Зависимость силы света от тока светодиода. Особенности конструкции индикаторных 5 мм светодиодов Как уже говорилось выше,

Зависимость силы света от тока светодиода. Особенности конструкции индикаторных 5 мм светодиодов Как уже говорилось выше,

светодиод - это излучающий свет кристалл. Рассмотрим конструкцию светодиода в 5 мм пластиковом корпусе. При внимательном рассмотрении мы обнаруживаем две важных вещи - линзу и рефлектор . В рефлекторпомещается кристалл светодиода. Этот рефлектор и задает первоначальный угол рассеивания. Затем свет проходит через корпус из эпоксидной смолы. Доходит до линзы - и тут начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы. На практике - от 5 до160 градусов. Для обозначения силы света таких светодиодов как раз и используется кандела . Светодиоды с направленным свечением излучают свет в некотором телесном угле. Чтобы понять, что такое телесный угол, достаточно представить следующую картину. Вы берете фонарик, включаете и помещаете его в пожарное ведро в самый низ, затем закрываете крышкой. Свет внутри, соответственно, имеет вид объемного конуса по форме нашего ведра. Вот этот конус, ограниченный крышкой - и есть телесный угол. Попробую объяснить смысл распределения света попроще. Допустим, сила света нашего фонаря - 1 кандела, то есть 1000 милликандел (чтобы было более образно, можно считать милликанделы фотонами :)) Если и дальше идти по аналогии, у нас есть полное ведро милликандел. Объем ведра при желании можно вычислить - добро пожаловать в геометрию :) Соответственно, если мы возьмем ведро в два раза больше - милликанделы равномерно по нему распределятся, то есть больше их не станет, просто снизится плотность. Поэтому не гонитесь за канделами, когда выбираете светодиод - чем шире его угол, тем меньше кандел - у одного и того же. Во всех этих объяснения можно найти ответ на сакральный вопрос - сколько надо светодиодов, чтобы заменить стоваттную лампочку. Об этом - далее.

Ток потребления красного светодиода. Величина тока потребления светодиода

Как правило, для обычных светодиодов предусмотрена сила тока величиной 0,02А. Однако бывают светодиоды, рассчитанные на 0,08А. К таким светодиодам относят более мощные приборы, в устройстве которых задействованы четыре кристалла. Они располагаются в одном корпусе. Так как каждый из кристаллов потребляет по 0,02А, в сумме один прибор будет потреблять 0,08А.

Стабильность работы светодиодных приборов зависит от величины тока. Даже незначительное увеличение силы тока способствует снижению интенсивности излучения (старению) кристалла и увеличению цветовой температуры. Это в конечном результате приводит к тому, что светодиоды начинают отливать синим цветом и преждевременно выходят из строя. А если показатель силы тока увеличивается существенно, светодиод сразу перегорает.

Чтобы ограничить потребляемый ток, в конструкциях LED-ламп и светильников предусмотрены стабилизаторы тока для светодиодов (драйверы). Они преобразуют ток, доводя его до нужной светодиодам величины. В случае, когда требуется подключить отдельный светодиод к сети, нужно использовать токоограничительные резисторы. Расчет сопротивления резистора для светодиода выполняют с учетом его конкретных характеристик.

Полезный совет! Чтобы правильно подобрать резистор, можно воспользоваться калькулятором расчета резистора для светодиода, размещенным в сети интернет.

Напряжение светодиода. Как определить напряжение светодиода мультиметром

В этой статье объясним подробно как определить напряжение светодиода мультиметром.

Все светодиоды имеют очень важную характеристику — рабочее напряжение (напряжение падения). Величина рабочего напряжения зависит от материалов из которых они сделаны. По рабочему напряжению все светодиоды можно разделить на 2 группы:

1. светодиоды с напряжением от 3 В до 3,8 В (синие, белые и некоторые виды сине-зеленые)
2. светодиоды с напряжением от1,8 В до 2,1 В (красные, желтые, оранжевые и большинство зеленых)

В связи с тем, что производители часто создают новые модели светодиодов, мы советуем сперва определить напряжение светодиодов, прежде чем использовать их  в своих конструкциях.

Определить это напряжение очень легко. Для этого нам потребуется только источник питания с выходным напряжением от 9 до 16 В, мультиметр и резистор сопротивлением 1 кОм (1000 Ом). Это значение сопротивления гарантирует оптимальный ток для нашего светодиода, не слишком высокий и не слишком низкий.

Ниже приводим действия, необходимые для измерения рабочего напряжения светодиода.

ШАГ 1: Определение полярности выводов нашего светодиода.

Чтобы определить полярность нашего светодиода, в его корпусе есть два элемента, которые мы можем оценить.

Первый — длина выводов. Как вы можете видеть на рисунке, самая короткий вывод – это минусовой вывод.

Второй — элемент находится по окружности светодиода. На корпусе есть скос – это минусовой вывод.

Описанный метод определения работает в отношении всех 3 мм и 5 мм светодиодов.

Можно использовать еще и третий метод, состоящий в том, чтобы заглянуть внутрь светодиода, треугольный вымпелобразный сегмент является отрицательным выводом, а другой, без особой формы, является положительным. Конечно же, этот метод небезопасен, поскольку есть несколько типов светодиодов, где расположение противоположное.

ШАГ 2: Подключаем наш светодиод

После того как мы определили полярность нашего светодиода, мы подключаем один из выводов резистора 1 кОм (1000 Ом) последовательно с положительным выводом светодиода, как показано на рисунке.

Затем мы соединяем другой вывод резистора с плюсом источника питания. Наконец, мы подключаем свободный вывод светодиода к минусу источника питания. Светодиод должен загореться.

ШАГ 3: Подготавливаем наш мультиметр

Теперь мы готовим наш мультиметр для проведения измерения. Переместите селектор тестера в положение измерения постоянного напряжения со шкалой до 20 В. Если наш мультиметр не имеет этой шкалы напряжения, то мы можем выбрать 30 В или 50 В.

Подключаем отрицательный щуп (черный) к входу, который имеет обозначение «COM», в то время как положительный (красный) подключаем к входу V-mA-ῼ. На дисплее вы должны увидеть значение «0.00»

ШАГ 4: Определение напряжения светодиода

Прикладываем положительный щуп (красный) к положительному выводу светодиода, в то время как отрицательный (черный) щуп мультиметра прикладываем с отрицательному выводу. На дисплее мультиметра мы должны увидеть рабочее напряжение светодиода.

Мы можем записать это значение, так как оно будет полезно для вычисления значения сопротивления светодиода. Для расчета сопротивления светодиодов используйте.

Угол свечения светодиода. Принцип работы и устройство световых диодов

Диод, излучающий свет, состоит из подложки и кристалла. Подложка может быть любой формы, самая распространенная квадратная. На корпус накладывается рефлектор и линза. Кристалл укладывается на рефлектор. Свет излучается во время прохождения электротока через p-n-переход кристалла.

Для присоединения к сети имеются два (или больше) выводов (анодов и катодов), некоторые из них соединены с кристаллом. Линза чаще всего изготовлена из прозрачного полимера, основное предназначение – определить направленность луча и угол рассеивания.

Причина свечения кристалла – рекомбинация электронов и дырок на p-n-переходе, образованном двумя полупроводниками с различной проводимостью. Перемещение частиц обеспечивают примеси (доноры и акцепторы). Важно, чтобы у кристалла не было дефектов, препятствующих излучению видимого светового луча. Для обеспечения таких характеристик на практике кристалл производится многослойным.

Чтобы получить свечение белого цвета, необходимо:

• смешать цвета по технологии RGB;
• нанести на кристалл, излучающий ультрафиолет, люминофор, создающий красный, зеленый и голубой цвет;
• нанести на голубой диод зеленый и красный люминофор.

Каждый из этих методов обладает плюсами и минусами. RGB позволяет получать различные температуры цвета и менять ток, проходящий по диодам, для изменения оттенка. Наличие в корпусе нескольких кристаллов дает возможность увеличить силу и поток света. Недостаток – не одинаковый оттенок цвета по краям и в середине, что приводит к перегреву и неравномерности старения.

Использование люминофора позволяет снизить стоимость светодиодов, не теряя качества белого цвета. Но светоотдача ниже, сложно люминофор нанести равномерно, поэтому температура света определяется не точно. Основной недостаток заключается в том, что люминофор стареет быстрее, чем кристалл.

Внимание! Область применения светодиодов зависит от технологии производства. Для изготовления осветительных приборов используются в основном диоды с люминофором (из RGB производятся только ленты).

По конструкции светодиоды делятся на:

• DIP;
• SMD;
• мощные;
• филаментные;
• COB;
• OLED;
• волоконные.

DIP-светодиоды нужны для изготовления световых индикаторов. Диаметр корпуса 3 или 5 мм, в корпус установлен кристалл и провод, соединяющий его с анодом, и рассеиватель. Для присоединения к сети на корпусе 2 вывода – катод и анод.

Мощные диоды создают интенсивный световой поток при токе до 1,4 А. Кристалл выделяет много тепла, поэтому устанавливается на радиатор из алюминия, одновременно выполняющий функции отражателя. Для обеспечения требуемого уровня электротока в схему включается специальный ограничивающий драйвер, одновременно стабилизирующий напряжение.

Светодиодные лампы filament пользуются популярностью у дизайнеров благодаря внешнему сходству с лампами накаливания. Корпус из обычного или сапфирового стекла толщиной до 1,5 мм, покрытого люминофором, 28 полупроводников соединены последовательно и установлены на подложку. Основное преимущество – угол рассеивания света до 360 градусов.

COB-светодиод (или Chip-On-Board) относится к группе самых современных. На подложку из алюминия (или стекла) размещается большое количество кристаллов и покрывается люминофором. COB светит равномерно по всей площади линзы. Эти светящиеся диоды используются при производстве планшетов, ноутбуков и телевизоров. Работают они так же, как DIP.

Светодиоды OLED, применяемые при производстве миниатюрных смартфонов, планшетов, телевизоров, состоят из:

• подложки (пластик, стекло, фольга);
• прослойки из полимера;
• органического вещества, проводящего ток;
• анода из олова и оксида индия;
• катода из алюминия.

Принцип действия аналогичен SMD, но поток света и угол свечения больше, органика служит дольше, чем обычный полупроводник. К достоинствам можно отнести так же низкую себестоимость, угол свечения до 270 градусов, минимальные размеры.

Волоконные диоды производятся из нитей терефталата полиэтилена, обработанных специальным раствором и полимером, покрытых тонким слоем суспензии литий-алюминиевого фторида. Для бытового применения производятся кабели в трубках ПВД как для подсветки, так для освещения.

Источник: https://idei-dizajna.ru-land.com/stati/ugol-svecheniya-svetodioda-kak-delayut-svetodiody

Какое напряжение можно подать на светодиод. Какими бывают светодиоды

Светодиод имеет массу обозначений (СД, СИД и LED). В основе такого устройства лежит небольшой полупроводниковый кристалл. Когда через него проходит электроток – происходит выброс фотонов, что приводит к свечению. Номинальное напряжение внутри такой конструкции позволяет определить, какой напряжение способен выдержать диод и какое необходимо для его нормальной работы. Используя эти значения, можно узнать на сколько вольт светодиоды в фонарике и в лампе.
Из неорганических полупроводниковых веществ создаются красные и желтые, зеленые и синие – на основе индия-галлия и нитрада. Различаются по сфере применения: для индикации и освещения. Вторые мощные и считаются отдельным осветительным прибором. Первые же используются в различных устройствах удаленного доступа: пульты, мобильные телефоны и другие.
Для освещения зачастую используются диоды, светящиеся белый светом. В зависимости от их мощности, подсветка может быть яркой или тусклой. Используются для домов и квартир, торговых центров и общественных заведений. По цвету их делят на: холодный, теплый и нейтральный оттенок. Классифицируются дополнительно по способу монтажа.
Светодиоды обладают различными параметрами мощности и напряжения. От этого зависит качество освещение, использование дополнительных блоков питания. Если неверно подобрать источник энергии – это может привести к малому эксплуатационному сроку полупроводников и быстрой поломке. Несколько указанных способов помогут определить напряжение в светодоиодах.

Сила света светодиода. ЯРКОСТЬ СВЕТОДИОДА

ЯРКОСТЬ СВЕТОДИОДА

     Что больше всего интересует потребителя при выборе светодиодов для ламп и других осветительных устройств – не ток потребления, не размеры и даже не срок службы, а яркость. Как известно яркость – обозначается буквой L, это световая величина, равная отношению светового потока d2 к геометрическому  фактору ddAcos : L = d2/ddAcos. Где d — заполненный излучением телесный угол, dA — площадь участка, испускающего излучение, или угол между перпендикуляром к этому участку и направлением излучения.  Другими словами яркость, это сотношение силы света I элемента поверхности к площади его проекции, перпендикулярной рассматриваемому направлению:  формула L = dI/dA cos . Также яркость можно сформулировать и четез отношение освещённости Е в точке плоскости, перпендикулярной направлению на источник, к элементарному телесному углу, в котором заключён поток, создающий эту освещённость: формула L = dE/dcos. Яркость измеряют в канделлах на метр в минус второй степени: кд·м-2. Яркость, непосредственно связана со зрительными ощущениями, так как освещённость изображения предмета на сетчатке глаза пропорциональна яркостям этого предмета. 

     Что касается конкретно яркости светодиодов, то она представляет собой суммарную мощность, выделившуюся в виде света – излучающая энергия или излучающий поток, и измеряется она в ваттах. Но насколько ярким окажется объект, будет зависеть и от дополнительных факторов: сколько излучаемого потока выпущено в направлении наблюдателя и насколько чувствителен наблюдатель к длине волны света. 

     Здесь мы введём понятие стерадиан – телесный угол, твердых объёмных углов. Проще говоря конус с вершиной в источнике света. Если поток излучения источника – светодиода или лампы, одинаковый во всех направлениях, интенсивность излучения будет равна общему потоку излучения, разделенному на 12,57 стерадиан, пространственный угол полной сферы. В светодиодах, излучающий поток концентрируется в луче, а интенсивность излучения будет равна излучающему потоку, поделенному на пространственный угол луча. Ширина углов обычно обозначается в градусах, а интенсивность излучения обычно выражается в милливаттах на стерадиан мВт / ср., что вызывает необходимость перевода угла луча в стерадианы: sr = 2 π (1 – cos(θ/2)), где sr – телесный угол, в стерадианах, и θ – это угол луча.

     Световой поток измеряется в люменах, а сила света измеряется в люменах на стерадиан и названная канделой. Отношения между световым потоком, силой света и углом луча означают, что акцентом учета светодиода в более плотных лучах при уменьшающемся угле луча, увеличит силу света (то есть яркость) без увеличения светового потока. Поэтому при покупке светодиода для освещения – светодиод с 1000 милликандел и 45° углом обзора, даст столько же света, как светодиод в 10000 милликандел с 12° углом обзора. Светодиод, как видим достаточно яркий, но эта яркость узконаправленная.

     Яркость светодиодов принято измерять в милликанделах – 1 мкд = 0.001 канделы. Обычные советские светодиоды имеют яркость в диапозоне 20 – 50 мкд., а сверхяркие светодиоды могут достигать 20000 мкд и выше. Чтоб было ещё нагляднее замечу, что обычная лампа накаливания 100 Вт производит около 1500 люмен, и если свет будет излучаться одинаково во всех направлениях, она будет иметь яркость около 120 000 мкд. Но если луч будет узконаправленный в угле 20°, она будет иметь яркость окло 16 000 000 мкд. Так что светодиодам, даже сверхмощным всё ещё далеко до ламп в плане излучаемой яркости, но с каждым месяцем этот разрыв стремительно сокращается.

Forward voltage светодиода. Что такое «прямое» и «обратное» напряжение при работе с диодами?

---

В чем разница между «прямым» и «обратным» напряжениями при работе с диодами и светодиодами?

Я понимаю, что на этот вопрос есть ответы в других местах, таких как википедия, но я ищу краткое резюме, которое не является техническим обсуждением и более полезным советом для тех, кто использует диоды в хобби.

Прямое напряжение падение напряжения на диоде , если напряжение на аноде более положительно , чем напряжение на катоде (если подключить + к аноду).

Вы будете использовать это значение для расчета рассеиваемой мощности диода и напряжения после диода.

Обратное напряжение является падение напряжения на диод , если напряжение на катоде является более положительным , чем напряжение на аноде (если подключить + к катоду).

Это обычно намного выше, чем прямое напряжение. Как и в случае прямого напряжения, ток будет течь, если подключенное напряжение превышает это значение. Это называется «поломка». Обычные диоды обычно разрушаются, но с диодами Z и Zener этот эффект используется намеренно.

2

@ Кортук, я хочу, чтобы твой комментарий был ответом и тоже был принят. Другие ответы верны, но суть диода в том, чтобы быть односторонним обратным клапаном тока. Сломать диод - вот как были найдены интересные вещи, такие как стабилитроны.

— Крис К

1

@fukanchik Когда вы подключаете диод, как описано в моем ответе, вы можете ожидать, что разница напряжения между клеммами диода будет приблизительно равна прямому напряжению, указанному в техническом описании.

Обратное напряжение светодиода. Немного про другие характеристики

В предыдущем примере, если перевернуть батарейку, я имею ввиду поменять полярность, см. нижний рисунок, ток не потечет и падение напряжения на диоде в худшем случае составит 12 В — напряжение батареи. Главное, чтобы это напряжение не превышало напряжение пробоя нашего диода, оно же обратное напряжение, оно же breakdown voltage. А также важно еще одно условие: ток в прямом направлении через диод не превышал номинальный ток диода, он же forward current. Это два основных параметра по которых выбирается диод: прямой ток и обратное напряжение.Иногда в даталистах также указывается рассеиваемая мощность диодом или номинальная мощность (power dissipation). Если она указана, то ее нельзя превышать. Как ее посчитать, мы уже разобрались на предыдущем примере. Но если мощность не указана, тогда надо ориентироваться по току.Говорят, что в обратном направлении ток через диод не течет, ну или почти не потечет. На самом деле через него протекает ток утечки, reverse current в английской литературе. Этот ток очень маленький, от нескольких наноампер у маломощных диодов до нескольких сот микроампер, у мощных. Также этот ток зависит от температуры и приложенного напряжения. В большинстве случаем ток утечки не играет никакой роли, например, в как в предыдущем примере, но, когда вы будете работать с наноамперами и поставите какой-либо защитный диод на входе операционного усилителя, тогда может случиться ой… Схема поведет себя совсем не так, как задумывалась.У диодов так же есть некоторая маленькая паразитная емкость capacitance. Т.е., по сути, это конденсатор, параллельно включенный с диодом. Эту емкость надо учитывать при быстрых процессах при работе диода в схеме с десятками-сотнями мегагерц.Также несколько слов по поводу термина «номинал». Обычно номинальные ток и напряжение обозначают, что при превышении этих параметров производитель не гарантирует работу изделия, если не сказано другое. И это для всех электронных компонентов, а не только для диода.