Обозначение диода на схеме: виды и характеристики

Проверка светодиода с применением мультиметра

Для тестирования этих приборов подойдут те же методики, что и для обычных полупроводниковых диодов. Следует только учитывать большее падение напряжения (от 1,8 В в индикаторных до 11 В – в световых модификациях). При работе надо применять стандартные средства снятия электростатических зарядов, чтобы не повредить p-n переход.

Тестер включают в режим проверки диодов

Соблюдая полярность, касаются щупами выводов. Исправный прибор светится. Расположение анода и катода можно найти в техническом описании конкретного изделия.

Работоспособность светодиода уточнить проще, если в мультитестере есть режим проверки pnp переходов

Для более точной проверки понадобится стабилизированный источник питания.  Мультитестером замеряют ток и напряжение по стандартным схемам (последовательное и параллельное подключение). Далее выясняют соответствие полученных данных с номинальными вольтамперными характеристиками.

Устройство светодиода

Светодиод изначально был устроен так же, как и обычный диод – p-n переход и два вывода. Только корпус из прозрачного компаунда или из металла с прозрачным окном для наблюдения свечения. Но в оболочку прибора научились встраивать дополнительные элементы. Например, резисторы – чтобы включать светодиод в цепь нужного напряжения (12 В, 220 В) без внешней обвязки. Или генератор с делителем для создания мигающих светоизлучающих элементов. Также корпус стали покрывать люминофором, который светится при зажигании p-n перехода – так удалось расширить возможности LED.

Тенденция к переходу на безвыводные радиоэлементы не обошла и светодиоды. SMD-приборы стремительно захватывают рынок осветительной техники, имея преимущества в технологии производства. Такие элементы не имеют выводов. P-n переход монтируется на керамическом основании, заливается компаундом и покрывается люминофором. Напряжение подводится через контактные площадки.

В настоящее время светотехнические устройства стали оснащаться светодиодами, изготовленными по COB-технологии. Суть её в том, что на одной пластине монтируется несколько (от 2-3 до сотен) p-n переходов, соединяемых в матрицу. Сверху все помещается в единый корпус (или формируется модуль SMD) и покрывается люминофором. У такой технологии большие перспективы, но вряд ли она полностью вытеснит другие исполнения СД.

Особенности маркировки светодиодов для фар

Важнейшая характеристика устанавливаемой в фару автомобиля — тип ее цоколя. На данный параметр следует ориентироваться прежде всего при выборе автомобильной фары — с точки зрения ее применения вместо галогенной.

Например, если выбирать светодиодную лампу головного света, то между ее маркировкой и яркостью могут наблюдаться следующие зависимости:

Маркировка H1 соответствует мощности 55 Вт и яркости в 1550 люмен;

H3 — мощности 55 Вт и яркости 1450;

H4 — 55 и 1650 для дальнего света, 1000 — для ближнего;

H7 — 55 и 1500;

H8 — 35 и 800;

H9 — 65 и 2100;

H11 — 55 и 1350;

HB2 — 60 и 1500 для дальнего света, 910 — для ближнего;

HB3 — 60 и 1860;

Существуют и иные подходы к классификации, в рамках которых может применяться маркировка фар-светодиодов. Так, например, есть отдельные типы изделий, устанавливаемых в противотуманные фары — например, H8, H10, а также H11. Лампы типа W5W, T10, а также T4W устанавливаются в габаритные, а также боковые поворотные фонари. Конкретный тип светодиода, таким образом, выбирается исходя из предназначения той или иной фары.

Светодиоды параметры и характеристики

Конечно же, в первую очередь в глаза бросается такой параметр, как тип корпуса. Светодиоды различают по цвету и диаметру колбы или линзы

Здесь важно подметить также и то, что существуют стандартные полупроводниковые источники света, внешне не отличающиеся от самых первых приборов данной группы, и современные устройства типа smd, обладающие более ярким световым потоком и плоской компактной формой

Следующий параметр – типовой ток – показывает ту силу тока, но которую рассчитан конкретный светодиод. Если источник света питать током, значение которого превышает допустимое, срок его службы при этом значительно сократится.

Наряду с данным параметром существует еще такой, как падение напряжения. Этот критерий показывает значение напряжения между катодом и анодом, которое действует при прохождении через полупроводниковый кристалл номинального тока.

Данный пункт необходимо учитывать при составлении схемы подключения светодиодов к блокам питания (напряжение аккумулятора не должно быть меньше падения напряжения источника света).

Характеристики светодиодов включают в себя еще и такие немаловажные критерии, как угол рассеивания и цвет излучения. Оттенок светового потока отражается преобладающей в нем по длине волне.

Цвет излучения зависит от состава используемых в светодиоде полупроводников. Наиболее распространенными материалами являются алюминий, индий, галлий и фосфор. Благодаря сочетанию данных элементов на выходе получают излучение всевозможных оттенков.

Что касается степени рассеивания излучения, то она также зависит от характеристик полупроводников, а, помимо этого, еще и от особенностей линзы в колбе.

Светодиоды примечательны тем, что с их помощью можно получать световой поток практически любой направленности: от узкого и акцентированного излучения до рассеянного, равномерно «заливающего» большие поверхности. Посмотреть какие бывают светодиодные светильники, можно здесь.

Основные характеристики светодиодов включают в себя еще световой поток. Измеряется в люменах (лм). Определяется как поток фотонов, который излучает полупроводниковый кристалл. Проще говоря, это то излучение, которое мы видим.

Для определения степени рассеивания светового потока используется такой параметр, как двойной половинный угол обзора.

Для этого берется угол, умноженный на два, между осевой линией и той линией, на которой сила света уменьшается в два раза от силы света в центре светового потока.

Цветовая маркировка импульсных и выпрямительных диодов

В основу системы обозначений положен буквенно-цифровой код, установленный отраслевым стандартом ОСТ 11 336.919-81 и базируется на ряде классификационных признаков этих приборов: ПЕРВЫЙ ЭЛЕМЕНТ — обозначав исходный полупроводниковый материал, на основе которого изготовлен прибор: Г(1) — для германия или его соединений; К(2) — для кремния или его соединений; А(3) — для соединений галия; И(4) — для соединений из индия.

ВТОРОЙ ЭЛЕМЕНТ — буква, определяющая подкласс (или группу) приборов: Д — диоды выпрямительные и импульсные; Ц — выпрямительные столбы и блоки; В — варикапы; И — туннельные диоды; А — сверхвысокочастотные диоды: С — стабилитроны; Г — генераторы шума; Д — излучающие оптоэлектронные приборы; О — оптопары; Н — диодные тиристоры; У — триодные тиристоры. ТРЕТИЙ ЭЛЕМЕНТ — цифра, определяющая основные функциональные возможности прибора. ЧЕТВЕРТЫЙ ЭЛЕМЕНТ — число, обозначающее порядковый номер разработки технологического типа. ПЯТЫЙ ЭЛЕМЕНТ — буква, условно определяющая разбраковку по параметрам приборов, изготовленных по единой технологии.

ЦВЕТОВАЯ МАРКИРОВКА ИМПУЛЬСНЫХ И ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ ДИОДОВ.

тип диода	Inp. А	Up.в	цвет корпуса или метка	цветовая маркировка
со стороны анода	со стороны катода
Д9Б	0.09	10	красное кольцо
Д9В	0.01	30	оранжевое кольцо
Д9Г	0.03	30	желтое кольцо
Д9Д	0.03	30	белое кольцо
Д9Е	0.05	50	голубое кольцо
Д9Ж	0.01	100	зеленое кольцо
Д9И	0.03	30	два желтых кольца
Д9К	0.06	30	два белых кольца
Д9Л	0.03	100	два зеленых кольца
Д9М	0.03	30	два голубых кольца
КД102А	0.1	250	зеленая точка
2Д102А	0.1	250	желтая точка
КД102Б	0.1	300	синяя точка
2Д102Б	0.1	300	оранжевая точка
КД103А	0.1	50	черный торец	синяя точка
КД103Б	0.1	50	зеленый торец	желтая точка
КД105А	0.3	200	белое (желтое) кольцо
КД105Б	0.3	400	зеленая точка	белое (желтое)
КД105В	0.3	600	красная точка	кольцо белое (желтое)кольцо
КД105Г	0.3	800	белая или желтая точка	белое (желтое) кольцо
КД208А	1.0	100	черная (зеленая, желтая) точка	белое (желтое) кольцо
КД209А	0.7	400	черная (зеленая или желтая) точка
КД209А	0.7	400	красная полоса на торце
КД209Б	0.7	600	белая точка	черная (зеленая или желтая) точка
КД209Б	0.7	600	белая точка	красная полоса на торце
КД209В	0.5	800	черная точка	черная (зеленая или желтая) точка
КД209В	0.5	800	черная точка	красная полоса на торце
КД209Г	0.2	1000	зеленая точка	черная (зеленая или желтая) точ.
КД209Г	зеленая точка	красная полоса на торце
КД221А	0.7	100	голубая точка
КД221Б	0.5	200	белая точка	голубая точка
КД221В	0.3	400	черная точка	голубая точка
КД221Г	0.3	600	зеленая точка	голубая точка
КД226А	2	100	оранжевое кольцо
КД226Б	2	200	красное кольцо
КД226В	2	400	зеленое кольцо
КД226Г	2	600	желтое кольцо
КД226Д	2	800	белое кольцо
КД226Е	2	600	голубое кольцо
КД243А	1	50	фиолетовое кольцо
КД243Б	1	100	оранжевое кольцо
КД243В	1	200	красное кольцо
КД243Г	1	400	зеленое кольцо
КД243Д	1	600	желтое кольцо
КД243Е	1	800	белое кольцо
КД243Ж	1	1000	голубое кольцо
КД247А	1	50	2 фиолетовых кольца
КД247Б	1	100	2 оранжевых кольца
КД247В	1	200	два красных кольца
КД247Г	1	400	два зеленых кольца
КД247Д	1	600	два желтых кольца
КД247Е	1	800	два белых кольца
КД247Ж	1	1000	два голубых кольца
КД410А	0.05	1000	красная точка
КД410Б	0.05	600	синяя точка
КД509А	0.1	50	уз.синее кольцо	широкое синее кольцо
2Д509А	0.1	50	широкое синее кольцо
КД510А	0.2	50	два зеленых узких кольца	широкое зеленое кольцо
2Д510А	0.2	50	зеленая точка	широкое зеленое кольцо
КД521А	0.05	75	два синих узких кольца	широкое синее кольцо
КД521Б	0.05	50	два серых узких кольца	широкое серое кольцо
КД521В	0.05	30	два желтых узких кольца	широкое желтое кольцо
КД521Г	0.05	120	два белых узких кольца	широкое белое кольцо
КД522А	0.1	30	черное широкое кольцо	черное узкое кольцо
КД522Б	0.1	50	черное широкое кольцо	два черных узких кольца
2Д522Б	0.1	50	черное широкое кольцо	черная точка
КД906 (А-Г)	0.1	75… …50… 30	белая полоса у 4 вывода
2Д906А	0.2	75	белая пол. у 4 вывода +красная точ.
2Д906Б	0.2	50	белая пол. у 4 вывода + красная точ.
2Д906В	0.2	30	белая пол. у 4 вывода + 2 красных т.
КДС111А	0.2	300	красная точка
КДС111Б	0.2	300	зеленая точка
КДС111В	0.2	300	желтая точка
КЦ422А	0.5	50	точка отсутствует	черная точка
КЦ422Б	0.5	100	белая точка	черная точка
КЦ422В	0.5	200	черная точка	черная точка
КЦ422Г	0.5	400	зеленая точка	черная точка

История создания светодиода.

Она насчитывает всего чуть больше ста лет. Первое упоминание о свечении диода относится к 1907 году. Английский физик Генри Раунд заметил разноцветное излучение при течении электричества через соединения карбид кремния-металл. Такое явление получило название электролюминесценция.

Спустя почти двадцать лет в 1923 году российский ученый Олег Лосев проводил подобные эксперименты в Нижнем Новгороде. Физик обнаружил свечение на месте контакта карбида кремния и стальной проволоки. Лосев опубликовал результаты своих исследований, и обосновал, что электролюминесценция наблюдается именно на границе соприкосновения разнородных материалов. Теоретическую базу под открытие подвести не смогли, и дальнейшего развития оно не получило. Хотя Лосев предсказал использование электролюминесценции для создания маломощных и миниатюрных источников света. Физик даже придумал конструкцию светового реле, но дальше исследования не продолжились.

В 1961 году, еще через сорок лет, американские изобретатели Д. Р. Байард и Г. Питтман придумали технологию выпуска светодиодов из арсенида галлия. В 1962 году они получили патент, и начался промышленный выпуск. Однако, их led-элемент испускал инфракрасное излучение, то есть был не видим человеческому глазу.

Но в том же 1962 году американский физик Ник Холоньяк изобрел красный светодиод. В 1971 году его соотечественник Жак Панков придумал синий. А в 1972 Джордж Крафорд открыл желтый led.

Впрочем, до семидесятых годов XX века светоизлучающие диоды оставались очень дорогими. Фирма «Монсанто» первой в мире удалось организовать массовое производство led в качестве индикатора.

В семидесятых годах группе советских ученых под начальством Ж. Алферова удалось синтезировать неизвестные до этого полупроводниковые вещества. Их начали получать на предприятиях и в лабораториях. А на основе этих соединений запустили серийное изготовление светодиодов.

В 1983 году Citizen Electronics придумала и внедрила на своих предприятиях светодиоды плоской конструкции (SMD).

В девяностые годы японские ученые И. Акасаки, Х. Амано и С. Накамура придумали, как значительно удешевить производство синих led. Технологию успешно опробовала фирма Nichia с 1993 года. А с 1996 года они начали изготовление белых led-элементов, чей свет получается из сочетания красного, синего и зеленого. В дальнейшем на базе открытия японских ученых стали стремительно развиваться новые методы производства световой техники: лампочек, дисплеев с подсветкой и других приборов.

В 2003 Citizen Electronics придумали новейшую технологию производства СОВ (Chip-On-Board). Она заключается в монтаже полупроводникового элемента на подложку при помощи специального непроводящего клея.

Очевидно, что история светоизлучающих диодов только набирает обороты, а технологии становятся все более совершенными.

Для создания разных цветов потребовалось много времени.

Основные технические характеристики

Существует несколько параметров, характеризующих светодиоды.

1. Яркость выражается в единицах силы света. Она пропорциональна величине проходящего через полупроводниковый элемент электрического тока. С увеличением напряжения повышается уровень яркости.
2. Сила тока может быть пульсирующей или постоянной. Она может колебаться в широком диапазоне. Индикаторные приборы могут иметь силу тока всего 20 мА, а одноваттные аналоги – 300-400 мА.
3. Длина волны оказывает влияние на цветовую гамму. Ее измерения производятся в нанометрах. Границы волны сопоставляются с базовыми компонентами палитры необходимым образом.

Цветовая гамма испускаемого излучения меняется при введении в полупроводниковый материал химически активных веществ.

Виды и типы светодиодных ламп.

Четкая классификация у светодиодных ламп отсутствует: изделия производятся слишком разных форм, цветов и конфигураций.  

По способу применения:

1. Источники света общего назначения для освещения квартир и офисов. Характеризуются углом рассеивания от 20 до 360.
2. Изделия направленного света. Такие лампочки называют спотами. Они используются для создания подсветок или выделения интерьерных зон в комнате.
3. Изделия линейного типа, схожие с привычными люминесцентными лампами. Изготавливаются в виде трубок. Применяются в технических помещениях, офисах, залах магазинов и в других пространствах, где важна пожарная безопасность. Создают яркую, красивую подсветку, которая подчеркнет необходимые детали.

По назначению светодиодные лампы делятся на:

1. Изделия для уличного применения. Изготавливаются в пыле- и влагозащищенном корпусе.
2. Изделия для производственных целей, коммунальных служб. Дополняются антивандальным прочным корпусом. Изготавливаются с особыми требованиями к характеристикам освещения: стабильность, срок службы, условия эксплуатации.
3. Бытовые лампы. Характеризуются невысокой мощностью, стильным дизайном, электро- и пожаробезопасностью, качеством светового потока (индекс цветопередачи, коэффициент пульсации и др.).

Исходя из потребляемого напряжения тоже выделяют три вида ламп:

1. С питанием 4 В. Маломощные светодиоды, которые потребляют от одного до 4,5 В. Излучают свет разных длин волн от инфракрасного до ультрафиолетового.
2. С питанием 12 В. Такое напряжение безопасно для человека, поэтому эти источника света подходят для помещений с повышенной влажностью. Часто выпускаются  со штырьковыми цоколями, что усложняет процесс подключения. Дополнительная трудность может быть в необходимости специального блока питания, который снизит напряжение сети до 12 В. Удобны для использования автолюбителям и туристам: они могут организовать освещение от аккумулятора.
3. С питанием 220 В. Самый распространенный вид. Широко применяются для бытовых нужд.

Типы цоколей.

Чтобы LED источники света подходили к уже применяемой схеме электроснабжения домов, их оснащают винтовыми цоколями. В качестве альтернативы светильникам галогенного типа выпускают лампы со штырьковыми цоколями. Основные типы представлены в таблице.

Тип цоколя	Назначение	Фото
Е27	Самый распространенный винтовой тип для бытовых источников света.
Е14	Винтовой цоколь для маломощных ламп.
Е40	Винтовой цоколь для мощных источников света ( в основном уличных).
G4	Штырьковые контакты для маленьких лампочек.
GU5.3	Штырьковый контакт для мебельных и потолочных источников света.
GU10	Аналогично GU5.3, но расстояние между контактами составляет 10 мм.
GX53	Штырьковый контакт для плоских светильников.
G13	Контакт, аналогичный люминесцентным трубчатым лампам.

Принцип работы светодиодов

Любой светодиод имеет p-n-переход. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в электронно-дырочном переходе. P-n переход создается при соединении двух полупроводников разного типа электропроводности. Материал n-типа легируется электронами, p-типа – дырками. 

При подаче напряжения электроны и дырки в p-n-переходе начинают перемещаться и занимать места. Когда носители заряда подходят к электронно-дырочному переходу, электроны помещаются в материал p-типа. В результате перехода электронов с одного энергетического уровня на другой выделяются фотоны.

Не всякий p-n переход может излучать свет. Для пропускания света нужно соблюсти два условия:

ширина запрещенной зоны должна быть близка к энергии кванта света; 

полупроводниковый кристалл должен иметь минимум дефектов.  

Реализовать подобное в структуре с одним p-n-переходом не получится. По этой причине создаются многослойные структуры из нескольких полупроводников, которые называются гетероструктурами. 

Для создания светодиодов используются прямозонные проводники с разрешенным прямым оптическим переходом зона-зона. Наиболее распространенные материалы группы А3В5 (арсенид галлия, фосфид индия), А2В4 (теллурид кадмия, селенид цинка). 

Цвет светоизлучающего диода зависит от ширины запрещенной зоны, в которой происходит рекомбинация электронов и дырок. Чем больше ширина запрещенной зоны и выше энергия квантов, тем ближе к синему излучаемый свет. Путем изменения состава можно добиться свечения в широком оптическом диапазоне – от ультрафиолета до среднего инфракрасного излучения. 

Светодиоды инфракрасного, красного и желтого цветов изготавливаются на основе фосфида галлия, зеленый, синий и фиолетовый – на основе нитридов галлия. 

Срок службы

Производители COB-матриц заявляют средний срок службы около 30 000 часов. Это около 3,5 лет непрерывной работы. У обычных светодиодов в технических характеристиках этот период указывается обычно в пределах до 50 000 часов (5,5 лет). Часто делается вывод о низкой надежности COB-элементов. На самом деле опыт эксплуатации новых светоизлучающих приборов еще не накоплен. Все цифры получены в результате расчетов, в которых часто не учитываются условия эксплуатации. И вряд ли кто-либо из изготовителей проводил реальные ресурсные испытания, длящиеся несколько лет. В них нет смысла – за это время придут новые технологии и материалы.

Надо учитывать, что гарантийные сроки и тех, и других элементов устанавливаются примерно одинаковыми – в районе 15 000 часов. Все, что дальше – прогнозы и чистый маркетинг

Поэтому все сведения о сроке службы на сегодняшний день носят характер деклараций, и относиться к ним следует с осторожностью

Принцип работы светодиода

Основные рабочие характеристики любого светоизлучающего диода сходны с характеристиками обычного диода. Когда подается напряжение, то электроны двигаются от материала N-типа через P-N переход и соединяются с отверстиями в материале P-типа. В обычных диодах энергия, которая возникает в результате соединения электронов с отверстиями, выделяется в виде тепла. Однако, когда речь идет о светодиодах, то энергия в них выделяется в первую очередь в виде света.

Светодиоды могут изготавливаться таким образом, что будут испускать красный, зеленый, голубой, инфракрасный или ультрафиолетовый свет. Это достигается путем изменения количества и типа материалов, которые используются в качестве присадки. Яркость света также может изменяться, что осуществляется с помощью управления количеством тока, проходящего через светодиод. Однако, как и любой другой диод, СИД имеет предельные значения тока, которые он может выдержать.

Технические характеристики светодиодов SMD

Характеристики СМД-светодиодов зависят от версии и производителя продукции.

SMD 3528

• Световой поток 5-11 Лм.
• Мощность 0.1 Вт.
• Номинальный ток составляет 20 мА
• Напряжение колеблется от 2.8 В до 3.1 В.
• Угол свечения 90 градусов.
• Рабочая температура от -40 до +85 градусов.
• Теплоотвод отсутствует.

SMD 5050

• Световой поток составляет 18-21 Лм.
• Мощность сверхъяркого диода состоит из мощности каждого из трёх кристаллов (0.7 Вт). Она составляет 0.21 Вт.
• Напряжение в диапазоне 3-3.3 В
• Номинальный ток составляет 20 мА.
• Прямой ток составляет 3х25 мА.
• Прямой пульсирующий ток 3х100 мА.
• Обратное напряжение составляет 5 В.
• Рабочая температура от -40 до +100 градусов.
• Индекс цветопередачи — 80-90 Ra.

SMD 5730

• Прямой ток варьируется от 150 мА до 300 мА.
• Прямой пульсирующий ток 300 мА.
• Световой поток 45-50 Лм.
• Угол рассеивания света составляет 120 градусов.
• Обратное напряжение 5 В.
• Индекс передачи цвета от 60 до 80 Ra.
• Мощность рассеивания 612 мВт.
• Рабочая температура от -40 до +130 градусов.

Цветовая температура светодиодов имеет широкий диапазон:

• тёплый белый (2900-4000 К).
• нейтральный (4300-4800 К).
• обычный дневной (5000-5800 К).
• холодный белый (6000-7500 К).

Как узнать, на какое напряжение рассчитан светодиод

Самый простой способ узнать номинальное напряжение светодиода – обратиться к справочной литературе. Но если попался прибор неизвестного происхождения без маркировки, то его можно подключить к регулируемому источнику питания и плавно поднимать напряжение с нуля. При определенном напряжении светодиод ярко вспыхнет. Это и есть рабочее напряжение элемента. При такой проверке надо иметь в виду несколько нюансов:

• испытуемый прибор может быть со встроенным резистором и рассчитан на достаточно высокое напряжение (до 220 В) – не каждый источник питания имеет такой диапазон регулировки;
• излучение светодиода может лежать вне видимого участка спектра (УФ или ИК) – тогда момент зажигания визуально не определить (хотя свечение ИК-прибора в некоторых случаях можно увидеть через камеру смартфона);
• подключать элемент к источнику постоянного напряжения надо со строгим соблюдением полярности, в противном случае легко вывести LED из строя обратным напряжением, превышающим возможности прибора.

Если нет уверенности в знании цоколевки элемента, лучше поднять напряжение до 3…3,5 В, если светодиод не зажегся — убрать напряжение, поменять подключение полюсов источника и повторить процедуру.

Почему светодиоды вообще работают?

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

Конструкция DIP-светодиода

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

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

Маркировка светодиодных фонариков

Следующий вид продукции, в котором могут применяться светодиоды — фонарики. Классификация соответствующих изделий также имеет нюансы. Маркировка светодиодов для фонариков в зависимости от политики производителей может быть как схожа с той, что характеризует классификацию светодиодных лент, которую мы рассмотрели выше, так и совершенно уникальной (хотя, безусловно, в интересах производителя — сделать ее как можно более приближенной к общеотраслевым подходам).

Для примера мы можем рассмотреть классификацию светодиодов для фонарей американской компании CREE — одного из лидеров мирового рынка соответствующей продукции.

Без синего нет белого

Важность изобретения качественной синейled-лампочки состоит в том, что без нее невозможно было создать светодиодный экран, передающий все оттенки цветов. Ведь для этого необходим белый свет, а для белого, как известно, требуется три составляющих: красный, зеленый и синий

Это знаменитая RGB-схема, где под буквой B скрывается blue.

Помимо этого синий светодиод стали использовать для получений чистого белого света в освещении. Вспомните желтые кружечки на светодиодных лентах и на других осветительных приборах. Это люминофор, который и является помощников в получении белого света.

Теперь понятно, почему синий led так важен в современной индустрии. И почему его производством заняты самые крупные мировые компании.

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°.

Устройство, конструкция и технологические отличия

Существует много признаков, по которым можно классифицировать светодиоды на группы. Одним из них является технологическое отличие и небольшое различие в устройстве, которое вызвано особенностью электрических параметров и будущей сферой применения светодиода.

DIP

Излучающий кристалл располагается на катоде, который имеет форму флажка, и соединяется с анодом тончайшим проводом. Существуют модели с двумя и тремя кристаллами разного цвета в одном корпусе с количеством выводов от двух до четырёх. Кроме этого, внутри корпуса может быть встроен микрочип, управляющий очередностью свечения кристаллов либо задающий чистоту его мигания.

В попытках нарастить световой поток, появился аналог с усовершенствованным устройством в DIP корпусе с четырьмя выводами, известный как «пиранья». Однако увеличенная светоотдача нивелировалась размерами светодиода и сильным нагревом кристалла, что ограничило область применения «пираньи». А с появлением SMD технологии их производство практически прекратилось.

SMD

Основа корпуса, на которую крепится кристалл, является хорошим проводником тепла, что в разы улучшило отвод тепла от светоизлучающего кристалла. В устройстве белых светодиодов между полупроводником и линзой присутствует слой люминофора для задания нужной цветовой температуры и нейтрализации ультрафиолета. В SMD-компонентах с широким углом излучения линза отсутствует, а сам светодиод имеет форму параллелепипеда.

COB

технологии COB

Разновидностью COB является Chip-On-Glass (COG), которая подразумевает размещение множества мелких кристаллов на поверхности из стекла. В частности, широко известны филаментные лампы на 220 В, в которых излучающим элементом служит стеклянный стержень со светодиодами, покрытыми люминофором.

Виды диодов

Все диодные элементы можно разделить на 2 большие группы: неполупроводниковые и полупроводниковые. Первая группа состоит из 2-х видов: вакуумных (кенотронов) и наполненных газом (стабилитронов с тлеющим или коронным разрядом, игнитронов и газотронов).

Вакуумные диоды – лампы с двумя электродами, один из них выполнен в виде нити накаливания. При открытии электроны движутся от плюса к минусу. При изменении направления движения тока прибор почти полностью закрывается, движение электронов прекращается.

Из газонаполненных диодных элементов на данный момент используются лишь газотроны с дуговым разрядом (стабилитроны), наполненные инертным газом и паром ртути и оснащенные оксидными термокатодами. Основная особенность – способность выдать высокое напряжение на выходе и работать с токами в несколько десятков ампер.

Полупроводниковые диоды – это емкости небольшого размера, из которых удален воздух.

Внутри размещаются 2 электрода:

• плюсовой (с электропроводностью p);
• минусовой (с электропроводностью n).

Принцип работы диодов для чайников

Чтобы понять, как работает светодиод, нужно знать, что такое p-n-переход. Это область, в которой соприкасаются полупроводники p и n типа, в результате чего один тип проводимости переходит к другому. N тип содержит электроны проводимости как носители заряда. Полупроводник p типа носитель положительного заряда (дырки).

Анод (p типа) является положительным электродом, катод (n типа) это отрицательный электрод. Внешняя поверхность катода и анода содержит контактные металлические площадки с припаянными выводами. Когда к аноду подается положительный заряд электричества, а к катоду отрицательный, то на р-n переходе между кристаллом катодом начинает течь ток.

Параметры и характеристики видов

Светодиоды SMD 3528  изготавливаются на основе  InGaN (нитрид галлия, нитрид индия) и AlGaInP (алюминий, галлий, индиевый фосфат). У большинства кристаллов этого типа индекс передачи цвета 60-80 Ra, а диапазон цветовой температуры 3000-7500 К. Это выше чем у более крупных SMD 5328. Световой поток генерируется от 5 до 11 Лм.

Светоотдача составляет 40 Лм/Вт, что делает эти LED крайне эффективными для освещения небольших областей. Никакого теплоотвода не предусмотрено, так как кристаллы неплохо справляются с повышенными температурами.  Угол рассеивания составляет 90 градусов, а область светоизлучения 4-5 мм.

Стоит отметить, что итоговая яркость света очень сильно зависит от температуры. Эксплуатация при температурах от +60 способна снизить яркость на 10%, а превышение границы в 80% станет причиной снижения яркости на 25%

Это одна из причин, почему полупроводниковым приборам важно охлаждение

При производстве изделия подвергаются бинированию – установке бин-кода, определяющего цветность, температуру и координаты освещения. Некоторые производители сопровождают свои товары специальными диаграммами цветности.

В процессе работы рассеиваемая мощность составляет 100 мВт, при прямом напряжении около 3 В. Устройства функционируют с током, не превышающим 25 А.

Ниже перечислены технические характеристики  светодиодов SMD 3528 с разными цветовыми гаммами. Для удобства представлены графики рабочих значений.

Красный светодиод

Красный свет

Технические характеристики красного светодиода:

Характеристики красного светодиода

Вольт-амперная характеристика красных диодов:

ВАХ красных светодиодов

Желтый светодиод

Желтый свет

Технические характеристики желтого LED:

Характеристики желтого светодиода

Вольт-амперная характеристика желтых диодов:

ВАХ желтых светодиодов

Зеленый

Зеленый свет

Технические характеристики зеленого LED:

Характеристики зеленого светодиода

Вольт-амперная характеристика зеленых диодов:

ВАХ зеленых светодиодов

Синий

Синий свет

Технические характеристики синего диода:

Характеристики синего LED

Вольт-амперная характеристика синих диодов:

ВАХ синих светодиодов

Белый

Белый свет

Технические характеристики белого диода:

Характеристики белого светодиода

Вольт-амперная характеристика белых диодов:

ВАХ белых светодиодов

Белые СМД представлены на рынке двумя разновидностями:

• холодный свет;
• теплый свет.

Отличия заключаются в составе спектра излучения.

Характеристики

Для того чтобы понять принцип работы устройств, необходимо знать следующие характеристики светодиодов:

1. Световой поток. Этот параметр измеряется в люменах (Лм) и показывает количество света, которое выдает лампа. Чем больше будет этот показатель, тем ярче она будет светить.2. Мощность потребления, измеряется в Ваттах (Вт). Чем меньше этот параметр, тем экономичнее расход электроэнергии.3. Светоотдача, ее единицей измерения считается Лм/Вт. Она является главной в работе и эффективности всего осветительного прибора.4. Диаграмма направления излучения. Параметр кривой силы света, благодаря которому распределяются потоки, излучающиеся диодами.5. Цветовая температура (оттенки белого освещения). Измеряется в градусах Кельвина в допустимом диапазоне от 2700 до 7000 К. Оттенок теплого цвета считается самым благоприятным для глаз, который варьируется до 4000 К, а все показатели, которые выше, принято обозначать, как «холодный белый». Чаще всего светильники с теплым светом стоят намного дороже, чем с холодным, так как это напрямую связано с особенностями их производства.6. Индекс цветопередачи. Эта величина показывает, насколько правдиво будет отображен цвет предмета, который освещается выбранными светильниками. Чем выше такой параметр, тем правдивее передается оттенок исходного предмета. 7. Производительность приборов освещения. Самым правильным решением является выбор брендовых заводов-изготовителей, так как такие компании могут предоставить более точные технические характеристики светодиодов, благодаря чему прибор прослужит заявленное время работы. Также в таких лампах предусмотрена защита от скачков напряжения и перегрева.8. Размер прибора. Не нужно судить о недостатках и достоинствах исходя из размера кристалла. Не имеет значения, большой или маленький используется светодиод, самым важным считается его мощность.

Учитывая такие характеристики светодиодов, можно выбрать именно то устройство, которое даст максимальный эффект от его целевого использования.

Принцип работы или что светится в светодиоде

Подключая к p-n переходу постоянное напряжение определенной величины и полярности, вызывают в переходе электрический ток в виде встречного потока носителей электрического заряда — «дырок» – положительных «частиц» и электронов – отрицательных. При встрече этих потоков в p-n-переходе происходит их рекомбинация или слияние. В «дырку» попадает свободный электрон с повышенной энергией, и она исчезает.

Схема работы светодиода.

Справа n-полупроводниковая часть кристалла, «обогащенная» свободными электронами, слева – p-полупроводниковая часть с положительными «частицами» – «дырками».

Энергия высвобождается в виде квантов света. Они эмитируются, т.е. излучаются из торца кристалла. Поток квантов попадает на отражатель. Его полированная поверхность отражает свет в нужном направлении. Особой конфигурацией поверхности формируют требуемую диаграмму направленности светового потока.

Схема получения света в p-n-переходе.

Напряжение для питания перехода прикладывается «+» – к аноду диода, а «-» – к катоду.