Какой светодиод лучше для фонарика. Характеристики светодиодов: основные параметры и отличительные особенности. Светодиоды фирмы CREE

При выборе или сборке нового светодиодного фонарика обязательно нужно уделить внимание используемому светодиоду. Если единственная задача будущего фонарика – это подсветка тёмного подъезда, то с этой задачей справится практически любой яркий светодиод белого свечения. Другое дело – желание заполучить портативный осветительный прибор с параметрами под более сложную задачу. В этом случае особое значение имеет световой поток, то есть способность фонаря выдать достаточно мощный луч и осветить широкую площадь пространства.

Светодиоды каких брендов находятся на топовых позициях, и какими характеристиками обладают их светоизлучающие диоды, применяемые в фонариках?

Основные характеристики

За качество света, излучаемого фонарем, отвечает светодиод, который можно без преувеличения назвать сердцем устройства. Стабильность сердечного ритма фонаря зависит от многих параметров, основными из которых являются ток потребления, световой поток и цветовая температура. Законодателем моды принято считать компанию Cree, которая выпускает широкую линейку сверхъярких и мощных светодиодов, в том числе и для фонариков. Современные карманные фонарики проектируют на одном светодиоде мощностью 1, 2, или 3 Вт. В одноваттном исполнении значение прямого тока составляет около 350 мА с падением напряжения 2,8-2,9 В.

Ток и напряжение двухваттного светодиода составляет около 700 мА и 3,0 В соответственно, а аналогичный кристалл в 3 Вт потребляет примерно 1000 мА и 3,2 В. Приведенные электрические показатели характерны для моделей светодиодов ведущих мировых брендов.

Интенсивность излучения, которую еще называют световым потоком, зависит от производителя и семейства светодиода. Паспортное значение светового потока мощных светодиодов принято замерять на максимально допустимом рабочем токе. Компания-изготовитель фирменных фонарей вместе с типом установленного светодиода, указывает количество выдаваемых изделием люмен.

К сожалению, часто на упаковке фонарика указываются завышенные характеристики, в том числе и световой поток. Причина этого проста - любой производитель хочет реализовать как можно больше товара.

Световой поток неразрывно связан с света. Современный светоизлучающие диоды способны излучать световой поток до 200 люмен на 1 ватт и могут производиться с любой температурой свечения: от желтовато теплого до холодного белого. Фонари с тёплым белым цветом излучения (T≤3500°K) наиболее приятны для глаза, но менее яркие. Освещение с нейтральной цветовой температурой(T=4000-5500°K) более эффективно позволяет рассматривать мелкие детали. Холодно-белый луч (T≥6500°K) в мощных фонарях с большой дальностью освещения, но в течение длительной работы раздражает зрение.
В связи с невозможностью проведения точных расчетов, продолжительность жизни светодиодов рассчитывают методом экстраполяции. При температуре 25-50 °C их срок службы кристалла может превысить 200 тыс. ч., но это не оправдано экономически. Поэтому производители допускают повышение рабочей температуры до 85°C, экономя, таким образом, на охлаждении. Превышение порога в 150°C приводит к необратимым процессам выгорания кристалла и потере яркости.

Индекс цветопередачи (CRI) – качественный показатель, характеризующий способность светодиода освещать предметы без искажения их реального цвета. Для светодиодных источников освещения, в том числе и фонариков, показатель цветопередачи в 75 CRI и выше считается хорошим.

Важным элементом светодиода является линза. Она задаёт угол рассеивания светового потока, а значит, определяет дальность луча. В технических характеристиках светодиодов обязательно указывают значение угла излучения. Для каждой модели этот параметр индивидуален и может варьироваться от 20 до 240 градусов. Мощные светодиоды для фонариков имеют угол 90-120° и, как правило, комплектуются отражателем с дополнительной линзой в корпусе.

Несмотря на резкий скачок в развитии мощных многокристальных светодиодов, мировые лидеры продолжают выпуск менее мощные светодиоды. Выпускаются они в корпусах небольшого размера, не превышающего 10 мм в ширине или диаметре. Типовое значение тока таких светоизлучающих диодов не превышает 70 мА, а световой поток – 50 лм. Мощные фонарики на их основе постепенно исчезают с прилавков магазинов, ввиду худших технических характеристик и необходимости последовательно-параллельного подключения для повышения яркости. В сравнении с одним мощным кристаллом надёжность схемы и угол рассеивания нескольких таких элементов в одном корпусе намного хуже.

Отдельно стоит отметить четырёхвыводные светодиоды в корпусе P4 «SuperFlux» или «Пиранья», которые имеют улучшенные технические характеристики. У светодиодов «Пиранья» есть два важных преимущества, благодаря которым они востребованы:

• более равномерно распределяют световой поток;
• не нуждаются в отводе тепла;
• имеют низкую себестоимость.

5 крупнейших производителей

Переносной фонарик должен быть не только эргономичным, но и оснащенным надёжным светодиодным источником с высоким рабочим ресурсом без потери яркости. Чтобы не ошибиться с выбором, предпочтение следует отдавать производителям светодиодной продукции мирового уровня.

Подразделение японской компании Nichia долгое время удерживало лидирующие позиции в производстве светодиодов всех типов. Из-за высокой стоимости продукции и усиливающейся конкуренции со стороны Китая и Тайваня сегодня встретить их светодиоды в фонарях европейского рынка удается все реже. Однако, Nichia необходима миру, как двигатель прогресса. Ведь разработки японских компаний берут за основу их китайские и тайваньские коллеги.
Мощные светодиоды для фонариков от всемирно известной компании Cree удерживают первенство не только на американском континенте. Выгодно выделяясь меньшей себестоимостью и высоким качеством, светодиоды от Cree доступны всем желающим европейского континента. Аккумуляторный фонарь на мощном кристалле от американского бренда – это надёжный друг в походе, ночной рыбалке и пр.
Philips Lumileds – европейский производитель светоизлучающих диодов широкого спектра. Компания достигла определённого прогресса в построении систем наружного освещения функционального и архитектурного значения. Разработчики Philips Lumileds осуществляют комплексный подход в построении светодиодных систем, учитывая их дизайн, степень защиты и удобство пользования.
Хорошо известная в России южнокорейская корпорация Samsung своевременно профинансировала своё подразделение по поиску новых светодиодных решений и теперь имеет полный цикл производства излучающих диодов. Samsung не ограничивается выпуском LED подсветки для собственных дисплеев. Их успехи распространились и на другие сегменты рынка: светодиоды большой мощности (в том числе и для фонарей), ультраяркие элементы для вспышки, а также модули внутреннего и внешнего освещения.
Osram Opto Semiconductors прославилась отличными характеристиками светодиодов из серии Duris, которые выгодно отличаются высокой светоотдачей и индексом цветопередачи. Немецкая компания сделала ставку на внедрение светодиодных технологий в промышленные отрасли, ориентируясь на выпуск готовых специализированных ламп и светильников. В лабораториях Osram улучшают показатели светоизлучающих диодов не только видимого спектра, но и делают открытия в ИК, УФ и лазерном направлении.

Доклады научных работников вместе с новостями о развитии искусственного освещения свидетельствуют о продолжающейся здоровой конкуренции между крупными корпорациями. Положительные тенденции развития светодиодных технологий мы видим в постоянно обновляемом модельном ряде фонарей, удивляющих своим дальнобойным лучом, высокой степенью защиты, способностью зарядки от солнечной энергии и прочими ноу-хау.

Читайте так же

Рассмотрим светодиодную продукцию, начиная от старых 5-мм, до сверхъярких мощных светодиодов мощность которых доходит до 10 Вт.

Чтобы выбрать «правильный» фонарик для своих нужд, нужно разобраться в том какие бывают светодиоды для фонариков и их характеристики.

Какие диоды используются в фонариках?

Мощные светодиодные фонари начались с устройств с матрицей 5-мм.

LED фонари в совершенно разных исполнениях, от карманных до кемпинговых, получили широчайшее распространение в середине 2000-х. Их цена заметно снизилась, а яркость и долгий срок службы от одного заряда батареек сыграли свою роль.

5-ти миллиметровые белые сверхъяркие светодиоды потребляют от 20 до 50 мА тока, при падении напряжения 3.2-3.4 вольта. Сила света – 800 мкд.

Очень хорошо показывают себя в миниатюрных фонариках-брелках. Маленький размер позволяет носить такой фонарик с собой. Питаются они либо от «мини-пальчиковых» батареек, либо от нескольких круглых «таблеток». Часто используются в зажигалках с фонариком.

Вот какие светодиоды в китайских фонариках устанавливаются уже много лет, но их век постепенно истекает.

В поисковых фонарях при большом размере отражателя есть возможность смонтировать десятки таких диодов, но такие решения постепенно отходят на второй план, а выбор покупателей падает в пользу на фонарей на мощных светодиодах типа Cree.

Такие фонари работают от батареек типа АА, ААА или аккумуляторов. Стоят недорого и проигрывают как в яркости, так и в качестве современным фонарям на более мощных кристаллах, но об этом ниже.

В дальнейшем развитии фонарей производители перебрали множество вариантов, но рынок качественной продукции занимают фонари с мощными матрицами или дискретными светодиодами.

Какие светодиоды используют в мощных фонариках?

Под мощными фонарями подразумеваются современные фонари различных типов начиная от тех, что размером с палец, заканчивая огромными поисковыми фонарями.

В такой продукции в 2017 году актуальна марка Cree. Это название американской компании. Её продукция считается одной из наиболее передовых в области светодиодной техники. Альтернативой являются LED от производителя Luminus.

Такие вещи значительно превосходят светодиоды с китайских фонариков.

Какие светодиоды Cree в фонариках устанавливаются наиболее часто?

Модели носят название состоящие из трёх четырёх символов, разделённых дефисом. Так диоды Cree XR-E, XR-G, XM-L, XP-E. Модели XP-E2, G2 чаще всего используются для небольших фонариков, а XM-L и L2 – очень универсальные.

Их используют, начиная от т.н. EDC фонарей (для повседневного ношения) – это маленькие фонари размером меньше ладони, до серьёзных поисковых фонарей большого размера.

Давайте рассмотрим характеристики мощных светодиодов для фонариков.

Название	Cree XM-L T6	Cree XM-L2	Cree XP-G2	Cree XR-E
Фото
U, В	2,9	2,85	2,8	3,3
I, мА	700	700	350	350
P, Вт	2	2	1	1
Рабочая температура, °C
Световой поток, Лм	280	320	145	100
Угол свечения, °	125	125	115	90
Индекс цветопередачи, Ra	80-90	70-90	80-90	70-90

Главная характеристика светодиодов для фонарей – это световой поток. От неё зависит яркость вашего фонаря и количество света, которое может дать источник. Разные светодиоды, потребляя одинаковое количество энергии, могут существенно отличаться по яркости.

Рассмотрим характеристики светодиодов в больших фонариках, прожекторного типа:

Название
Фото
U, В	5,7; 8,55; 34,2;	6; 12;	3,6	3,5
I, мА	1100; 735; 185;	2500; 1250	5000	9000...13500
P, Вт	6,3	8,5	18	20...40
Рабочая температура, °C
Световой поток, Лм	440	510	1250	2000...2500
Угол свечения, °	115	120	100	90
Индекс цветопередачи, Ra		70-90	80-90	80-90

Продавцы часто указывают не полное название диода, его типа и характеристики, а сокращенную, несколько иную цифробуквенную маркировку:

• Для XM-L: T5; T6; U2;
• XP-G: R4; R5; S2;
• XP-E: Q5; R2; R;
• для XR-E: P4; Q3; Q5; R.

Фонарь может так и называться, «Фонарь EDC T6», информации в такой краткости более чем достаточно.

Ремонт фонариков

К сожалению цена таких фонариков довольно большая, как и самих диодов. И не всегда есть возможность приобрести новый фонарь, в случае поломки. Давайте разберемся как поменять светодиод в фонарике.

Для ремонта фонарика необходим минимальный набор инструментов:

• Паяльник;
• флюс;
• припой;
• отвёртка;
• мультиметр.

Чтобы добраться до источника света нужно отвинтить головную часть фонаря, она обычно закреплена на резьбовом соединении.

В режиме проверки диодов или измерения сопротивления проверьте исправность светодиода. Для этого прикоснитесь щупами черным и красным к выводам светодиода, сначала в одном положении, а затем поменяйте местами красный и черный.

Если диод исправен – то в одном из положений будет низкое сопротивление, а в другом – высокое. Таким образом вы определяете, что диод исправен и проводит ток только в одном направлении. Во время проверки диод может излучать слабый свет.

В противном случае в обеих положениях будет короткое замыкание или высокое сопротивление (обрыв). Тогда нужна замена диода в фонаре.

Теперь нужно выпаять светодиод из фонаря и, соблюдая полярность, впаять новый. Будьте внимательны при выборе светодиода, учтите его потребление тока и напряжение, на которое тот рассчитан.

Если вы будете пренебрегать этими параметрами – в лучшем случае фонарик будет быстро садиться, в худшем – драйвер выйдет из строя.

Драйвер – это устройства для питания светодиода стабилизированным током от разных источников. Промышленно изготавливаются драйвера для питания от сети 220 вольт, от автомобильной электросети – 12-14.7 вольт, от Li-ion аккумуляторов, например, типоразмера 18650. Драйвером оборудовано большинство мощных фонарей.

Увеличиваем мощность фонаря

Если вас не устраивает яркость вашего фонаря или вы разобрались как заменить светодиод в фонарике и захотели его модернизировать, прежде чем покупать сверхмощные модели изучите основные принципы работы LED и ограничения в их эксплуатации.

Диодные матрицы не любят перегрева – это главный постулат! А замена светодиода в фонарике на более мощный может привести к такой ситуации. Обратите внимание на модели, в которые устанавливаются более мощные диоды и сравните со своей, если они подобны по размерам и конструктиву – меняйте.

Если ваш фонарь меньше — потребуется дополнительное охлаждение. Подробнее о изготовлении радиаторов своими руками мы писали .

Если вы попытаетесь установить в миниатюрный фонарик-брелок такой гигант, как Сree MK-R, он у вас быстро выйдет из строя от перегрева и это будут зря потраченные средства. Незначительное повышение мощности (на пару ватт) допустимо без модернизации самого фонарика.

В остальном процесс замены марки светодиода в фонарике на более мощную – описан выше.

Фонари Police

Такие фонари ярко светят и могут выступать в роли средства самообороны. Однако и в них случаются проблемы со светодиодами.

Как заменить светодиод в фонарике Police

Широкий модельный ряд очень трудно охватить в рамках одной статьи, но можно дать общие рекомендации по ремонту.

1. При ремонте фонаря с электрошокером будьте аккуратны, желательно используйте резиновые перчатки, чтобы избежать удара током.
2. Фонари с пылевлагозащитой собраны на большом количестве винтов. Они отличаются по длине, поэтому делайте пометки откуда вы выкрутили тот или иной винт.
3. Оптическая система фонарика Police позволяет регулировать диаметр светового пятна. При разборке на корпусе сделайте отметки в каком положении стояли детали перед снятием, иначе будет трудно поставить блок с линзой обратно.

Замена светодиода, блока преобразователя напряжения, драйвера, аккумулятора возможна с применением стандартного набора для пайки.

Какие светодиоды стоят в китайских фонариках?

Многие товары сейчас покупаются на aliexpress, где можно найти как оригинальную продукцию, так и китайские копии, которые не соответствуют заявленному описанию. Цена за такие приборы бывает сопоставимой с ценой на оригинал.

В фонарике, где заявлен светодиод Cree, его может на самом деле не быть, в лучшем случае будет стоять диод откровенно другого типа, в худшем такой, который внешне будет трудно отличим от оригинала.

Что это может за собой повлечь? Дешевые светодиоды выполняются в низкотехнологичных условиях и не выдают заявленной мощности. Имеют низкий КПД, от того у них усиленный нагрев корпуса и кристалла. Как уже было сказано, что перегрев – самый злой враг для Led приборов.

Так происходит потому, что при нагревании через полупроводник увеличивается ток, вследствие чего нагрев становится еще сильнее, мощности выделяется еще более, лавинообразно это приводит к пробою или обрыву светодиода.

Если постараться и потратить время на поиск информации, можно определить оригинальность продукции.

LatticeBright – это китайский производитель светодиодов, который делает продукцию очень похожей на Cree, наверное это совпадение дизайнерской мысли (сарказм).

На подложках эти клоны выглядят следующим образом. Можно заметить разнообразие форм подложек для светодиодов, производимое в китае.

Подделки изготавливаются довольно умело, многие продавцы не указывают об этом «бренде» в описании товара и о том, где произведены светодиоды для фонарей. Качество таких диодов не самое худшее среди китайского барахла, но и далеко от оригинала.

Установка светодиода вместо лампы накаливания

У многих в старых вещах пылятся коногонки или фонари на лампе накаливания и вы можете легко сделать его светодиодным. Для этого есть либо готовые решения, либо самодельные.

С помощью разбитой лампочки и светодиодов, если добавить немного смекалки и припоя, можно сделать отличную замену.

Железный бочонок в данном случае нужен для улучшения отвода тепла от LED. Далее нужно припаять все детали друг к другу и закрепить клеем.

При сборке будьте аккуратны – избегайте замыкания выводов, в этом поможет термоклей или термоусадочная трубка. Центральный контакт лампы нужно распаять – образуется отверстие. Продеть через него вывод резистора.

Дальше нужно припаять свободный вывод светодиода к цоколю, а резистора к центральному контакту. Для напряжения 12 вольт нужен резистор 500 Ом, а для напряжения в 5 В – 50-100 Ом, для питания от Li-ion 3.7В аккумулятора – 10-25Ом.

Подобрать светодиод для фонарика гораздо сложнее чем его заменить. Нужно учитывать массу параметров: от яркости и угла рассеивания, до нагрева корпуса.

Кроме того, нельзя забывать об источнике питания для диодов. Если вы освоите все описанное выше – ваши приборы будут светить долго и качественно!

Разобраться, от каких параметров зависит работа фонарика, одинаково важно тем, кто хочет подобрать себе готовую модель, и желающим спроектировать устройство своими руками (будь то брелок-фонарик со светодиодом, карманный, налобный или походный вариант). Ремонт фонариков преимущественно зависит от их устройства, а замена некоторых элементов требует особых навыков. Яркий – вовсе не единственное определение для качественного устройства.

Первым делом следует обозначить назначение фонарика. Вряд ли возможно выделить универсальное устройство, одинаково эффективное в любых условиях. В конце концов, маленький карманный фонарик никогда не сравнится с мощным стационарным оборудованием, а самодельные приборы далеко не всегда превосходят уже готовые (даже китайского производства), и дело не только в том, как был подобран светодиод.

Габариты

Определиться с размерами фонаря необходимо в 2-х случаях: чтобы иметь возможность носить его с собой (в кармане, сумке и т.д.), и чтобы правильно рассчитать корпус при собственноручном составлении схемы.

Габариты также нужно знать при подборе аксессуаров. Налобный фонарь носят на специальной ленте, а походный – на клипсе или в матерчатом чехле (на поясе).

Параметры светового потока

Зачастую, требуется именно самый яркий фонарь, но не всегда большое количество люменов полностью определяют этот показатель. Не менее важная роль отводится углу рассеивания освещения. С освещением небольшой области может справиться и простой брелок-фонарик со светодиодом или любой карманный вариант. Чем уже луч – тем дальше может светить прибор, например, налобный фонарик для походов.

Важно: Линза может в корне изменить характеристики устройства. Схема работы фокусируемых фонарей довольно проста: положение линзы регулирует ширину и наклон луча по мере своего приближения/отдаления от светодиода.
Подбор самого светодиода

Именно источник света определяет большинство показателей фонарика (насколько он яркий). На работу устройства влияет не только сам светодиод, но также величина его рабочего тока. Силу тока нужно учитывать, чтобы ненароком не спалить девайс, ведь ремонт фонаря не всегда к месту. Светодиод и их цепочки могут по-разному группироваться, чтобы увеличить дальность или площадь охвата (самый большой обычно располагается ближе к центру).

Работа в автономном режиме

Длительность работы – весьма относительная величина. Она обусловлена не только выбором аккумулятора, но и режимом фонарика, за который отвечает светодиод. Как для самодельных устройств, так и для готовых, можно вмонтировать таймер для экономии энергии. Автономный режим может исчисляться часами (карманный и налобный фонарики) и даже сутками (аварийные и поисковые), на этот промежуток влияют преимущественно основные характеристики.

Виды элементов питания

Аккумуляторы различаются в зависимости от принципа получения энергии, среди наиболее популярных типов можно выделить такие:

• литиевые (Li-Ion);
• никель-металлогидридные (NiMH);
• никель-кадмиевый (NiCd);
• свинцово-кислотные;
• литий-полимерные (Li‑pol);
• никель-цинковые (NiZn).

Маленький фонарик (карманный или налобный) может работать и на обычных пальчиковых батарейках, в других случаях тип аккумулятора лучше подбирать исходя из общих требований, чтобы ремонт или замена батареи не стала нерешаемой задачей.

Режимы работы

Чем проще прибор – тем меньше режимов у него в арсенале. Самый простой яркий брелок-фонарик со светодиодом, карманный и налобный фонари, как правило, имеют не больше одного. Чем сложнее система – тем больше вероятность отказа одной из составляющих, т.е. тем чаще им требуется ремонт.

Классификация режимов:

• яркостные (минимальный-средний-максимальный);
• сигнальные (стробные);
• программируемые (настраиваются пользователем вручную).

Подверженность влиянию внешних факторов

Сама схема и светодиод должны быть защищены от ударов, тряски, попадания пыли и грязи. Для более серьезных устройств лучше обеспечить влагостойкость. Это бывает достаточно сложно не только при самостоятельной сборке, но и после приобретения готовых моделей. Водостойкость лучше проверять заранее, особенно на фонариках китайского производства, чтобы иметь возможность вовремя осуществить ремонт.

Расположение креплений

Фонарик должен быть удобными в эксплуатации. Для этого нужно заранее продумать, как будет составлена схема - расположение кнопок, ответственных за то, как работает светодиод, вспомогательные линзы и рассеиватели. Важно иметь возможность отрегулировать крепление (налобный или вело-фонарь), плотность зажима и др.

Стабилизация тока

Режим работы фонаря на светодиодах напрямую зависит от подаваемого тока, остальные характеристики при этом могут быть схожими. Устройства стабилизированного считаются более яркими и стабильными, но при разрядке быстро гаснут. Нестабилизированный же фонарь менее яркий, зато лампы гаснут постепенно, со временем сбавляя свою яркость до 0.

Разобравшись в параметрах устройства, становится намного проще не только подобрать интересующий вид фонарика (карманный, налобный, навесной, брелок-фонарик со светодиодом), но и определиться с требуемыми элементами, если есть собственная схема и подобран соответствующий светодиод, а также осуществить частичный ремонт устройства.

Со времен изобретения электрического освещения учеными создавались все более экономичные источники. Но настоящим прорывом в этой области стало изобретение светодиодов, которые не уступают по силе светового потока предшественникам, однако расходуют во много раз меньше электроэнергии. Их созданию, начиная от первого индикаторного элемента и заканчивая ярчайшим на сегодня диодом «Cree», предшествовало огромное количество работы. Сегодня мы попробуем разобрать различные характеристики светодиодов, узнаем, как эволюционировали эти элементы и как их классифицируют.

Читайте в статье:

Принцип работы и устройство световых диодов

Светодиоды отличает от привычных осветительных приборов отсутствие в нем нити накала, хрупкой колбы и газа в ней. Это принципиально отличный от них элемент. Говоря научным языком, свечение создается за счет наличия в нем материалов р- и n-типа. Первые накапливают положительный заряд, а вторые – отрицательный. Материалы р-типа накапливают в себе электроны, в то время, как в n-типе образуются дырки (места, где электроны отсутствуют). В момент появления на контактах электрического заряда они устремляются к р-n-переходу, где каждый электрон инжектируется именно в р-тип. Со стороны обратного, отрицательного контакта n-типа в результате подобного движения и возникает свечение. Оно обусловлено выделением фотонов. При этом не все фотоны излучают видимый человеческим глазом свет. Сила, которая заставляет двигаться электроны, называется током светодиода.

Эта информация ни к чему обычному обывателю. Достаточно знать, что светодиод имеет прочный корпус и контакты, которых может быть от 2-х до 4-х, а также то, что каждый светодиод имеет свое номинальное напряжение, необходимое для свечения.

Полезно знать! Подключение производится всегда в одинаковом порядке. Это значит, что если к контакту «-» на элементе подключить «+», то свечения не будет – материалы р-типа просто не смогут зарядиться, а значит не будет и движения к переходу.

Классификация светодиодов по их области применения

Такие элементы могут быть индикаторными и осветительными. Первые были изобретены раньше вторых, при этом они уже давно используются в радиоэлектронике. А вот с появлением первого осветительного светодиода начался настоящий прорыв в электротехнике. Спрос на осветительные приборы подобного типа неуклонно растет. Но и прогресс не стоит на месте – изобретаются и внедряются в производство все новые виды, которые становятся все ярче, не потребляя при этом больше энергии. Разберем более подробно, какими бывают светодиоды.

Индикаторные светодиоды: немного истории

Первый такой светодиод красного цвета был создан в середине ХХ века. Хотя он имел низкую энергоэффективность и излучал тусклое свечение, направление оказалось перспективным и разработки в этой обрасти продолжились. В 70-х годах появляются зеленые и желтые элементы, а работы по их усовершенствованию не прекращаются. К 90-му году сила их светового потока достигает 1 Люмена.

1993 год ознаменован появлением в Японии первого синего светодиода, который был намного ярче предшественников. Это означало, что теперь, совмещая три цвета (которые и составляют все оттенки радуги), можно получить любой. В начале 2000-х сила светового потока уже достигает 100 Люмен. В наше время светодиоды не перестают совершенствоваться, наращивая яркость без увеличения потребляемой мощности.

Использование светодиодов в бытовом и промышленном освещении

Сейчас подобные элементы используются во всех отраслях, будь то машино- или автомобилестроение, освещение производственных цехов, улиц или квартир. Если взять последние разработки, то можно сказать, что даже характеристики светодиодов для фонариков порой не уступают старым галогеновым лампам на 220 В. Попробуем привести один пример. Если взять характеристики светодиода 3 Вт, то они будут сопоставимы с данными лампы накаливания с потреблением 20-25 Вт. Получается экономия электроэнергии почти в 10 раз, что при ежедневном постоянном использовании в квартире дает весьма существенную выгоду.

Чем хороши светодиоды и есть ли в них минусы

О положительных качествах световых диодов можно сказать многое. Основными из них можно назвать:

Что же касается отрицательных сторон, то их всего две:

• Работают только с постоянным напряжением;
• Вытекает из первого – высокая стоимость ламп на их основе по причине необходимости использования (электронного стабилизирующего блока).

Каковы основные характеристики светодиодов?

При выборе таких элементов для той или иной цели, каждый обращает внимание на их технические данные. Основное, на что следует обратить внимание, приобретая приборы на их основе:

• ток потребления;
• номинальное напряжение;
• потребляемая мощность;
• температура цвета;
• сила светового потока.

Это то, что мы можем увидеть на маркировке . На самом же деле, характеристик намного больше. О них сейчас и поговорим.

Ток потребления светодиода – что это такое

Ток потребления светодиода равен 0.02 А. Но это относится лишь к элементам с одним кристаллом. Существуют и более мощные световые диоды, в составе которых может быть 2, 3 и даже 4 кристалла. В этом случае ток потребления будет увеличиваться, кратно числу чипов. Именно этот параметр и диктует необходимость подбора резистора, который впаивается на вводе. В этом случае сопротивление светодиода не дает высокому току мгновенно сжечь LED элемент. Это может произойти по причине высокого тока сети.

Номинальное напряжение

Напряжение светодиода имеет прямую зависимость от его цвета. Это происходит по причине разности материалов для их изготовления. Рассмотрим эту зависимость.

Сопротивление световых диодов

Сам по себе один и тот же светодиод может иметь различное сопротивление. Меняется оно в зависимости от включения в цепь. В одну сторону – около 1 кОм, в другую – несколько МОм. Но здесь есть свой нюанс. Сопротивление светодиода нелинейно. Это значит, что оно может изменяться в зависимости от подаваемого на него напряжения. Чем выше напряжение, тем ниже будет сопротивление.

Светоотдача и угол свечения

Угол светового потока светодиодов может различаться, в зависимости от их формы и материала изготовления. Он не может превышать 120 0 . По этой причине, если требуется большее рассеивание, применяют специальные отражатели и линзы. Это качество «направленного света» и способствует наибольшей силе светового потока, которая может достигать 300-350 Лм у одного светодиода на 3 Вт.

Мощность светодиодных ламп

Мощность светодиода – величина сугубо индивидуальная. Она может варьироваться в диапазоне от 0.5 до 3 Вт. Определить ее можно по закону Ома P = I × U , где I – сила тока, а U – напряжение светодиода.

Мощность – довольно важный показатель. Особенно когда необходимо рассчитать какой необходим для того или иного количества элементов.

Цветовая температура

Этот параметр схож с другими лампами. Наиболее приближены то температурному спектру к светодиодным люминесцентные лампы. Измеряется цветовая температура в К (Кельвин). Свечение может быть теплым (2700-3000К), нейтральным (3500-4000К) или холодным (5700-7000К). На самом деле оттенков много больше, здесь указаны основные.

Размер чипа LED элемента

Этот параметр самостоятельно измерить при покупке не удастся и сейчас уважаемому читателю станет понятно почему. Самые распространенные размеры – это 45х45 mil и 30х30 mil (соответствуют 1 Вт), 24х40 mil (0.75 Вт) и 24х24 mil (0.5 Вт). Если перевести в более привычную систему измерений, то 30х30 mil будут равны 0.762х0.762мм.

Чипов (кристаллов) в одном светодиоде может быть много. Если элемент не имеет слоя люминофора (RGB – цветной), то количество кристаллов можно подсчитать.

Важно! Не стоит приобретать очень дешевые светодиоды китайского производства. Они могут оказаться не только низкого качества, но и характеристики их чаще всего завышены.

Что такое SMD светодиоды: их характеристики и отличие от обычных

Четкая расшифровка этой аббревиатуры выглядит как Surface Mount Devices, что в буквальном переводе означает «монтируемый на поверхности». Чтобы было понятнее, можно вспомнить, что обычные световые диоды цилиндрической формы на ножках утапливаются ими в плату и припаиваются с другой стороны. В отличие от них SMD-компоненты фиксируются лапками с той же стороны, где находятся и сами. Такой монтаж дает возможность создания двусторонних печатных плат.

Такие светодиоды намного ярче и компактнее обычных и являются элементами нового поколения. Их габариты указываются в маркировке. Но не стоит путать размер SMD светодиода и кристалла (чипа) которых в составе компонента может быть множество. Разберем несколько таких световых диодов.

Параметры LED SMD2835: размеры и характеристики

Многие начинающие мастера путают маркировку SMD2835 с SMD3528. С одной стороны они должны быть одинаковы, ведь маркировка указывает, что эти светодиоды имеют размер 2.8х3.5 мм и 3.5 на 2.8 мм, что одно и то же. Однако это заблуждение. Технические характеристики светодиода SMD2835 намного выше, при этом он имеет толщину всего 0.7 мм против 2 мм у SMD3528. Рассмотрим данные SMD2835 с различной мощностью:

Как можно понять, технические характеристики SMD2835 могут быть довольно разнообразны. Все зависит от количества и качества кристаллов.

Характеристики светодиода 5050: более габаритный SMD-компонент

Довольно удивительно, что при больших габаритах этот светодиод имеет меньшую силу светового потока, чем предыдущий вариант – всего 18-20 Лм. Причиной этому малое количество кристаллов – обычно их всего два. Наиболее распространенное применение такие элементы нашли в светодиодных лентах. Плотность из в полосе обычно составляет 60 шт/м, что в общей сложности дает около 900 Лм/м. Достоинство их в этом случае в том, что лента дает равномерный спокойный свет. При этом угол ее освещения максимальный и равен 120 0 .

Выпускаются такие элементы с белым свечением (холодного или теплого оттенка), одноцветными (красный, синий или зеленый), трехцветными (RGB), а так же четырехцветными (RGBW).

Характеристики светодиодов SMD5730

По сравнению с этим компонентом, предыдущие уже считаются устаревшими. Их уже можно назвать даже сверх яркими светодиодами. 3 вольта, которые питают и 5050, и 2835 выдают здесь до 50 Лм при 0.5 Вт. Технические характеристики SMD5730 на порядок выше, а значит их необходимо рассмотреть.

И все-таки это не самый яркий из SMD-компонентов светодиод. Сравнительно недавно на российском рынке появились элементы, которые в прямом смысле «заткнули за пояс» все остальные. О них сейчас и пойдет речь.

Светодиоды «Cree»: характеристики и технические данные

На сегодняшний день аналогов продукции фирмы Cree не существует. Характеристики сверх ярких светодиодов их производства действительно поражают. Если предыдущие элементы могли похвастаться силой светового потока лишь в 50 Лм с одного кристалла, то, к примеру, характеристики светодиода XHP35 от «Cree» говорят о 1300-1500 Лм так же от одного чипа. Но и мощность их больше – она составляет 13 Вт.

Если обобщить характеристики различных модификаций и моделей светодиодов этой марки, то можно увидеть следующее:

Сила светового потока SMD LED «Cree» называется бином, который в обязательном порядке проставляется на упаковке. В последнее время появилось очень много подделок под эту марку, в основном китайского производства. При покупке их сложно отличить, а вот уже через месяц использования их свет тускнеет и они перестают отличаться от других. При довольно высокой стоимости такое приобретение станет довольно неприятным сюрпризом.

Предлагаем Вам небольшое видео на эту тему:

Проверка светодиода мультиметром – как ее выполнить

Самым простым и доступным способом является «прозвонка». На мультиметрах есть отдельное положение переключателя, специально для диодов. Переключив прибор в нужную позицию, прикасаемся щупами к ножкам светодиода. Если на дисплее высветилась цифра «1», следует поменять полярность. В этом положении зуммер мультиметра должен издавать звуковой сигнал, а светодиод светиться. Если подобного не произошло, значит, он вышел из строя. Если же световой диод исправен, но при впайке его в схему не работает, этому может быть две причины – неправильное его расположение или выход из строя резистора (у современных SMD-компонентов он уже встроен, что будет ясно в процессе «прозвонки»).

Цветовая маркировка световых диодов

Общепринятой мировой маркировки подобных изделий не существует, каждый производитель обозначает цвет так, как ему это удобно. В России применяют цветовую маркировку светодиодов, но ею мало кто пользуется, потому, как список элементов с буквенными обозначениями довольно внушителен и запоминать его вряд ли кому-то захочется. Наиболее распространенно буквенное обозначение, которое многие и считают общепринятым. Но такая маркировка чаще встречается не на мощных элементах, а на светодиодных лентах.

Расшифровка кода маркировки светодиодной ленты

Для того, чтобы понять, как маркируется лента, нужно обратить внимание на таблицу:

Для примера возьмем конкретную маркировку LED CW SMD5050/60 IP68. Из нее можно понять, что перед нами светодиодная лента белого цвета для поверхностного монтажа. Элементы, установленные на ней, имеют размер 5х5мм, в количестве 60 шт/м. Степень защиты позволяет ей длительное время работать под водой.

Что можно сделать из светодиодов своими руками?

Это вопрос очень интересный. И если отвечать на него развернуто, то на это уйдет очень много времени. Наиболее частое применение световых диодов – это подсветка подвесных и натяжных потолков, рабочей зоны на кухне или даже клавиатуры компьютера.

Мнение эксперта

Инженер-проектировщик ЭС, ЭМ, ЭО (электроснабжение, электрооборудование, внутреннее освещение) ООО "АСП Северо-Запад"

“Для работы таких элементов необходим стабилизатор питания или контроллер. Его можно взять даже со старой китайской гирлянды. Многие «умельцы» пишут, что достаточно обычного понижающего трансформатора, но это не так. В этом случае диоды будут моргать.”

Стабилизатор тока – какую функцию он выполняет

Стабилизатор для светодиодов – это источник питания, который понижает напряжение и выравнивает ток. Другими словами, создает условия для нормальной работы элементов. При этом он защищает от повышения или падения напряжения на светодиодах. Существуют стабилизаторы, которые могут не только регулировать напряжение, обеспечивая плавное затухание световых элементов, но и управлять режимами цвета или мерцания. Они называются контроллерами. Подобные устройства можно увидеть на гирляндах. Так же они продаются в магазинах электротехники для коммутации с RGB-лентами. Такие контроллеры оснащаются пультами дистанционного управления.

Схема такого устройства не сложна, и при желании простейший стабилизатор можно изготовить и своими руками. Для этого понадобятся лишь небольшие знания в радиоэлектронике и умение держать в руках паяльник.

Дневные ходовые огни на автомобиль

Применение световых диодов в автомобильной промышленности довольно распространено. К примеру, ДХО изготавливаются исключительно с их помощью. Но если авто не оснащено ходовыми огнями, то их приобретение может ударить по карману. Многие автолюбители обходятся дешевой светодиодной лентой, но это не очень удачная мысль. Особенно, если сила ее светового потока невелика. Неплохим выходом может стать приобретение самоклеящейся ленты на диодах «Cree».

Вполне можно сделать ДХО и при помощи уже вышедших из строя, поместив внутрь старых корпусов новые, мощные диоды.

Важно! Дневные ходовые огни созданы именно для того, чтобы авто было заметно днем, а не ночью. Нет смысла проверять, как они будут светить, в темное время суток. ДХО должны быть заметны при свете солнца.

Мигающие светодиоды – для чего это нужно?

Неплохим вариантом использования подобных элементов станет рекламное табло. Но если оно будет статично светиться, то это не привлечет должного внимания. Основной задачей является сборка и спайка щита – для этого нужны некоторые навыки, приобрести которые несложно. После сборки можно вмонтировать контроллер от той же гирлянды. В результате получается мигающая реклама, которая явно привлечет внимание.

Цветомузыка на световых диодах – сложно ли ее сделать

Это работа уже не для новичков. Для того, чтобы собрать полноценную цветомузыку своими руками нужен не только точный расчет элементов, но и знания радиоэлектроники. Но все же простейший ее вариант вполне по силам каждому.

В магазинах радиоэлектроники всегда можно найти датчик звука, да и во многих современных выключателях он есть (свет по хлопку). Если у Вас есть светодиодная лента и стабилизатор, то пустив с блока питания «+» на полосу через подобную хлопушку можно добиться желаемого результата.

Индикатор напряжения: что делать, если он перегорел

Современные индикаторные отвертки состоят как раз из светового диода и сопротивлений с изолятором. Чаще всего это эбонитовая вставка. При перегорании элемента внутри его вполне можно заменить на новый. А цвет уже будет выбирать сам умелец.

Еще один из вариантов – это изготовление прозвонки цепи. Для этого понадобится 2 пальчиковых батарейки, провода и световой диод. Соединив элементы питания последовательно, одну их ножек элемента припаиваем к плюсу батареи. Провода будут идти от другой ножки и от минуса батареи. В итоге при замыкании диод засветится (если полярность не перепутать).

Схемы подключения светодиодов – как все правильно выполнить

Подобные элементы можно подключить двумя способами – последовательно и параллельно. При этом нельзя забывать, что световой диод должен быть расположен правильно. В противном случае схема работать не будет. В обычных элементах с цилиндрической формой это можно определить так: на катоде (-) виден флажок, он немного крупнее анода (+).

Как рассчитать сопротивление светодиода

Расчет сопротивления светового диода очень важен. Иначе элемент просто сгорит, не выдержав величины тока сети.

Сделать это можно по формуле:

R = (VS – VL ) / I , где

• VS – напряжение питания;
• VL – номинальное напряжение для светодиода;
• I – ток светодиода (обычно это 0.02 А, что равно 20 мА).

При желании возможно все. Схема довольно проста – используем блок питания от сломанного мобильного телефона или любой другой. Главное, чтобы в нем был выпрямитель. Важно не переусердствовать с нагрузкой (с численностью диодов), иначе есть риск сжечь блок питания. Стандартное зарядное устройство вполне выдержит 6-12 элементов. Можно смонтировать цветную подсветку для клавиатуры компьютера, взяв по 2 синих, белых, красных, зеленых и желтых элемента. Получается довольно красиво.

Полезная информация! Напряжение, которое выдает блок питания равно 3.7 В. Это значит, что диоды нужно соединить последовательно скоммутированными парами параллельно.

Параллельное и последовательное соединение: как они выполняются

По законам физики и электротехники при параллельном соединении напряжение распределяется равномерно по всем потребителям, оставаясь неизменным на каждом из них. При последовательном монтаже поток делится и на каждом из потребителей оно становится кратным их количеству. Иными словами если взять 8 световых диодов, соединенных последовательно, они будут нормально работать от 12 В. Если же из подключить параллельно – они сгорят.

Подключение световых диодов на 12 В как самый оптимальный вариант

Любая светодиодная лента рассчитана на подключение к стабилизатору, выдающему 12 или 24 В. На сегодняшний день на прилавках российских магазинов представлен огромный ассортимент изделий различных производителей с этими параметрами. Но все же преобладают ленты и контроллеры именно 12 В. Это напряжение более безопасно для человека, да и стоимость таких приборов более низка. О самостоятельном подключении к сети 12 В говорилось чуть выше, ну а с подключением к контроллеру проблем возникнуть не должно – к ним прилагается схема, с которой разберется даже школьник.

В заключение

Популярность, которую набирают световые диоды, не может не радовать. Ведь это заставляет прогресс двигаться вперед. И кто знает, быть может, уже в ближайшее время появятся новые светодиоды, которые будут на порядок выше по характеристикам, чем существующие сейчас.

Надеемся, наша статья была полезна уважаемому читателю. При возникновении вопросов по теме просим задавать их в обсуждениях. Наша команда всегда готова на них ответить. Пишите, делитесь опытом, ведь он может кому-то помочь.

Видео: как правильно подключить светодиод

При приобретении либо сборке новых светодиодных фонариков непременно следует обратить внимание на используемый светодиод. Если фонарь вы приобретаете только для подсветки темной улицы, то тут выбор огромный – выбираем любой с ярким светодиодом белого свечения. Но если вы хотите купить портативное осветительное устройство с характеристиками под более сложные задачи, тут важным моментом является выбор соответствующего светового потока, то есть способность прибора освещать большое пространство с помощью мощного луча.

Главные характеристики

Светодиоды отвечают за качество света, которое излучает фонарь. Стабильность освещения зависит от множества характеристик, среди которых – ток потребления, поток света и цветовая температура. Среди законодателей моды стоит отметить фирму Cree, в ее ассортименте можно обнаружить очень яркие светодиоды для фонарей.

Современные карманные модели создаются на единственном светодиоде, мощность которого достигает 1, 2, либо 3 Вт. Указанные электрические характеристики – это свойства различных моделей светодиода от известных марок. Интенсивность световых лучей или световой поток – это показатель, который зависит от типа светодиода и компании-изготовителя. Фирма-производитель также указывает в характеристиках количество люмен.

Этот показатель напрямую соотносится с цветовой температурой света. Светоизлучающие диоды могут излучать световой поток, достигающий 200 люмен на 1 ватт, и производятся сегодня с разной температурой для свечения: тепло-желтоватый или холодно-белый.

В фонарях с теплым белым оттенком излучение является приятным для человеческого глаза, однако они светят менее ярко. Свет с нейтральной температурой цвета эффективным образом дает возможность рассмотреть наиболее маленькие элементы. Холодно-белое освещение обычно свойственно для моделей с огромной дальностью светового луча, однако при длительной работе может раздражать глаза.

Если температура достигает примерно 50 °C, то срок эксплуатации кристалла может быть до 200 000 часов, однако это не оправдывается с экономической точки зрения. По этой причине многие компании выпускают продукцию, которая способна выдержать рабочую температуру до 85 °C, при этом удается сэкономить на охлаждении. Из-за превышения отметки в 150 °C техника может вовсе выйти из строя.

Индекс цветопередачи является качественным показателем, который характеризует свойство светодиода освещать пространство, при этом нет искажения настоящего оттенка. Светодиоды для фонариков с характеристикой источника цветопередачи в 75 CRI и более – это хороший вариант. Важный элемент светодиода – это линза, благодаря которой задается угол рассеивания световых потоков, то есть определяется дальность свечения луча.

В любой технической характеристике светодиода непременно отмечается угол излучения. Для любой из моделей данная характеристика считается индивидуальной и обычно варьируется в диапазоне от 20 до 240 градусов. У мощных светодиодов для фонарей угол достигает примерно 120 °C, и в основном в комплектацию входит отражатель и дополнительная линза.

Хотя на сегодняшний день можно наблюдать сильный скачок в производстве мощных светодиодов, состоящих из множества кристаллов, мировые марки все еще выпускают светодиоды с меньшей мощностью. Производятся они в небольшом корпусе, который не превышает 10 мм в ширину. При сравнительном анализе можно заметить, что один такой мощный кристалл имеет менее надежную схему и угол рассеивания, чем одновременно пара подобных элементов в единственном корпусе.

Не лишним будет напомнить о четырехвыводных светодиодах «SuperFlux», так называемой «пиранье». У этих светодиодов для фонариков улучшенные технические характеристики. Светодиод «пиранья» обладает следующими основными преимуществами:

1. равномерным образом распределяется поток света;
2. не нужно отводить тепло;
3. более низкая цена.

Типы светодиодов

На сегодняшний день на рынке доступно множество фонарей с улучшенными свойствами. Самыми востребованными считаются светодиоды от фирмы Cree Inc.: XR-E, XP-E, XP-G, XM-L. Сегодня популярны также новейшие XP-E2, XP-G2, XM-L2 - их в основном применяют в некрупных фонарях. А вот, к примеру, светодиоды Cree MT-G2 и MK-R от фирмы Luminus получили широкое применение в огромных моделях поисковых фонарей, которые могут работать одновременно от пары аккумуляторов.

К тому же светодиоды принято различать по яркости - существует специальный код, благодаря которому можно сортировать светодиоды по этому параметру.

При сравнении одних диодов с другими стоит обратить внимание на их габариты, а вернее, на участок светоизлучающих кристаллов. Если участок такого кристалла небольшой, значит, легче сосредоточить его свет в узенький луч. Если же хотите от светодиодов XM-L получать неширокий луч, то необходимо будет применять очень большой отражатель, что отрицательно влияет на массу и габариты корпуса. А вот с небольшими отражателями на подобном светодиоде выйдет довольно эффективный карманный фонарик.

Область применения светодиодов

В основном потребители при подборе фонарей выбирают модели с максимальным лучом свечения, но во многих случаях им такой вариант не нужен. Во многих случаях подобный инвентарь применяется для того, чтобы осветить близлежащую местность либо объект, который находится на удалении не больше 10 000 м. Дальнобойный фонарик светит на 100 м, хотя во многих случаях довольно узким лучом, плохо освещающим окружающий участок. В итоге при освещении подобными осветительными приборами удаленного объекта пользователь не заметит те объекты, которые располагаются в непосредственной близости от него.

Рассмотрим сравнение тональности света, который дают светодиоды: теплый, нейтральный и холодный. При подборе соответствующей температуры света фонарика необходимо принимать во внимание следующие важные моменты: светодиоды с теплым свечением могут минимально искажать цвет освещаемых объектов, однако у них меньшая яркость, чем у светодиодов нейтрального спектра.

При выборе мощного поискового либо тактического фонаря, где важным моментом является яркость прибора, рекомендуется подбирать светодиод с холодным спектром света. Если же фонарик необходим для быта, туристических целей или для применения в налобной модели, то тут важное значение имеет грамотная цветопередача, а значит, светодиоды с теплым светом окажутся более выигрышными. Нейтральный же светодиод является золотой серединой по всем характеристикам.

Не принимая во внимание самые дешевые фонари, у которых есть лишь одна-единственная кнопка, у многих фонарей имеется пара режимов работы, среди которых режимы «стробоскоп» и «SOS». У небрендовой модели есть следующие варианты работы: самый высокий показатель мощности, средняя мощность и «стробоскоп». К тому же средняя мощность в основном равняется 50% самой высокой яркости света, а самая низкая – 10%.

Брендовые модели имеют более сложное строение. Тут управлять режимом работы вы можете с помощью кнопки, вращения «головки», поворотами магнитных колец и сочетанием всего перечисленного выше.

Cверхмощный налобный фонарь Boruit. Для освещения на рыбалке, на охоте и в хозяйственных работах.