Led что это: Что такое led экран. Led что это. Что такое led монитор. — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Что такое led экран. Led что это. Что такое led монитор.

Каталог экранов

Постараемся ответить на самые распростроненные вопросы наших клиентов — что такое led монитор, что такое led экран, led что это, технические характеристики светодиодного экрана?
Светодиодный экран (также называемый LED экран, видеоэкран, светодиодная панель, LED вывеска, LED screen, LED display и т.д.) — это устройство отображения и передачи визуальной информации, в котором каждой точкой — пикселем — является один или несколько полупроводниковых светодиодов. Светодиоды образуют пиксели, пиксели встроены в модули, модули помещаются в кабинеты, из которых впоследствии собирается светодиодный экран. Площадь светодиодного экрана может быть любой, т.к. из кабинетов монтируется абсолютно целостная конструкция. Некоторые экраны могут иметь несколько вариантов использования. Например, светодиодный экран от завода BAKO можно использовать как обычный светодиодный экран, либо как спортивный светодиодный периметр, что несомненно пригодится для различных спортивных комплексов.

Область применения:

Светодиодные LED-экраны для внешней установки. К ним относятся стационарные или фиксированные экраны, в том числе медиафасады, видео-вывески, которые монтируются на стены зданий, крыши, отдельно стоящие металлоконструкции и т.п.

Светодиодные LED-экраны внутренней установки. Обычно такие экраны монтируют в торговых центрах, на сцене концертных залов и концертных площадках, различных шоу, кинотеатрах, кафе, барах, ресторанах и т.д.

LED-видеоборд. Это большие светодиодные экраны, основная задача которых состоит в трансляции видео контента для большого количества зрителей, например, для дорожного трафика или для зрителей на спортивных аренах.

Устройство светодиодного экрана:

Первым, без чего была бы невозможна работа светодиодного экрана, является: Светодиод или Light-emitting diode (LED) — это полупроводник, который загорается, когда электричество проходит через него. Светодиоды не содержат нити, как обычные лампочки, и они не имеют тонких деталей, которые ломаются или сгорают, поэтому светодиоды служат долго, иногда более 10 лет. Для экранов применяется два типа светодиодов DIP и SMD.

DIP- это одна лампочка-светодиод, имеет излучатель какого-нибудь одного цвета в одной пластиковой линзе, в полноцветных экранах используются в основном DIP-светодиоды красного, зеленого и синего цветов. Каждый DIP светодиод создает пиксель на светодиодном экране и состоит минимум из 3х светодиодов: красного, зеленого и синего (1R1G1B — каждого цвета по одному).

SMD – это, по сути, то же самое, что и DIP, только светодиоды трех цветов упакованы в один корпус.

Очень важно при покупке светодиодного экрана знать упаковочную компанию, которая выпустила светодиоды для вашего экрана. Потому что во многом именно от упаковочной компании зависит будущее качество светодиодного экрана и его стоимость. Так, более качественные модели светодиодов могут стоить дороже аналогичных по техническим характеристикам в несколько раз. Например, китайские производители светодиодных экранов чаще всего используют светодиоды от компаний MLS, DSBJ, KingLight, Nationstar. Все они могут иметь «на бумаге» одинаковые характеристики, но по факту сильно отличаться по качеству и цене, чем и пользуются недобросовестные поставщики светодиодной продукции, выдавая одну продукцию за другую.

Driver IC и Количество обновлений кадров

Driver IC (Integrated Circuit) — еще одна ОЧЕНЬ важная часть светодиодного экрана, от которой, как и от светодиода, зависит качество будущего изображения на светодиодном экране. Driver IC был специально изобретен для корректного питания светодиодов. Он обеспечивает стабилизацию тока, что позволяет получить стабильный световой поток. Состоит такой драйвер из понижающего трансформатора и диодного оста (это преобразователь переменного тока в постоянный), ёмкостей и контроллера. Контроллер — это самая главная часть драйвера, он убирает или, правильнее сказать, регулирует мерцание (частоту обновления), обеспечивая защитные функции (защита от КЗ, перегрева, бросков напряжения и т. д.). Стоимость драйвера, а, следовательно, и светодиода определяется качеством и функциональностью контроллера.

Так мы плавно подошли к частоте обновления (рефреша, refresh) — это количество обновлений кадров за определенное время (измеряется в Гц или Hz). Например, если частота рефреша компьютерного монитора 75Гц, то это говорит о том, что обновление картинки происходит 75 раз за 1 секунду. Этот показатель очень важен, поскольку от него зависит качество восприятия изображения. Если частота рефреша будет недостаточной, то будет видно «биение» изображения — мерцание. Долго на такой экран смотреть не получится, глаза быстро устанут. Если же мерцание происходит быстро, то суммирование вспышек света воспринимается как горящим постоянно, на такой экран можно смотреть долго, при этом не чувствуя никакого дискомфорта. На сегодняшний день частота обновления в светодиодных экранах составляет не менее 600 Гц., но чем выше этот показатель, тем лучше воспринимается изображение.

Пиксель (pixel) SMD & DIP

Теперь поговорим про пиксель (pixel) – это минимальная единица изображения на светодиодном экране, создаваемая светодиодами SMD или DIP.

Количество пикселей на 1 м2 на светодиодном экране – это разрешение светодиодного экрана. Чем больше пикселей, тем выше качество изображение.

Отсюда получаем шаг пикселя – это расстояние от центральной точки одного пикселя до центральной точки соседнего пикселя. Соответственно, чем меньше шаг, тем выше разрешение экрана и четче картинка. Шаг пикселя получил обозначение латинской буквой «Р», например, P2.5 – означает, что LED экран с шагом пикселя 2.5мм.

Итак, мы разобрали, что такое светодиод, из чего он состоит и как влияет на качество изображения и стоимость светодиодного экрана. Но это еще не все. Светодиодный экран также состоит из модулей.

Светодиодный модуль и кабинет

Светодиодный модуль – это корпус, с лицевой стороны которого размещены светодиоды, а с обратной электронные элементы. Разные производители выпускают модули разных размеров, например: 160х160мм, 320х160мм, 256х256мм и др. В состав модуля входят: монтажная плата, светодиоды и светодиодная маска. Светодиодные модули складываются в кабинет, размер кабинета напрямую зависит от того, какого размера модули используются. Материал кабинета зачастую зависит от целей, для которых планируется использовать светодиодный экран. Например, если экран будет висеть стационарно на одном месте (фиксированный тип экрана), то дешевле использовать железо, а если экран планируется собирать и разбирать (арендный тип экрана), то их делают из алюминия (такие кабинеты называют Die-casting cabinet). Для состыковки кабинетов между собой используют замки. Конструкция кабинета и замков позволяет стыковать кабинеты между собой так, что на изображении не будет видно никаких стыков и полос. Конечно, мы говорим о кабинетах хорошего качества, в противном случае на изображении мы увидим много стыков и черных полос.

Далее кабинеты имеют класс защиты от окружающей среды – IP. Защита IP – это классификация степеней защиты электрооборудования от попадания в него каких-либо предметов и жидкостей, в соответствии с международным стандартом IEC 60529, разработанным Европейским комитетом по электротехнической стандартизации (CENELEC). Для уличных и внутренних экранов применяется разная степень защиты. К примеру, для внутреннего экрана будет достаточно IP31, а для уличного лучше использовать кабинеты с защитой IP65.

Еще одной важной особенностью кабинета является то, как он будет обслуживаться в будущем, т.е. с какой стороны его можно будет открыть для технического обслуживания. Кабинеты с передним обслуживанием чаще всего встречаются у светодиодных экранов для внутреннего применения, а кабинеты для уличного — зачастую с задним обслуживанием. Это связано с тем, что для уличного кабинета важна герметичность, которую достаточно сложно обеспечить при маленьком шаге пикселя (ниже P8) и переднем обслуживании, также это увеличит стоимость оборудования до 30%. Поэтому проще и надежнее для уличных экранов использовать кабинет с задним обслуживанием.

Управление светодиодным экраном

Зачастую ВСЁ, что может показать монитор вашего компьютера, без проблем покажет и светодиодный экран, будь то статическая картинка, видеофайл или онлайн-трансляция. Для светодиодного экрана это не имеет никакого значения. Все дело в программном обеспечении и видеопроцессоре или компьютере, который led панелью упарвляет, передавая информацию на драйвера постоянного тока, а те, в свою очередь, уже подают напряжение в определенной последовательности на светодиоды экрана. Видеопроцессор или управляющий компьютер с помощью программного обеспечения управляют каждым светодиодом, включая и выключая его в определенный момент, тем самым формируя разноцветное изображение на экране.

Качество изображения в немалой степени зависит от возможностей системы управления светодиодным экраном, которая может быть синхронной или асинхронной. На нашем сайте подставлены системы управления от компании VDWALL, которые являются одними из лидеров на рынке по производству видеопроцессоров.

Итак, при синхронной системе управления LED экран показывает то же самое изображение, что и монитор компьютера, т.

е. отображает информацию в режиме реального времени. Так можно выводить информацию с видеокамеры или организовать онлайн-трансляции.

При асинхронной системе светодиодный экран выводит ранее записанную информацию. Такая система управления позволяет экрану работать автономно, без использования управляющего компьютера по заданной программе.

Закажите Расчет LED экрана
прямо сейчас

И наш менеджер подготовит расчет стоимости нескольких вариантов светодиодных экранов для Вашего проекта

Нажимая на кнопку «ОТПРАВИТЬ», я даю согласие на обработку персональных данных

Есть вопросы? Звоните, и мы с удовольствием на них ответим.

8-800-201-2942 Звонок по России бесплатный

LED-светильники — Практическая электроника

LED—светильники — это приборы, который излучают свет с помощью осветительных светодиодов. Эксперты определили его как одну из самых перспективных и развитых технологий нынешнего века. Данный источник света, известный также как светодиодный, становится все более востребованным в разных сферах. Успешно применяется в промышленном, бытовом и даже уличном освещении.

Умеренное свечение: история развития

Развитие LED-светильников имеет насыщенную многолетнюю историю. Данное таинственное свечение было обнаружено совершенно случайно. Как обычно и случается в научных открытиях – пытаются найти одно, а получают совсем другое и новое. Именно благодаря рекламной индустрии, которая двигает прогресс последние полвека, началось продуктивное развитие LED-изобретений.

Изначально свет, который излучался от полупроводника, назвали довольно странным именем – эффект Лосева. Затем в СССР занимались дальнейшими доработками в области световой индустрии, а в США внедряли все на практике. Однако LED—свечение еще не было развито должным образом.

1962 год стал прорывным в области освещения. Ник Холоньяк с командой изобретателей США (Иллинойский университет) создали светодиоды, которые светили красным и желто-зеленым цветом по структурам GaP, GaAs. Первооткрывателем современных светодиодных ламп считают именно Ника Холоньяка. В результате его открытия мир получил абсолютно новый источник освещения. Он имеет массу отличий от люминесцентных, классических ламп, а также и от неоновых устройств. Волна, излучаемая новым прибором, определялась в верхней границе созерцания человеческих глаз, и ее длина составляла до 600 нм. Первые светодиоды предлагали световую отдачу максимально 2 Лм/Вт. Основными проблемами, с которыми на тот момент столкнулись, были высокая себестоимость светодиода и малый диапазон светового излучения.

Через некоторое время свою лепту в продвижение LED-светильников на практике внесла рекламная индустрия. Наружная реклама уже не обходилась без диодов – разноцветных, мигающих. Но в то же время весь цивилизованный мир стала волновать тема тотального расхода энергоресурсов.

Читайте крутую статью про автомобиль тесла.

В Японии как самой технически развитой стране начали работу над оптимизацией затрат. В итоге удалось открыть LED синего цвета, за что японцы получили Нобелевскую премию. Светодиод синего цвета стал решающим кирпичиком в развитии LED-технологий. Ученые, наконец, определили, что на получение определенного цвета влияет сплав проводника, точнее, его состав. При смешении зеленых, синих и красных спектров получался диод белого цвета. В то время LED уже обоснованно себя зарекомендовало как основной вид освещения.

Современные LED-светильники: преимущества

Нынешние технологии направлены на оптимизацию и эффективное использование количества расходуемой электроэнергии. Прогресс все эти годы не стоял на месте, и сейчас мы имеем возможность выбирать определенный уровень яркости освещения.

Светодиодные светильники по сравнению со стандартными лампами накаливания отличаются своей долговечностью, пожаробезопасностью и надежностью. Высокоэффективные светодиоды, расположенные в комплексе по одной прямой, способны задавать направленность освещению. Кроме того, теперь появился огромный выбор цветовой гаммы. Помимо белого (теплый, холодный тон) успешно используются LED-лампы зеленого, красного, желтого, синего, золотистого цвета и их различные вариации.

В чем измеряется напряжение, статья на эту тему.

Традиционные лампы накаливания имеют мощность 30 Вт, LED-светильники отличаются потребляемой мощностью начиная от 14,5 Вт.

Технология производства LED-светильников исключает использование вредных и угрожающих здоровью человека веществ. Корпус из алюминиевого сплава несет в себе функцию теплоотвода.

Светодиодное освещение, несомненно, способно придать любому помещению особую атмосферу и уют.

Помимо всего вышеперечисленного, LED-светильники имеют еще ряд неоспоримых преимуществ:

простота монтажа;
огромный диапазон рабочих температурных показателей: от -50◦ до +65◦ по Цельсию;
показатель КПД – около 100%, у ламп накаливания – около 5-15%.

Варианты исполнения LED-светильников

Классификация светодиодных ламп определяется сферами их применения. Их можно разбить на следующие группы:

– в зависимости от места монтажа:

настенные;
потолочные;
напольные;

– в зависимости от способа монтажа:

накладные;
встраиваемые;

– в зависимости от типа корпуса:

каскадные;
светильники-прожекторы;
точечные;
светодиодные ленты;

– в зависимости от области применения:

для офиса;
для дома;
промышленные;
для общественных помещений;
экстерьерные.

Придать любой точке помещения акцент и выгодно ее выделить помогут светодиодные споты, которые имеют поворотный кронштейн.

После определения сферы применения и места крепления осветительного прибора вторым вопросом обычно становится цена. Немалая стоимость по сравнению с обычными лампами обусловлена тем, что светильники LED гарантированно прослужат Вам не один десяток лет и станут отличным дополнением любого интерьера.

Современное LED-освещение – это, несомненно, весомый прорыв не только в сфере световой индустрии, но и в дизайнерских решениях. Если для Вас на первом месте всегда остается здоровье – свое и окружающих, впору задуматься о данных абсолютно безвредных приборах.

Широкий выбор многофункциональных, креативных вариантов LED-светильников представлен в современных магазинах. Выбирайте свой вариант комфорта, не выходя из дома!

Что такое mini-LED дисплей и зачем он нужен Apple

В ближайшее время, возможно уже через несколько недель, аббревиатура mini-LED, или её вариант miniLED будут попадаться на глаза намного чаще, чем сейчас. Везде: в рекламе Apple, на страницах онлайн-магазинов, и в обзорах яблочных устройств. Для пользователя необходимо и достаточно знать, что это – не более чем еще один тип дисплеев, и скорее всего очень неплохой. Что-то вроде LCD, LED, OLED и им подобных. Чтобы без каких-либо проблем пользоваться устройством с любым из дисплеев, знать, чем он отличаются от всех других необязательно. Тем не менее, попробуем разобраться в этом «буквенным супе», не забираясь в технические дебри, на пальцах.

За этими экранами будущее

Я хорошо помню первый увиденный мной плоский дисплей – тусклый, на который нужно было смотреть строго перпендикулярно к поверхности экрана: даже при незначительном отклонении от этой позиции изображенное на экране исчезало. И тем не менее, это было чудо. Практически все разновидности сегодняшних дисплеев (за исключением OLED и нескольких его вариантов) – прямые потомки LCD. В конце нулевых и вплоть до второй половины десятых годов нашего века на LCD-дисплеи смотрели как на динозавров, обреченных на вымирание, но почему-то не спешащих никуда уходить. Они так и не ушли – более того, они возвращаются. Но прежде, чем рассказать их историю, надо разобраться с её главными героями.

Содержание

1 Чем отличается LCD от LED
2 Что такое OLED дисплей и как он работает
- 2.1 Плюсы OLED
- 2.2 Минусы OLED
3 Что такое mini-LED дисплей
- 3.1 Плюсы mini-LED
4 Где Apple использует mini-LED

Чем отличается LCD от LED

Цветной ЖК-дисплей Nokia 6630

Первым улучшением примитивных и невероятно дорогих LCD-дисплеев была их подсветка. За ЖК-экраном размещался источник света, который решил множество проблем, добавив вместо них новые. У экранов с подсветкой угол зрения (отклонение от перпендикуляра к экрану, на котором можно было разглядеть текст и картинки на экране) был большим, но стоило все это заметно дороже.

Затем появились LED-дисплеи. LED – это светодиод, полупроводниковый прибор, который при пропускании через него электрического тока излучает яркий свет.

LCD-дисплеи со светодиодной подсветкой, в рекламных целях, стали называть LED-дисплеями. Жить стало ярче и веселее. Пожалуй, дисплеи стали слишком яркими, потому что покупателей притягивали к себе самые яркие экраны в торговом зале, и их покупали в первую очередь. Качество плоских дисплеев и их размеры стремительно росли, как и их тиражи – а цены не менее стремительно падали. В первом iPhone тоже был LCD-дисплей с очень умеренными характеристиками. О том, чем это кончилось, промолчу.

Что такое OLED дисплей и как он работает

OLED – это светодиод на основе органических соединений, испускающий очень яркий свет. В OLED-дисплеях нет ни LCD-экрана, ни LED-подсветки. Каждый пиксель (точка на экране) в таких дисплеях – это три отдельных светодиода красного, зеленого и голубого цвета.

iPhone X стал первым телефоном Apple с OLED

Плюсы OLED

Контрастность (соотношение между самым черным и самым ярким свечением точки экрана) OLED-дисплеев практически бесконечна. Потому что любой пиксель можно просто выключить. OLED-дисплеи тоньше, они не утрачивают работоспособность даже когда их сгибают, у них фантастическая скорость реакции – у них столько преимуществ, что люди клюнули на них как плотва на приманку.

Производители смартфонов переходили на OLED, про OLED писались восторженные статьи, LCD и LED дисплеи называли устаревшими, но Apple долго не переходила на OLED, несмотря на возмущение пользователей и их угрозы уйти с iPhone. Ушли с iPhone немногие, а причины яблочного консерватизма были более или менее понятны.

Минусы OLED

Помимо фантастических способностей, у OLED-дисплеев были не менее фантастические недостатки. Они быстро выгорали, особенно голубые светодиоды (точность отображения цвета при этом, мягко говоря, терялась), а чем ярче светился экран, тем быстрее дисплей приходил в негодность. Яркие неподвижные картинки, через какое-то время, оставляли на экране свой след. В больших устройствах (в планшетах или в ноутбуках) добавлялись еще и свои проблемы.

Apple все же решилась на использование OLED-дисплеев, начиная с Apple Watch (объявлены в 2014 году, вышли в свет в 2015), затем в 2016 был MacBook Pro (с OLED Touch Bar), а в 2017 OLED появился в юбилейном iPhone X. Многие из проблем OLED Apple удалось нейтрализовать, но некоторые из них неизлечимы в принципе, их удалось только ослабить.

Пример выгорания, за 510 часов. Сверху вниз: Samsung Galaxy S7 Edge, iPhone X, Samsung Galaxy Note 8

Что такое mini-LED дисплей

Сначала в Apple с типично яблочным упорством и упрямством пытались исправить пороки OLED. Нашли десятки оригинальных и остроумных решений, но приемлемого для Apple качества добиться не удалось. И тогда дисплейное подразделение обратило внимание на совершенно нереальный и невыполнимый тип дисплеев, существующий исключительно в виде нескольких прототипов, производить которые массовыми тиражами в 2012 или 2013 году (точнее неизвестно), как и в 2020, совершенно невозможно – mini-LED.

Это почти тот же OLED, но вместо освоенных промышленностью и инженерами светодиодов на основе органических соединений в них используются нормальные светодиоды очень маленького размера. На каждый пиксель (которых обычно миллионы) – по три штуки. Все плюсы OLED без его недостатков. Свои недостатки, хоть и с трудом, но устранимы.

В mini-LED используются светодиоды очень маленького размера

Время реакции и контрастность – как у OLED, но для выгорания пикселя требуется в сто, а то и в тысячу раз большее время экспозиции. Представляете, если такой экран будет в iPhone 12? Ну ведь пушка!

Первый в мире серийный ноутбук с mini-LED дисплеем, MSI Creator 17

Плюсы mini-LED

Высокая яркость;

Улучшенная контрастность по сравнению с OLED;

Энергоэффективность;

Большее время на выгорание;

Они меньше и позволят сделать устройство тоньше.

При этом, по целому ряду важных параметров, mini-LED дисплеи физически не могут не уступать OLED, но разницу можно только уменьшить, у mini-LED есть и свои собственные недостатки – но они излечимые.

Где Apple использует mini-LED

Зато самых неприятных и неустранимых проблем OLED у mini-LED дисплеев нет в принципе. С 2015 или 2016 года, в условиях запредельной даже для Apple секретности, партнеры Apple доводили mini-LED дисплей до яблочного уровня качества. Группу переселили в отдельное здание, на расстоянии десяти миль от кампуса, зато рядом с экспериментальным дисплейным заводом – и только в 2019 году, на презентации Apple Pro Display XDR (это почти mini-LED), сотрудники увидели нескольких инженеров из дисплейного подразделения, которые вроде как были уволены из Apple за три или четыре года до этого.

Это самый крутой экран, который когда-либо использовала Apple

И все это время Apple сотрудничала с Epistar. Если бы не коронавирус, массовое производство mini-LED дисплеев должно было начаться в июле или августе. Оно начинается сейчас, но не только на заводах Epistar, но и на заводах не Sanan Optoelectronics – и первые устройства с такими дисплеями (один или даже два) должны поступить в продажу до конца этого года. Возможно, это будет iPhone 12. А, может, и iPad Pro.

iPad ProiPhone 12Экран iPhone

Как работает светодиод » Electronics Notes

Используемые полупроводниковые технологии и материалы являются ключом к пониманию того, как работает светодиод.

Учебное пособие по светоизлучающим диодам Включает:
Светодиод Как работает светодиод Как делают светодиод Технические характеристики светодиодов срок службы светодиода светодиодные пакеты Светодиоды высокой мощности/яркости Технология светодиодного освещения Органические светодиоды, OLED

Другие диоды: Типы диодов

Светодиодная технология считается само собой разумеющейся, поскольку светодиоды широко используются. Однако технология и используемые материалы являются ключом к пониманию того, как работает светодиод.

Хотя базовый PN-переход использовался много лет, только в 1962 году был разработан светодиод, и его действие стало понятным.

Светодиодная технология: как работает светодиод

Светодиод представляет собой специальную форму PN-перехода, в которой используется составной переход. Полупроводниковый материал, используемый для перехода, должен быть составным полупроводником. Обычно используемые полупроводниковые материалы, включая кремний и германий, представляют собой простые элементы, и переходы, изготовленные из этих материалов, не излучают свет. Вместо этого составные полупроводники, включая арсенид галлия, фосфид галлия и фосфид индия, являются составными полупроводниками, и соединения, сделанные из этих материалов, действительно излучают свет.

Эти составные полупроводники классифицируются по валентным зонам, которые они занимают. Для арсенида галлия галлий имеет валентность три, а мышьяк — валентность пять, и это то, что называется полупроводником группы III-V, и есть ряд других полупроводников, которые соответствуют этой категории. Также возможны полупроводники, изготовленные из материалов группы III-V.

Обнаружено, что большая часть света производится из области перехода ближе к области Р-типа. В результате конструкция диодов выполнена таким образом, что эта область находится как можно ближе к поверхности устройства, чтобы обеспечить поглощение структурой минимального количества света.

Для получения видимого света необходимо оптимизировать соединение и выбрать правильные материалы. Чистый арсенид галлия выделяет энергию в инфракрасной части спектра. Чтобы перевести световое излучение в видимый красный конец спектра, в полупроводник добавляют алюминий, чтобы получить алюминий-галлиевый арсенид (AlGaAs). Фосфор также может быть добавлен, чтобы дать красный свет. Для других цветов используются другие материалы. Например, фосфид галлия дает зеленый свет, а фосфид алюминия, индия, галлия используется для желтого и оранжевого света. Большинство светодиодов основаны на полупроводниках галлия.

Светодиодные материалы и световые цвета

Длина волны Диапазон (нм)	Цвет	В _F при 20 мА	Материал
< 400	Ультрафиолет	3,1 — 4,4	Нитрид алюминия (AlN) Нитрид алюминия-галлия (AlGaN) Нитрид алюминия-галлия-индия (AlGaInN)
400 — 450	Фиолетовый	2,8 — 4,0	нитрид индия-галлия (InGaN)
450 — 500	Синий	2,5–3,7	нитрид индия-галлия (InGaN) карбид кремния (SiC)
500 — 570	Зеленый	1,9–4,0	Фосфид галлия (GaP) Фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaInP) Фосфид алюминия-галлия (AlGaP)
570 — 590	Желтый	2,1 — 2,2	Фосфид арсенида галлия (GaAsP) Фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaInP) Фосфид галлия (GaP)
590 — 610	Оранжевый/янтарный	2,0 — 2,1	Фосфид арсенида галлия (GaAsP) Фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaUInP) Фосфид галлия (GaP)
610 — 760	Красный	1,6 — 2,0	Алюминий-арсенид-галлия (AlGaAs) Арсенид-галлия-фосфид (GaAsP) Алюминий-галлий-индий-фосфид (AlGaInP) Фосфид галлия (GaP)
> 760	Инфракрасный	< 1,9	Арсенид галлия (GaAs) Алюминий арсенид галлия (AlGaAs)

Другие электронные компоненты:
Резисторы конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор полевой транзистор Типы памяти Тиристор Соединители ВЧ-разъемы Клапаны/трубки Батареи Переключатели Реле Технология поверхностного монтажа
Вернуться в меню «Компоненты».

. .

Что такое технология светодиодного освещения?

Приготовьтесь к ослеплению, когда я проведу вас через увлекательный мир светоизлучающих диодов. Светодиоды освещают наши дома, офисы, торговые площади и улицы и быстро набирают популярность.

И все не зря. Они стоят вам 1/10 эксплуатационных расходов на другие лампы, тем самым снижая выбросы углерода на метрические тонны в год. Они настолько эффективны, насколько это возможно с любой технологией, преобразуя каждую струйку энергии в яркость.

Я расскажу вам, как работают светодиоды, где они обычно используются и какие типы светодиодных ламп распространены. Затем мы рассмотрим, что означают такие термины, как CRI, цветовая температура и люмен, чтобы вы были хорошо информированы, прежде чем приступить к своему любимому светодиодному проекту.

Светодиод Простое объяснение: как это работает?

Возможно, вы знаете, что светодиод означает светоизлучающий диод, а диод можно понимать как односторонний электрический клапан, пропускающий ток только в одном направлении. Это направление, в котором излучается свет.

Но знаете ли вы, что крошечный чип, излучающий свет, называется кристаллом?

Лист игральных костей размером 1×2 дюйма содержит 4000 игральных костей, аккуратно нарезанных и используемых как отдельные части.

Один светодиодный дип содержит 9 кубиков, а SMD может иметь 40 кубиков, а самый плотный и светящийся COB (chip-on-board) будет иметь 342 кубика.

На этом крошечном кристалле происходит волшебство. Он состоит из полупроводникового материала толщиной с бумагу, который обеспечивает поток электронов от отрицательного к положительному на p-n переходе.

Этот материал определяет длину волны фотона, который испускается, когда электрон переходит из «возбужденного» в «заземленное» состояние. И если вы помните свой урок химии, эта длина волны указывает на цвет излучаемого видимого света.

Какие материалы используются для изготовления светодиодов?

Давайте увеличим масштаб этой увлекательной технологии, чтобы узнать, из чего состоит светодиод.

Красные и желтые светодиоды используют систему материалов алюминий-индий-галлий-фосфид (AlInGaP). Синие, зеленые и голубые светодиоды используют систему нитрида индия-галлия (InGaN).

Затем эта матрица надевается на металлические выводы для контакта. Золотая проволока также используется для соединения выводов друг с другом.

Наконец, для направления светового потока в одном направлении добавлена силиконовая линза для требований оптики. Эта сборка дополнительно запечатана в кожух из эпоксидной смолы, который усиливает свет и добавляет цвет.

Внешний вид светодиода зависит от того, какой свет он должен излучать. Корпус стандартной светодиодной лампы будет сделан из пластика, что сделает ее легче в обращении и дешевле при покупке. Не забывайте, что он не упадет и не сломается.

Дизайнерские светодиодные лампы изготовлены из стекла, чтобы подчеркнуть дизайн в стиле нити накаливания внутри или продлить срок их службы, если лампа работает от более высокого напряжения.

Наконец, светодиод оснащен алюминиевыми радиаторами для отвода тепла, и все установлено на изолированном пластиковом основании, к которому приятно прикасаться.

Применение светодиодов в повседневной жизни

Вы прекрасно знаете, как светодиодные лампы используются в домашнем хозяйстве в качестве яркого белого освещения на кухне, мрачного желтого света в спальне или яркого, настраиваемого освещения в гостиной. Но в мире светодиодных приложений есть гораздо больше.

Давайте посмотрим на некоторые из этих вездесущих, но легко упускаемых из виду применений светодиодов.

Вы помните, когда цвета светофоров в вашем городе стали выглядеть новее, ярче и немного другими? Именно тогда город начал использовать светодиоды, а не лампы накаливания для питания светофоров.

Точно так же есть сотни примеров того, как быстро светодиоды вытесняют другие типы ламп, включая галогенные и компактные люминесцентные лампы. И этот список с каждым годом расширяется.

Они обычно используются в качестве подсветки в телевизорах и смартфонах из-за их тонкости, позволяющей гаджетам становиться все тоньше с каждым выпуском. Использование более низкого напряжения также означает значительно более длительное время автономной работы смартфонов.

Точно так же большинство рекламных вывесок, светодиодных коробок и рекламных щитов теперь используют светодиоды для яркого освещения продукции бренда в помещении и на улице.

Поскольку светодиоды излучают очень мало УФ-излучения, розничные продавцы могут защитить свои окрашенные поверхности, ковры, шторы, произведения искусства и другие текстильные изделия от выцветания под воздействием света.

В уличном и городском освещении все чаще используются светодиоды, благодаря тому, что светодиоды имеют возможность быть направленными и потреблять меньше энергии, имеют длительный срок службы и гораздо меньший углеродный след.

В последнее время производители автомобилей выбирают светодиодные фары, которые часто являются отличительной чертой новых моделей автомобилей, с их высокой выходной мощностью и ярким светом, а также гибкостью, позволяющей изменять направление и регулировать яркость.

Потребляемая мощность светодиодного освещения

Вы наслышаны о том, как светодиодные лампы экономят ваши деньги, являются энергосберегающими и служат очень долго! Что ж, я действительно хочу показать вам, насколько высока эффективность по сравнению с другими типами ламп.

Чтобы добраться до этого, давайте посмотрим, сколько энергии потребляют светодиоды. Существует точная единица измерения потребляемой мощности, называемая кВтч или киловатт-час. Он говорит нам, сколько энергии используется за определенное количество часов.

Использование ватт измеряется в киловаттах (кВт), поэтому, допустим, 10-ваттная светодиодная лампа потребляет в среднем 0,01 кВт. Теперь давайте посмотрим, сколько часов вы используете свою лампочку в месяц.

Предположим, вы используете его 9 часов в день, все 30 дней в месяце. Таким образом, чтобы получить кВтч лампы, мы умножаем на общее количество использованных часов. То есть 0,01 х 9 х 30 = 2,7 кВтч — это потребление энергии в месяц.

Теперь вы можете сравнить эту цифру с другими электроприборами в доме или с другими типами ламп, чтобы увидеть, насколько на самом деле низкое среднее энергопотребление.

Например, потолочный вентилятор потребляет около 15 кВтч, а морозильник потребляет около 80 кВтч за ту же продолжительность использования.

А теперь самое главное. Лампа накаливания мощностью 100 Вт, которая дает почти такую же яркость, как светодиод мощностью 10 Вт (около 1600 люмен), используемая в качестве примера выше, будет потреблять 27 кВтч энергии в месяц. Помните, что светодиод потребляет 2,7 кВтч.

Если хотите, я могу перевести это в ежемесячные расходы и сбережения для вас. Да? Хорошо, поехали. Скажем, ваш город взимает 14 центов за кВтч.

Лампа накаливания будет стоить 3,78 доллара, а светодиод — 38 центов в месяц.

В среднем в доме 40 лампочек! Это означает 151 доллар в месяц за использование 40 лампочек по 100 Вт в течение 9 часов.часов каждый день в месяц, в то время как только 15 долларов делают то же самое со светодиодными лампами.

Хорошо, я сделаю тебе еще один.

Взгляните на мой калькулятор годовой экономии, где вы можете настроить количество лампочек, стоимость электроэнергии в вашем городе и все такое прочее. Напишите в комментариях, во что выльются ваши гипотетические сбережения, мне очень интересно узнать.

Как долго служат светодиодные фонари?

Светодиодная технология быстро развивается и становится все более и более стандартизированной благодаря своим испытаниям, нормам и заявлениям о долговечности.

Сегодня встречаются светодиодные лампы со средним номинальным сроком службы 25 000 часов. Светодиодные ленты могут служить еще дольше, до 40 000 часов. Как минимум, срок службы светодиодов составляет около 20 000 часов.

Светодиоды — это новый способ освещения пространства, и для этого используется совершенно другая электрическая схема. В отличие от светодиодов, у ламп накаливания всегда было слабое место, буквально. Нить толщиной в несколько микрон нагревается до сотен градусов и выдает мощность в десятки ватт.

Светодиоды не сдерживаются ни нитями накаливания и вредным газом аргоном, как в КЛЛ. Вместо этого они представляют собой твердотельное освещение, в котором нет движущихся частей, которые могут вибрировать и выходить из строя.

Точно так же светодиоды не выделяют столько тепла, которое изнашивает детали и ослабляет чувствительные схемы внутри. Большинство тестов показывают, что температура поверхности корпуса лампы составляет всего около 85°F или 30°C.

Тем не менее, в светодиоды встроены алюминиевые радиаторы и силиконовые термокомпоненты, которые отводят тепло от светодиодных чипов и рассеивают его в потоке воздуха.

Однако имейте в виду, что помимо диода, светодиод состоит из корпуса лампы, трансформаторов и конденсаторов, осветительной арматуры, а также проводки и корпуса, огибающих светильник.

Вы можете видеть, что существует множество критических точек, влияющих на срок службы светодиода. Пользователи могут обнаружить разницу в заявленном и фактическом сроке службы из-за этих различных внешних компонентов.

Информационный бюллетень по сроку службы и надежности Министерства энергетики США показывает, что сами светодиодные чипы являются причиной отказа только в 10% случаев; большинство причин кроется в отказе схемы драйвера и источника питания.

Как только они догонят стандарты эффективности светодиодов, ваша светодиодная лампа сможет работать десятилетиями. Он может стать семейной реликвией, передаваемой из поколения в поколение!

Читайте также: Полное руководство по светодиодным лентам

Описание типов светодиодных светильников

Светодиоды не просто представляют собой гладкие ленты или стандартные лампы E26. Существует множество типов и областей применения светодиодных ламп, как в коммерческом, так и в домашнем использовании. А пока я расскажу вам о различных светодиодах, которые вы, возможно, захотите установить в своем доме.

Прожекторы — это маленькие светильники, закрепленные на потолке, излучающие узкий угол луча с резкой границей. Они могут быть утопленными и закрепленными или висящими снаружи и регулируемыми в зависимости от направления света.

Назначение точечных светильников — подсвечивать участки в комнате или саду для создания драматического эффекта и улучшения объектов. Их сфокусированный свет позволяет красиво настроить декоративное освещение, подчеркивая интересную картину или привлекая внимание к дереву на лужайке перед домом.

Потолочные светильники также встраиваются в потолок, но они почти вдвое превосходят прожекторы и излучают гораздо более рассеянный свет с широким углом луча. Поэтому они обычно являются основным универсальным или вспомогательным освещением помещения, в котором используются.

Потолочные светильники хорошо освещают большие площади, такие как коридоры, кухни и ванные комнаты, и лучше всего подходят для практических целей. Они вызывают минимальные тени или блики.

Прожекторы — отличный способ ярко осветить очень большую площадь, традиционно используемые на открытом воздухе, но со светодиодами, которые теперь широко используются в помещении. Один прожектор может с комфортом залить светом весь гараж, а два прожектора зальют всю переднюю часть дома, если вы используете его в качестве охранного фонаря.

Он поставляется как независимый блок, который можно перемещать и подключать по мере необходимости, со встроенным радиатором, трансформатором и блоком питания.

Встроенные светодиоды — это новая мода, ставшая фаворитом среди поклонников. Эти осветительные приборы имеют встроенный массив светодиодов, к которым пользователь не может получить доступ. Они бывают различных современных и изысканных дизайнов, например, дизайнерские потолочные панели или красивые настенные бра.

На встроенные светодиоды часто распространяется хорошая гарантия замены и ремонта, и они рассчитаны на гораздо более длительный срок службы, чем лампы накаливания. Если ваша встроенная светодиодная матрица выходит из строя, вы можете заменить светильник или обратиться в гарантийный ремонт.

Умные светодиодные лампы — это самая универсальная и простая система освещения, которую вы можете приобрести. Благодаря широкому набору функций и программируемости умные лампочки могут навсегда изменить ваш распорядок дня.

Умные лампочки поставляются с микрочипом, который остается в режиме ожидания, ожидая ввода данных от вашего мобильного приложения, вашего цифрового голосового помощника, такого как Alexa, или других устройств через домашнюю сеть Wi-Fi.

Они меняют цвет в зависимости от выполняемой задачи или автоматически тускнеют к позднему вечеру и могут проснуться раньше вас, чтобы разбудить вас!

Типы светодиодных светильников для дома

Сейчас доступны светодиодные лампы самых разных типов, которые можно использовать в любых светильниках, которые у вас есть.

Позвольте мне рассказать вам о некоторых наиболее распространенных из них, которые можно использовать дома, и вы, скорее всего, купите их!

E27 – Лампа E27 относится к стандартной лампе Эдисона винтового типа диаметром 27 мм. Это чаще всего используется и также называется A-19. Эти долговечные энергосберегающие лампы светят от 400 до 800 люмен, а мощность колеблется от 4 до 8 Вт.

E26 — E26 почти такой же, как E27, только меньше на миллиметр, и оба взаимозаменяемы, если имеют универсальный рейтинг. Обычно E26 является американским стандартом и работает от 120 вольт, а E27 — это европейский стандарт, рассчитанный на 220 вольт.

E14 – Лампа E14 – это общее название канделябров, имеющих форму пламени и используемых в декоративных светильниках и люстрах. Они излучают мягкое свечение, создавая эффект ужина при свечах и выглядят очень очаровательно. Технически E14 относится к форме основания, которая является винтовой и имеет ширину 14 мм, а также может быть в форме шара и произвольной формы.

GU10 — Лампы GU10 — это изящные маленькие фонари, используемые в прожекторах в домах, офисах и магазинах. Они имеют очень низкий профиль, с плоской линзой в верхней части и двумя небольшими штыревыми разъемами, и их можно быстро подключить одним поворотом. Они бывают мощностью 3-5 Вт и дают угловой световой пучок с резкими границами. Это идеальные светодиоды для привлечения внимания к произведениям искусства или декору.

Читайте также: Как вытащить застрявшую в патроне лампочку G9?

GU5. 3 – Лампа GU5.3 аналогична по функциям лампе GU10, подсвечивающей прожектор, с двумя отличиями. Во-первых, как видно из кода, база GU5.3 примерно вдвое меньше ширины GU10. В GU5.3 используется штифтовое основание с вставкой. Во-вторых, ГУ5.3 рассчитан на 12 В и не подключается напрямую к сети без трансформатора.

G4. Казалось бы, это самые маленькие фонарики, которые вы можете купить. G4 LED представляет собой небольшую капсулу из диодов, которая вставляется в розетки для потолочных приборов, отдельные настольные лампы и декоративные люстры. Они предназначены для замены ярких маленьких галогенных лампочек и обычно имеют мощность 3 Вт. Они работают только от цепей 12 В.

Что нужно знать о затемнении и светодиодном освещении?

Обычно старые диммеры и светодиоды плохо уживаются друг с другом. Позволь мне объяснить.

Светодиодные технические функции в состоянии двоичных вычислений вкл/выкл. Вы должны попытаться понять, что светодиод больше похож на компьютерную технику. И так же, как компьютеры, светодиоды работают от постоянного тока низкого напряжения, например 12 вольт.

С другой стороны, старые диммеры работали с лампами накаливания, требующими переменного тока высокого напряжения, скажем, 240 вольт.

Это несоответствие между новыми низковольтными светодиодами, подключенными к старым высоковольтным диммерам, приводит к различным проблемам, включая жужжание и гудение выключателей или лампочек.

Несовместимый диммер, подключенный к более новому светодиодному светильнику или к лампе накаливания, будет издавать гудящий звук при включении и выключении через неравные промежутки времени, указывая на электромагнитные помехи (ЭМП).

Для затемнения диммер равномерно изменяет напряжение, подаваемое на лампу накаливания. Светодиодная лампа не может реагировать на это постепенное изменение напряжения и мерцает или гудит.

Твердотельный блок питания вызывает ажиотаж.

Вы всегда можете купить более новые диммеры, совместимые со светодиодами, а также диммируемые светодиоды. Даже тогда вы можете услышать легкое гудение, но оно не различимо.

Большинство диммеров всегда будут гудеть, если внимательно прислушиваться, будь то светодиоды или лампы накаливания. Производители не считают это гудением, если его не слышно с расстояния 2 фута.

Измерение эффективности светодиодов: ватты и люмены

Нам нравится, когда покупка стоит своих денег. Чем больше ценность по той же цене, тем лучше мы себя чувствуем.

Так почему бы не получить максимальную яркость от ваших светодиодов, одновременно снизив затраты.

Количество яркости, которое выводится на основе входной мощности, даст нам эффективность лампочки. Люмены — это правильный термин для обозначения яркости, а ватты — это номинальная мощность, на которую рассчитана лампа.

Измеряется в люменах на ватт и рассчитывается по формуле Эффективность=Люмен/Ватт.

Более высокая эффективность означает больше люменов при меньшей мощности, и чем выше число, тем выше эффективность по сравнению с другими лампами.

Светодиоды представляют собой высокоэффективные электронные устройства. Когда-то широко используемая 60-ваттная лампа накаливания излучала около 800 люмен, что могло бы осветить небольшую ванную комнату.

В светодиодах эквивалентная мощность, необходимая для вывода 800 люмен, составляет всего 6 Вт, плюс-минус. Чем ниже потребляемая мощность, тем меньше ваши счета за электроэнергию.

Заменив лампы накаливания на светодиоды, ваш счет уменьшится до 1/10 суммы. Пусть это усвоится.

Что такое CRI и почему это важно?

Высокое качество светодиодной лампы определяется многими факторами. Я здесь, чтобы провести вас через самые важные из них. Одной из таких важных фотометрических характеристик, на которую следует обратить внимание, является CRI или индекс цветопередачи.

Это показание от 1 до 100 точности цветов, воспроизводимых под рассматриваемой лампой, где 100 — это индекс цветопередачи солнца, то есть точность составляет 100 %.

Низкое значение может сделать цвета вашей комнаты тусклыми и размытыми, в то время как высокое значение в диапазоне 90 показывает точный цвет объекта. Для фотографов, любителей искусства и визажистов это чтение становится критически важным.

Для бытового использования минимальный индекс цветопередачи 80 хорошо подойдет для ваших целей. Что-нибудь ниже 70, и вы почувствуете, что комната кажется окрашенной и неестественной.

Объяснение цветовой температуры

Давайте поговорим о следующей важной фотометрической спецификации, на которую следует обратить внимание. Я уверен, что вы сталкивались с этим раньше. Коррелированная цветовая температура (CCT) лампы — это мера холодности/теплоты излучаемого белого света, измеряемая в градусах Кельвина.

Шкала идет от теплого желтого света с температурой около 2000 Кельвинов до 6000 Кельвинов, что является холодным голубоватым светом. Рейтинг CCT необходимо знать, чтобы вы могли использовать свет в соответствующем месте.

Например, для места, требующего сфокусированной и детальной работы, такого как кухонная стойка или стол в гараже, отлично подойдет светодиод CCT с температурой 3500–5000 Кельвинов.

С другой стороны, расслабляющая вечерняя гостиная или спальня будут казаться более уютными при теплом освещении с температурой 2000–3000 Кельвинов.

Имейте в виду, что цветовая температура света не определяет его яркость. Холодный свет может быть тусклым, а теплый — ярким. Яркость — это отдельная мера, измеряемая в люменах.

Опасность для светодиодов

Вы слышали о таком понятии, как меньшее зло? Вот когда все альтернативы намного хуже, поэтому вы соглашаетесь на то, что причиняет наименьший вред.

Не лишены недостатков, светодиоды наносят наименьший вред из всех типов ламп. Хотя я рассказал вам о многих качествах светодиодов, позвольте мне рассказать вам о некоторых предполагаемых и некоторых реальных опасностях светодиодных фонарей. Спойлер: всего один подтверждено влияние на здоровье.

Позвольте мне сначала обратиться к этому. Светодиоды являются основным источником того, что медицинские эксперты называют «синим светом». на.

И они постоянно находятся у нас под рукой не только в течение дня, но и, что еще важнее, вечером и ночью. Когда наши глаза подвергаются воздействию синего света, наш организм перестает вырабатывать мелатонин.

При неправильном использовании светодиоды также могут в редких случаях вызвать возгорание из-за перегрева. Например, плохо сконструированные праздничные гирлянды представляют собой маленькие светодиоды, собранные вплотную друг к другу и обернутые вокруг легковоспламеняющихся материалов, таких как рождественские елки.

К счастью, такие случаи относительно редки.

И, конечно же, использование светодиодов с более высокой мощностью в светильнике, допускающем только меньшую мощность, или использование светодиодов с неправильным напряжением, например, лампы накаливания 12 В в линии 120 В, может привести к серьезной опасности поражения электрическим током.

Часто задаваемые вопросы

Я рассказал вам, как работает светодиод, и рассказал о наиболее важных характеристиках, на которые следует обратить внимание. Теперь давайте быстро рассмотрим некоторые часто задаваемые вопросы о светодиодах. Если вы не видите свой вопрос ниже, напишите мне комментарий, и я дам вам ответ.

Подходят ли светодиодные фонари для чтения?

Холодно-белые светодиоды излучают синий свет, который может нанести вред здоровью глаз развивающихся детей и подростков при длительном воздействии.

Вы можете выбрать светодиод более естественного теплого белого цвета с комфортной яркостью и высоким индексом цветопередачи, чтобы добиться наилучшего освещения для чтения.

Действительно ли светодиодные лампы служат 50 000 часов?

Я хочу, чтобы вы были немного критичны в этом разделе, потому что 50 000 — нереалистичная претензия. Часто это не так, поэтому будьте немного осторожны с этим вопросом, говоря, что да, в теории, но все различные условия влияют на это, поэтому практически это почти невозможно.

Теоретически светодиоды могут работать 50 000 часов в соответствии с лабораторными испытаниями и стандартами. Многие светодиоды обладают потенциалом для этого, если в лампах используются лучшие компоненты.

Однако в домах и офисах очень сложно поддерживать идеальные условия для работы светодиодов. Тепло, чрезмерное электрическое напряжение или колебания напряжения могут повлиять на оптимальную работу светодиода.

Когда лампа преждевременно выходит из строя, обычно выходит из строя не диод; это вспомогательные детали. Поэтому мы соглашаемся на следующую лучшую вещь. Что на тысячи часов больше по сравнению с лампами накаливания и компактными люминесцентными лампами.

Безопасно ли оставлять светодиодные фонари включенными круглосуточно и без выходных?

Если вы купили качественную продукцию, то, безусловно, можете оставить светодиоды включенными 24/7. Светодиоды с высокими стандартами испытаний и компонентов рассчитаны на тысячи часов работы. Хорошие светодиоды поставляются со встроенными радиаторами для отвода тепла, которые не позволяют им перегреваться при работе.

По-прежнему рекомендуется сначала протестировать светодиод, оставив его включенным на длительное время, пока вы находитесь рядом, и наблюдая какие-либо эффекты, такие как нагрев.

Но безопасно ли для окружающей среды оставлять свет включенным, когда он не используется, несмотря на то, как мало энергии он потребляет?

Конечно, нет, и вам все еще нужно учитывать световое загрязнение, которое становится все большей и большей проблемой.

Работают ли светодиодные лампы в лампах накаливания?

Светодиоды могут работать в лампах накаливания, если им не мешают некоторые факторы. Во-первых, светильник не должен быть закрыт для отвода тепла, если только вы не используете закрытые светодиоды!

Во-вторых, светильник не должен диммироваться. В противном случае светодиоды могут быть несовместимы и в конечном итоге мерцать.

Наконец, физически светодиод должен соответствовать. Таким образом, база и гнездо должны совпадать. Размер вашего светодиода должен быть достаточно маленьким, чтобы поместиться в светильник, так как светодиоды могут быть немного больше, чем другие лампы.

Заключительные слова

Я надеюсь, что вы столько же прочитали подробное руководство по светодиодному освещению, сколько я написал о нем! Есть так много всего, что нужно открыть и узнать, и так много возможностей для дальнейшей адаптации технологий для все более и более высокой эффективности.

Они не только сокращают ваши расходы на электроэнергию, но и сокращают выбросы углекислого газа во всем мире. Просто заменив освещение на светодиодное, вы можете спасти планету.

Поделитесь со мной тем, что вы узнали о светодиодах и о чем хотели бы прочитать.

Ваш осветитель.

Основы работы со светоизлучающими диодами | Типы светодиодов, цвета и области применения

Светоизлучающий диод или просто светодиод является одним из наиболее часто используемых источников света в наши дни. Будь то фары вашего автомобиля (или дневные ходовые огни) или освещение гостиной вашего дома, применение светодиодов бесчисленно.

В отличие от (почти) устаревших ламп накаливания, для работы светодиодов (и люминесцентных ламп) требуется специальная схема. Их просто называют светодиодными драйверами (или балластом в случае люминесцентных ламп).

Поскольку светодиоды неизбежны в нашей жизни, интересующимся людям (инженерам, разработчикам драйверов и т. д.) рекомендуется ознакомиться с основами светоизлучающих диодов. Эта статья составлена как краткое руководство по светодиодам, которое включает в себя краткое введение, электрические символы светодиодов, типы, конструкцию, характеристики, драйверы светодиодов и многое другое.

ПРИМЕЧАНИЕ: Существует упрощенная версия этой статьи «Светодиод — светоизлучающий диод», в которой дается более простой обзор светодиодов без вдавливания в технические детали.

Описание

Введение

Двумя наиболее важными полупроводниковыми источниками света, широко используемыми в различных приложениях, являются лазерные диоды и светодиоды. Принцип работы лазерных диодов основан на вынужденном излучении, тогда как у светодиодов — на спонтанном излучении.

Светоизлучающие диоды являются наиболее распространенным выдающимся источником света, доступным в электронных компонентах. Например, они широко используются для отображения времени и многих других типов данных на экранах некоторых устройств отображения. Светодиоды — это опто-полупроводниковые устройства, которые легко преобразуют электрический ток в освещение (или свет). Площадь светодиода обычно очень мала, и при разработке его диаграммы направленности можно использовать множество встроенных оптических компонентов. Его основное преимущество заключается в низкой стоимости производства и более длительном сроке службы, чем у лазерного диода.

Светодиод состоит из двух основных полупроводниковых элементов. Это положительно заряженные дырки P-типа и отрицательно заряженные электроны N-типа.

Когда положительная сторона P диода подключена к источнику питания, а сторона N к земле, говорят, что соединение имеет прямое смещение, что позволяет электрическому току течь через диод. Основные и неосновные носители заряда со стороны P и со стороны N объединяются друг с другом и нейтрализуют носители заряда в обедненном слое на PN-переходе.

Миграция электронов и дырок, в свою очередь, высвобождает некоторое количество фотонов, которые выделяют энергию в виде монохроматического света с постоянной длиной волны, обычно в нм, что напоминает цвет светодиода. Цветовой спектр излучения светодиодов обычно чрезвычайно узок.

В общем случае его можно определить как определенный диапазон длин волн в электромагнитном спектре. Выбор цвета излучения светодиода довольно ограничен из-за природы полупроводника, используемого при его производстве. Обычно доступные цвета светодиодов: красный, зеленый, синий, желтый, янтарный и белый.

Свет красного, синего и зеленого цветов можно легко комбинировать для получения белого света с ограниченной яркостью. Рабочее напряжение красного, зеленого, янтарного и желтого цветов составляет около 1,8 вольт. Фактический диапазон рабочего напряжения светодиода можно определить по напряжению пробоя полупроводникового материала, используемого в конструкции светодиода. Цвет света, излучаемого светодиодом, определяется полупроводниковыми материалами, образующими PN-переход диода.

Это связано с различиями в структуре запрещенной зоны полупроводниковых материалов, поэтому испускается разное количество фотонов с разными частотами. Однако длина волны света зависит от ширины запрещенной зоны полупроводниковых материалов на стыке, а интенсивность света зависит от количества мощности или энергии, подаваемой через диод. Выходную длину волны можно поддерживать с помощью составных полупроводников, чтобы можно было наблюдать требуемый цвет, обеспечивая вывод в пределах видимого диапазона.

Свет можно производить и контролировать с помощью электронных средств несколькими способами. В светоизлучающих диодах свет создается за счет электролюминесценции, которая представляет собой твердотельный процесс. При определенных специфических условиях получения света твердотельные процедуры могут давать когерентный свет, как и в лазерных диодах.

Типы светодиодов

Светоизлучающие диоды можно разделить на две основные категории светодиодов. Это

Видимые светодиоды 905:00
Невидимые светодиоды

Светодиоды видимого диапазона в основном используются для переключателей, оптических дисплеев и для освещения без использования каких-либо фотодатчиков. Невидимые светодиоды используются в приложениях, включая оптические переключатели, анализ и оптическую связь и т. д. с использованием фотодатчиков.

Эффективность

Color	Wavelength (nm)	Typical Efficacy (lm/W)	Typical Efficacy (W/W)
Красный	620 — 645	72	0,39
Зеленый	520 — 550	93	0,15
Синий	460 — 490	37	0,35
Голубой	490 — 520	75	0,26
Красный — Оранжевый	610 — 620	98	0,29

Конструкция светодиода

Структура и конструкция светоизлучающих диодов сильно отличаются от обычных полупроводниковых сигнальных диодов. Свет будет излучаться светодиодом, когда его PN-переход смещен в прямом направлении. PN-переход покрыт прозрачным корпусом из твердой и пластичной эпоксидной смолы полусферической формы, который защищает светодиод от атмосферных помех, вибраций и теплового удара. PN-переход формируется с использованием материалов с самой низкой шириной запрещенной зоны, таких как арсенид галлия, фосфид арсенида галлия, фосфид галлия, нитрид галлия-индия, нитрид алюминия-галлия, карбид кремния и т. д.

На самом деле светодиодный переход не излучает большого количества света, поэтому корпус из эпоксидной смолы сконструирован таким образом, что фотоны света, испускаемые переходом, отражаются от окружающего основания подложки и фокусируются через куполообразную верхнюю часть светодиод, который сам действует как линза, концентрирующая большее количество света.

Именно поэтому излучаемый свет кажется наиболее ярким в верхней части светодиода.

Обычно светоизлучающие диоды, излучающие красный свет, построены на подложке из арсенида галлия, а диоды, излучающие зеленый/желтый/оранжевый свет, являются фиктивными на подложке из фосфида галлия. Для излучения красного цвета слой N-типа легирован теллуром (Te), а слой P-типа легирован цинком. Контактные слои сформированы с использованием алюминия на стороне P и алюминиевого олова на стороне N соответственно.

Светодиоды предназначены для обеспечения того, чтобы большая часть рекомбинации носителей заряда происходила на поверхности PN-перехода следующими путями.

При увеличении концентрации легирования подложки дополнительные электроны неосновных носителей заряда перемещаются в верхнюю часть структуры, рекомбинируют и излучают свет на поверхности светодиода.
Путем увеличения диффузионной длины носителей заряда, т. е. L = √ Dτ, где D — коэффициент диффузии, τ — время жизни носителей заряда. При превышении критического значения будет вероятность повторного поглощения испущенных фотонов устройством. 905:00

Когда диод подключен в прямом направлении, носители заряда приобретают достаточное количество энергии, чтобы преодолеть барьерный потенциал, существующий на PN-переходе. Всякий раз, когда применяется прямое смещение, неосновные носители заряда как P-типа, так и N-типа инжектируются через переход и рекомбинируют с основными носителями. Эта рекомбинация основных и неосновных носителей заряда может быть как излучательной, так и безызлучательной. При излучательной рекомбинации излучается свет, а при безызлучательной рекомбинации выделяется тепло.

Органические светоизлучающие диоды (OLED)

В органических светоизлучающих диодах составной полупроводниковый материал, используемый при разработке светодиода, является органическим по своей природе. Органический полупроводниковый материал является электропроводным в некоторой части или во всей молекуле за счет сопряженного электрона; в результате это органический полупроводник. Материал может находиться в кристаллической фазе или полимерных молекулах. Он имеет преимущество в тонкой структуре, меньшей стоимости, низком напряжении для вождения, отличной диаграмме направленности, высокой яркости, максимальной контрастности и интенсивности.

Цвета светоизлучающих диодов

В отличие от обычных полупроводниковых, сигнальных диодов, которые используются для коммутационных цепей, выпрямителей и схем силовой электроники, изготовленных из кремниевых или германиевых полупроводниковых материалов, светоизлучающие диоды изготавливаются из составных полупроводниковых материалов, таких как Арсенид галлия, фосфид арсенида галлия, карбид кремния и нитрид галлия-индия смешиваются вместе в различных соотношениях для получения уникальной отличительной длины волны цвета.

Различные полупроводниковые соединения излучают свет в определенных областях спектра видимого света и, следовательно, производят свет с разной интенсивностью. Выбор полупроводникового материала, используемого при производстве светодиода, будет определять длину волны излучения фотонов и результирующий цвет излучаемого света.

Диаграмма направленности

Определяется как угол излучения света по отношению к излучающей поверхности. Максимальное количество мощности, интенсивности или энергии будет получено в направлении, перпендикулярном излучающей поверхности. Угол излучения света зависит от излучаемого цвета и обычно колеблется от 80° до 110°.

Color	Wavelength (nm)	Voltage Drop (V)	Semiconductor Material
Инфракрасный	> 760		Арсенид галлия
Инфракрасный	> 760		Алюминий Арсенид галлия
Красный	610 — 760	1,6 2,0	Алюминий Арсенид галлия
			Арсенид галлия фосфид
			Алюминий Галлий Фосфид индия
			Фосфид галлия
Оранжевый	590 — 610	2,0 2,1	Арсенид фосфид галлия
			Алюминий Галлий Фосфид индия
			Фосфид галлия
Желтый	570 — 590	2. 1 2.2	Фосфид арсенида галлия
			Алюминий Галлий Фосфид индия
			Фосфид галлия
Зеленый	500 — 570	1,9 4,0	Галлий-индий-фосфид
			Алюминий Галлий Фосфид индия
			Фосфид галлия алюминия
			Индий-галлий Нитрид
Синий	450 — 500	2,5 3,7	Селенид цинка
			Индий-галлий Нитрид
			Карбид кремния
			Кремний
Фиолетовый	400 — 450	2,8 4,0	Индий-галлий Нитрид
Фиолетовый	Несколько типов	2,4 3,7	Два синих/красных светодиода
			Синий с красным люминофором
			Белый с фиолетовым пластиком
ультрафиолет		3,1 4,4	Алмаз
			Нитрид бора
			Нитрид алюминия
			Алюминий Нитрид галлия
			Алюминий галлий Нитрид индия
Розовый	несколько типов	3,3	Синий с люминофором
			Желтый с красным, оранжевым или розовым люминофором
			Белый с розовым пигментом
Белый	Широкий спектр	3,5	Синий/УФ-диод с желтым люминофором

Цвет света, излучаемого светодиодом, не определяется цветом пластикового корпуса, в котором находится светодиод. Оболочка используется как для усиления светового излучения, так и для обозначения его цвета, когда он не питается от источника питания. В последние годы также доступны синие и белые светодиоды, но они дороже, чем обычные стандартные цветные светодиоды, из-за производственных затрат на смешивание двух или более дополнительных цветов в точном соотношении в полупроводниковом соединении.

Общие характеристики источников света

Ток возбуждения в зависимости от светоотдачи

При высоких значениях прямого тока возбуждения температура PN-перехода полупроводника увеличивается из-за значительного рассеивания мощности. Такой тип повышения температуры на переходе приводит к снижению эффективности излучательной рекомбинации. В результате плотность тока еще больше увеличивается; внутреннее последовательное сопротивление будет иметь тенденцию снижать светоизлучающую эффективность любого источника света.

Квантовая эффективность

Квантовая эффективность любого источника света определяется как отношение скорости излучательной рекомбинации, которая излучает свет, к полной скорости рекомбинации и определяется как:

η=Rr/Rt

Скорость переключения

Скорость переключения источника света похожа на то, как быстро источник света может включаться и выключаться при подаче электропитания для создания соответствующей картины оптического выхода. Светодиоды имеют меньшую скорость переключения, чем обычные ЛАЗЕРНЫЕ диоды.

Длина волны спектра

Пиковая длина волны спектра определяется как длина волны, при которой генерируется максимальная интенсивность света. Он определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, используемого в производстве светодиодов.

Ширина спектра

Ширина спектра источника света определяется как диапазон длин волн, в котором источник света излучает свет. Источник света должен излучать свет в пределах более узкой ширины спектра.

ВАХ светодиода

Прежде чем излучать свет от любого светоизлучающего диода, через него должен протекать ток, поскольку светодиод является устройством, зависящим от тока, а интенсивность его выходного света прямо пропорциональна прямому току, проходящему через светодиод.

Светоизлучающий диод должен быть подключен в комбинации с прямым смещением к источнику питания, и его ток должен быть ограничен с помощью последовательно включенного резистора для защиты от избыточного тока. Светодиод не следует подключать напрямую к аккумулятору или источнику питания, поскольку через него будет протекать избыточный ток, что может привести к повреждению светодиода.

Каждый светодиод имеет свое индивидуальное прямое падение напряжения вдоль PN-перехода, и этот параметр определяется полупроводниковым материалом, используемым при изготовлении светодиода, для определенной величины прямого тока проводимости, обычно для прямого тока около 20 мА.

При низких прямых напряжениях управляющий ток диода определяется током безызлучательной рекомбинации из-за рекомбинации носителей заряда по длине светодиодного чипа. При более высоких прямых напряжениях в токе возбуждения диода преобладает ток радиационной диффузии.

Даже при больших напряжениях, чем обычно, ток диода ограничивается последовательным сопротивлением. Диод никогда не должен достигать обратного напряжения пробоя в течение короткого промежутка времени, так как это может привести к необратимому повреждению диода. На рисунке ниже показаны вольт-амперные характеристики светодиодов разного цвета.

Расчет сопротивления серии светодиодов

Светоизлучающий диод работает хорошо, когда он соединен последовательно с сопротивлением, в результате чего прямой ток, необходимый для светодиода, обеспечивается напряжением питания на комбинации. Значение сопротивления последовательно включенного резистора можно рассчитать по приведенной ниже формуле. Обычно прямой ток обычного светодиода считается равным 20 мА.

Многоцветный светоизлучающий диод

На рынке представлено большое количество светодиодов различных форм и размеров, цветов и светоотдачи. Арсенид-фосфид галлия Светодиод красного цвета диаметром 5 мм является наиболее часто используемым светодиодом и очень дешев в производстве. В настоящее время производятся светодиоды с многоцветным излучением, и они доступны во многих корпусах, большинство из которых представляют собой два-три светодиода в одном корпусе.

Двухцветные светодиоды

Двухцветные светодиоды представляют собой разновидность светодиодов, аналогичную одноцветным, только с дополнительным светодиодным чипом, входящим в комплект поставки. Двухцветные светодиоды могут иметь два или три контакта для подключения; это зависит от используемого метода. Как правило, два светодиодных вывода соединены в обратно-параллельной комбинации. Анод одного светодиода подключается к катоду другого светодиода и наоборот. При подаче питания на любой из анодов будет светиться только один светодиод. Мы также можем включить оба светодиода одновременно с динамическим переключением на высокой скорости.

Трехцветный светоизлучающий диод

Обычно трехвыводной светодиод имеет общий катодный вывод, в котором два других светодиодных чипа соединены внутри. Должен гореть либо один, либо два светодиода, необходимо общий катод соединить с землей. Токоограничивающие резисторы подключены к обоим анодам для индивидуального управления током.

Для одноцветной или двухцветной светодиодной подсветки необходимо подключить питание к любому из анодов по отдельности или одновременно. Эти трехцветные светодиоды состоят из отдельных КРАСНЫХ и ЗЕЛЕНЫХ светодиодных чипов, подключенных к одному и тому же катоду. Этот тип диодов генерирует дополнительные оттенки основных цветов путем включения двух светодиодов с разным соотношением прямого тока.

Схемы драйверов светодиодов

Интегральные схемы либо комбинационные схемы, либо последовательные схемы могут использоваться для управления светоизлучающими диодами. Светоизлучающие диоды можно включать и выключать с помощью интегральных схем. Выходные каскады логических элементов TTL или CMOS могут использоваться для управления светодиодами в качестве переключателей в двух режимах конфигурации. Это режимы источника и приемника конфигурации.

Выходной ток, выдаваемый интегральными схемами в конфигурации с режимом приемника, может составлять около 50 мА, а в конфигурации с режимом истока прямой ток может составлять около 30 мА. Однако ток, управляемый светодиодом, должен быть ограничен резистором, включенным последовательно.

Управление светодиодом с помощью транзистора

Вместо использования интегральных схем для управления светодиодами можно использовать дискретные компоненты, такие как биполярные транзисторы PNP и NPN. Дискретные компоненты могут использоваться для управления более чем одним светодиодом, как в больших структурах массива светодиодов.

В меньшем количестве приложений используется только один светодиод. Транзисторы-переходники используются для подачи тока через несколько светоизлучающих диодов таким образом, что прямой ток, создаваемый светодиодом, составляет около 10–20 мА. Если для управления светодиодом используется NPN-транзистор, то последовательный резистор действует как источник тока. Если для управления светодиодами используется PNP-транзистор, то последовательный резистор действует как приемник тока.

Для таких применений, как подсветка экрана, уличное освещение или замена люминесцентной лампы или лампы накаливания, в большинстве случаев требуется более одного светодиода. Как правило, параллельное включение нескольких одиночных светодиодов приводит к неравномерному распределению тока между светодиодами; даже в этом случае все светодиоды рассчитаны на одинаковое прямое падение напряжения.

Если один светодиод не может управлять последовательно включенными светодиодами, это можно решить, установив параллельные стабилитроны или кремниевые управляемые выпрямители (SCR) для каждого последовательно включенного светодиода. SCR — разумный выбор, потому что они рассеивают меньше энергии, если им приходится работать вокруг неисправного светодиода.

В случае параллельной комбинации включение отдельного драйвера для каждой строки обходится дороже, чем использование нескольких драйверов с соответствующей выходной мощностью.

Управление интенсивностью света светодиода с помощью ШИМ

Интенсивность света, излучаемого светодиодом, регулируется протекающим через него током. Поскольку ток через него меняется, яркостью света можно управлять. Если через диод пропускается большое количество тока, светодиод светится намного лучше обычного.

Если ток превышает максимальное значение, интенсивность света увеличивается еще больше, что приводит к рассеиванию тепла светодиодом. Ограничение прямого тока, установленное для проектирования светодиодов, составляет от 10 до 40 мА. Когда требуемый ток очень мал, могут быть шансы выключить светодиод.

В таких случаях для управления яркостью света и током, потребляемым светодиодом, используется процесс, известный как широтно-импульсная модуляция, для многократного включения и выключения светодиода в зависимости от требуемой интенсивности света. Устройства линейного управления рассеивают избыточную энергию в виде тепла, в результате для выдачи необходимого количества мощности используются ШИМ-драйверы, так как они вообще не выдают мощность.

Прежде всего, чтобы подавать импульсы ШИМ в цепи светодиодов, сначала требуется генератор ШИМ. Существует разное количество генераторов ШИМ.

Светодиодные дисплеи

Одноцветные, двухцветные, многоцветные и некоторые другие светодиоды объединены в одну упаковку. Их можно использовать в качестве задней подсветки, полос и гистограмм. Одним из основных требований к цифровым устройствам отображения является визуальный цифровой дисплей. Обычный пример такого единого пакета из нескольких светодиодов можно увидеть в семисегментных дисплеях.

Семисегментный дисплей, как следует из названия, состоит из семи светодиодов в одном корпусе дисплея. Его можно использовать для отображения информации.

Отображаемая информация может быть в цифровой форме данных, состоящей из цифр, букв, символов, а также буквенно-цифровых символов. Семисегментный дисплей обычно имеет восемь комбинаций входных соединений, по одной для каждого светодиода, а оставшаяся одна является общей точкой соединения для всех внутренних светодиодов.

Если катоды всех светодиодов соединить вместе и подать логический ВЫСОКИЙ сигнал, то загорятся отдельные сегменты. Таким же образом, если аноды всех светодиодов соединить вместе и подать логический НИЗКИЙ сигнал, тогда загорятся отдельные сегменты.

Преимущества, недостатки и области применения светодиодов

Преимущества

Малый размер кристалла и низкая стоимость
Долгий срок службы
Высокая энергоэффективность
Низкотемпературный
Гибкость дизайна
Много цветов
Экологичный
Высокая скорость переключения
Высокая сила света
Предназначен для фокусировки света в определенном направлении
Менее затронуты повреждениями 905:00
Меньше излучаемого тепла
Повышенная устойчивость к тепловому удару и вибрации
Отсутствие УФ-лучей

Недостатки

Зависимость выходной мощности излучения и длины волны светодиода от температуры окружающей среды.
Чувствительность к повреждениям из-за избыточного напряжения и/или избыточного тока.