Caratteristiche dei LED: parametri di base e tratti distintivi
L'illuminazione a LED può essere tranquillamente definita la più efficiente. Con un consumo energetico minimo, tali prodotti sono in grado di generare un flusso luminoso sufficientemente ampio. Conoscendo le principali caratteristiche dei LED, è possibile scegliere l'opzione migliore in termini di illuminazione della stanza e costi di esercizio. Offriamo di familiarizzare con i principali tipi di diodi, le loro caratteristiche distintive e la procedura di installazione.
Il contenuto dell'articolo
- 1 Cos'è il LED: principio, dispositivo
- 2 Tipi di LED in base allo scopo
- 3 Principali caratteristiche dei LED
- 3.1 Corrente di cristallo
- 3.2 Tensione LED
- 3.3 Resistenza ai diodi
- 3.4 Emissione luminosa, angolo di illuminazione: parametri importanti
- 3.5 Potenza LED: confronta con la lampada a incandescenza
- 3.6 La temperatura del colore è un criterio che determina il comfort di percezione del flusso luminoso
- 3.7 Dimensione del chip: legenda nella marcatura
- 3.8 La dimensione del cristallo è un parametro importante
- 4 LED SMD: dimensioni standard e caratteristiche principali
- 5 Controllo di un LED con un multimetro
- 6 Marcatura a LED a colori
- 7 Decodifica del codice di marcatura della striscia LED
- 8 Cosa fare dei LED con le tue mani
- 9 Schemi di collegamento LED
- 10 Video: parametri di base dei LED
Cos'è il LED: principio, dispositivo
È consuetudine chiamare un LED un dispositivo a semiconduttore che, nel corso del suo funzionamento, converte la corrente in radiazione luminosa. È costituito da un cristallo semiconduttore posto su un substrato, un pacchetto e un sistema ottico. Il caratteristico bagliore appare quando elettroni e lacune si ricombinano nella regione di giunzione pn. Per creare una giunzione p-n, vengono introdotti elementi di lega speciali negli strati di vicino contatto.Da un lato sono accettatori, dall'altro donatori.
Tipi di LED in base allo scopo
Vale la pena capire più in dettaglio cosa sono i LED. Tali prodotti sono generalmente divisi in due grandi gruppi: illuminazione e indicatore. Ogni tipo ha i suoi vantaggi e il possibile ambito di utilizzo. Ti suggeriamo di familiarizzare con ogni gruppo in modo più dettagliato per comprendere meglio una vasta gamma di prodotti LED.
LED di segnalazione: caratteristiche speciali
I dispositivi di visualizzazione, per le loro caratteristiche, sono ampiamente utilizzati per l'indicazione del colore. Sono utilizzati per illuminare cruscotti, display e numerosi altri prodotti. Con una potenza relativamente bassa (meno di 0,2 W), i LED indicatori mostrano una luminosità moderata.
Di solito si dividono in:
- LED DIPcostituito da un cristallo emettitori di luce inserito in una cassa cilindrica o rettangolare. Permette di realizzare un'ampia gamma di radiazioni di colore. Sono singoli e multicolori. Avere un basso angolo di dispersione;
- Super Flux "Piranha". Dispositivi a quattro derivazioni super luminosi in confezione rettangolare. Adatto per montaggio a bordo. Sono prodotti con diverse temperature di incandescenza in custodie con e senza lente. L'angolo di diffusione dipende dal modello ed è 40-120⁰. Rilevante per il trasporto e la segnaletica pubblicitaria;
- Cappello di paglia. Dimostrare un ampio angolo di diffusione (100-140⁰) dovuto alla vicinanza del cristallo alla parete anteriore della lente. Simile ai modelli cilindrici convenzionali. Hanno un ampio raggio della lente e un'altezza inferiore;
- LED SMD. Prodotti con dimensioni del corpo standard. Spesso utilizzato nella produzione di strisce LED.
LED di illuminazione: caratteristiche distintive
Gli elementi di illuminazione sono inclusi in Lampade a LED e nastri, fari e altri prodotti per i quali è importante fornire un'elevata intensità luminosa. Hanno un grande potere. Disponibile in custodie a montaggio superficiale. Ci sono solo bianco (freddo o caldo). Assegna:
- Illuminazione LED SMD. Il tipo più comune con un angolo di diffusione di 100⁰-130⁰. Durante il processo di fabbricazione, il cristallo emittente viene rivestito con uno strato di fosforo e montato su un substrato di alluminio o rame che fornisce una sufficiente dissipazione del calore;
- LED COBcostituito da un gran numero di cristalli. Avere un ampio angolo di diffusione;
- LED a filamento. È spesso usato come illuminazione decorativa. Hanno un'efficienza inferiore rispetto a SMD.
Pro e contro dell'illuminazione a LED
I principali vantaggi dell'illuminazione dei LED includono:
- risparmio energetico, che consente di ridurre i costi dell'elettricità;
- bagliore di colore diverso;
- disponibilità di una scelta di temperatura colore;
- diverso angolo di trasmissione della luce, che consente di scegliere l'opzione giusta per qualsiasi stanza;
- piccolo fattore di ondulazione.
Tra gli svantaggi, va notato l'invecchiamento, una durata relativamente breve e il riscaldamento.
Principali caratteristiche dei LED
Quando si sceglie una lampada a LED, è necessario prestare attenzione ai parametri dei LED. Ciò determinerà la possibilità di utilizzare il prodotto in condizioni operative specifiche e garantire il livello di illuminazione richiesto nella stanza.È necessario prestare attenzione a potenza, tensione, corrente di esercizio, emissione di luce, temperatura di incandescenza e una serie di altri parametri.
Corrente di cristallo
La maggior parte dei LED è progettata per un consumo di corrente di 0,02 A. Tuttavia, i produttori offrono prodotti composti da quattro cristalli inseriti in un unico pacchetto. Grazie a questo design, i prodotti sono classificati per 0,08 A, che è la somma degli 0,02 A consumati da ciascun cristallo.
La quantità di corrente del LED influisce sulla stabilità del dispositivo. Con un leggero aumento di questo parametro, l'intensità della radiazione diminuisce e la temperatura del colore aumenta. Ciò è evidenziato dalla caratteristica tinta blu e dal fallimento prematuro.
Attenzione! Con un aumento significativo della potenza attuale, il LED si brucia immediatamente.
Per limitare l'ampiezza della corrente delle lampade a LED e lampade si completano con gli attuali stabilizzatori. Se disponibile, la corrente viene convertita per ottenere il valore richiesto. Per collegare un LED separato, viene utilizzato un resistore limitatore di corrente, la cui resistenza viene calcolata tenendo conto delle caratteristiche del prodotto collegato.
Consigli! Per la corretta selezione del resistore, vale la pena utilizzare un calcolatore online che aiuti a calcolare la resistenza richiesta.
Tensione LED
Per i LED, la tensione di alimentazione è irrilevante. Una caratteristica importante è l'entità della caduta di tensione attraverso il LED, che numericamente corrisponde al valore della tensione di uscita del prodotto dopo che la corrente nominale è passata attraverso di esso. La caratteristica è indicata sulla confezione. Conoscendo questo valore, è facile calcolare la tensione rimanente sul cristallo, che viene presa in considerazione nei calcoli.
I produttori offrono LED con tensioni diverse, che possono essere riconosciute dal colore del bagliore. Se il cristallo è bianco, verde o blu, la tensione è di circa 3 V. Per i prodotti rosso e giallo, il parametro desiderato può essere compreso tra 1,8 e 2,4 V.
Quando si collegano diodi in parallelo, è necessario monitorare attentamente le caratteristiche di ciascun prodotto. Anche un piccolo salto di tensione di 0,1 V provocherà un aumento significativo dell'intensità della corrente. Di conseguenza, un tale LED si spegnerà sicuramente.
Resistenza ai diodi
I diodi sono caratterizzati dalla presenza di due tipi di resistenza: differenziale e corrente continua. Nella sezione rettilinea della caratteristica I - V, la resistenza differenziale è piccola e inferiore alla resistenza alla corrente continua. Sul lato opposto, la resistenza differenziale tende all'infinito e supera la resistenza alla corrente continua.
Emissione luminosa, angolo di illuminazione: parametri importanti
Tradizionalmente, quando si confronta il flusso luminoso di diverse sorgenti, si tiene conto delle caratteristiche della radiazione generata. Un LED con un diametro di 5 mm può diventare una sorgente luminosa di 1-5 lm (le caratteristiche dei LED super luminosi sono maggiori), anche se una lampada ad incandescenza da 100 W creerà un flusso luminoso di 1000 lm. Non è corretto fare un confronto in questo modo, poiché la luce di una normale lampada sarà diffusa e da un diodo - direzionale. Per confrontare le caratteristiche delle sorgenti luminose nominate, si dovrebbe prestare attenzione all'angolo di diffusione dei diodi.
Per i LED, l'angolo di diffusione può variare da 20 a 120 gradi. A causa del loro design, i LED generano una luce più brillante al centro, riducendo il livello di illuminazione verso i bordi dell'angolo di diffusione. Grazie a ciò, è possibile fornire il livello di illuminazione desiderato della stanza con un valore inferiore di consumo energetico. Per aumentare l'area di illuminazione, gli apparecchi sono dotati di lenti diffondenti.
Potenza LED: confronta con la lampada a incandescenza
Avendo deciso di sostituire le lampade a incandescenza obsolete con quelle a LED, non tutti capiscono chiaramente quali prodotti di alimentazione vale la pena acquistare. Gli esperti consigliano di utilizzare il fattore di correzione K = 8. Quindi, se per illuminare la stanza è stata utilizzata una lampada da 100 W, è possibile ottenere lo stesso livello di illuminazione installando un LED analogico con una potenza minima di 100 W / 8 = 12,5 W. Per scoprire a quale lampada a incandescenza corrisponde un particolare LED, è possibile utilizzare la seguente tabella:
Potenza delle lampade a LED, W | |
---|---|
GUIDATO | Filamento |
3 | 25 |
5 | 40 |
7,5-8 | 60 |
10 | 75 |
12-12,5 | 100 |
Quando si scelgono e si confrontano diverse sorgenti luminose, si dovrebbe prestare attenzione a caratteristiche come l'efficienza. Il suo valore numerico è determinato dividendo il flusso luminoso (Lm) per la potenza (W). Quindi, per le lampade a incandescenza, questo indicatore è in media compreso tra 10-12 Lm / W e per le lampade a LED può raggiungere 130-140 Lm / W.
La temperatura del colore è un criterio che determina il comfort di percezione del flusso luminoso
La temperatura del bagliore appartiene alla categoria delle caratteristiche importanti. La sua unità di misura è i gradi Kelvin (K). La divisione viene effettuata in base alla temperatura del bagliore.
Attenzione! Il comfort di percezione di una particolare sorgente luminosa dipende principalmente dalla sua temperatura di colore.
Il valore della temperatura del colore è sempre presente nella marcatura delle lampade a LED. Corrisponde a un numero di quattro cifre, seguito dalla lettera K. Quando si sceglie una lampada a LED, è necessario concentrarsi sull'area di utilizzo futura. Ti consigliamo di familiarizzare con la possibile area di utilizzo della lampada a LED, a seconda della sua temperatura di colore e del colore della luce:
Temperatura colore, K | Colore bagliore | Area di utilizzo consigliata |
---|---|---|
2700-3500 | Bianco caldo | Locali domestici e uffici. Prodotti in grado di sostituire una lampada ad incandescenza. |
3500-5300 | Neutro (diurno) | Luoghi di lavoro negli impianti di produzione. |
più di 5300 | Freddo | Come fonte di luce per esterni e nella produzione di lampade a mano. |
1800 | Rosso | Decorativo e fito-illuminante. |
7500 | Blu | Fitoilluminazione, illuminazione per interni. |
3300 | Giallo | Illuminazione interna. |
La temperatura del colore dei LED può essere espressa in termini di natura ondulatoria della luce. Spesso, nella marcatura di prodotti LED, la temperatura del colore viene espressa attraverso diverse lunghezze d'onda. È indicato da λ ed è espresso in nanometri (nm).
Dimensione del chip: legenda nella marcatura
Nella marcatura dell'elemento LED, la dimensione è crittografata sotto forma di un numero di quattro cifre indicato sulla scheda. Tra i parametri geometrici più popolari del passato vi sono i prodotti 5050 e 3528. Sono stati sostituiti dai concorrenti più brillanti 5630 e 5730.
In questo simbolo, le prime due cifre corrispondono alla lunghezza del chip e le seguenti corrispondono alla sua larghezza, espressa in millimetri. Quindi, il 5730 avrà una lunghezza del chip di 57 mm e una larghezza di 30 mm. La differenza nelle proporzioni è dovuta al diverso numero di cristalli che compongono il LED. Il diodo 3528 ne ha uno, il 5050 - tre. Questa caratteristica dei LED per torce determina le loro caratteristiche di design.
La dimensione del cristallo è un parametro importante
La dimensione del cristallo ha un effetto diretto sulla quantità di corrente che può attraversarlo. I modelli quadrati sono dotati di cristalli ordinari da 1 o 2 W, aventi una dimensione standard di 30mil o 45mil, rispettivamente. Analoghi più potenti includono cristalli da 10, 20, 30, 50 o 100 W con parametri geometrici di 24 mil a 24 mil, 24 mil a 44 mil o 44 mil a 44 mil. I modelli a bassa potenza possono essere formati da cristalli di varie dimensioni. Possono includere 2-3 elementi collegati non solo in serie, ma anche in parallelo.
LED SMD: dimensioni standard e caratteristiche principali
I produttori offrono LED SMD di varie dimensioni. In base ai parametri geometrici, è consuetudine dividere i prodotti in diversi gruppi, a seconda della temperatura del colore, della luminosità e della potenza. La marcatura LED comprende le loro dimensioni geometriche: lunghezza e larghezza, espresse in millimetri. Ti offriamo la possibilità di familiarizzare con le taglie standard più popolari per navigare al meglio nell'assortimento offerto dai produttori.
Parametri principali del LED SMD 2835
Studiando le caratteristiche tecniche di SMD 2835, dovresti prestare attenzione all'aumento dell'area di radiazione. Il modello, a differenza dell'SMD 3528 con piano di lavoro rotondo, è realizzato in forma rettangolare. Una tale soluzione costruttiva, nonostante l'altezza dell'elemento inferiore (0,8 mm), fornisce un'elevata resa luminosa. Genera un flusso luminoso corrispondente a 50 lm.
A causa del fatto che per la fabbricazione della custodia viene utilizzato un polimero resistente al calore, il prodotto è in grado di resistere agli effetti di una temperatura sufficientemente elevata (fino a 240 ° C). Dopo 3000 ore di funzionamento, il prodotto mostra una degradazione delle radiazioni non superiore al 5%. Ha una bassa resistenza termica della giunzione cristallo-substrato (4 C / W). La massima corrente di esercizio è di 0,18 A a una temperatura del cristallo di 130 ° C.
Il colore del bagliore può essere diverso:
- Bianco caldo con una temperatura di 4000 K;
- Bianco diurno equivalente a 4800 K;
- Bianco puro nell'intervallo 5000-5800 K.
- Bianco freddo, corrispondente a 6500-7500 K.
Il colore bagliore ha un impatto diretto sul flusso luminoso. Questo parametro del LED SMD 2835 sarà il più alto per i prodotti con una luce bianca fredda e il minimo per un bianco caldo. I cuscinetti di contatto più grandi del modello contribuiscono a una dissipazione del calore più intensa.
Attenzione! Le caratteristiche del 2835 LED ne consentono l'utilizzo per qualsiasi tipo di opera di installazione.
SMD 5050: caratteristiche LED
SMD 5050 presuppone il posizionamento di tre LED dello stesso tipo in un caso di 50 x 50 mm. Le caratteristiche tecniche delle sorgenti LED utilizzate di colore rosso, blu e verde sono simili ai cristalli installati in SMD 3528. Ciascuno dei tre LED ha una corrente di funzionamento di 0,02 A con un valore totale di 0,06 A. Il valore indicato è il limite. Il superamento del valore può causare il malfunzionamento del dispositivo.
I dispositivi sono progettati per una tensione continua di 3-3,3 V con un'emissione luminosa (flusso luminoso) di 18-21 lm. Ogni cristallo ha una potenza di 0,7 W e il valore totale è di 0,21 W. Il dispositivo è in grado di formare un bagliore di vari colori da bianco monotono, verde, blu, giallo a multicolore.
Il design e le caratteristiche dei LED 5050 consentono il controllo individuale di ogni colore grazie alla disposizione ravvicinata degli elementi. I controller inclusi negli apparecchi di illuminazione consentono di regolare in modo uniforme il colore del bagliore cambiando gradualmente da uno all'altro dopo un determinato periodo di tempo. Spesso, sono disponibili diverse modalità di controllo controllo della luminosità.
Caratteristiche principali dei LED SMD 5730
Prodotti moderni con parametri geometrici di 5,7 × 3 mm. A causa delle loro prestazioni stabili, i LED SMD 5730 appartengono alla categoria dei prodotti super luminosi. Per la loro fabbricazione vengono utilizzati nuovi materiali, grazie ai quali hanno una maggiore potenza e un flusso luminoso altamente efficiente. SMD 5730 può funzionare in condizioni di elevata umidità. Non hanno paura delle vibrazioni e delle fluttuazioni di temperatura. Si distinguono per una lunga durata. Hanno un angolo di dispersione di 120 gradi. Dopo 3000 ore di funzionamento, il grado non supera l'1%.
I produttori offrono dispositivi di due tipi: con una potenza di 0,5 e 1 W. I primi sono contrassegnati con SMD 5730-0.5, i secondi sono contrassegnati con SMD 5730-1. Il dispositivo può funzionare con corrente impulsiva.Per SMD 5730-0,5, la corrente nominale è 0,15 A e quando si passa a una modalità di funzionamento pulsata, può raggiungere 0,18 A. È in grado di formare un flusso luminoso fino a 45 lm.
Per SMD 5730-1, la corrente nominale è 0,35 A, la corrente impulsiva può raggiungere 0,8 A con un'efficienza luminosa di 110 lm. A causa dell'uso di un polimero resistente al calore nel processo di produzione, il corpo del dispositivo non teme l'esposizione a temperature sufficientemente elevate (fino a 250 ° C).
Cree: caratteristiche attuali
I prodotti del produttore americano sono presentati in un'ampia gamma. La serie Xlamp include prodotti a chip singolo e multi-chip. I primi sono caratterizzati dalla distribuzione della radiazione lungo i bordi del dispositivo. Una soluzione così innovativa ha permesso di stabilire la produzione di lampade con un ampio angolo di luce con un numero minimo di cristalli.
La serie XQ-E High Intensity è l'ultimo sviluppo dell'azienda. I prodotti hanno un angolo di bagliore di 100-145 gradi. Con parametri geometrici relativamente piccoli di 1,6 per 1,6 mm, tali LED hanno una potenza di 3 V con un flusso luminoso di 330 lm. Le caratteristiche dei LED single-die Cree consentono una resa cromatica di alta qualità del CRE 70-90.
I dispositivi LED multichip hanno l'ultimo tipo di alimentazione 6-72 V. Di solito sono divisi in tre gruppi a seconda della potenza. I prodotti fino a 4W hanno 6 cristalli e sono disponibili nei pacchetti MX e ML. Il LED XHP35 ha una potenza nominale di 13 W. Hanno un angolo di dispersione di 120 gradi. Possono essere bianchi caldi o freddi.
Controllo di un LED con un multimetro
A volte diventa necessario testare le prestazioni dei LED. Questo può essere fatto con un multimetro. Il test viene eseguito nella seguente sequenza:
Attenzione! Se i contatti sono confusi, non si osserverà alcun bagliore caratteristico.
Marcatura a LED a colori
Per acquistare un LED del colore desiderato, ti suggeriamo di familiarizzare con il simbolo del colore incluso nella marcatura. Per CREE, si trova dopo la designazione della serie di LED e può essere:
- WHTse il bagliore è bianco;
- HEWse bianco ad alta efficienza;
- BWT per il bianco di seconda generazione;
- BLUse il bagliore è luce blu;
- GRN per il verde;
- ROY per il blu reale (luminoso);
- ROSSO in rosso.
Altri produttori utilizzano spesso una convenzione diversa. Quindi KING BRIGHT ti consente di scegliere un modello con una radiazione non solo di un certo colore, ma anche di un'ombra. La designazione presente nella marcatura corrisponderà a:
- Rosso (I, SR);
- Arancio (N, SE);
- Giallo (Y);
- Blu (PB);
- Verde (G, SG);
- Bianco (PW, MW).
Consigli! Controlla la legenda di un produttore specifico per fare la scelta giusta.
Decodifica del codice di marcatura della striscia LED
Un dielettrico con uno spessore di 0,2 mm viene utilizzato per produrre la striscia LED. Ad esso vengono applicate tracce conduttive, con cuscinetti di contatto per chip destinati al montaggio di componenti SMD. Il nastro include singoli moduli con una lunghezza di 2,5-10 cm e progettati per una tensione di 12 o 24 volt. Il modulo può includere 3-22 LED e diverse resistenze. La lunghezza dei prodotti finiti è mediamente di 5 metri con una larghezza di 8-40 cm.
Sulla bobina o sulla confezione viene applicata un'etichetta che contiene tutte le informazioni rilevanti sulla striscia LED. La decodifica della marcatura è visibile nella figura seguente:
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Stabilizzatore di corrente a LED
Lo stabilizzatore di tensione può essere prodotto nella seguente sequenza:
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Assemblaggio LED lampeggianti
Il LED lampeggiante è assemblato secondo vari schemi. A seconda degli obiettivi perseguiti, è possibile scegliere elementi monocromatici o colori diversi. Molto spesso, viene implementato il principio della "coppia Darlington", che prevede la carica e la scarica alternate di due condensatori, con trasferimento sequenziale di energia da un diodo all'altro.
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Usando i LED, puoi raccogliere luce e musica, che aggiungeranno festività. La figura mostra un diagramma dettagliato che ti permetterà di ottenere il risultato desiderato. Il microfono incluso nel circuito è un segnale elettrico che trasforma il suono. Vale la pena prestare attenzione ai LED da 3 volt super luminosi.
Indicatore di tensione a LED
L'indicatore di tensione può essere assemblato autonomamente, guidato dallo schema mostrato in figura. Ciò richiederà un numero di resistori, transistor, LED e alimentatori. Se l'assemblaggio viene eseguito correttamente, la luce verde si accende quando viene applicata la tensione e la luce rossa se cade.
Schemi di collegamento LED
Quando inizi a collegare i LED, dovresti seguire alcune regole. Dovresti aderire allo schema, poiché la corrente si muove in una direzione.
Calcolo della resistenza dei LED
Per scoprire come calcolare la resistenza per un LED, è sufficiente richiamare la legge di Ohm, che descrive la dipendenza del parametro desiderato (R) dal valore della corrente (I) e della tensione (U): R = U / I. Se è necessario collegare un LED da 3 V progettato per una corrente di 0,02 A a un alimentatore da 5 V, sarà necessario rimuovere i 2 V aggiuntivi includendo nel circuito un resistore con una resistenza sufficiente pari a 100 Ohm.
A volte, in base ai risultati del calcolo, può risultare che la resistenza del LED debba essere aumentata di un valore non standard, avendo acquisito un resistore con il valore di resistenza più vicino a quello richiesto. Il flusso luminoso emesso dal dispositivo diminuirà leggermente, anche se questo non sarà visibile visivamente.
Schema di collegamento del LED a una rete 220 V.
La fonte di alimentazione utilizzata determina la procedura per la scelta dello schema per il collegamento del LED alla rete 220V. Possibile utilizzo:
- Driver limitati attuali. La forza attuale è calcolata in anticipo. In questo caso, puoi rifiutare il resistore. Il numero di resistori collegati dipende dalle caratteristiche conducente;
- Regolatore di tensione speciale.
Connessione parallela e seriale
I LED possono essere collegati in serie e in parallelo. Nel primo caso, la tensione richiesta sarà uguale alla somma delle cadute di tensione per ogni elemento. In caso di collegamento in parallelo, vengono aggiunti i valori correnti. Quando si utilizzano dispositivi con parametri diversi, le caratteristiche vengono calcolate separatamente per ciascuna delle resistenze.
Collegamento dei LED a 12V
Il LED è collegato nella seguente sequenza:
Pertanto, è facile comprendere le caratteristiche dei LED da 3 W e oltre, nonché installarli da soli.
Video: parametri di base dei LED