Какие бывают виды светодиодов

Что такое светодиоды

Светодиоды – это приборы, излучающие свет, изготовленные с применением полупроводниковых материалов. Они превращают электрический ток, по ним протекающий, в свет, без дополнительных преобразований. Происходит это в результате работы механизма полупроводимости и сопутствующей ему рекомбинации. Полупроводимость и рекомбинация образуются в месте контакта двух полупроводников с разными типами проводимости. Термин «рекомбинация» по отношению к физике полупроводников означает исчезновение пары свободных носителей противоположного заряда. Разумеется, что это происходит с выделением энергии.

Светодиоды – обозначение на схеме

Светодиоды обозначаются короткой аббревиатурой буквами кириллицы – СД (светодиод). А также СИД (светоизлучающий диод). Или же латинскими буквами LED (Light Emitting Diode – с английского «светоизлучающий диод»).

Общее описание

По названию продукции можно понять, что такие диоды являются источниками, дающими довольно яркое излучение. Они были разработаны для ситуаций, когда обычные ленты стандартного типа не способны обеспечить нужный уровень света. Характеристиками таких изделий позволяют часто использовать их в автомобилях.

Сверхяркие светодиоды – источники света, которые имеют особенные показатели и свойства работы. Для функционирования такой продукции присущи следующие нюансы: лента экономична, дает высокий уровень свечения, имеет длительный эксплуатационный срок, позволяет использовать изделие в различных условиях.

Нужно обратить внимание на то, что часто сверхяркие диоды выпускаются с напряжением, равным 12 Вольт. Все источники данного типа функционируют на одном принципе

Изделие имеет чип, который производится из полупроводникового материала. Он покрыт специальными примесями для более эффективной работы. Вкратце: принцип функционирования заключается в том, что ток переходит с анода на катод. Одновременно с этим проходит передача напряжения лишь в одном направлении.

Цвет получаемого в результате освещения и длина волн определяются за счет того, насколько широка рабочая зона, передающая сигнал составляющим. Часто используется кремний и германий, позволяющие облегчить переход.

Светодиоды разделяются на два типа: инфракрасные, ультрафиолетовые. В их перечень входят модели как с напряжением 12 Вольт, так и другим. Подложкой выступает сапфир. Кроме такой классификации, существует еще несколько. Ниже рассмотрим их более подробно.

Характеристики светодиода 3 w

Светодиоды мощностью 3 ватта обладают увеличенной светоотдачей, но их КПД ниже, чем у 1-ваттных элементов. Это стало причиной снижения интереса пользователей, хотя возможности этих устройств намного выше. В частности, их стоимость из расчета на 1 лм освещения ниже, чем у светодиодов 1 Вт. Кроме того, они широко используются в системах освещения и декоративной подсветки, в комплектах автосвета, на велосипедных фарах. Часто встречаются в конструкции налобных фонарей.

Основные параметры светодиодов 3 вт:

• рассеиваемое напряжение на кристалле — 1.8-3,6 В (1.8-2 для инфракрасных, 2,1-2,4 для красных и желтых и 3,1-3,6 для зеленых, голубых и синих элементов);
• прямой ток — 600-700 мА;
• световой поток — 20-250 Лм на каждый кристалл;
• количество излучающих кристаллов — 1, 2 или 3;
• размер чипа минимальный — 4,2 × 4,2 мм, оптимальный — 5,4 × 5,4 или 6 × 6 мм;
• срок службы (заявленный) — до 50000 часов при соблюдении условий эксплуатации.

Существуют светодиоды с белым или цветным цветом излучения. Есть оттенки:

• белый;
• теплый белый;
• красный;
• инфракрасный;
• желтый;
• синий;
• зеленый.

Цвет светодиода зависит от того, какой тип полупроводника использован при его изготовлении. Кроме монохромных светильников есть многоцветные элементы (RGB).  Они имеют три излучающих кристалла красного, зеленого и синего цвета. При изменении напряжения питания возможно изменение оттенка свечения, что широко используется в декоративной или дизайнерской подсветке помещений.

Основная особенность LED 3w состоит в высокой требовательности к отведению тепловой энергии. Наиболее проблемным участком является точка присоединения кристалла к корпусу. Если не обеспечить качественное охлаждение. Светодиод быстро деградирует, потеряет свою яркость и выйдет из строя.

Устройство светодиода, принципы излучения света

Полупроводниковый переход p-n типа подключают к источнику постоянного напряжения в соответствии с полярностью выводов.

Внутри контактного слоя веществ p- и n-типов под его действием начинается движение свободных отрицательно заряженных электронов и дырок, которые обладают положительным знаком заряда. Эти частицы направляются к притягивающим их полюсам.

   Устройство светодиода, принцип получения света полупроводником

В переходном слое заряды рекомбинируют. Электроны проходят из зоны проводимости в валентную, преодолевая уровень Ферми.

За счет этого часть их энергии освобождается с выделением световых волн различного спектра и яркости. Частота волны и цветопередача зависят от вида смешанных материалов, из которых сделан p-n переход.

Для излучения света внутри активной зоны полупроводника требуется соблюсти два условия:

Эта сложная техническая задача решается несколькими путями. Один из них — создание нескольких слоев p-n переходов, когда образуется сложная гетероструктура.

Основные различия

Различие определяют элементы, из которых
изготовлен источник света, плотность их расположения и напряжение питания.

Цвет и температура светодиодной ленты

Цвет свечения светодиодной ленты может быть разный.

Классификация по этому параметру:

• монохромные
  (одноцветные);
• RGB
  (многоцветные).

Самые популярные изделия с белым и желтым свечением различных оттенков.

Белая светодиодная лента изготовлена из
синих диодов, цвет меняется за счет люминофора. Во время эксплуатации он
постепенно выгорает, свечение приобретает синеватый оттенок. Основной
недостаток этого вида светодиодных полос – ослабевание яркости свечения в
процессе эксплуатации.

Виды белого свечения:

• теплое;
• нейтральное;
• холодное.

В LED RGB устанавливаются разноцветные элементы с одним кристаллом (красным, зеленым, синим). Цвета их свечения смешиваются за счет близкого расположения. При изменении интенсивности излучения каждого из них можно получить разные виды оттенков. Другой вариант исполнения – установка RGB светодиодов, чаще всего SMD 5050. В их корпусе 3 разноцветных кристалла.

Сравнительно новые типы светодиодов в лентах — RGBW и RGBWW. Это чипы с четырьмя кристаллами, подключаются при помощи пяти проводов и специального RGBW контроллера. Наличие кристалла с белым свечением дает возможность получить больше видов цветовой гаммы свечения.

В RGBW и RGBWW могут использоваться трехцветные и белые SMD. Оттенок свечения последних теплый и холодный.

Существуют так же светодиодные полосы с
инфракрасным и ультрафиолетовым излучением, которые используются для оформления
ночных клубов, подсветки растений в оранжереях и теплицах.

Маркировка мощных светодиодов 3 w

Маркировка светодиодов 3 w представляет собой набор сокращений и символов. Они позволяют получить основную информацию о возможностях данного элемента. Пример стандартной маркировка:

3W R   2.2v   50-65LM   red

• 3W — мощность рассеивания кристалла;
• R — тип радиатора Star;
• 2,2 v — напряжение питания;
• 50-65LM — мощность светового потока, находящаяся в пределах 50-65 люмен;
• Red — цвет излучения (красный).

Полярность светодиода определяется визуально — на основании одного из выводов имеется отштампованный значок «-», обозначающий катод.

Необходимо учесть, что приведенный вариант маркировки присутствует не на всех светодиодах. Это наиболее распространенный, но не единственный вид. Производители используют собственные методы кодировки данных, отличающиеся от привычных обозначений. Если при покупке не удается определить параметры элемента. Рекомендуется ознакомиться с паспортом или описанием (datasheet). Как правило, параметры можно определить интуитивно, по величинам или буквам маркировки. Их значения угадываются, если есть хоть небольшой опыт использования светодиодов 3 w.