Типы светодиодных светильников

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.

СОВ vs Суперъяркий диод: case study

Чтобы наглядно увидеть плюсы и минусы технологии COB, давайте проверим ее в деле по сравнению с аналогичным решением для создания направленного света — суперъярким диодом. И ту, и другую технологию возьмем в составе изделия — светильника. Оценивать будем по следующим параметрам:

1.  Дизайн;
2.  Качество светового пучка;
3.  Энергоэффективность;
4.  Долговечность;
5.  Применимость.

Ита-а-ак, леди и джентельмены, поприветствуем! В левом углу ринга — даунлайт на сверхъярком светодиоде; в правом углу ринга — даунлайт с COB-матрицей! Fight!

Из чего производят?

Светодиод содержит кристалл, выращенный или наращенный из химических элементов. Его основой являются полупроводники, которые помещены в корпус. Технологии производства могут отличаться в зависимости от вида диода. Также электрические компоненты могут быть с добавлениями различных легирующих элементов, придающих улучшение основным характеристикам. А как это сделано, мы рассмотрим ниже.

Размеры кристаллов

Сверхъяркий элемент выстраивается на кристаллах, размеры которых указываются как mil – тысячная доля дюйма. Если перевести величину в миллиметры, получится 0, 0254 мм. Размер стандартного кристалла составляет 30х30 и 45х45 mil.

Специалисты для определения размера кристалла используют цифровые штангенциркули с острыми концами. Инструмент позволяет выявить величину с точностью до 0,01 мм. Среднестатистическому человеку достаточно знать, что размер соотносим с мощностью:

• 1 W – 45х45 mil или 30х30 mil;
• 0,75 W – 24х40 mil;
• 0,5 W – 24х24 mil.

Кристалл светодиода производители утапливают в корпусе, поэтому для измерения не применяют микрометр.

Прорыв продолжается

Итак, возвращаемся к теме «диодная лампа COB». Никто не собирался отказываться от этих светодиодов, просто пришла необходимость видоизменить сам светильник, сделав его недорогим. Вариантов изменения конструкции было несколько, но оптимальным оказался один.

• Во-первых, отказались от керамических подложек. То есть кристаллы стали устанавливать на плато напрямую.
• Во-вторых, все кристаллы покрывались единым слоем люминофора. Поэтому светильник светится равномерно без видимых отдельных светящихся точек.

И вот тут COB матрицы стали выигрывать перед SMD матрицами. В схемах светодиодных ламп на 220 В помешалось до 70 кристаллов на один квадратный сантиметр. То есть, светильник становится в разы меньше, но его яркость не уступала другим моделям. В конце концов появилась возможность использовать в источниках света данного типа и отражатели, и рассеиватели, которые устанавливаются на традиционных лампах.

Типы

В последнее время на рынке появились COB-светодиоды со встроенными драйверами. «На борту» теперь не только матрица, но и элементы выпрямителя, а также микросхема стабилизации тока через излучающие элементы. Как видно, дополнительные элементы не спрятаны под общий кожух, а смонтированы на отдельной плате и объединены в модуль.

Такой тип светодиодов технологии COB представляет собой единый блок, к которому осталось только подвести питающее напряжение.

1. Дизайн

Первое, что хочется отметить, — это внешний вид соперников. Зачастую именно он является определяющим при выборе заказчиком LED-источника света.

На фото ниже представлены два “бойца” из нашего каталога — встраиваемый светильник на сверхъярких светодиодах 7W TD20 IP44 Round (слева) и встраиваемый точечный светильник на основе LED-матрицы от Edison Opto 7W G2 TD20 IP44 (справа).

Разница очевидна и состоит в количестве светящих точек (источников светового излучения) в даунлайте: для светильника из сверхъярких диодов 7W TD20 IP44 Round — 7 точек; для светильника на базе COB-матрицы от Edison Opto 7W G2 TD20 IP44 — одна точка (как в привычных галогенных лампах).

На вкус и цвет, как говорится, товарищей нет, но, по нашему опыту, более консервативные во взглядах покупатели отдают предпочтение светильникам на COB-матрице (вероятно, из-за более привычного вида источника света).

Принцип работы и характеристики

Новых принципов в основу работы COB-светодиодов не положено. Все тот же p-n переход из арсенид-галлия, фосфида индия или других материалов. Та же рекомбинация основных зарядов с излучением светового кванта при приложении прямого напряжения. Тот же монохроматический свет с узким спектром. Те же принципы получения недоступных цветов – при подаче питания излучение светодиодов (в оптическом диапазоне или УФ) инициирует свечение люминофора. Этот известный способ позволяет получить цвета, которых нельзя достичь при непосредственном свечении полупроводниковых переходов. Nакже никуда не делась проблема отведения тепла. Новизна элементов – только в технологии производства, позволяющей вывести светоизлучающие приборы на новый потребительский уровень.

Управление

Управление COB-светодиодом сводится к коммутации питающего напряжения, и в этом плане принципиальных отличий от обычных приборов нет. Включать и выключать такой элемент можно:

• ручным выключателем на соответствующее напряжение;
• электромагнитным реле или пускателем;
• электронным ключом (транзистор, тиристор).

Надо только учитывать, что мощность такого светодиода может достигать 100 Вт, а рабочее напряжение – 220 В. Коммутационный элемент должен иметь соответствующие параметры.

Рекомендуем к просмотру: COB led против smd led

Преимущества и недостатки CSP

Малые размеры источника света уже сами по себе являются преимуществом для построения прожекторов и светильников, имеющих кривую силы света сложной формы. Как известно, чем ближе источник света к точечному, тем проще конструкция оптики, фокусирующей световой поток в нужном направлении. Угол распределения света у CSP светодиода, установленного на непрозрачную монтажную плату, равен 180°. С одной стороны, это недостаток, так как на основе таких светодиодов практически невозможно создать бюджетный светильник без вторичной оптики, что легко делается для SMD-светодиодов, имеющих угол распределения света 120°, приемлемый для многих применений. С другой — огромное преимущество при использовании в лампах-ретрофитах, устанавливаемых вместо ламп накаливания. В ретрофитах требуется обеспечить максимально широкий угол распределения света, для чего используется сложная оптическая система, в которой теряется до 40% светового потока. CSP-светодиод естественным образом дает распределение света в пределах полусферы, из дополнительной оптики потребуется разве что рассеиватель. Именно поэтому технология CSP нашла применение в первую очередь в производстве светодиодных ретрофитов.

Малые размеры светодиода и хороший теплоотвод через его заднюю поверхность позволяют размещать CSP-светодиод внутри линзы, плотно подогнав линзу к люминофору. В итоге между ними отсутствует воздуш – ный промежуток, что улучшает характеристики оптической системы. Отсутствие встроенного отражателя становится преимуществом, так как линза не только направляет свет в нужном направлении, но и собирает излучение, испускаемое боковыми поверхностями чипа. Исключение из этой системы встроенного отражателя, характерного для обычных светодиодов, позволяет повысить КПД системы.

Но самое главное преимущество CSP — значительное снижение стоимости светодиодов. Поскольку зависимость цены на светодиоды от светового потока близка к линейной, принято сравнивать не абсолютные значения цен, а стоимость 1 лм. Например, для CSP-светодиодов производства Seoul Semiconductor цена 1 лм составляет 0,04 долл. США, а для обычных Power LED светодиодов от того же производителя — 0,06 долл. США. Но это еще не предел — технология CSP только что появилась, по мере ее развития цены будут снижаться, и разрыв в цене 1 лм между ней и Power LED может достигнуть 3 раз.

Значительного снижения цен на светодиоды удастся добиться, если люминофор будет наноситься не на отдельный кристалл, а на всю полупроводниковую пластину, из которой потом вырезаются чипы. Для обычных светодиодов это сделать невозможно, но при использовании CSP групповое нанесение люминофора становится реальностью. На пластине прорезаются канавки со стороны слоя сапфира на глубину чуть ниже р-n перехода. Далее вся пластина покрывается слоем люминофора. Попадая в канавки, люминофор покрывает чипы с боковой стороны. Потом пластина распиливается по уже имеющимся канавкам. На пути внедрения этой технологии в серийное производство стоит проблема обеспечения равномерности полива люминофором. Но для нее нашли несколько решений, которые, возможно, уже в 2016 позволят дополнительно снизить цены на полупроводниковые источники света.

Поскольку CSP-компоненты не имеют ни прочной оболочки, ни хотя бы некоей несущей подложки, их прочность полностью определяется прочностью полупроводникового чипа. То есть, CSP-светодиоды — довольно хрупкие устройства. Поэтому для их монтажа требуется высокая культура производства, хотя сама по себе стоимость монтажа сопоставима с SMD. Пока неизвестно, смогут ли средние по размеру производители светильников осуществлять монтаж CSP-светодиодов на своих производствах так же просто, как сейчас это делается для SMD-светодиодов. Скорее всего, на первых порах производители светильников будут работать только с готовыми платами, на которых уже установлены CSP-светодиоды.

Отличительные характеристики COB

Светодиоды COB – полупроводники с напряжением 12-39 В, током до 160-900 Ма, мощностью 3-30 Вт и световым потоком 90-110 лм.

Как любой источник света, COB LED обладаютдостоинствами и недостатками, к первым можно отнести:

• разнообразиеформ;
• возможностьоснащения технологическими отверстиями;
• наличиечеткой теневой границы благодаря плавному распределению луча;
• высокуюсветоотдачу;
• зависимостьмощности только от количества кристаллов и геометрии платы.

Основной недостаток – неремонтопригодность (при выходе из строя нескольких чипов необходимо менять всюматрицу).

Filament LED – модификация COB- матрицы, так как обе изготовлены по одной технологии. Так как кристаллы нанесены на стеклянный стержень, технология переименована в COG (Chip-on-Glass).

На рынке доступны светодиодные «кукурузы». Такая лампа состоит из СОВ-пластин, по внешнему виду схожа с изделием из SMD 5730 или 5630.

Технические параметры:

• цокольЕ27;
• напряжение3-35 В;
• мощностьпримерно 9 Вт;
• токот 100 мА до 2,5 А;
• светбелый теплый;
• поток800 лм.

Блок питания из 2-х конденсаторов, сглаживающих напряжение и устраняющих пульсацию. Такие лампочки греются, но не слишком. Отремонтировать их нельзя, нужно менять всю подложку. Чтобы продлить срок службы, необходимо создать оптимальные условия эксплуатации.

Параметры и характеристики

Итак, технические характеристики. Современные COB светильники могут достигать мощности 100 Вт. При этом яркость свечения достигает до 150 Лм/Вт, что является даже очень приличным показателем.

Размеры матрицы (она может быть квадратной или круглой) от 1 до 3 см. Это для внутреннего применения. Для уличных светодиодных ламп используются диоды с размером матрицы 3×12 см. Срок службы светодиодных ламп с COB диодами составляет 300000 часов, более мощные аналоги служат до 500000 часов.

Некоторые специалисты, учитывая небольшой срок службы, говорят о низкой способности данного вида светильников. Но тут есть один нюанс. Проверка срока эксплуатации ламп проводилась в экстремальных условиях. После чего математическими исчислениями подвели итог, что они в непрерывном режиме проработают 6 лет. А за это время, наверняка, появятся новые осветительные приборы, более экономичные, надежные и яркие.

Внимание! Практически все производители дают гарантийный срок эксплуатации 200000 часов, в течение которого они готовы провести ремонт.

В принципе, технические характеристики говорят о том, что светодиодные лампы на сегодняшний день это самый экономичный вариант системы освещения в доме. Конечно, он и самый дорогой в плане первого взноса (цена). Но стоит на них обратить внимание, если перед потребителем стоит проблемы экономии.

Проверка светодиода с помощью мультиметра

Иногда возникает необходимость в проверке работоспособности светодиода. Сделать это можно с помощью мультиметра. Тестирование выполняется в следующей последовательности:

Материал основания

Основание предназначено для крепления кристаллов. Его создают из таких материалов:

• Алюминий. Бюджетные светодиоды отличаются недостаточной теплопроводностью, накаливаются при эксплуатации. Отличить алюминиевое основание можно по легкому весу;
• Медь. Хорошо отводит тепло от чипа, но имеет больший вес. Диоды в процессе эксплуатации нагреваются.

Светодиоды мощностью 10 – 100 W с медным основанием должны весить в 2-3 раза больше стандартных на 5 W.

Что такое SMD

Технология SMD (Surface Mounting Device) – дословно можно перевести как «устройство с креплением на поверхность».

Основным отличием этой технологии от «традиционной» технологии сквозного монтажа в отверстия является то, что компоненты монтируются на поверхность платы. Это обеспечивает меньшие габариты конструкции, лучший теплоотвод, вариативность исполнения. Данная конструкция на сегодня является самой распространенной в освещении и используется в источниках света практически всех типов.

На сегодняшний день именно технология SMD является самой распространенной в светодиодном освещении и используется в светильниках практически всех типов.

Данная технология прямо-таки создана для организации мощного рассеянного освещения, которое достигается за счет распределения по всей площади светильника значительного количества мелких светодиодов (в одном изделии бывает до 700 шт), что позволяет не применять в светильниках никакой дополнительной оптики, только обычное защитное стекло корпуса светильника. Для увеличения степени рассеивания (например для помещений с компьютерной техникой), применяется молочный, призматический либо микропризматический рассеиватель.

Поскольку светодиоды располагаются на алюминиевой линейке большой площади, а расстояние между ними достаточно велико, охлаждение LED не вызывает больших трудностей, отсюда и долговечность SMD линеек при правильном их питании.

Их из минусов светильников с SMD линейками следует отметить большую сложность их ремонта, поскольку при выходе из строя одного светодиода перестает гореть вся линейка, а заменить SMD-светодиод самостоятельно – достаточно трудоемкая задача. Замена же линейки целиком – уже накладна в финансовом плане. Справедливости ради нужно сказать, что большинство Производителей светодиодных светильников в России при возникновении гарантийного случая заменяют линейку целиком.

Процесс производства

COB матрицы изготавливаются в несколько автоматизированных этапов.

• На подложку наносится клеевой состав, который обеспечит высокие адгезионные качестве.
• Монтаж кристаллов.
• Затвердение клея.
• Чистка матрицы плазменной технологией.
• Пайка кристаллов с плато.
• Нанесение люминофора.

Внимание! В данной технологии люминофор смешивается с силиконом. Последний обеспечивает полную герметичность световой конструкции.

Cob светодиод

Самая сложная технологическая операция, которую до недавнего времени невозможно было реализовать, это нанесение тонкого адгезионного слоя. Все дело в том, что слой клея должен быть определенной толщины. Если он будет тонким, то кристаллы в процессе эксплуатации начнут отклеиваться. Если будет слишком толстым, то уменьшится тепловая отдача кристаллов на подложку. Эту проблему решили китайцы, которые предложили использовать метод магнетронного напыления. Поэтому новые матрицы теперь носят название MCOB, то есть Multi Chip-on-Board, что в переводе означает «многочисленные кристаллы на плате». Правда, от этого устройство светодиодной лампы не изменилось. Именно эта технология позволяет в настоящее время производить светодиодные лампы больших мощностей.

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.

Проводники LED-элементов

Тончайший проводник обеспечивает качество подключения кристалла к источникам питания. Хорошее изделие изготавливается из золота, на одном контакте находится по 2 элемента. Характеристика проводников наиболее выражено прослеживается на автомобильной подсветке. Золотой элемент выдерживает колебания до 30 В, а медный перегорает.

Монтаж COB светодиодов

Основноепреимущество COBLED– упрощение монтажа кристаллов. Не требуется защитныйкорпус, светодиоды крепятся к радиатору (по сути, к корпусу светильника). Схема такая же, как у самых популярныхсветодиодов SMD,но один диод заменяет цепочка, состоящая из нескольких кристаллов.

Справка! В мощной СОВ-матрице может быть десятки и сотни кристаллов, соединенных последовательно и параллельно, для питания требуется блок на 9-40В. 

Требования к условиям эксплуатации

В плане соответствия условиям эксплуатации LED светильники независимо от своего функционального типа нормируются так же, как и любая другая светотехника. То есть, всем изделиям присваивается определенная категория по:

• Типу монтажа — потолочный, подвесной, консольный, напольный и т.д.
• Классу энергопотребления — существует 7 классов от А до G, но светодиодная техника соответствует двум верхним классам (А и B).
• Классу электробезопасности — от 0 до 3.
• Степени пылезащищенности (от 2 до 6) и влагозащищенности (от 0 до 8) — маркируется двузначным индексом IP, например, IP20 (достаточно для чистых, сухих помещений) или IP67 (для уличного размещения и промышленных помещений с тяжелыми условиями эксплуатации).

Достоинства и недостатки

К плюсам можно отнести:

1. Светодиоды очень экономичны.
2. Крайне долго служат. По паспорту они служат от 30 000 до 100 000 часов.
3. Хорошая светоотдача. Выдают световой поток до 250 люмен.

К минусам относят:

1. У светодиодов именитых брендов цена весьма высока.
2. Непродолжительная гарантия от производителя – от 3 до 5 лет.
3. Для продления службы диода нужно применять качественные блоки питания, а значит – дополнительно тратиться.
4. Угол рассеивания очень мал, и для достижения качественного освещения нужно большое количество ламп.

Светодиоды крайне полезны и интересны как источник света. Применяя их, можно добавить изюминку в оформление комнаты или даже осветить ее полностью, но они никогда не заменят другие виды ламп.

По материалам сайта LampaGid.

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.

4. COB-технология.

COB (Chip-On-Board — чип на плате) — технология, при которой чип кристалла монтируется (прикрепляется, впаивается) в плату, и обеспечиваются высочайшие: надёжность (защищёность контакта от окисления), миниатюрность и теплоотвод. Помимо этого, стоимость производства таких светодиодов ниже по сравнению с SMD-светодиодами.

COB технология впервые была применена в Японии в конце 2000-х годов компаниями Citizen и Sharp. Они же первыми использовали в качестве монтажной платы для светодиода керамическую пластину с низким тепловым сопротивлением. В настоящее время используются как алюминиевые, так и керамические платы, а объем производства светодиодов по этой технологии составляет порядка 20% от всех выпускаемых светодиодов и постоянно растет.

Тот факт, что все больше производителей светодиодов во всем мире начинают выпускать COB-светодиоды, говорит о хороших перспективах этой технологии вскоре занять лидирующие позиции в коммерческом и бытовом освещении на многие годы. Но, тем не менее, стоит отметить, что COB-технология не может полностью вытеснить SMD, в силу ряда технических ограничений и недостатков. Например, для профессионального освещения с заданной кривой силы света (для уличного или узконаправленного освещения) технология COB неприменима. Кроме того, если необходим равномерно светящийся источник света (например, потолочный светильник большой площади), лучше использовать много небольших SMD-светодиодов.

В заключение стоит отметить, что светодиодное освещение сегодня становится все более популярным. Высокие темпы роста этого рынка способствуют развитию новых технологий производства светодиодов, и расширяют границы их использования. В современных офисных и жилых помещениях, а также в наружном освещении, многие области применения раньше казались прочно закрепленными за классическими типами источников света. Сегодня эти постулаты подлежат пересмотру: светодиоды обеспечивают не только экономию затрат, но и широкие возможности создать высококлассное освещение для жизни, работы и творчества.

Подключение светодиода.

Самым простым случаем подключения светодиода является подключение с резистором. Последний необходим для токоограничения, чтобы исключить перегорание led при скачках напряжения.

При соединении нескольких светоизлучающих диодов возможны разные варианты их соединения.

Последовательное подключение.

Элементы соединяются последовательно с учетом полярности. В цепи значение тока   постоянно, а напряжение на led-элементах суммируется.

Параллельное соединение.

В этом случае постоянным в цепи сохраняется напряжение, а силы тока на элементах складываются. У данного типа соединения есть недостаток. На разных светодиодах может быть неодинаковое падение напряжения. Поэтому ток на каком-нибудь элементе может превысить допустимый, что приведет к поломке.

Во избежание этого следует подключать к каждой параллельной цепи свой резистор.

Параллельно-последовательное соединение.

При подключении большого количества светодиодов стоит использовать параллельно-последовательную электрическую схему. При этом в параллельных ветках напряжение одинаковое.

Полярность светодиодов

Полярность светодиодов

При неправильном включении светодиод может сломаться. Поэтому важно уметь определять полярность источника света.  Полярность – это способность пропускать электрический ток в одном направлении.  

Полярность моно определить несколькими способами: 

• Визуально. Это самый простой способ. Для нахождения плюса и минуса у цилиндрического диода со стеклянной колбой нужно посмотреть внутрь. Площадь катода будет больше, чем площадь анода. Если посмотреть внутрь не получится, полярность определяется по контактам – длинная ножка соответствует положительному электроду. Светодиоды типа  SMD имеют метки, указывающие на полярность. Они называются скосом или ключом, который направлен на отрицательный электрод. На маленькие smd наносятся пиктограммы в виде треугольника, буквы Т или П. Угол или выступ указывают на направление тока – значит, этот вывод является минусом. Также некоторые светодиоды могут иметь метку, которая указывает на полярность. Это может быть точка, кольцевая полоска.  
• При помощи подключения питания. Путем подачи малого напряжения можно проверить полярность светодиода. Для этого нужен источник тока (батарейка, аккумулятор), к контактом которого прикладывается светодиод, и токоограничивающий резистор, через который происходит подключение. Напряжение нужно повышать, и светодиод должен загореться при правильном включении.  

• При помощи тестеров. Мультиметр позволяет проверить полярность тремя способами. Первый – в положении проверка сопротивления. Когда красный щуп касается анода, а черный катода, на дисплее должно загореться число , отличное от 1. В ином случае на экране будет светиться цифра 1. Второй способ – в положении прозвонка. Когда красный щуп коснется анода, светодиод загорится. В ином случае он не отреагирует. Третий способ – путем установки светодиода в гнездо для транзистора. Если в отверстие С (коллектор) будет помещен катод – светодиод загорится.  
• По технической документации. Каждый светодиод имеет свою маркировку, по которой можно найти информацию о компоненте. Там же будет указана полярность электродов.  

Выбор способа определения полярности зависит от ситуации и наличия у пользователя нужного инструмента.  

Расшифровка кода маркировки светодиодной ленты

Для изготовления светодиодной ленты используется диэлектрик, имеющий толщину 0,2 мм. На него наносятся токопроводящие дорожки, имеющие контактные площадки под чипы, предназначенные для монтажа SMD-компонентов. Лента включает отдельные модули, имеющие длину 2,5-10 см и рассчитанные на напряжение 12 либо 24 вольта. В состав модуля может входить 3-22 светодиода и несколько резисторов. Длина готовых изделий в среднем составляет 5 метров при ширине 8-40 см.

На бобину либо упаковку наносятся маркировку, в которой содержится вся актуальная информация о светодиодной ленте. Расшифровка маркировки можно увидеть на следующем рисунке:

Статья по теме:

Цветовая маркировка.

Маркировка led в мире не стандартизирована. Изготовитель сам решает, что он будет обозначать на корпусе.

Светодиоды российского производства маркируются цветовым кодом. Он состоит из цветных кружочков или черточек. Примеры маркировки приведены ниже на рисунке.

Рассмотрим маркировку известных мировых производителей.

Philips.

В качестве примера возьмем модель Luxeon Rebel. Она маркируется LXML-ABCD-EFGH. В этой аббревиатуре зашифровано следущее:

• LXML – серия;
• ABC – информация о свете:  как распределяется, цветовая температура;
• D – величина тока;
• E – запасная буква на будущие модели;
• FGH – яркость (в люменах).

Cree.

Фирма предлагает обозначение SSSCCC-BD-0000-NNNNN, где:

• SSS – серия;
• CCC – описание цвета:
• BD – индекс цветопередачи:
• 0000 – код производителя;
• NNNNN – индивидуальный номер по цветовой температуре и яркости. Стоит уточнить в техническом описании.

Видео: основные параметры светодиодов

Подведем итоги

В aledo-pro мы придаем первостепенное значение качеству света и хотели бы отметить, что особенности технологий, которые сегодня применяются при производстве светодиодов, важно учитывать заказчикам при принятии решений о выборе в пользу одной из них.

Сегодня рынок светодиодных решений в России находится на стадии становления (российские стандарты в этой области еще только формируются), поэтому риск приобрести некачественное светотехническое оборудование весьма высок.

Из всех правил бывают исключения, кроме, пожалуй, одного: выбор в пользу той или иной конкретной технологии лишь тогда по-настоящему безопасен и эффективен, если он делается исходя из решаемой задачи и при поддержке профессионалов, обладающих хорошей репутацией.