Основные типы светодиодов и их характеристики. Виды LED светодиодов и их параметры

Основные типы светодиодов и их характеристики. Виды LED светодиодов и их параметры

Светодиоды представляют собой устройства-полупроводники, чья главная особенность заключается в обеспечении преобразования электрического тока в излучение в формате видимого света.

Во всех типах светодиодов используется пара полупроводников, имеющих легирование различными примесями. Один полупроводник содержит в себе свободные электроны, а другой отверстия. Это помогает обеспечить наличие p-n перехода между полупроводниками в процессе осуществления перехода электронов от донора до реципиента.

Наиболее распространенные типы светодиодов

На сегодняшний день существует три наиболее распространенных типов светодиодов, отличающихся друг от друга не только своей формой, но и функциональным предназначением, техническими параметрами. Поэтому разберемся с видами светодиодов и их параметрами.

Выводные светодиоды

Такие led-устройства имеют специальные ножки, которые используются для облегчения их монтажа в отверстия, расположенные на печатной плате. На сегодняшний день такие светодиоды выпускаются в следующих модификациях:

• круглые;

SMD-светодиоды

Такие светодиоды имеют крайне широкое применение так, как они используются не только в лампах освещения, но и в индикаторных панелях, системах аварийного освещения. Популярностью также пользуются светодиодные ленты, использующие SMD-диоды, выпускающиеся в формате линеек и модулей. Такие led-устройства отличаются своей надежностью, энергоэффективностью, а также продолжительным сроком эксплуатационной службы.

COB-светодиоды

Такие светодиоды отличаются размещение на матричной подложке большого числа светодиодных элементов. Такой подход помогает добиться повышения плотности размещения кристаллов в особенности в сравнении с SMD-светодиодами.

Параметры светодиодов

При выборе led-светильников важно обращать внимание на характеристики и внешний вид светодиодов.

Ток

Однокристальные led-устройства отличаются средним размером рабочего тока, варьирующимся в пределах 200 mA. Многокристальные чипы имеют куда более высокое значение данного параметра. По мере роста тока обеспечивается увеличение как оттенка, так и световой температуры свечения чипа.

Напряжение

Для каждой модели светодиода напряжение будет различаться.

Мощность

Параметр мощности светодиода не только определяет его маркировку, но и используется для осуществления расчета нагрузки, подбора оптимального блока питания.

Светодиоды могут обладать следующей мощностью:

менее 0.5 ватт (малая мощность);

• 0.5-3 ватт (средняя мощность);
• от 3 ватт (большая мощность).

Какие бывают светодиоды по напряжению. Какие бывают светодиоды?

Все светодиоды можно классифицировать по определенным признакам – назначению, мощности, цветности и т.д. Предлагаем рассмотреть каждую классификацию в отдельности.

По типу применения

Все светодиоды по типу применения можно разделить на 2 большие группы – индикаторные и осветительные, а также лазерные.

1. Индикаторные. Используются в качестве индикаторов, которые встраиваются в габаритные огни автомобилей, светофоры, LED-ленты, гирлянды, электронные устройства и т.д. Эти светодиоды подразделяются на такие виды: DIP, «Пиранья», Strow Hat, SMD.
2. Осветительные. Их применяют для создания светодиодных светильников разного типа – для улиц, жилых и общественных помещений. Например, модель LeDron 9073-A создана для эксплуатации в сухих помещениях. Из осветительных диодов можно назвать: SMD LED, COB, Filament LED.
3. Лазерные. Это малая группа светодиодов, которые нельзя отнести ни к осветительным, ни к индикаторным. По конструкции это полупроводниковые элементы, обработанные особым образом так, чтобы генерировать сверхузкий луч света. Используются в устройствах для нанесения точной разметки, лазерных указках, компьютерных мышах и т.д.

Каких цветов бывают светодиоды?

Различие диодов по цветам излучения – первое, что приходит на ум. Действительно, это самая заметная разница между полупроводниковыми элементами. Цвет свечения будет зависеть от длины волны излучения.

Самый распространенный цвет свечения светодиодов – белый. В зависимости от цветовой температуры (измеряется в Кельвинах) он может быть нейтральным, теплым или холодным. Также встречаются зеленый оттенок свечения светодиодов, синий, красный, желтый, оранжевый и белый.

Это все касалось только монохромных оттенков свечения. Но есть и формат RGB, когда светодиодное устройство (например, RGB LED лента) может воспроизводить разноцветный спектр излучения. Фактически это достигается установкой монохромных диодов вместе. Это полупроводниковые кристаллы с красным излучением (R – “red”), зеленым (G – “green”) и синим (B – “blue”).

При подключении контроллера к осветительному прибору начинается воспроизведение свечения кристаллов в заданном порядке, что и создает светодинамический эффект многоцветного излучения.

Какой мощности бывают светодиоды?

Еще одна характеристика, по которой различают полупроводниковые элементы – мощность. Мощность диода, как правило, напрямую связана с его яркостью – чем мощнее элемент, тем более яркий поток света он создает. При этом он будет и потреблять больше электроэнергии, и требовать более эффективного отвода тепла в корпусе осветительного прибора.

Светодиоды с самой малой мощностью – индикаторные, а также диоды поверхностной установки (SMD). В среднем, показатель их мощности равен 0,06-0,2 Ватт. К мощным моделям будут относиться брендовые полупроводниковые кристаллы (таких производителей, как CREE, Osram и других). Показатель их мощности будет достигать значения в 2,6 Ватт.

На какое напряжение бывают светодиоды?

Как такового понятия напряжения у светодиодов нет. Фактически определяется лишь величина напряжения на выходе диода после прохождение через него номинального тока, а через эту величину определяется напряжение на самом кристалле.

Зависит это напряжение от цвета излучения LED-элемента. К примеру, для красных и желтых диодов напряжение будет варьироваться от 1,8 до 2,4 вольт, а для белых, синих и зеленых будет доходить до 3 вольт.

Какой формы и размеров бывают диоды?

Также LED-элементы можно разделять по формам и размерам. Они могут иметь различную форму:

• Цилиндрическую;
• Квадратную;
• Прямоугольную.

Размеры будут определяться в миллиметрах. Для цилиндрических диодов указываются размеры высоты и диаметра, для квадратных и прямоугольных – размеры сторон. Например, распространенный ЧИП-светодиод SMD 3528 имеет размеры сторон 3,5 x 2,8 мм.

Все светодиоды имеют свое предназначение и могут использоваться в разных сферах – в конструкциях светильников для жилых помещений (к примеру, в модели LeDron SCOPE B), в светодиодных лентах разного назначения, в прожекторной подсветке и т.д.

Чтобы подробнее узнать про конструкцию светодиодов, их составные части и устройство, советуем прочитать статью «Как делают светодиоды».

Виды светодиодов. Принцип работы.

Кристалл состоит из полупроводниковых материалов, которые расположены слоями. Свечение появляется после протекания электричества между границами их соприкосновения. В одном полупроводнике (n) преобладают электроны (отрицательные частицы), а в другом (p) –  ионы – дырки (положительные частицы). Полупроводниковые соединения способны пропускать электричество только  от p -слоя к n -слою, т.е. в одну сторону.

Схема появления излучения.

Под воздействием электричества электроны из n-слоя и дырки из р-слоя начинают двигаться к р-n-переходу. Происходит рекомбинация дырки и электрона — между р-n-границей протекает ток. Электроны переходят на низший энергетический уровень, с высоких орбиталей на более низкие. Освобождается энергия, которая  излучается в виде фотонов.

Описанный процесс протекает во всех полупроводниковых диодах. Но длина волны фотона не всегда находится в заметном человеческому глазу спектре. Для появления видимости необходимо движение элементарных частиц в определенном интервале: от 400 до 700 нм. Это достигается подбором определенных химических веществ. У каждого есть особая длина волны и цвет излучения.

Самые удачные материалы получаются из соединений типа A^IIIB^Vи A^IIB^VIгде II, III, V и VI – валентности элементов. Например, уже упоминавшийся арсенид галлия, фосфат индия или селенид цинка  и теллурид кадмия. Подобные соединения называют прямозонными. Возможно получение разнообразных  по свечению светодиодов: от ультрафиолетовых до инфракрасных.

К другой группе относятся непрямозонные полупроводники. Это карбид кремния, сам кремний, германий и другие. Диоды из них свет светят очень неярко. Впрочем, научные работы по использованию таких веществ продолжаются. Основные поиски решения ведутся в области технологий квантовых точек и фотонных кристаллов.

Кроме света при p-n-переходе освобождается еще и тепло. Для его отвода необходим теплоотвод (часто в этой роли выступает корпус изделия) или радиатор.

Кристалл светодиода состоит из полупроводниковых материалов, расположенных слоями. Свечение появляется после протекания электричества между границами их соприкосновения. В одном полупроводнике (n) преобладают электроны (отрицательные частицы), а в другом (p) – ионы – дырки (положительные частицы). Полупроводниковые соединения способны пропускать электричество только от p-слоя к n-слою, т.е. в одну сторону.

Схема появления излучения

Под воздействием электричества электроны из n-слоя и дырки из р-слоя начинают двигаться к р-n-переходу. Происходит рекомбинация дырки и электрона — между р-n-границей протекает ток. Электроны переходят на низший энергетический уровень, с высоких орбиталей на более низкие. Освобождается энергия, которая излучается в виде фотонов.

Описанный процесс протекает во всех полупроводниковых диодах. Но длина волны фотона не всегда находится в заметном человеческом глазу спектре. Для появления видимости необходимо движение элементарных частиц в определенном интервале: от 400 до 700 нм. Это достигается подбором определенных химических веществ. У каждого есть особая длина волны и цвет излучения.

Непрямозонные полупроводники

К другой группе относятся непрямозонные полупроводники. Это карбид кремния, сам кремний, германий и другие. Диоды из них светят очень неярко. Впрочем, научные работы по использованию таких веществ продолжаются. Основные поиски решения ведутся в области технологий квантовых точек и фотонных кристаллов.

Отвод тепла

Кроме света при p-n-переходе освобождается еще и тепло. Для его отвода необходим теплоотвод (часто в этой роли выступает корпус изделия) или радиатор.

Виды светодиодов для фонарей. Главные три типа светодиодов

Рассмотрим более подробно основные виды светоизлучающих диодов, имеющие различное конструктивное исполнение и производимые по разной технологии.

Выводные светодиоды

Для выводных светодиодов характерно наличие, так называемых, «ножек», предназначенных для их монтажа в отверстиях печатной платы. Этот тип продукции применяется для индикации и подсветки.

Отдельные модификации используются в бытовых фонарях, переносных светильниках, «лазерных» указках. Встречаются 3 типовых модификации корпусов:

Круглой формы 3, 5, 8 мм

Прямоугольные светодиоды «Пиранья»

Цилиндрические светодиоды

SMD светодиоды

SMD светодиоды устанавливаются на плату методом поверхностного монтажа. Их основой является светодиодный чип (кристалл), размещенный в прямоугольном или квадратном корпусе. Плюсовой и минусовой выводы выполнены в виде металлических полосок.

Процесс создания СМД-диода состоит из четырех этапов: выращиванию кристалла, планарной обработки пленки, бинирования (сортировки чипов по категориям – бинам), размещения полученных чипов в специализированный корпус. Кристаллы выращиваются при помощи технологии, использующей металлоорганическую эпитаксию: послойное наращивание кристаллической структуры и создание контактных отводов от каждого p-n перехода.

Выращенные кристаллы размещаются на подложке, отводящей излишки тепла. При наличии эффективного теплоотвода даже мощные модели работают в стабильном рабочем режиме. Срок беспроблемной службы составляет несколько лет.

На поверхность готовых чипов наносят один из вариантов оптического покрытия, чаще всего люминофор. На мощных светоизлучающих диодах монтируют пластиковую фокусирующую линзу, формирующую диаграмму направленности светового потока.

Светодиодные светильники комплектуются сборкой SMD-диодов, обеспечивающей требуемую величину светового излучения, измеряемую в люменах.

COB-светодиоды

Идея COB-матрицы состоит в размещении большого числа светодиодных элементов на общей подложке. Такое решение обеспечивает более высокую плотность кристаллов на единицу площади по сравнению с SMD-технологией (дискретные чипы в отдельных корпусах).

В итоге компактная матрица излучает суммарный световой поток с лучшей интенсивностью и однородностью. Керамическая или алюминиевая подложка с диодами герметично заливается люминофором. Для отвода излишков тепла готовая плата устанавливается на радиатор.

COB-диоды соединяются последовательно в кластеры. При питании 9 вольт – 3 штуки, 12 вольт – 4 штуки. Рабочий ток нормируется, исходя из вида используемых кристаллов. Соединение созданных кластерных цепочек выполняется параллельно в соответствии с требуемой выходной мощностью/яркостью.

Источник: https://stroika-i-remont.info/stati/vidy-i-tipy-svetodiodov-chto-predstavlyayut-soboy-svetodiody

Smd светодиоды характеристики.

SMD означает Surface Mounted Device, что с английского переводится как компоненты, предназначенные для поверхностного монтажа. Эта технология изготовления электронных компонентов на печатной плате. Основным отличием технологии от традиционной (сквозного монтажа в отверстия) выступает то, что компоненты монтируются без отверстий и только со стороны токопроводящей дорожки. Их приклеивают, а затем припаивают.

Особенности SMD-светодиодов

Первые LED-светильники производились с применением обычных светодиодов. Они оснащены аксиальными (проволочными) достаточно длинными выводами, которые предназначены для монтажа в отверстия в плате.

У светодиодов типа SMD есть только небольшие контактные площадки, которыми устройства монтируются прямо на плату. Это планарные (плоские) выводы, не требующие отверстий в плате. Ввиду простоты такого монтажа после появления SMD-компонентов его доверили роботизированным системам, которые делают все автоматически. Это сделало изготовление осветительных приборов более экономичным.

Еще одним преимуществом SMD-светодиодов стала возможность изготовления миниатюрных, но мощных диодов. Это связано с улучшенным отводом тепла от кристаллов. Они почти лежат на плате, а еще имеют короткие и массивные выводы. Этим и обусловлена возможность эффективного отвода тепла от мощных кристаллов. Хотя многие из них все-таки нуждаются в подборе и расчете радиатора . Снаружи для защиты от окружающей среды их заливают компаундом, часто с добавлением люминофора, который выравнивает цветовую характеристику диода.



Характеристики и виды SMD-светодиодов

Первое, с чем стоит разобраться, – это маркировка SMD-светодиодов. В общем виде в обозначении присутствует аббревиатура SMD и 4 цифры, например, SMD 3528. Это один из самых распространенных типоразмеров SMD-светодиодов. В данной маркировке отражаются только размеры в миллиметрах: 3528 означает 3,5х2,8 мм. Соответственно, SMD 5050 имеет размеры 5,0х5,0 мм, а SMD 5730 – 5,7х3,0 мм.



Различия наблюдаются и в отношении ряда других параметров. Самые значимые характеристики SMD-светодиодов приведены в таблице.

Типы светодиодов smd. Виды, характеристики, маркировка SMD-светодиодов