светодиод больше не годится. Чем хуже затухание света, тем короче срок службы мощных белых светодиодов.

4. Светодиодная оптическая система

Обычно светодиодная лампа состоит из нескольких светодиодов. Таким образом, светодиодные лампы не излучают ни точечный, ни точечный свет. Это сочетание множества источников освещения. Таким образом, при замене традиционных ламп сложно добиться такого же светового эффекта.

5. Управление температурой светодиодов

Управление температурой лампы накаливания или вольфрамовой галогенной лампы основано на том факте, что тепловое излучение является способом отвода тепла от лампы.Таким образом, теплопроводность розетки очень низкая. Процесс замены должен гарантировать защиту светодиода от высоких температур.

Хотя есть и другие проблемы, связанные со светодиодами, которые еще предстоит решить, современные светодиоды демонстрируют явные преимущества для всех приложений, где необходимы цветные источники света. Прямая замена обычных ламп — интересный способ повысить надежность систем и снизить реальные затраты на владение. В недалеком будущем мы увидим белые светодиодные источники света с дополнительными экономическими преимуществами и повышенной внешней эффективностью, которые снова продемонстрируют явные преимущества перед обычными источниками света.

Отказ от гарантий
1. Веб-сайт не гарантирует следующее:
1.1 Услуги веб-сайта соответствуют вашим требованиям;
1.2 Точность, полнота или своевременность обслуживания;
1.3 Правильность, достоверность выводов, сделанных при использовании сервиса;
1.4 Точность, полнота, своевременность или безопасность любой информации, которую вы загружаете с веб-сайта
2.Услуги, предоставляемые сайтом, предназначены только для ознакомления. Веб-сайт не несет ответственности за инвестиционные решения, убытки или другие убытки, возникшие в результате использования веб-сайта или информации, содержащейся на нем.

Права собственности
Вы не можете воспроизводить, изменять, создавать производные работы, отображать, выполнять, публиковать, распространять, распространять, транслировать или передавать третьим лицам любые материалы, содержащиеся в службах, без явного предварительного письменного согласия веб-сайта или его законного владельца.

Фиолетовый, розовый и белый светодиодные светильники

В садоводстве используются два основных типа светодиодов. Первый тип — это светодиод, излучающий свет определенного цвета, например синий или красный свет (рис. 1). Их называют «узкополосными» светодиодами, потому что их спектр излучения находится в узком диапазоне длин волн.

Второй тип светодиода излучает более широкий диапазон цветов, который излучает белый или беловатый свет и называется «широкополосным» излучением.Белый свет представляет собой смесь длин волн синего, зеленого и красного цветов; нет белых длин волн.

По сути, все белые светодиоды — это действительно синие светодиоды, покрытые веществом (люминофором), которое преобразует часть синего света в более длинные и менее энергичные волны. Поскольку большинство осветительных приборов предназначены для людей, а не растений, на сегодняшний день наибольшим спросом на светодиоды пользуются белые светодиоды. Это привело к быстрому технологическому развитию синих светодиодов для создания белых светодиодов. В результате эффективность синих (белых) светодиодов сейчас довольно высока, а их стоимость стала чрезвычайно дешевой.

Purple LED Светильники обычно состоят из комбинации красных светодиодов (обычно от 75 до 90 процентов) и синих светодиодов (обычно от 10 до 25 процентов). Есть несколько причин для развития светодиодных светильников красный + синий. Во-первых, красные светодиоды обладают наивысшей эффективностью, что означает, что у них высокая степень преобразования электричества в фотоны.

Во-вторых, красный свет считается наиболее эффективным для стимулирования фотосинтеза, что верно на мгновенной основе, но мы узнаем, что это не обязательно верно с течением времени.В-третьих, многие растения развивают удлиненный рост только при красном цвете, поэтому синий добавляют, чтобы увеличить компактность и создать более типичное, а иногда и более короткое растение.

Основным недостатком светодиодных светильников красный + синий является потенциальное воздействие на людей, а не на растения. Когда нет другого источника света, например, в теплице ночью, пурпурный свет может создать нежелательную рабочую среду. Растения не выглядят зелеными, поэтому обнаружение проблем может быть затруднено.

Рис. 1. Относительное излучение (при той же общей плотности потока фотонов) четырех распространенных типов светодиодов, используемых в садоводческих осветительных приборах.Синие, красные и дальние красные светодиоды излучают относительно узкую полосу излучения, в то время как светодиоды теплого белого цвета (черная линия) излучают широкую полосу излучения.

Pink LED Светильники обычно содержат красные и белые светодиоды, создавая менее пурпурный, более белый свет, чем светильники с фиолетовыми светодиодами. Эти светильники обычно немного менее эффективны, чем светильники с фиолетовыми светодиодами, потому что белые светодиоды немного менее эффективны, чем синие светодиоды. Однако спектр радует глаз больше. Очевидно, что степень беловатого или пурпурного света зависит от процентного содержания белых и красных светодиодов, используемых в приборе.

Белый светодиод Светильники обычно содержат только белые светодиоды, хотя иногда по какой-то причине добавляется небольшой процент красных светодиодов и / или другого цвета. Существуют разные типы белых светодиодов. Например, холодно-белые светодиоды излучают слегка голубоватый оттенок, теплые белые светодиоды излучают более мягкий, слегка розоватый оттенок, а мятно-белые светодиоды излучают слегка зеленоватый свет. Цвет белого светодиода зависит от люминофоров, используемых для преобразования синего света в зеленый, красный и дальний красный. Белые светодиодные светильники радуют глаз, хотя, поскольку белые светодиоды не так эффективны, как синие или красные светодиоды, их эффективность часто ниже, чем у светодиодных светильников, излучающих розовый или фиолетовый свет.

Еще один способ создания белого света с помощью светодиодов — это сочетание синих, зеленых и красных светодиодов. Однако обычно этого не делают, потому что зеленые светодиоды намного менее эффективны, чем красные и синие светодиоды.
И последнее соображение — дальний красный свет, который мы едва можем видеть, но способствует расширению роста большинства культур и цветению некоторых культур. В светильниках с красным + синим светодиодами нет далеко красного цвета, поэтому растения иногда короче, особенно в условиях ограниченного освещения, чем в светильниках, которые включают немного красного цвета.Белые светодиоды излучают немного красного цвета, поэтому растения могут быть немного выше, а некоторые растения могут зацвести немного раньше, чем под красными + синими светодиодами.

Подводя итог, можно сказать, что обычно существует компромисс между энергоэффективностью светодиодных светильников и предпочтениями людей в отношении светового спектра. Светодиодные светильники, излучающие пурпурный свет, обычно менее предпочтительны для людей, но часто наиболее эффективны при преобразовании электричества в свет, полезный для растений.

Светильники с белыми светодиодами создают более приятную обстановку, и этот спектр так же полезен для растений, как и фиолетовый свет, но светильники обычно менее эффективны.Красно-белые светодиодные светильники создают розоватый свет, который кажется хорошим компромиссом между эффективностью и освещением, предпочитаемым людьми.

PDF: Фиолетовые, розовые и белые светодиодные светильники

Эрик Ранкл

Эрик Ранкл — профессор и специалист по цветоводству на факультете садоводства в Университете штата Мичиган. С ним можно связаться по адресу [электронная почта защищена]

Тепло-белые светодиоды — почему есть несколько вариантов?

Тепло-белые светодиоды — почему существует более одного типа теплого света? Объяснение 2400k / 2700k / 3000k

Ознакомьтесь с нашим новым видеоблогом выше.

Почему нет только одного тёпло-белого светодиодного плафона? Как можно выбрать более одного теплого белого цвета?
А какой выбрать для своего проекта? В чем разница между светодиодными лампами 2400k, 2700k и 3000k?
Это все отличные вопросы, которые задают наши клиенты!

Почему теплый белый не просто теплый белый?
Теплый белый цвет может восприниматься каждым по-разному. У вас может быть светлый теплый белый, средний теплый белый и даже теплый белый, почти янтарный оттенок … все разные, поскольку они могут иметь более или менее «желтый».

Кельвина (цветовая температура)
Кельвин — это шкала для измерения оттенка / цвета белых светодиодов.
Чем ниже значение Кельвина, тем теплее свет. Чем выше значение Кельвина, тем холоднее белый (с точки зрения цвета, а не тепла).
Итак, 2400k — это очень теплый белый цвет, 2700k — очень теплый белый, а 3000k — наименее теплый из теплых белых.

Что чаще всего используется?
Светодиоды 2700k или 3000k являются наиболее часто используемыми типами.Если вам не нравится много желтого оттенка света, вы можете выбрать 3000k, что на самом деле находится на шкале теплого белого, но не совсем нейтрального белого. (Нейтральным будет 4000k.)
Если вы ищете уютный желтый оттенок для вашего света, вы бы выбрали 2700k. Эти два варианта наиболее популярны среди светодиодных ламп и галогенного освещения, поэтому ваше нынешнее теплое белое освещение, вероятно, является одним из этих двух. Если вы не уверены, что выбрать, то 3000к — самая безопасная ставка. 2400k обычно требуется только по конкретному запросу, например.грамм. — уточнил архитектор, либо вы видели образец и вам очень нравится дополнительное теплое свечение.

Что выбрать для моего проекта?
Нет правильного ответа. Вы можете проверить, какое у вас другое освещение в комнате, например, светодиодные лампы, и сопоставить полосы с ними. (Например, светодиодная лампа 3000k, затем выберите светодиодные ленты 3000k.)
В качестве альтернативы вы можете получить образцы каждого цвета и протестировать их на месте перед покупкой, чтобы точно увидеть эффект в вашем проекте.

Почему InStyle LED?
Мы храним все наши светодиодные ленты с доставкой на следующий день.
Вы можете предоставить нам любые эскизы / планы, и мы посоветуем наиболее экономичный способ подключения / управления.
Мы можем поговорить с установщиками до, во время и после вашего проекта, чтобы ответить на любые вопросы.
Позвоните нам сегодня по телефону 0116 2799083 или напишите по электронной почте [email protected]

Правда о том, насколько эффективным может быть белый светодиод

От чего зависит световая отдача и насколько эффективным может быть белый светодиод? До сих пор не уделялось внимания единообразному определению световой отдачи и условий эксплуатации.

DIAL математически определила теоретическую максимальную световую отдачу различных спектров. Во-первых, давайте посмотрим на сетчатку человеческого глаза. В нем около семи миллионов рецепторов: красных, зеленых и синих. Они воспринимают цвет и называются колбочками. Однако примерно 60 процентов из них — рецепторы зеленого цвета. Поэтому люди воспринимают зеленый цвет намного ярче, чем красный или синий, хотя физическая сила излучения такая же.

Конечно, монохроматический зеленый свет не подходит для большинства целей освещения, даже если он наиболее эффективен.Дизайнер предпочитает использовать белый свет с разной цветовой температурой и оптимальным качеством цветопередачи. Но простое заполнение спектрального распределения дополнительными длинами волн в видимом поле (от 380 нм до 780 нм) приведет к снижению теоретической максимальной световой отдачи.

Следовательно, не существует единого числового значения максимальной световой отдачи белых светодиодов, поскольку она всегда зависит от спектрального распределения.

Таблица любезно предоставлена ​​DIAL

Таблица справа показывает теоретическую максимальную световую отдачу для различных спектров.

Помимо светодиодов, в таблице вы также можете найти несколько примеров температурных радиационных и газоразрядных ламп. Эффективность системы и световой поток ламп были измерены в аккредитованной фотометрической лаборатории DIAL в Люденшайде / Германия. Эти значения являются основой световой отдачи системы. Что касается кривой относительной светочувствительности для фотопического зрения V (λ), теоретическая максимальная световая отдача была рассчитана для каждого спектра.

Вы можете видеть, что в типичном спектре теплого белого светодиода достигается теоретическая модульная световая отдача прибл.320 лм / Вт. Однако, поскольку предполагается, что физическая излучаемая мощность без потерь преобразуется в длины волн спектра, фактическая реализованная световая отдача модуля намного меньше. В будущем, возможно, удастся достичь световой отдачи системы в диапазоне от 200 до 250 лм / Вт.

Кроме того, в обзоре показана эффективность преобразования энергии исследуемых ламп, которая описывает, какая часть мощности преобразуется. в видимый свет. В этом отношении эффективные светодиоды с высокой степенью преобразования энергии и высокой светоотдачей (лм / Вт) явно намного опережают обычные лампы.В то время как эффективность преобразования энергии ламп накаливания составляет от 10 до 20 процентов, высокоэффективные светодиоды в настоящее время достигают значений от 40 до 50 процентов. Тем не менее, это означает, что от 50 до 60 процентов мощности теряется в виде тепла.

В ближайшие годы вряд ли произойдет увеличение достижимой световой отдачи, сопоставимое с тем, что произошло в первые годы после того, как белые светодиоды пошли в серийное производство. Кривая максимальной световой отдачи новых продуктов постепенно выравнивается.Примечание для дизайнеров: смотрите внимательно и всегда руководствуйтесь здравым смыслом.

Дополнительная информация

Подробнее о DIAL

Найдите продукты, контактную информацию и статьи о DIAL

Преимущества белых светодиодных ламп и новой технологии детекторов в фотометрии

Сравнительное измерение

Измеренные значения освещенности с помощью PQED и фотометра составили (12.178 ± 0,031) лк и (12,181 ± 0,050) лк соответственно с относительной разницей 0,03%. Фототок PQED (136,0 нА) был значительно больше, чем фототок эталонного фотометра (30,19 нА). Коэффициенты коррекции спектрального рассогласования составили 0,4254 и 0,9994 для методов PQED и фотометра соответственно.

Бюджеты неопределенности реализации освещенности для обоих методов измерения приведены в таблице 1. Большинство компонентов неопределенности одинаковы или аналогичны для обоих методов измерения.Однако абсолютная чувствительность PQED 17 известна более точно, чем чувствительность эталонного фотометра. В случае эталонного фотометра точность этого параметра сильно ограничена воспроизводимостью измерения спектральной чувствительности.

Таблица 1 Бюджеты неопределенности измерения освещенности для эталонного фотометра и методов PQED

Неопределенность, связанная с коэффициентом коррекции спектрального несоответствия F r метода PQED, во многом определяется неопределенностью измерения относительной спектр источника света.Шкала длин волн спектрорадиометра была проверена и скорректирована на месте с использованием хорошо известных длин волн лазера. Остаточная неопределенность шкалы длин волн была оценена как менее 0,04 нм, что соответствует стандартной неопределенности 0,03% в значении освещенности метода PQED. Влияние неопределенности шкалы спектральной энергетической освещенности на результаты измерений было исследовано путем введения наклона 1% в видимом диапазоне длин волн шкалы. Кроме того, шкала спектральной освещенности была изменена с помощью синусоидальной волны, так что изменение от пика к пику в видимом диапазоне длин волн составляло не более 1%.При анализе варьировались период и фаза волны. Влияние этих модификаций спектральной шкалы энергетической освещенности на погрешность измерения освещенности было менее 0,06%. Неопределенность из-за экстраполяции спектра ниже минимального уровня шума измерения оценивается в 0,08% для метода PQED. Неопределенность, указанная в F r в таблице 1, представляет собой квадратичную сумму компонентов, рассмотренных выше. Влияние измерения спектральной чувствительности на неопределенность метода PQED было незначительным (<0.002%) по сравнению с другими источниками неопределенности.

Неопределенность, связанная с коэффициентом коррекции спектрального рассогласования F r метода эталонного фотометра, во многом определяется неопределенностью измерения спектральной чувствительности детектора. Неопределенность шкалы длин волн измерения спектральной чувствительности (0,1 нм) была значительно выше, чем погрешность измерения спектральной энергетической освещенности источника света из-за того, что в первом случае используются стандарты передачи длины волны, а не более точные стандарты на основе лазера.Эта погрешность в шкале длин волн переводится в 0,10% стандартной погрешности значения освещенности эталонного фотометрического метода. Другим источником неопределенности при определении F r методом эталонного фотометра является повторяемость измерения относительной спектральной чувствительности, которая вызвала погрешность 0,06% в результатах. Влияние измерения спектральной энергетической освещенности источника света на погрешность фотометрического метода было незначительным (<0.002%) по сравнению с другими источниками неопределенности. Это связано с тем, что спектральная чувствительность s отн ( λ ) эталонного фотометра относительно близка к функции V ( λ ), что означает, что небольшие изменения в спектре влияют как на числитель и знаменатель уравнения (3) аналогичным образом.

Компонент неопределенности, связанный с выравниванием апертуры, состоит из членов, связанных с угловым выравниванием нормалей апертуры относительно оптической оси, а также пространственным выравниванием апертур.Неопределенность в первом случае влияет на показания за счет изменения площади проекции апертуры, в то время как неопределенность во втором влияет на результаты из-за неравномерности освещения в плоскости измерения 16 . Компонент неопределенности рассеянного света включает в себя свет источника измерения, попадающий в детекторы через отражения от элементов измерительной установки, таких как перегородки и стенки светонепроницаемого кожуха, а также свет от любого другого источника, который может быть замечен детекторами 16 .В погрешности измерения фототока преобладает воспроизводимость измерения, на которую, в свою очередь, влияют дрейф и кратковременные колебания источника света, а также шум и дрейф преобразователей тока в напряжение и цифровых вольтметров. .

Метод PQED ранее сравнивался с традиционным методом фотометра в случае измерения освещенности синих и красных светодиодов 16 . Выяснилось, что расширенная неопределенность метода PQED (0.От 34% до 0,36%) было намного ниже, чем у фотометрического метода (от 0,92% до 1,01%), в значительной степени из-за лучшего контроля над шкалой длин волн во время измерения. Поскольку спектральная ширина полосы белой светодиодной лампы (см. Рисунок 3) намного шире, чем у одноцветных светодиодов, погрешности измерения длины волны меньше влияют на общую погрешность измерения, чем в случае красных и синих светодиодов 16 . По той же причине экстраполяция хвоста высокоэнергетической стороны синих светодиодов лампы становится менее критичной.Однако, поскольку хвост люминофорного пика лампы относительно плавно падает в красной и ближней ИК-областях и поскольку чувствительность PQED является максимальной в этой области, экстраполяция низкоэнергетической стороны спектра все еще остается значительный источник неопределенности в измерениях на основе PQED. Чувствительность фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) спектрорадиометра, который использовался в сравнительных измерениях, быстро уменьшалась после длины волны около 800 нм. Неопределенность из-за экстраполяции спектра за пределы минимального уровня шума измерения может быть значительно снижена в будущем за счет использования в спектральных измерениях детектора, который более чувствителен в ближней ИК-области.Для метода PQED также важно, чтобы источник не имел неучтенных спектральных характеристик в УФ и ИК областях. Это было проверено путем измерения светодиодной лампы на близком расстоянии с помощью матричного спектрометра, чувствительного в этих областях. Таких особенностей не обнаружено.

В отношении источника света на основе светодиодов

Хотя метод фотометрических измерений на основе PQED может использоваться непосредственно, например, для измерения освещенности точечных светодиодов и светодиодных ламп, он не подходит для некоторых измерений, например тех, которые требуют большое поле зрения.Тем не менее, PQED все еще можно использовать в качестве альтернативы эталонному фотометру при калибровке фотометрических измерительных приборов, таких как измерители освещенности с входом через диффузор и фотометры со интегрирующей сферой, которые используются для измерения светодиодных источников света. PQED также может использоваться для калибровки измерителей яркости при условии, что спектр источника яркости ограничен диапазоном чувствительности кремниевых фотодиодов. Хотя геометрия измерений этих калибровок несколько отличается друг от друга, основной принцип всегда один и тот же, т.е.е. измерение стандартного источника на основе светодиодов как с PQED, так и с тестируемым устройством.

Помимо обеспечения более точного метода реализации фотометрических единиц по сравнению с традиционным методом фотометра, стандартные фотометрические лампы на основе светодиодов могут также более прямым образом снизить неопределенность фотометрических измерений. В дополнение к неопределенности, связанной с калибровкой фотометра, комбинированная неопределенность фотометрического измерения включает компонент, связанный со спектральной ошибкой, которая возникает, когда калиброванный фотометр используется для измерения источников света, спектральное распределение мощности которых отклоняется от калибровочного. источник.Это происходит, например, когда фотометр калибруется с помощью лампы накаливания, но затем используется для измерения светодиодного освещения 26 .

Спектральная ошибка может быть учтена с помощью поправочного коэффициента спектрального рассогласования 26

, где Φ cal ( λ ) и Φ источник ( λ ) — относительные спектры калибровочный источник и измеряемая лампа соответственно. Коэффициент коррекции спектрального рассогласования равен единице, когда фотометр имеет идеальную спектральную чувствительность, то есть с отн. ( λ ) = В ( λ ), или когда спектры источников измерения и калибровки имеют такую ​​же форму.Если спектральная чувствительность детектора или спектр измеряемого источника света неизвестны, поправка не может быть применена. В этом случае уравнение (4) может использоваться для оценки неопределенности измерения, связанной с разницей в относительных спектрах калибровочного источника и источника, который должен быть измерен.

Чтобы изучить, как выбор калибровочного источника света и фотометра влияет на коррекцию спектрального несоответствия, мы рассчитали F для различных комбинаций фотометра и источников света.Коэффициенты коррекции спектрального рассогласования были рассчитаны для трех фотометров, эталонного фотометра Университета Аалто и двух коммерческих фотометров с относительно хорошей спектральной чувствительностью, чтобы увидеть, как различия в чувствительности влияют на результаты. Нормализованные спектральные чувствительности трех фотометров вместе с их абсолютными отклонениями от функции V ( λ ) показаны на рисунке 4. Коэффициенты качества f 1 ′ фотометров 27,28 , которые описывают, насколько хорошо спектральные чувствительности детекторов приближаются к идеальной функции V ( λ ), были 2.27%, 2,31% и 1,80% для эталонного фотометра и коммерческих фотометров 1 и 2 соответственно.

Рис. 4

Нормированные спектральные чувствительности трех фотометров и их абсолютные отклонения от функции V ( λ ). Ссылка, Ссылка.

Спектры 26 коммерческих светодиодных ламп с цоколем E27 с относительно низкими коррелированными цветовыми температурами ( T c = 2611–3332 K) и девяти светодиодных ламп с относительно высокими коррелированными цветовыми температурами ( T c = 4178 –8334 K) — обозначенные здесь как теплые белые и холодные белые светодиодные лампы — были измерены для использования в качестве тестовых источников при анализе.Измеренные спектры светодиодных ламп показаны на рисунке 5. Поскольку на момент написания не было стандартизированных светодиодных источников света, мы создали два вспомогательных светодиодных источника света, взяв среднее значение нормализованных спектров теплого и холодного белого цветов. Светодиодные лампы. Из среднего значения были исключены спектры двух светодиодных ламп теплого белого цвета, содержащих красные светодиоды. Теплый белый и холодный белый светодиодные источники света, в дальнейшем именуемые «Источником света» L , W и «Источником света» L C , наряду с источником света A, использовались в качестве спектров калибровочных источников при коррекции спектрального несоответствия. анализ.Коррелированные цветовые температуры «Источников света» L , W и L C составили 2935 К и 5716 К соответственно. Спектры генерируемых источников света также показаны на рисунке 5.

Рисунок 5

Спектры ( a ) 26 светодиодных ламп теплого белого цвета и «осветителя» L W (красная линия с маркерами) и ( b) ) девять холодных белых светодиодных ламп и «осветитель» L C (синяя линия с маркерами), нормированный на синий пик. Коррелированные цветовые температуры были между 2611 K и 3332 K для светодиодных ламп теплого белого цвета и между 4178 K и 8334 K для светодиодных ламп холодного белого цвета.Пики синих светодиодов охватывают диапазоны длин волн приблизительно 30 нм и 22 нм для светодиодных ламп теплого и холодного белого цветов соответственно. Из-за вариации длин волн синих светодиодов синие пики усредненных спектров были ниже единицы. Для рисунков спектры «Источников света» L , W и L C снова нормализованы по синим пикам, что увеличивает фосфорные части спектра выше исходного среднего.

В таблице 2 перечислены коэффициенты коррекции спектрального рассогласования для различных типов фотометров, источников, подлежащих измерению, и калибровочных источников света.Цифры, приведенные в таблице 2, являются средним значением ( F — 1) · 100% для всех источников, подлежащих измерению в пределах данного типа лампы. Максимальные отклонения от идеального случая ( F = 1) отмечены в скобках для каждой комбинации источника измерения и калибровочного источника света.

Таблица 2 Средние и максимальные (в скобках) поправочные коэффициенты спектрального рассогласования в форме ( F — 1) · 100% для различных типов калибровочных осветительных приборов и источников, которые необходимо измерить.Значения указаны для трех разных фотометров

Как и ожидалось, коррекция спектрального несоответствия равна единице, когда спектры источников измерения и калибровки полностью совпадают и близки к единице, когда два спектра очень похожи друг на друга (красные диагонали в таблице 2). И наоборот, большая ошибка спектрального рассогласования возникает, если два спектра сильно различаются. Чтобы решить эту проблему, CIE рекомендует использовать в измерениях светодиодов фотометры с относительно хорошей спектральной чувствительностью ( f 1 ′ <3%) или метод «строгой замены», при котором тестовый светодиод сравнивается со стандартным светодиодом, «имеющим одного цвета » 26 .Результаты анализа показывают, что средние ошибки значительны для калиброванных фотометров Standard Illuminant A — до 0,53% для светодиодных ламп теплого белого и до 1,36% для светодиодных ламп холодного белого цвета — даже с учетом факторов качества f 1 ′ протестированные фотометры значительно ниже 3%. Используя «Источники света» L W и L C для калибровки фотометров, измеряющих теплый белый и холодный белый светодиоды, соответственно, средняя ошибка, связанная с коррекцией спектрального рассогласования, может быть уменьшена до менее 0.05%. Ошибка наихудшего случая также значительно снижается при переключении с калибровочного источника света A на соответствующий светодиодный источник света, даже если спектры измеряемых светодиодов и светодиодного источника света могут значительно отличаться (см. Рисунок 5), и замена не может считаться « строгий». Следовательно, переход на стандартные лампы на основе светодиодов может привести к значительному повышению точности фотометрических измерений в приложениях, где F обычно не применяется для коррекции спектральной ошибки.Однако следует отметить, что если коррелированные цветовые температуры измеряемой светодиодной лампы и стандартной светодиодной лампы резко различаются, ошибка, связанная с F , может быть аналогичной или большей, чем ошибка в случае калибровки источника света A. источник. Следовательно, для светодиодов с относительно низкой и относительно высокой коррелированной цветовой температурой требуются два разных источника света — например, «Стандартный источник света» L W и «Стандартный источник света» L C , а также для минимизации ошибки, связанной с F. , тип источника калибровки всегда следует выбирать в соответствии с типом измеряемого источника светодиода.

Результаты анализа коррекции спектрального несоответствия показывают, что задача определения новых источников света на основе светодиодов будет не только полезной, но и выполнимой, несмотря на относительно сложные спектры белых светодиодов. Даже если спектр стандартной лампы на основе СИД несколько отличается от спектра источника света СИД, ошибка, связанная с этим расхождением, будет относительно небольшой. Об этом свидетельствуют таблицы 2 и рисунок 5, а также можно увидеть, манипулируя спектром источников света: вариации до 30% в выбранных интервалах длин волн изменили поправки на спектральное рассогласование менее чем на 0.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.