Типы светодиодов для освещения

Типы светодиодов для освещения

Экономить электроэнергию становится не просто модно, но и выгодно. С появлением разных видов светодиодных ламп стало возможным значительно сократить расходы на электричество как быту, так и на производстве. При этом их свет по качеству превосходит свет обычных ламп накаливания, а ресурс работы в несколько раз больше, чем у популярных недавно галогенных энергосберегающих лампочек.

Параметры для классификации

Единой общепринятой классификации видов светодиодных ламп и их характеристик пока что еще нет. Разные производители вводят свою маркировку и номенклатуру изделий. Но можно примерно классифицировать по таким параметрам:

  • сфера применения;
  • конструкция и световой поток;
  • тип применяемых светодиодов;
  • вид цоколя.

По сфере применения

Эта классификация наиболее понятная и простая. В зависимости от того, где будут применяться те или иные виды диодных ламп, зависят их параметры работы и размеры.

Источники света для офиса и дома на основе светодиодов предназначены для замены традиционных энергоемких ламп накаливания. Их размеры и форма практически идентичны тем, которые есть у ламп с нитью накала.

Уличные светодиодные источники света используются для подсветки сооружений, парков, дорог. Во многих городах уличные фонари заменяют на светодиодные светильники. Особенность таких ламп в их надежной защите от воздействия влаги и пыли.

Прожекторы как класс ранее не существовали — очень дорого обходились комплектующие для производителя. Отдельные прожекторы конструировались на основе мощных светодиодов и были всего лишь опытными и выставочными экземплярами. С улучшением технологии производства и снижением стоимости светодиодов стало возможно производить мощные и относительно недорогие ЛЕД прожекторы.

Автомобильные источники света включают в себя довольно много разновидностей светодиодных ламп — для подсветки салона, для индикации световых сигналов (габаритов, стопов, поворотов), для подсветки номера, для фар. Их форма и размеры такие же, как и у обычных автоламп. Автомобилисты предпочитают обычным лампам различные виды диодных лампочек по нескольким причинам:

  • более длительный срок службы;
  • экономичность, что важно при выключенном двигателе — не разряжается аккумулятор;
  • большая яркость;
  • безопасность — отсутствуют при разбитии осколки стекла, так как колба таких ламп изготавливается из прозрачного пластика.

Источники света на светодиодах для растений обладают особым свойством — они излучают много ультрафиолета. Для роста и жизни растений в тепличных условиях это важное свойство.

Промышленные светильники, как и уличные, оснащаются повышенной защитой от загрязнения. И их световая мощность на порядок выше бытовых, чтобы осветить значительные по размерам промышленные здания.

По конструкции и световому потоку

Существует всего три вида. Первый предназначен для общего использования. Он дает рассеянный световой поток и предназначен для освещения помещений и офисов. По своей форме такие лампочки напоминают груши (как у лампочек накаливания), «кукурузины» или свечи.

Второй тип — для получения акцентированного светового потока. Его применяют для подсветки витрин, различных небольших площадок и т. п. По конструкции напоминают светильники типа «спот» или миниатюрные прожекторы. Светильники линейного вида относятся к третьему типу. Они задуманы как замена люминесцентных источников света. По форме полностью с ними одинаковые.

По разновидности светодиодов

Первые лампочки этого типа производились с использованием индикаторных светодиодов. Сейчас их найти уже трудно, но возможно. Они воспринимаются больше как раритет для коллекций, нежели светотехническое оборудование для каждодневного использования. Их безопасность и качество излучаемого света намного ниже современных образцов.

Лампы на основе диодов SMD типа наиболее распространены. Малый нагрев и небольшие габариты делают возможным их применение в широких областях деятельности человека.

Более мощные лампы сконструированы на диодах мощностью 1, 2 или 5 Вт. Но у них большой недостаток — это сильный нагрев при работе. Организовать эффективный отвод тепла в небольшом корпусе нет возможности. Поэтому у них сравнительно большие корпусы, что делает их применение ограниченным.

Более современная технология основана на применении СОВ диодов. Они интегрируются напрямую в плату, а это повышает надежность и увеличивает отвод тепла. Световой поток более равномерный. Сами диоды можно изготовить любой формы.

Специалисты прогнозируют в будущем широкое использование ламп на основе филаментных диодов. Их технология производства еще находится на стадии развития. Опытные экземпляры имеют световую мощность с одним филаментом до 1,3 Вт, а световой поток равномерно распространяется во всех направлениях.

По виду цоколя

Существующие типы светодиодных ламп освещения по конструкции цоколя делятся на 3 основных класса. А именно:

  • резьбовой цоколь «Эдисона» (маркировка E);
  • штыревой цоколь (маркировка G);
  • контакты люминесцентных ламп (обозначается буквой T).

Наиболее распространен цоколь типа E. Цифры после буквы соответствуют его диаметру. У типа G цифра после буквы информирует о количестве контактов. Этот тип мало распространен, так как такие лампы нельзя подключать к сети 220 V напрямую без блока питания. Светодиодные аналоги люминесцентных ламп в своей маркировке цоколя также имеют цифру. Она обозначает расстояние между контактами в восьмых частях дюйма. Например: Т5 — это 5/8 дюйма, Т8 — 8/8 дюйма и т. д.

Несколько важных замечаний

При покупке LED лампы в интернет-магазине следует обратить особое внимание на размер колбы. На фотографиях лампочки кажутся одинаковыми по размеру с традиционными. Но часто их размер намного больше и они или не помещаются в плафон, или не эстетично торчат из него.

Читайте также:  Панель для проводов на стену

При замене галогенных ламп на светодиодные следует помнить, что блок питания от первых не подходит для подключения вторых. LED светильникам требуется свой источник питания.

Регулятор яркости (диммер) от ламп накаливания и галогенок также не подходит для светодиодных образцов. Есть некоторые виды LED лампочек, яркость которых можно регулировать. Но и диммер у них совсем с другими характеристиками.

Краткая историческая справка

Явление испускания электромагнитного излучения при прохождении тока через p-n переход было открыто еще в начале прошлого века британцем Раундом. Оно многие годы не имело применения на практике: сила излучения и его спектр не подходили для использования в быту из-за низкого качества самих полупроводников, образующих p-n переход.

В середине шестидесятых годов прошлого столетия появились первые индикаторные светодиоды красного цвета. Они и стали прародителями современных светодиодных ламп. Примерно через 30 лет сотрудниками компании Nichia были изобретены сверхяркие светодиоды. На них крепится специальная линза с люминофорным слоем, который отвечает за цветовую температуру получаемого светового потока.

Современные светодиодные лампы всех типов содержат четыре основных элемента, помещенных в общий корпус: непосредственно светодиод, оптическую систему, блок питания и радиатор для отвода излишней тепловой энергии.

Условно все светодиоды можно разделить на две большие группы:

    осветительные
    индикаторные

Осветительные это те, которые могут обеспечить световой поток не меньше, чем у традиционных источников света. Некоторые модели даже их превосходят.

    Filament
    PCB STAR

К индикаторным относится dip светодиоды. Рассмотрим сперва их.

Сокращение DIP расшифровывается как Direct In-line Package. Именно их в первую очередь начали массово выпускать в недалеком прошлом.

Трудно представить, но первые неказистые экземпляры для рядовых пользователей стоили от 200$ за штуку.

На сегодняшний день они уже не так распространены, но все же применяются:

    в устройствах индикации
    в панелях электронных приборов
    световых табло
    или елочных украшениях

По форме корпуса они могут быть круглыми, овальными или прямоугольными. Самые популярные типоразмеры с выпуклыми линзами – 3,5,8,10мм.

Напряжение питания 2,5-5В, при токе до 25мА.

Бывают разноцветными и многоцветными (RGB). Это когда в одном корпусе спрятано 3 перехода, а внизу есть 4 вывода.

В электрических схемах все светодиоды обозначаются как обычный диод с двумя стрелочками.

Несмотря на малые размеры и свою “древность”, отдельные модели из-за специфической формы корпуса, могут выдать в 1,5-2 раза больше яркости, чем некоторые SMD.

К тому же потребление энергии у DIP меньше чем SMD, да и стоят они дешевле. Однако SMD технология не стоит на месте и с каждым годом их параметры стремительно сближаются.

Данный вид на сегодня является самым популярным. SMD расшифровывается с английского = Surface-Mount-Device.

В своей конструкции они имеют полупроводниковый чип или кристалл, установленный на подложку. Снизу расположены контакты для подключения.

Каждый такой светодиод закрывается в корпусе, который напрямую можно припаивать к любой поверхности. Поэтому то их и называют ”изделиями поверхностного монтажа”.

Несмотря на одинаковое название “СМД”, в продаже можно встретить модели обладающие абсолютно разными:

    типоразмерами
    мощностью
    напряжением питания

О популярности данного типа могут говорить следующие цифры. Общее количество производимых светодиодов SMD, только в одном корпусе 2835, за год составляет несколько миллиардов штук.

Почему они так популярны? Конечно из-за своих достоинств:

    малая стоимость
    высокая надежность
    продолжительный срок службы
    ну а самое главное – высокая светоотдача

Таблицы всех технических характеристик наиболее популярных марок светодиодов марки SMD 2835, 3528, 5050, 5730:

COB – Chip On Board. У этого вида большое количество маленьких кристаллов размещено на единой подложке и все это собрано в одном корпусе.

Схема соединения этих кристаллов – последовательно параллельная. Сверху они заливаются люминофором.

По-другому их называют светодиодными матрицами. Их достоинства:

    легкость монтажа
    хороший световой поток
    высокий CRI
    разнообразная форма сборки светодиодов

Все эти преимущества очень кстати подошли для изготовления ярких и компактных прожекторов. Также КОБы активно применяют там, где нужна акцентированная и декоративная подсветка.

Однако из-за близости расположения кристаллов друг к другу, происходит сильный нагрев корпуса, даже если вы и обеспечите нормальное охлаждение. Поэтому если вам нужна качественная фокусировка, придется использовать силиконовую оптику.

На абы какую поверхность COM матрицы ставить нельзя. Ее необходимо предварительно подготовить.

В противном случае, от перепадов температур, подложка деформируется, что еще больше повысит температуру светодиода и приведет к его повреждению.

Кстати, это основная причина выхода из строя светодиодных прожекторов.

Приблизительно на один светодиодный ватт в режиме 100Лм/Вт нужно 20см2 площади радиатора.

По норме от 6 до 10Вт может пассивно принять воздух, в то время как теплопроводность алюминия 200-300 Вт/(м*К).

Есть у COB светодиодов и другие недостатки:

    высокая цена
    светоотдача и срок службы меньше чем у SMD видов
Читайте также:  Ставка рефинансирования приравнена к ключевой ставке

Поэтому на сегодня, для решения именно энергоэффективных задач в освещении, КОБ модели не совсем подходят. Это будет экономически не целесообразным.

Таблицы технических характеристик COB светодиодов:

Филаментные модели представляют из себя стеклянную полоску с наклеенными поверх нее светодиодами. С двух концов полоски металлизируются.

Через них подается питание. Если здесь применить различные кристаллы, то можно добиться достаточно высокого CRI.

Люминофор наносится сверху. При этом вся конструкция помещена в стеклянную колбу, как в обычной лампочке.

Однако для всей этой конструкции, как и в любом ярком светодиоде требуется охлаждение.

Для этого здесь применяют газ — гелий. Именно благодаря ему, происходит отвод тепла на внешние стенки колбы филаментной лампочки.

По простому можно сказать, что филаментная лампочка – это КОБ светодиод, который поместили в газовую среду. Достоинства филаментных моделей:

    можно легко изготавливать привычные нам всем модели лампочек классического вида (груша, свеча, шарик). При этом начинка у них будет модернизированная.
    одинаковое светораспределение как и у ламп накаливания

Именно поэтому их применяют как альтернативная замена обычным лампочкам в светильниках и люстрах.

Однако свечение такой лампы все же сопровождается высоким нагревом. Вследствие чего, наблюдается постепенная деградация диодов, и как итог – их непродолжительный срок службы.

Таблица сравнения филаментных моделей и других видов ламп и источников света:

Если исходить из занимаемой площади, то эти светодиоды занимают первое место по величине светового потока.

Данный светодиод состоит из одного единственного кристалла, имеющего большую площадь (относительно моделей SMD).

Однако по большому счету, это тот же самый SMD вид. Он напаивается к подложке из алюминия, напоминающую по форме звезду.

Если у вас очень мощный источник света, а не множество кристаллов, то и фокусировка его упрощается. Поэтому из таких типов светодиодов PCB Star и начали массово делать яркие мощные прожекторы и не менее яркие ручные фонарики.

Таблицы всех технических характеристик светодиодов “звезда”:

Из всех представленных видов на сегодняшний день, SMD модели являются самыми универсальными. Из них делают множество световой продукции:

В настоящее время светодиоды обрели широкую популярность. При этом четко разделить их по мощности, яркости свечения, области применения, форм-фактору и другим параметрам не представляется возможным, поскольку у каждого производителя своя классификация. Тем не менее, различные виды светодиодов можно объединить в классы по некоторым характерным признакам.

Индикаторные и осветительные LED

Чтобы яснее представлять, какие бывают светодиоды, их можно разделить на две большие группы: индикаторные и осветительные.

Индикаторные используются в основном в целях цветовой индикации, а также при подсветке дисплеев, приборных панелей и других приборов. То есть это светодиоды сравнительно небольшой мощности (до 0.2 Вт) с умеренной яркостью.

Осветительные LED используются при освещении помещений в составе светодиодных ламп и лент, в автомобильных фарах и везде, где требуется получить высокую интенсивность свечения. Мощность таких светодиодов может достигать десятков ватт.

Индикаторные LED

Индикаторные светодиоды, в свою очередь, можно разбить на несколько групп.

DIP светодиоды

Светодиоды этого типа представляют собой светоизлучающий кристалл в выводном корпусе, часто с выпуклой линзой. Типы корпусов: цилиндрические, диаметром 3, 4, 5, 8, 10… мм, и прямоугольные.

Выпускаются в очень широком диапазоне цветов – вплоть до ИК и УФ диапазонов. Могут быть как одноцветными, так и многоцветными (когда в одном корпусе сосредоточено несколько кристаллов разных цветов), — например, RGB.

Одним из недостатков этих LED можно отметить невысокий угол рассеяния светового потока: обычно не более 60⁰.

Super Flux “Piranha”

Конструктивно светодиоды Пиранья представляют собой сверхъяркие светодиоды в прямоугольном корпусе с четырьмя выводами. Такая конструкция позволяет надежно закрепить светодиод на плате.

Доступные разновидности: красный, зеленый, синий и три белых (различаются температурой свечения). Выпускаются в корпусах с линзой (3 и 5 мм) и без нее. Угол рассеяния варьируется в пределах от 40⁰ до 120⁰.

Область применения Piranha – подсветка автомобильных приборов, дневных ходовых огней, рекламных вывесок и т.д.

Straw Hat

Наряду с Piranha, большим углом рассеяния светового потока обладают светодиоды типа Straw Hat («соломенная шляпа»). Внешне они напоминают обычные цилиндрические двухвыводныне LED, но с меньшей высотой и увеличенным радиусом линзы, за что и получили свое название.

Излучающий кристалл в этих светодиодах расположен ближе к передней стенке линзы (не забудьте почитать про назначение линзы для светодиода), благодаря чему достигается угол рассеяния порядка 100-140⁰.

Выпускаются красные, синие, зеленые, желтые и белые LED. Благодаря способности создавать ненаправленное излучение, могут использоваться в декоративных целях, в качестве замены ламп аварийной тревоги и других местах, где требуется равномерная подсветка с низким энергопотреблением.

SMD светодиоды

Кроме выводных LED, выпускаются светодиоды типа SMD. Сюда следует отнести сверхъяркие цветные и белые светодиоды мощностью около 0.1 Вт в корпусе для поверхностного монтажа. Размеры корпусов обычно стандартные для любых элементов типа SMD: 0603, 0805, 1210 и т.д., где маркировка обозначает длину и ширину в сотых долях дюйма или в миллиметрах. При этом существуют как разновидности с выпуклой линзой, так и без нее.

Читайте также:  Смородина черный аист описание сорта

Благодаря простоте монтажа, на основе этих LED выпускаются светодиодные ленты. Например, широкую известность в этой области приобрел светодиод Cree SMD 3528.

Осветительные LED

Эти светодиоды применяются при освещении помещений и улиц в составе фонарей, автомобильных фар, светодиодных лент и т.д. В связи с этим обладают большой мощностью, высокой интенсивностью излучения, и выпускаются только в белом цвете в корпусах для поверхностного монтажа.

Обычно производятся две разновидности, различающиеся цветовой температурой: cool white (холодный белый) и warm white (теплый белый).

Поскольку кристаллов, излучающих белый свет, в природе не существует, при производстве осветительных светодиодов прибегают к различным технологиям смешения трех базовых цветов (RGB). От способа их сложения зависит цветовая температура получаемого белого света.

Одним из способов получения белого свечения является покрытие излучающего кристалла тремя слоями люминофора, причем каждый слой отвечает за свой базовый цвет. Другой метод состоит в нанесении двух слоев люминофора на кристалл голубого цвета.

Осветительные SMD LED

Большинство осветительных светодиодов также выпускаются в корпусах SMD. В отличие от индикаторных, характеризуются большей мощностью и производятся только в белом цвете.

Стоит отметить, что некоторые осветительные LED небольшой мощности, например упомянутые выше SMD 3528, могут использоваться в качестве индикаторных, поэтому здесь разделение на типы довольно условное.

Основная область применения SMD – светодиодные ленты и лампы, переносные фонари, фары автотранспорта. При этом они дают довольно направленное излучение (порядка 100⁰-130⁰), поэтому при освещении больших территорий приходится использовать большое количество этих LED для равномерной засветки площади.

Конструктивно осветительные SMD представляют собой покрытый люминофором излучающий кристалл на теплоотводящей подложке, обычно медной или алюминиевой. Встречаются как разновидности с линзой, так и без нее.

COB светодиоды

Большое распространение получили светодиоды типа COB (Chip On Board, чип на плате). По сути, это интеграция большого количества (обычно несколько десятков) кристаллов SMD в одном корпусе, которые потом покрываются люминофором.

На картинке вверху показаны для сравнения Cree SMD 5050 (слева) и COB – матрица из 36 чипов (справа).

COB используются только для освещения. Их световой поток на порядок больше, чем у одиночных SMD. Однако следует учесть, что эти светодиоды не подойдут для создания узконаправленного излучения ввиду большого угла рассеяния светового потока. При этом создать абсолютно ненаправленное излучение тоже не получится – угол рассеяния светодиодов менее 180⁰.

Замечено, что некоторым людям неприятен спектр свечения светодиодов типа SMD или COB. Кроме того, недостаточное количество светодиодов при засветке больших площадей приводит к тому, что освещенность носит дискретный характер, то есть сильно освещенные участки чередуются со слабо освещенными. Это нужно учитывать при выборе осветительных LED.

Filament LED

Этот тип светодиодов также используется пока только для освещения. Широкое распространение получили в качестве декоративной подсветки помещений. Спектр свечения, в отличие от SMD и COB, гораздо приятнее человеческому глазу и напоминает свет лампы накаливания. При этом сохраняются все присущие LED достоинства: низкое энергопотребление и долгий срок службы.

В этом ролике демонстрируется сравнение декоративной лампы накаливания мощностью 40 Вт и лампы Filament на 4 Вт:

Здесь видно, что при мощности в 10 раз меньше, световой поток, отдаваемый лампой Filament, в 3-4 раза больше.

В то же время КПД Filament даже выше, чем у тех же SMD, — при одинаковой мощности первые позволяют получить большую освещенность. Это достигается за счет технологии COG (Chip On Glass, чип на стекле), при которой светоизлучающие кристаллы устанавливаются на стеклянную подложку, а затем покрываются люминофором.

Сама подложка имеет цилиндрическую форму, что позволяет получить угол рассеяния светового потока 360⁰. То есть такие LED очень хороши при создании ненаправленного излучения.

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.

Заключение

Четко классифицировать все многообразие светодиодов достаточно сложно, поскольку редко те или иные LED производятся для каких-то конкретных целей. Тем не менее, основные направления их применения, — индикация и освещение, — пока остаются прежними, и приведенная здесь классификация подойдет для создания общего представления о видах светодиодов.

Ссылка на основную публикацию
Технология производства гранулированного комбикорма
Сегодня индивидуальное предпринимательство в деревне – это важная часть развития сельскохозяйственной отрасли в целом. Все больше людей начинает заниматься выращиванием...
Термостат с погружным датчиком
Термостат с выносным датчиком предназначен для установки датчика в погружную гильзу и управления внешними устройствами (насосом, котлом, приводом) по температуре...
Термоусадка на кабель айфона
В моей записи про зарядки, хороший человек Punker, напомнил мне про термоусадочную трубку.За что ему отдельное спасибо. Уже давно я...
Технология прокола под дорогой
Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) используется при монтаже различных коммуникаций. Метод удобен в случаях, когда нужно сохранить ландшафт, ЖД пути или автомобильную...
Adblock detector