Что такое светодиод, его принцип работы, виды и основные характеристики

Проверка светодиодов

Вариант 1

Проверка исправности светодиода мультиметром достаточно проста. Это можно сделать прямо на плате мультиметром, не выпаивая сам светоид. Для проверки понадобится только мультиметр, включенный в режим проверки диодов. Перед проверкой необходимо найти анод детали. Если соблюдена правильная полярность, деталь должна засветиться. Тест на работоспособность можно считать пройденным. Также на определение работоспособности влияет яркость свечения. Тусклый свет не показатель испорченной детали. Причиной может стать нехватка напряжения.

Вариант 2

Еще один простой способ проверить светодиоды возможен, если мультиметр оснащен гнездом для прозвонки транзисторов. В этом случае, чтобы проверить исправность светодиода мультиметром, его прозванивают в такой последовательности:

1. Перевести мультиметр в режим прозвонки — hFE.
2. В гнездо вставить светодиод, анод в отверстие «С», катод в отверстие «Е» (секция NPN).
3. Яркое свечение детали укажет на ее исправность.

Часто после прозвонки, светодиоды не работают в схеме. Причина этому разница в силе тока мультиметра и рабочего напряжения. Для того чтобы точно определить пригодность детали необходимо выполнить прозвонку проверяемого светодиода мультиметром без выпаивания.

Вариант 3

Это способ проверки светодиодов, подключенных параллельно в осветительных лампах или лентах. Перед началом проверки необходимо посмотреть схему подключения и определить «+» вход. Сама проверка светодиода в этом случае будет выглядеть следующим образом:

1. Установить тестер в режим замера постоянного тока.
2. Включить прибор с неисправной деталью.
3. Щуп «минус» подключит к «минусу» на плате.
4. Щуп «+» подключить к вводному контакту, проверяемого элемента.
5. Замерить напряжение.
6. После замера, подключит «+» щуп к выходу детали.
7. Если напряжение отсутствует, это показатель неисправности детали.

Подобный способ является опасным, так как проверка проводится с подключением в электрическую сеть. Часто причиной неисправности в лампах, работающих от постоянного напряжения, становится пробой диодного моста.

Вариант 4

Проверить сразу несколько светодиодов в цепи можно не выпаивая их из схемы. Напряжения 9 вольт, от которого работает мультиметр, вполне хватает для прозвонки сразу всех светодиодов.

1. Тестер перевести в режим замера сопротивления.
2. Определить полярность схемы подключения всех деталей.
3. Согласно полярности, подключить один щуп к вводу первого светодиода.
4. Второй щуп подключить к выходу последнего элемента.
5. При отсутствии сопротивления, поочередно подключать щуп к выходу каждого следующего светодиода.

Появление показаний сопротивления, укажет на последний исправный светодиод в цепи. После него, необходимо осуществить поочередную прозвонку всех деталей, для выявления прогоревшего элемента. Если лампа собрана по двойной схеме, светодиоды во второй цепи могут быть запаяны наоборот. После проверки одной схемы, необходимо сменить полярность подключения тестера.

Индикаторные led

Чтобы выбрать подходящий индикаторный ЛЕД-элемент, нужно ознакомиться с их видами и типами. В эту группу входят такие разновидности диодов: DIP, Super Flux «Piranha», Straw Hat, SMD. Все они отличаются конструкцией, размерами, яркостью излучения и т. д. Их применяют в разных сферах.

DIP светодиоды

Это разновидность светоизлучающих устройств, которые имеют выводной корпус и часто выпуклую линзу. Разные виды светодиодов из это группы отличаются формой и диаметром корпуса. Цилиндрические элементы имеют окружность колбы от 3 мм. Также в продаже есть диоды с прямоугольным корпусом.

Они имеют широкий спектральный диапазон, бывают одноцветными и многоцветными (RGB ленты). Однако их угол свечения не превышает 60°.

Как определить мощность светодиода?

Допустим, вы просто нашли у себя на столе светодиод. Никаких данных о нем нет. Как быть в таком случае? Самый простой способ – включаете его на низковольтном питании последовательно с резистором на 1 – 1,5 кОМ. Практически любой светодиод будет работать. Но если нужны более точные показатели, делаем следующее: соотносим показатели по внешнему виду. Маленькие (3-10 мм):

• Инфракрасный (ток – менее 2 ватт, напряжение – около 20 мА)
• Красный (ток – от1,7 до 2 ватт, напряжение – от 15 до 20 мА)
• Оранжевый (ток –около 2 ватт, напряжение –20 мА)
• Желтый (ток – 2,1-2,2 ватт, напряжение – 20 мА)
• Зеленый (ток – 1,9-3,6 ватт, напряжение – 20 мА)
• Голубой (ток — 2,5-3,6 ватт, напряжение – 20 мА)
• Фиолетовый (ток – 2,7-4 ватт, напряжение –20 мА)

Большие:

• Желтый (обычно на радиаторе) (ток – 2,1-2,2 ватт, напряжение –300 мА)
• Белый, розовый (ток – 3,2-3,6 ватт, напряжение –20 мА)

Светодиодные ленты (ток – 12 или 24 ватт, напряжение – рассчитывается в зависимости от длины ленты).

Осветительные светодиоды

Выбирая,
какие светодиоды самые яркие,
стоит остановиться на осветительных. Это сверхмощные
светодиоды с высокой интенсивностью излучения. Выпускаются исключительно
в белом цвете, тёплом и холодном, корпус предназначен для поверхностного
монтажа. Используются в лампах
и светодиодных лентах, фарах, фонарях и прочем, где необходимы мощные сверхъяркие светодиоды.

Не
существует естественных кристаллов, излучающих белый свет. Поэтому, чтобы
создать светодиоды белого свечения,
используются различные технологии, основанные на смешивании трёх основных
цветов (RGB). Цветовая температура определяется способом их сочетания.
Популярным методом является покрытие кристалла слоями люминофора, каждый из
которых отвечает за один из трёх базовых цветов. Другой способ заключается в
нанесении пары слоёв люминофора на голубой кристалл.

Можно выделить следующие
преимущества осветительных диодов:

• различное цветовое свечение;
• возможность выбора световой температуры;
• энергосбережение, сокращающее расходы электричества;
• малый коэффициент пульсации;
• разнообразная
  рассеиваемая мощность.

Среди осветительных
выделяются следующие виды светодиодов:

Тип светодиода	Строение	Корпус	Угол рассеяния	Область применения
SMD	Кристалл, покрытый люминофором, размещён на алюминиевой либо медной подложке, отводящей тепло	В основном прямоугольный, с линзой или без	100-130о	Переносные фонари, светодиодные лампы и ленты, фары авто
COB	Большое количество светодиодов SMD в едином корпусе, покрытом люминофором	Имеют вид матрицы, чаще всего прямоугольной	до 180о	Только для освещения без узконаправленного излучения
Filament	Кристаллы покрыты люминофором и установлены на стеклянную подложку	Цилиндрическая подложка	360о	Декоративная подсветка помещений
PCB Star	Один кристалл большой площадью на подложке из алюминия	Подложка в форме шестерёнки или звезды	120о	Мощные прожекторы и ручные фонари

Обратите внимание! Спектр свечения Filament намного приятнее для человеческого глаза, чем виды SMD и COB, и схож со светом ламп накаливания

Зачем нужно знать мощность

Мощность светодиода нужна для выбора подходящего источника питания. Зная потребление светодиода, мы можем подобрать нужный ему блок питания. Расчет по мощности позволит избежать проблем при дальнейшей работе или сэкономить средства.

Рассмотрим примеры, чтобы стало понятно, о чем идет речь. Например, имеем светоизлучающий диод с рабочим напряжением 3,5 Вольта и током 0,1 Ампера. По формуле расчета мощности P=I*U, получаем значение P=3,5*0,1 => P=0,35 Ватт. Мощность десяти составит 3,5 Ватта или 1 Ампер. Отсюда делаем вывод, что для подключения одного светодиода нам потребуется блок питания (БП) мощностью 0,385 Ватта (с запасом 10%). Для подключения десяти понадобится БП на 3,85 Вт (также с запасом 10%).

Расшифровка кода маркировки светодиодной ленты

Для того, чтобы понять, как маркируется лента, нужно обратить внимание на таблицу:

Позиция в коде	Назначение	Обозначения	Расшифровка обозначения
1	Источник света	LED	Светодиод
2	Цвет свечения	R	Красный
G	Зеленый
B	Синий
RGB	Любой
CW	Белый
3	Способ монтажа	SMD	Surface Mounted Device (Устройство, монтируемое на поверхность)
4	Размер чипа	3028	3,0 х 2,8 мм
3528	3,5 х 2,8 мм
2835	2,8 х 3,5 мм
5050	5,0 х 5,0 мм
5	Количество светодиодов на метр длины	30
60
120
6	Степень защиты:	IP	International Protection
7	От проникновения твердых предметов	0-6	Согласно ГОСТ 14254-96 (стандарт МЭК 529-89) «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP)»
8	От проникновения жидкости	0-6

Для примера возьмем конкретную маркировку LED CW SMD5050/60 IP68. Из нее можно понять, что перед нами светодиодная лента белого цвета для поверхностного монтажа. Элементы, установленные на ней, имеют размер 5х5мм, в количестве 60 шт/м. Степень защиты позволяет ей длительное время работать под водой.

Ассортимент ламп для дома на световых диодах довольно широк

Мощность – одна из главных характеристик светодиода

На сегодняшний день мощность светодиодов просто ошеломляюща. От нескольких милливатт до сотен ватт. В нашем случае для общего освещения будут самыми оптимальными диоды мощностью 1, 3, 5 Вт. В некоторых случаях не плохо применять 10 Вт матрицы. В гараже я сделал освещение именно на 10 Вт. Их и потребовалось не много и света достаточно для ремонта.

Мы остановимся на 1, 3 Вт диодах, т.к. именно эти типы наиболее распространены в лампах и светильниках. Да и в домашних условиях их легко монтировать. Не смотря на то, что много производителей используют SMD диоды 5050, 3528 и т.п. их паять достаточно сложно и «неприятно», поэтому опущу рассказ о них. Но принцип остается один – ВЫБИРАЕМ диоды по мощности. Чем больше мощность, тем ярче мы получим свет.

Но все не так гладко. Большая мощность дает большой нагрев. И в этом случае стоит четко представлять о том, что для долгой жизни диода необходим хороший теплоотвод, радиатор. 5 Вт светодиод в единичном экземпляре не требует большого охлаждения. Но если Вы решитесь собрать светильник на 5-10 штуках, то радиатор будет весомый. И об эстетике даже не стоит говорить.

Но вернемся к нашим «баранам»… 1Вт светодиоды выпускают на номинальный ток 350 мА, а 3 Вт на 700 мА. Под них уже выпускают готовые драйверы. Запитывать светодиоды необходимо только от драйверов. Они постоянно держут заданное значение тока

А так как диоды очень чутко относятся именно к амперам, то важно питать их постоянным током, чего мы можем добиться именно драйверами, а не блоками питания от мобильников, компьютеров и т.п

Количество диодов стоит выбирать из расчета, что аналог 100 Вт лампы накаливания – от 12 до 14 Вт диодного света. В этом случае нам понадобится 12 одноваттников и драйвер под эти диоды на 350 мА. Я не хочу вдаваться в расчеты как подбирать драйверы. Кому интересно, задайте вопрос, я посчитаю. Ну или когда-нибудь напишу отдельный опус).

Скажу еще одно: деление по ваттам условное. Во всех характеристиках светодиодов есть две величины – рабочий и максимальный ток. Допустим в одноваттниках он составляет 350 и 700 мА. Казалось бы, «сейчас как дам этому диоду на полную и он как засветит!». Но нет. Согласно зависимости освещенности от тока все светодиоды показывают одну диаграмму – чем больше ток от рабочего, тем больше падает сила света. Поэтому я никогда «не разгоняю» свои кристаллы. А питаю их только тем, на что они рассчитаны.

Параллельное соединение светодиодов

В данной ситуации все происходит наоборот. На каждом светодиоде уровень напряжения одинаковый, а сила тока состоит из суммы токов, проходящих через них.

Следуя из вышесказанного делаем вывод, если у нас есть источник в 12В и 10 светодиодов, блок питания должен выдерживать нагрузку в 0,2А (10*0,002). Исходя из вышеупомянутых расчетов — для параллельного подключения потребуется токоограничивающий резистор с номиналом 2,4 Ом (12*0,2).

Характеристики каждого светодиода даже одной серии и партии всегда разные. Если другими словами: чтобы засветился один, необходимо пропустить через него ток с номиналом 20 мА, а для другого этот номинал может составлять уже 25 мА.

Таким образом, если в схеме установить только одно сопротивление, номинал которого был рассчитан ранее, через светодиоды будет проходить разный ток, что вызовет перегрев и выход из строя светодиодов, рассчитанных на номинал в 18мА, а более мощные будут светить всего на 70% от номинала.

Исходя из вышесказанного, стоит понимать, что при параллельном подключении, необходимо устанавливать отдельное сопротивление для каждого.

• Недостатки параллельного подключения:
• Большое количество элементов.
• При выходе одного диода из строя увеличивается нагрузка на остальные.

Как правильно рассчитать требуемый параметр

Чтобы определить, сколько ампер или какой ток будет потреблять led на 12 или 24 вольт, нужно просто выяснить тип приобретенной продукции и по таблице, приведенной выше, выяснить искомый параметр. Из таблицы мы получим уже готовые значения для изделий с длиной до пяти метров. При этом, если длина подсветки будет превышать 5 метров, к конечному значению таблицы нужно просто приплюсовать необходимую длину. Гораздо проблематичнее дела обстоят при вычислении нужного параметрам в ситуации, когда длина подсветки составляет, например, 2,4 м. В таком случае необходимо вычислить, сколько светодиодов приходиться на кусочек (в данном случае 0,4 м). Это можно выяснить, подсчитав количество диодов вручную. После этого, используя метод пропорций, можно легко вычислить, сколько тока будут потреблять конкретное количество источников света.

Расположение диодов

Как видим, каждая осветительная установка будет носить исключительно индивидуальный характер. Поэтому расчет нужно проводить для каждой отдельной подсветки. Это позволит избежать ситуации преждевременного выхода из рабочего состояния источников света вследствие нарушения условий эксплуатации. После этого можно спокойно подбирать блок питания. Поскольку вычисленное количество потребляемого тока это и будет тот параметр, по которому необходимо подбирать преобразователь. От блока питания можно запитать led с напряжением в 12, 18 и 24 вольт. Вычислив, какую мощность имеет 1 м изделия, можно легко вычислить данный параметр для всей длины подсветки. Для этого полученное значение просто умножает на общую длину осветительного прибора

Обратите внимание! Осуществляя расчеты для подбора оптимального блока питания, обязательно необходимо закладывать в них 20-30 % от полученного конечного результата, формируя тем самым запас прочности покупаемого преобразователя. Такой объем запаса необходимо делать из-за того, что в сети напряжения иногда встречаются скачки

Они, в ситуации, когда блок питания был выбран без хотя бы минимального запаса в 20%, могут вывести его из строя. Это означает, что преобразователь может просто перегореть. В результате вы не сможете пользоваться свой подсветкой, пока его не замените. Но бывают ситуации, когда от перенапряжения из строя выходят и сами диоды.

Светодиодная подсветка в комнате

Чтобы вычислить энергопотребление подсветки, необходимо потребляемую мощность всей подсветки (с учетом 20-30 % запаса) нужно просто умножить на то количество времени, сколько она будет включена в день. К примеру, предполагается, что работать светодиодное изделие будет в течение четырех часов. Но здесь в расчетах необходимо учитывать цвет светодиодов.

Мощность светодиодной лампы и другие характеристики

Использование светодиодных ламп позволит значительно сократить расходы на электроэнергию. Простой расчёт, исходя из норм освещения и выбора определённых параметров освещённости, например, кухонного помещения позволит доказать это.

Так основными параметрами ламп различного типа являются:

• мощность, измеряемая в Ваттах, то есть количество энергии потребляемое осветительным элементом;
• цветопередача – оттенок света у источника излучения, измеряемая в Кельвинах;
• световой поток – количество света отдаваемое светильником, который показывает эффективность источника,

так как, чем выше данная характеристика, тем результативнее прибор использует энергию.

Так, вольфрамовые лампы мощностью в 40 Вт имеют светоодачу 10, 4лм/Вт,

люминесцентные — 84 лм/Вт,

светодиодная лампа, мощность которой 40Вт — 86 лм/Вт.

Светодиоды малой мощности

Так же их называют индикаторными. Их смело можно назвать самым распространенным видом светодиодов. Они небольшого размера (2-20 миллиметров в диаметре). Индикаторными их называют по самому частому применению – вы наверняка их видели практически во всей бытовой технике. Практически все белые маломощные светодиоды обладают параметрами 20МА 3,2 вольт. То есть его мощность – 0,06ватт. Так же к этому виду светодиодов относят светодиоды поверхностного монтажа или SMD – светодиоды. Это светодиоды, которые подсвечивают экраны, кнопки и т.п. Так же из них делают светодиодные ленты, часто используемые для декорирования помещений. Ленты бывают либо SMD 3528, либо 5050. SMD 3528 делается как раз из таких индикаторных светодиодов. А вот SMD 5050 сделаны из соединенных по трое светодиодов. Их мощность – в районе 0,2 ватта.

Мощные светодиоды

Условно можно поделить на:

• Брендовые (фирмы CREE, Nichia, Osram и другие…)
• Китайские

Что касается брендовых, они всем хороши, кроме, пожалуй, завышенной цены. Зато приобретая такие светодиоды, вы будете уверены в их качестве, к тому же все показатели, в том числе и мощность, указаны в инструкции. Так же нужно учитывать, что подобные компании выпускают светодиоды для заводской сборки. Вручную это тоже можно сделать, но будет гораздо сложнее. Китайские светодиоды обладают гораздо большим ассортиментом. Но при всем многообразии китайские светодиоды грешат отклонениями от стандартов (точнее одних стандартов просто нет), и невысоким качеством. Обычный светодиод китайского производства обладает мощностью примерно в 2,6 ватта. Так же выпускают светодиоды с увеличенным кристаллом.

Теоретический метод

Прекрасной подсказкой в этом случае является цвет свечения, внешняя форма и размеры полупроводникового прибора. Если корпус светодиода выполнен из прозрачного компаунда, то цвет его остаётся загадкой, разгадать которую поможет мультиметр. Для этого переключатель цифрового тестера переводят в положение «проверка на обрыв» и щупами поочерёдно касаются выводов светодиода. У исправного элемента в прямом смещении будет наблюдаться небольшое свечение кристалла. Таким образом, можно сделать вывод не только о цвете свечения, но и о работоспособности полупроводникового прибора. Существуют и другие способы тестирования излучающих диодов, о которых подробно написано в данной статье.

Светоизлучающие диоды разных цветов изготавливают из различных полупроводниковых материалов. Именно химический состав полупроводника во многом определяет напряжение питания светодиодов, точнее, падение напряжение на p-n-переходе. В связи с тем, что в производстве кристаллов используют десятки химических соединений, точного напряжения для всех светодиодов одного цвета не существует. Однако есть определённый диапазон значений, которых зачастую достаточно для проведения предварительных расчетов элементов электронной цепи.

В последние годы появились белые SMD светодиоды, в корпусе которых размещено 3 последовательно соединённых кристалла. Их часто можно встретить в китайских светодиодных лампах на 220 вольт. Естественно убедиться в исправности LED-кристаллов в такой лампе при помощи мультиметра не удастся. Стандартная батарейка тестера выдаёт 9 В, а минимальное напряжение срабатывания трёхкристального белого светоизлучающего диода – 9,6 В. Также встречаются двухкристальная модификация с порогом срабатывания от 6 вольт.

Узнать все технические характеристики светодиода можно из интернета. Для этого нужно скачать datasheet на схожую по внешним признакам модель, обязательно такого же цвета свечения, сверить паспортные размеры с действительными и выписать номинальные значения тока и падения напряжения. Следует учитывать, что данная методика весьма приблизительна, так как в одинаковом корпусе могут быть изготовлены светодиоды на 20 мА и на 150 мА с разбросом напряжения до 0,5 вольт.

Как правильно рассчитать требуемый параметр

Чтобы определить, сколько ампер или какой ток будет потреблять led на 12 или 24 вольт, нужно просто выяснить тип приобретенной продукции и по таблице, приведенной выше, выяснить искомый параметр.
Из таблицы мы получим уже готовые значения для изделий с длиной до пяти метров. При этом, если длина подсветки будет превышать 5 метров, к конечному значению таблицы нужно просто приплюсовать необходимую длину. Гораздо проблематичнее дела обстоят при вычислении нужного параметрам в ситуации, когда длина подсветки составляет, например, 2,4 м. В таком случае необходимо вычислить, сколько светодиодов приходиться на кусочек (в данном случае 0,4 м). Это можно выяснить, подсчитав количество диодов вручную. После этого, используя метод пропорций, можно легко вычислить, сколько тока будут потреблять конкретное количество источников света.

Расположение диодов

Как видим, каждая осветительная установка будет носить исключительно индивидуальный характер.
Поэтому расчет нужно проводить для каждой отдельной подсветки. Это позволит избежать ситуации преждевременного выхода из рабочего состояния источников света вследствие нарушения условий эксплуатации.
После этого можно спокойно подбирать блок питания. Поскольку вычисленное количество потребляемого тока это и будет тот параметр, по которому необходимо подбирать преобразователь. От блока питания можно запитать led с напряжением в 12, 18 и 24 вольт.
Вычислив, какую мощность имеет 1 м изделия, можно легко вычислить данный параметр для всей длины подсветки

Для этого полученное значение просто умножает на общую длину осветительного прибора.
Обратите внимание! Осуществляя расчеты для подбора оптимального блока питания, обязательно необходимо закладывать в них 20-30 % от полученного конечного результата, формируя тем самым запас прочности покупаемого преобразователя.
Такой объем запаса необходимо делать из-за того, что в сети напряжения иногда встречаются скачки. Они, в ситуации, когда блок питания был выбран без хотя бы минимального запаса в 20%, могут вывести его из строя

Это означает, что преобразователь может просто перегореть. В результате вы не сможете пользоваться свой подсветкой, пока его не замените. Но бывают ситуации, когда от перенапряжения из строя выходят и сами диоды.

Светодиодная подсветка в комнате

Чтобы вычислить энергопотребление подсветки, необходимо потребляемую мощность всей подсветки (с учетом 20-30 % запаса) нужно просто умножить на то количество времени, сколько она будет включена в день. К примеру, предполагается, что работать светодиодное изделие будет в течение четырех часов. Но здесь в расчетах необходимо учитывать цвет светодиодов.

Сравнение SMD светодиодов

Применение
SMD диодов повсеместно. Эти
относительно маломощные светодиоды
являются основой лампочек общего освещения, индикаторных панелей и систем
аварийного освещения. Наибольшей популярностью пользуются светодиодные ленты на
СМД диодах. Существуют и их вариации в виде модулей и
линеек, где используются планарные
светодиоды.

Определить тип и размер
корпусов SMD диодов можно по
маркировке, цифры которой обозначают ширину и длину. Новые модификации
конструируются на группах, состоящих из четырёх равных по мощности светодиодов
разных цветов – «G+R+W+B». Это увеличивает светоотдачу и расширяет
световые оттенки, поэтому такой тип
светодиодов самый яркий.

Классификация
светодиодов по типоразмерам следующая:

Маркировка SMD	3528	5630	3014	5050	5730-05	5730-1	2835
Световой поток, Лм	5	40	8	15	40	100	25
Мощность, Вт	0,06	0,5	0,07	0,2	0,5	1	0,2
Температура,оС	до 65	до 80	до 65	до 65	до 80	до 80	до 65
Ток, мА	20	150	30	60	150	30	60
Напряжение, А	3,3	3,3	3,3	3,3	3,4	3,4	3,4
Габариты, мм	3,5х2,8	5,3х3	3х1,4	5х5	4,8х3	4,8х3	2,8х3,5

Таблица включает усреднённые технические характеристики, которые показывают лучшие светодиоды с белым светом. Самые мощные лампы холодного и
тёплого белого света обладают меньшим световым потоком и, имея равную яркость светодиодов, дают лучшее
освещение, чем цветные.

Обратите внимание! Светоотдача тёплых тонов может быть на 10% меньше той, что отражают маркировка и характеристики, а холодных – на 10% больше, поэтому они самые энергоэффективные. Реальные
технические характеристики и качество светодиодов в значительной
степени определяет марка светодиодов,
причём колебания могут доходить до 15%

Качественные
светодиоды выпускают крупные японские, европейские и китайские бренды. Бюджетные же
устройства неизвестных китайских
производителей, занесённые в каталог,
обычно очень слабые, и вместо заявленных 0,5 Ватт могут выдавать 0,15 или даже
0,09

Реальные
технические характеристики и качество светодиодов в значительной
степени определяет марка светодиодов,
причём колебания могут доходить до 15%. Качественные
светодиоды выпускают крупные японские, европейские и китайские бренды. Бюджетные же
устройства неизвестных китайских
производителей, занесённые в каталог,
обычно очень слабые, и вместо заявленных 0,5 Ватт могут выдавать 0,15 или даже
0,09.

Такие
низкие показатели мощности объясняются тем, что внутри корпуса смонтирован
кристалл меньшего размера. Это характерно для низкокачественной китайской
продукции. Поэтому, самостоятельно проектируя источник питания, стоит
стремиться к реальным показателям тока в нагрузке, равным около 95% от
заявленного. При небольшой недогрузке можно увеличить рабочий ресурс даже для
устройств, где используются не самые лучшие
светодиоды.

Лазерные диоды

И напоследок еще об одном типе, который нельзя отнести ни к индикаторным, ни к осветительным LED, – лазерный диод. Собственно, светодиодом его можно считать с натяжкой, поскольку по технологии производства он не имеет ничего общего с обычными LED.

Лазерные диоды представляют собой особым образом обработанные полупроводниковые кристаллы, которые при подаче напряжения генерируют очень узкий пучок света. При этом образцы нового поколения позволяют получить угол расхождения луча в пределах 5-10⁰. Встречаются как модели, работающие в видимом диапазоне, так и вне его (УФ и ИК).

Широкое применение эти диоды нашли в лазерных указках, целеуказателях, DVD-приводах, оптических компьютерных мышах, линиях оптоволоконной связи.

Простейшая схема

Пусть стоит задача сделать своими руками примитивный светодиодный фонарик, питающийся от одной батарейки. Возьмем, к примеру, светодиод C503C (CREE) с номинальным током I_LED=20 мА и падением напряжения U_LED =3,2 В.

В качестве источника питания используем литиевую батарейку на 3,7В (если использовать пальчиковые батарейки, то одной не обойдешься).

Если включать светодиод напрямую, то сила тока через светодиод будет ограничиваться только внутренним сопротивлением батарейки, что в лучшем случае будет приводить к очень быстрому ее разряду, а в худшем к выходу из строя светодиода. Простейшая схема включения показана на рисунке ниже.

Для ограничения тока используется резистор, сопротивление которого определяется по формуле R=(U_Б-U_LED)/ I_LED. В нашем случае сопротивление составит 25 Ом.

При увеличении мощности диода, схема будет усложняться, т.к. при больших токах применять резистор нецелесообразно – слишком большие потери мощности. Если напряжение питания имеет большой диапазон, эта схема тоже не годится, потому что не обеспечивает стабилизацию тока.

Определяем характеристики диодов

Соберите простейшую схему для снятия характеристик светодиода. Она на столько проста, что можно это сделать, не используя паяльник.

Давайте сначала рассмотрим, как узнать мультиметром на сколько вольт наш светодиод, с помощью такого пробника. Для этого внимательно следуйте инструкции:

Соберите схему. В разрыв цепи (на схеме «mA») установите мультиметр в режиме измерения тока.
Переведите потенциометр в положение максимального сопротивления

Плавно убавляйте его, следите за свечением диода и ростом тока.
Узнаём номинальный ток: как только увеличение яркости прекратится, обратите внимание на показания амперметра. Обычно это порядка 20мА для 3-х, 5-ти и 10-ти мм светодиодов

После выхода диода на номинальный ток яркость свечения почти не изменяется.
Узнаём напряжение светодиода: подключите вольтметр к выводам LED. Если у вас один измерительный прибор, тогда исключите из неё амперметр и в цепь подключите тестер в режиме измерения напряжения параллельно диоду.
Подключите питание, снимите показания напряжения (см. подключение «V» на схеме). Теперь вы знаете на сколько вольт ваш светодиод.
Как узнать мощность светодиода мультиметром с помощью этой схемы? Вы уже сняли все показания для определения мощности, нужно всего лишь умножить миллиамперы на Вольты, и вы получите мощность, выраженную в милливаттах.

Однако на глаз определить изменение яркости и вывести светодиод на номинальный режим крайне сложно, нужно иметь большой опыт. Упростим процесс.

Таблицы в помощь

Чтобы уменьшить вероятность сжигания диода определите по внешнему виду на какой из типов светодиодов он похож. Для этого есть справочники и сравнительные таблицы, ориентируйтесь на справочный номинальный ток, когда проводите процесс снятия характеристик.

Если вы видите, что на номинальном значении он явно не выдает полного светового потока, попробуйте кратковременно превысить ток и посмотрите продолжает ли также быстро как ток нарастать и яркость. Следите за нагревом LED’а. Если вы подали слишком большую мощность – диод начнет усиленно греться. Условно нормальной будет температура при которой держать руку на диоде нельзя, но при касании ожога он не оставляет (70-75°C).

Чтобы понять причины и следствия проделывания данной процедуры ознакомьтесь со статьёй о ВАХ диода.

После всей проделанной работы проверьте себя еще раз – сравните показания приборов с табличными значениями светодиодов, подберите ближайшие подходящие по параметрам и откорректируйте сопротивление цепи. Так вы гарантированно определите напряжение, ток и мощность LED.

В качестве питания схемы подойдет батарейка крона 9В или аккумулятор 12В, кроме этого вы определите общее сопротивление для подключения светодиода к такому источнику питания – измерьте сопротивления резистора и потенциометра в этом положении.

Проверить диод очень просто, однако на практике бывают разные ситуации, поэтому возникает много вопросов, особенно у новичков. Опытный электронщик по внешнему виду определит параметры большинства светодиодов, а в ряде случае и их исправность.

Устройство и принцип действия

Светодиоды излучают свет благодаря наличию p-n-перехода. На этом участке контактируют носители заряда p- и n-типа. Катод (n-тип) – это полупроводник с отрицательным зарядом, а анод (p-тип) является носителем положительного заряда (дырки). То есть, в первом образуются дырки (участки, где нет электронов), а второй скапливает электроны. На их поверхности размещены контактные площадки из металла, к которым прикреплены выводы методом пайки.

Когда к полупроводнику р-типа поступает положительный заряд, а к электрону n-типа – отрицательный, то на границе между диодом и катодом начинает протекать ток. При прямом включении отрицательные и положительные электроны встречаются, и на участке перехода (p-n-переход) происходит их рекомбинация (обмен). При подаче отрицательного напряжения со стороны катода на область р-типа, то происходит прямое смещение. Свечение появляется при выделении фотонов в результате обмена.

Основные выводы

На осветительном рынке представлены разные виды светодиодов. При выборе изделия нужно ознакомиться с его характеристиками, чтобы подобрать наиболее подходящее для вас

Важно учитывать величину тока, напряжение, сопротивление, мощность светового излучения, угол свечения, цветовую температуру. Также необходимо уметь расшифровать маркировку на ЛЕД-устройстве, которая указывает на его размер

Кроме того, необходимо знать, что существуют индикаторные и осветительные светодиоды. Первые применяются для цветовой индикации, а вторые – для освещения. Если вы будете разбираться в этой информации, то без проблем подберете наиболее подходящие led-элементы для конкретных целей.

Предыдущая

Лампы и светильникиОсобенности и характеристики распространенных типов ртутных ламп

Следующая

Лампы и светильникиКак правильно паять светодиодную ленту