Что такое светодиод (устройство, параметры, маркировка)

Какие бывают светодиоды

Светодиод (обозначается СД, СИД, LED в англ.) представляет собой прибор, в основе которого лежит искусственный полупроводниковый кристаллик. При пропускании через него электротока создается явление испускания фотонов, что приводит к свечению. Данное свечение имеет очень узкий диапазон спектра, и цвет его находится в зависимости от материала полупроводника.

Светодиоды вполне могут заменить обычные лампы накаливания

Светодиоды с красным и желтым свечением производят из неорганических полупроводниковых материалов на базе арсенида галлия, зеленые и синие изготавливают на основе индия-галлия-нитрида. Чтобы увеличить яркость светового потока используют различные присадки или применяют метод многослойности, когда слой чистого нитрида алюминия размещают между полупроводниками. В результате образования в одном кристаллике нескольких электронно-дырочных (p-n) переходов, яркость его свечения возрастает.

Различают два типа светодиодов: для индикации и освещения. Первые используют для индикации включения в сеть различных приборов, а также как источники декоративной подсветки. Они представляют собой цветные диоды, помещенные в просвечивающийся корпус, каждый из них имеет четыре вывода. Приборы, излучающие инфракрасный свет, используют в устройствах для удаленного управления приборами (пульт ДУ).

В области освещения используют светодиоды, излучающие белый свет. По цвету различают светодиоды с холодным белым, нейтральным белым и теплым белым свечением. Существует классификация применяемых для освещения светодиодов по способу монтажа. Маркировка светодиода SMD означает, что прибор состоит из алюминиевой или медной подложки, на которой размещен кристаллик диода. Сама подложка располагается в корпусе, контакты которого соединены с контактами светодиода.

Применение светодиодной подсветки в интерьере кухни

Другой тип светодиодов обозначается OCB. В таком приборе на одной плате размещается множество кристаллов, покрытых люминофором. Благодаря такой конструкции достигается большая яркость свечения. Такую технологию используют при производстве светодиодных ламп с большим световым потоком на относительно малой площади. В свою очередь это делает производство светодиодных ламп наиболее доступным и недорогим.

Определение тока

Для осуществления этого есть несколько методов. Рассмотрим наиболее простой из них. Чтобы определить номинальный ток светодиода, потребуется наличие тестера, называемого мультиметром. Такой метод также применяется для обычных диодов.

Измерение силы тока светодиода

Тестирование проводится следующим образом:

• Щупы мультиметра подключаются плюсовым выводом к аноду, а минусовым к катоду.
• Анодный вывод у светодиода делается длиннее, чем катодный.
• Прозванивать можно светодиоды, у которых небольшое напряжение питания. Если у них большая мощность, применять такой метод нельзя.

Лучше воспользоваться проверенным способом измерения характеристик устройства. Для этого понадобятся:

• блок питания, рассчитанный на 12 В;
• мультиамперметр;
• постоянные резисторы – 2,2 и 1 кОм, а также 560 Ом;
• переменный резистор – 470–680 Ом;
• вольтметр, желательно цифровой;
• провода для коммутации схемы.

Как и в предыдущем случае, потребуется узнать полярность диода. Если по его выводам непонятно, где «+» и «-», тогда придется к одному из выводов подсоединить резистор 2,2 кОм. После этого нужно подключить светодиод к блоку питания. При его свечении нужно отключить питание и промаркировать нужный выход «+».

Теперь нужно заменить резистор 2,2 кОм на 560 Ом. В эту цепь последовательно подсоединяется переменный резистор, а также миллиамперметр для проведения замера. Вольтметр, у которого разрешение 0,1 В, подключается параллельно светодиоду. После этого необходимо установить максимальное сопротивление у переменного резистора.

Мультиметр для замера силы тока и напряжения светодиода

Можно подсоединить собранную схему к блоку питания, соблюдая полярность. После включения у светодиода будет блеклое свечение. Сопротивление постепенно снижают и следят за вольтметром. Определенное время напряжение будет расти до 0,5 В, расти будет и ток, что влияет на увеличение яркости светодиода. Необходимо фиксировать показания каждые 0,1 В. Оптимальный рабочий ток будет достигнут, когда величина напряжения станет расти медленнее силы тока, а яркость перестанет увеличиваться.

Сколько вольт имеет прямое напряжение светодиода

Вольт-амперная характеристика LED.

Если изучить стандартную вольт-амперную характеристику светодиода, можно заметить на ней несколько характерных точек:

1. В точке 1 p-n переход начинает открываться. Через него начинает идти ток и LED начинает светиться.
2. При увеличении напряжения ток достигает рабочего значения (в данном случае 20 мА), и в точке 2 напряжение является рабочим для данного LED, яркость свечения становится оптимальной.
3. При дальнейшем увеличении напряжения ток растет, и в точке 3 достигает своего максимально допустимого значения. После этого он быстро выходит из строя, а кривая ВАХ растет только теоретически (штриховой участок).

Надо заметить, что после окончания перегиба и выхода на линейный участок ВАХ имеет большую крутизну, что ведет к двум последствиям:

• при увеличении тока (например, при неисправности драйвера или отсутствии балластного резистора) напряжение растет слабо, поэтому можно говорить о постоянном падении напряжения на p-n переходе, независимо от рабочего тока (эффект стабилизации);
• при небольшом увеличении напряжения ток растет быстро.

Второй тип (светодиоды 5050)

Это новое поколение, марка «5050» говорит о мощных диодах применяемых в строении. В такой конструкции наносится меньшее количество светодиодов, так как они намного ярче. Как и первый вариант бывает обычный, так защищенный влагостойкий. Такой тип также делится, только на четыре вида:

1) LC-5050 30Led (30 светодиодов в метре) – потребление 7,2 Вт (0,6 А)

2) LC-5050 60Led (60 штук, метр) – потребляет 15 Вт(1,2 А)

3) LC-5050 72Led (72 штуки) — 15 Вт(1,4 А)

4) LC-5050120Led (120 шт.) — 25 Вт (2,4 А)

Для квартир применяют первый вариант с 30 штуками на одном метре, реже с 60. А такие варианты как 72 и 120 шт., применяются в основном в подсветке зданий, рекламы или витрин магазинов.

Мощность светодиодной лампы и другие характеристики

Использование светодиодных ламп позволит значительно сократить расходы на электроэнергию.  Простой расчёт, исходя из норм освещения и выбора определённых параметров освещённости, например, кухонного помещения позволит доказать это.

Так основными параметрами ламп различного типа являются:

• мощность, измеряемая в Ваттах, то есть количество энергии потребляемое осветительным элементом;
• цветопередача – оттенок света у источника излучения, измеряемая в Кельвинах;
• световой поток – количество света отдаваемое светильником, который показывает эффективность источника,

так как, чем выше данная характеристика, тем результативнее прибор использует энергию.

Так, вольфрамовые лампы мощностью в 40 Вт имеют светоодачу 10, 4лм/Вт,

люминесцентные — 84 лм/Вт,

светодиодная лампа, мощность которой 40Вт — 86 лм/Вт.

Общие сведения

Светодиодная лента имеет особую конструкцию. Это эластичная плата, на которой находятся необходимые контакты. На этом основании равномерно находятся диоды, являющиеся источником освещения этого устройства.

Толщина платы составляет не более 4 мм. При этом ширина ленты может находиться в диапазоне 7−12 мм. Для того чтобы ограничить напряжение, которое проходит через светодиоды, в изделии находятся резисторы. Популярность такого прибора освещения обусловлена его экономичностью и продолжительным сроком эксплуатации. Оборудование может работать приблизительно 70−120 тысяч часов, причем оно потребляет незначительное количество электроэнергии.

С учетом потребляемой энергии ленту можно использовать для контурной подсветки тропинок, фасадов, особенностей ландшафтного дизайна, а также для оформления рекламных щитов. Внутри помещений это осветительное оборудование также применяется во время организации самых различных эффектов в дизайне интерьера. Спектр использования диодов довольно огромен.

Класс защиты

Мощность диодной ленты считается немаловажной характеристикой. Однако это не единственный показатель, на который нужно опираться во время выбора

С учетом сферы использования есть разные классы защиты:

1. Для сухого помещения с отсутствием высокой запыленности используются открытые типы устройств. В их маркировке находится показатель IP20.
2. Если в помещении повышенная влажность, то можно использовать изделия с защитой из эпоксидной смолы. Смола сможет защитить поверхность ленты, но не сами диоды, поэтому для установки на улице этот вариант не подойдет. Класс защиты этих изделий определен IP65.
3. Для установки на улице используют силиконовые монолитные приборы освещения. Здесь защищены все элементы конструкции от отрицательного действия внешней среды. По классу защиты они имеют маркировку IP68.

Особенности подключения RGB и COB светодиодов

Светодиоды с аббревиатурой RGB – это полихромные или многоцветные излучатели света разных цветов. Большинство из них собираются из трех светодиодных кристаллов, каждый из которых излучает свой цвет. Такая сборка называется цветовая триада.

Подключение RGB-светодиода производят так же, как и обычных светодиодов. В каждом корпусе такого многоцветного источника света располагаются по одному кристаллу: Red – красный, Green – зеленый и Blue – синий. Каждому светодиоду соответствует свое рабочее напряжение:

• синему – от 2,5 до 3,7 В;
• зеленому – от 2,2 до 3,5 В;
• красному – от 1,6 до 2,03 В.

Кристаллы могут быть соединены между собой по-разному:

• с общим катодом, т. е. три катода соединены между собой и с общим выводом на корпусе, а аноды – каждый имеет свой вывод;
• с общим анодом – соответственно для всех анодов вывод общий, а катоды – индивидуальные;
• независимая цоколевка – каждый анод и катод имеет собственный вывод.

Поэтому номиналы токоограничивающих резисторов будут разными.

Соединение кристаллов RGB-светодиода по схеме с общим катодом.

Соединение «с общим анодом».

В обоих случаях корпус диода имеет по 4 проволочных вывода, контактных площадок в SMD-светодиодах или штырька в корпусе «пиранья».

В случае с независимыми светодиодами выводов будет 6.

В корпусе SMD 5050 кристаллы-светодиоды располагают так:

В корпусе многоцветного 3 независимых кристалла зелёного, красного и синего цвета. Поэтому при расчёте номиналов резисторов помните – каждому цвету соответствует свое напряжение диода.

Подключение светодиодов типа COB

Аббревиатура COB – это первые буквы английского словосочетания chip-on-board. По-русски это будет – элемент или кристалл на плате.

Кристаллы клеят или паяют на теплопроводящую подложку из сапфира или кремния. После проверки правильности электрических соединений, кристаллы заливают желтым люминофором.

Светодиоды типа COB – это матричные конструкции, состоящие из десятков или сотен кристаллов, которые соединены группами с комбинированным включением полупроводниковых p-n-переходов. Группы – это последовательные цепочки светодиодов, количество которых соответствует напряжению питания светодиодной матрицы. Например, при 9 В это 3 кристалла, 12 В – 4.

Цепочки с последовательным включением соединяют параллельно. Таким образом набирают требуемую мощность матрицы. Кристаллы синего свечения заливают желтым люминофором. Он переизлучает синий свет в желтый, получая белый.

Качество света, т. е. цветопередачу регулируют в процессе производства составом люминофора. Одно- и двухкомпонентный люминофор дает невысокое качество, т. к. имеет в спектре 2-3 линии излучения. Трех- и пятикомпонентный – вполне приемлемую цветопередачу. Она может быть до 85-90 Ra и даже выше.

Подключение этого вида излучателей света не вызывает проблем. Их включают как обычный мощный светодиод, питаемый источником тока стандартного номинала. Например, 150, 300, 700 мА. Производитель СОВ-матриц рекомендует выбирать источники тока с запасом. Он поможет при запуске светильника с COB-матрицей в эксплуатацию.

В чем измеряется световой поток светодиодной лампы?

Светодиодные лампы

Как я уже сказал световой поток светодиодной лампы или любого другого источника света можно измерить в Люменах. На упаковках ламп Люмены сокращенно обозначаются Lm или Лм

Перед тем как перейти к расчетам важно понять, что такое Люмен. Давайте представим что наша лампочка — это мешок с песком, из которого постоянно сыплется песок, представим, что один люмен — это одна песчинка

Количество люмен для нашей лампочки-мешка будет означать сколько песчинок упадет на один квадратный метр поверхности, например, 900 люмен будет означать что на один квадратный метр попадет 900 песчинок.

Но у нас не обычный песок, а свет и он рассеивается равномерно по всей поверхности, поэтому если световой поток лампы 900 люмен, а площадь комнаты 3 квадратных метра, то на один квадратный метр будет припадать по 300 люменов.

И тут мы подошли к еще одному очень важному параметру — это освещенность комнаты. Люмены характеризуют только световой поток лампы, если продолжать нашу аналогию, то количество песка, который может высыпаться из мешка

Но есть еще один параметр — это освещенность помещения и измеряется он в люксах. Люкс показывает сколько люменов будет припадать в определенной комнате на один квадратный метр. Обозначается Лк или Lx. Если мы говорили что наш источник света излучает 900 Люменов, а площадь три квадратных метра, то освещенность нашей комнаты будет составлять 300 люкс. Для тех, кто очень любит формулы 1 люкс = 1 люмен / 1 метр квадратный.

Поняли? Теперь переходим к вопросу как узнать мощность освещения светодиодных ламп.

Светодиоды малой мощности

Так же их называют индикаторными. Их смело можно назвать самым распространенным видом светодиодов. Они небольшого размера (2-20 миллиметров в диаметре). Индикаторными их называют по самому частому применению – вы наверняка их видели практически во всей бытовой технике. Практически все белые маломощные светодиоды обладают параметрами 20МА 3,2 вольт. То есть его мощность – 0,06ватт. Так же к этому виду светодиодов относят светодиоды поверхностного монтажа или SMD – светодиоды. Это светодиоды, которые подсвечивают экраны, кнопки и т.п. Так же из них делают светодиодные ленты, часто используемые для декорирования помещений. Ленты бывают либо SMD 3528, либо 5050. SMD 3528 делается как раз из таких индикаторных светодиодов. А вот SMD 5050 сделаны из соединенных по трое светодиодов. Их мощность – в районе 0,2 ватта.

Конструкция и угол рассеивания света

Светодиоды 1 Вт представляют собой сложные устройства, требующие высокотехнологичных методик производства. Они изготавливаются из разных материалов:

• корпус — металл или термоустойчивый
  пластик;
• линза — кварцевое стекло или специальный
  эпоксидный компаунд.

Основным элементом светодиода
служит излучающий кристалл. Он устанавливается на медном основании,
вмонтированном в корпус. Для организации светового пучка правильной формы
вокруг него установлен рефлектор, обеспечивающий компактность и направление
потока. Сверху на эластичном силиконовом слое устанавливается «плавающая»
линза. Отсутствие жесткого крепления позволяет ей без деформаций или разрушения
переносить тепловые расширения разнородных материалов.

Помимо корпуса большинство элементов имеют дополнительные теплоотводы из алюминия в форме звезды (они называются «Star»). Есть также круглые теплоотводы большого размера, рассчитанные на монтаж нескольких светодиодов. Есть также платы, лишенные собственных теплоотводов, корпус которых называется «Emitter».

Угол рассеивания — важный показатель, определяющий степень раскрытия светового конуса. он возникает при излучении кристаллом потока, отраженного рефрактором и усиленного линзой. Не следует считать, что этот конус имеет четко очерченную границу. Его пределами считается угол, стороны которого имеют световой поток, вдвое меньший, чем на осевой линии прибора. Чем меньше угол рассеивания, тем выше световой поток и яркость свечения. В то же время, эффективность покрытия площади будет ниже.

Считается, что наиболее качественными устройствами являются светодиоды с большим углом рассеивания, поскольку они могут использоваться для общего освещения помещений. Приборы LED 1W относятся к этой группе и демонстрируют высокие значения угла раскрытия — от 120° и выше.

Применение светодиодов

Сферы применения светодиодов постоянно расширяются. Первоначально они использовались как световые индикаторы в схемах включения или работы электронной аппаратуры. Например, включение передатчика, переход на повышенную или пониженную мощность и т.д. Могли фиксировать автоматическое включение, например, при появлении сигнала вызова или для привлечения внимания. Использовались мигающие или одноцветные светодиоды – красные, желтые, зеленые, синие.

Высокая энергетическая эффективность и потребность в экономичном освещении заставила производителей увеличивать световой поток. Стали использовать включение корпусных светодиодов в автономные конструкции в виде линеек или модулей.

Малогабаритные сверхъяркие DIP-светодиоды соединяли в последовательно-параллельные цепочки и питали их прямо от сети 220 В. Поместив такие последовательные группы диодов в прозрачную гибкую ПВХ-трубку и залив их прозрачным герметиком, получили «гибкий неон» – светящийся «жгут». Его можно проложить по бортику бассейна, бордюру дорожки, украсить крышу дома или дерево в саду.

Вначале это были средства декоративной отделки интерьера помещений. Увеличение мощности SMD-диодов и плотности их размещения на плате позволило начать использование светодиодных лент вначале для вспомогательного, а потом и основного освещения. Увеличение степени пылевлагозащиты лент привело к их использованию для декоративной подсветки, а потом и основного освещения в условиях улицы.

Светодиодная лента с боковым свечением.

Одновременно шла разработка светодиодных ламп для замены ламп накаливания в светильниках – бра, люстрах, настольных лампах. Появились лампы-ретрофиты – полные аналоги ламп накаливания и люминесцентных трубок по форме, размерам колб, напряжению питания. Началась постепенная замена ламп накаливания на светодиодные ретрофиты. При этом прекращалось производство ЛН – вначале 100 Вт и более, потом 75, 60 и т.д.

Светодиодное освещение появилось на улицах, перекрестках, площадях, автомобильных магистралях и стоянках.

Разработка мощных единичных светодиодов, особенно в корпусе Emitter или PCB Star, способствовала появлению фонариков со встроенным аккумулятором. Яркость и длительность свечения после одного цикла заряда в разы превосходила прежние модели.

Появились малогабаритные прожекторы как белого света, так и цветного.

Отличная управляемость светодиодов электронными средствами — контроллерами и диммерами – регуляторами яркости, позволила использовать мощные прожекторы в светодинамической иллюминации улиц и площадей городов и поселков в любом регионе страны.

Светодиодные ленты типа RGB, RGBW и RGBWW дали возможность не только получить мощные потоки белого света, но и в широких пределах изменять его белый оттенок от желтоватого теплого до синеватого и голубого холодного.

Управляемость новых источников света позволяет широко использовать их в световой рекламе – «бегущих строках», световых табло, информационных экранах и т.п.

Используют эти яркие цветные и белые источники света в фасадной рекламе и на крышах – плоские и объемные буквы и рисунки, фирменные названия, изображения товарных знаков и многое другое.

И все эти конструкции работают много дольше аналогов на обычных лампах, почти не требуя обслуживания и потребляя при этом в разы меньше электроэнергии.

Технические возможности светодиодов и светотехнической аппаратуры постоянно растут. Стоимость светодиодов уменьшается, а применение расширяется.

Основные показатели

Мы провели соответствия светодиодных ламп и ламп накаливания, чтобы наглядно продемонстрировать основные характеристики в действии:

• В первую очередь необходимо помнить, что светодиодные Led лампы не мерцают. Поэтому их использование не вредит зрению человека;
• Также при их производстве не используются вредные вещества;
• Кроме этого, светодиоды представляют собой неразборную конструкцию, которая устойчива к сильным вибрациям и ударам, в отличие от ламп накаливания;
• Срок службы светодиодов составляет в среднем 50 000 часов, а у лампы накаливания — 1000.
• В конструкции светодиодов нет нитей накаливания, которые способствуют перегреву. Зачастую в них установлены эффективные системы охлаждения, которые позволяют устройству остывать быстрее.

Другие параметры – примерно как у ламп накаливания. Например, светодиоды не выделяют ртутные пары, что не наносит вред окружающей среде.

Какой световой поток ждать от светодиодной ленты

Давайте все же расскажу, какой поток стоит ожидать. Существуют достаточно точные данные, ведь от модели светодиода можно понять и силу излучения. Сразу хочется отметить, что есть так называемые RGBцвета (красный – зеленый — голубой), а также обычные однотонные – свечение у них различное.

СВЕТОДИОД 3528 (1 шт.)

RGB– излучает 0,3 до 1,6 Люмен

Однотонный — излучает 0,6 – 2,2 Люмен

СВЕТОДИОД 5050 (1 шт.)

RGB– излучает 0,6 до 2,5 Люмен

Однотонный – излучает 2 – 8 Люмен

Таким образом, метр будет светить:

— Если 3528 (там их 60 штук), RGB — минимум 18 – максимум 96 Люмен.

                                             Однотонный – минимум 36 – максимум 132 Люмен

— Если 5050 (там 30 штук), RGB — от 18 до 75 Люмен

                                   Однотонный – от 60 до 240 Люмен.

Сейчас небольшое видео сравнение разных типов, очень познавательно сморите до конца.

Если сравнить с лампой, то получается излучение 1 метра слабее, однако если взять 14 метров, да по 240 Люмен (дорогой вариант), это – 3360 Лм. А это очень ярко (можно сравнить со свечением фары «дальнего света» от автомобиля), даже для большой комнаты. Примерно как 4 очень мощные светодиодные лампы (10 – 12 Вт), от которых глаза будет резать.

Смотрите и читайте наш строительный блог.

Как подключить светодиод к сети 220 вольт

Светодиод – это разновидность полупроводниковых диодов с напряжением и током питания намного меньшим, чем в бытовой электросети. При прямом подключении в сеть 220 вольт, он мгновенно выйдет из строя.

Поэтому светоизлучающий диод обязательно подключается только через токоограничивающий элемент. Наиболее дешевыми и простыми в сборке является схемы с понижающим элементом в виде резистора или конденсатора.

Первое, что нужно знать при подключении к сети 220В, — для номинального свечения через светодиод должен проходить ток в 20мА, а падение напряжения на нем не должно превышать 2,2-3В. Исходя из этого, необходимо рассчитать номинал токоограничивающего резистора по следующей формуле:

• где:
• 0,75 – коэффициент надежности LED;
• U пит – это напряжения источника питания;
• U пад – напряжение, которое падает на светоизлучающем диоде и создает световой поток;
• I – номинальный ток, проходящий через него;
• R – номинал сопротивления для регулирования проходящего тока.

После соответствующих вычислений, номинал сопротивления должен соответствовать 30 кОм.

Однако не стоит забывать, что на сопротивлении будет выделятся большое количество тепла за счет падения напряжения. По этой причине дополнительно необходимо рассчитать мощность этого резистора по формуле:

Для нашего случая U – это будет разность напряжения питающей сети и напряжения падения на светодиоде. После соответствующих вычислений, для подключения одного led мощность сопротивления должна равняться 2Вт.

Важный момент, на который нужно обратить внимание при подключении светодиода в сеть переменного тока – это ограничение обратного напряжения. С этой задачей легко справляется любой кремниевый диод, рассчитанный на ток не менее того, что течет в цепи

Подключается диод последовательно после резистора или обратной полярностью параллельно светодиоду.

Существует мнение, что можно обойтись без ограничения обратного напряжения, так как электрический пробой не вызывает повреждения светоизлучающего диода. Однако обратный ток может вызвать перегрев p-n перехода, в результате чего произойдет тепловой пробой и разрушение кристалла светодиода.

Вместо кремниевого диода можно использовать второй светоизлучающий диод с аналогичным прямым током, который подключается обратной полярностью параллельно первому светодиоду. Отрицательной стороной схем с токоограничивающим резистором является необходимость в рассеивании большой мощности.

Эта проблема становится особо актуальной, в случае подключения нагрузки с большим потребляемым током. Решается данная проблема путем замены резистора на неполярный конденсатор, который в подобных схемах называют балластным или гасящим.

Включенный в сеть переменного тока неполярный конденсатор, ведет себя как сопротивление, но не рассеивает потребляемую мощность в виде тепла.

В данных схемах, при выключении питания, конденсатор остается не разряженным, что создает угрозу поражения электрическим током. Данная проблема легко решается путем подключения к конденсатору шунтирующего резистора мощностью 0,5 ватт с сопротивлением не менее 240 кОм.

Расчет резистора для светодиода

Во всех выше представленных схемах с токоограничивающим резистором расчет сопротивления производится согласно закону Ома:

R = U/I

• где:
• U – это напряжение питания;
• I – рабочий ток светодиода.

Рассеиваемая резистором мощность равна P = U * I.

Если планируется использовать схему в корпусе с низкой конвекцией, рекомендуется увеличить максимальное значение рассеиваемой резистором мощности на 30%.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Расчёт ёмкости гасящего конденсатора (в мкФ) производится по следующей формуле:

C = 3200*I/U

• где:
• I – это ток нагрузки;
• U – напряжение питания.

Данная формула является упрощенной, но ее точности достаточно для последовательного подключения 1-5 слаботочных светодиодов.

Для защиты схемы от перепадов напряжения и импульсных помех, гасящий конденсатор нужно выбирать с рабочим напряжением не менее 400 В.

Конденсатор лучше использовать керамический типа К73–17 с рабочим напряжением более 400 В или его импортный аналог. Нельзя использовать электролитические (полярные) конденсаторы.

Расчет потребления

Каждый желающий может произвести расчеты потребления, и зачастую, даже не потребуется калькулятор. Но для того чтобы посчитать, потребуется некоторая информация. Итак, для того чтобы знать как рассчитать мощность светодиодной ленты нужного метража необходимо владеть следующими параметрами:

• метраж, какая длина вам потребуется;
• количество светодиодов на метр (SMD 5050 – 30, 60, 72, 120; SMD 3528 – 60, 120, 240);
• потребление электроэнергии на один метр (измеряется в Вт).

В зависимости от типа изделия и количества светоизлучающих диодов, которые будут использованы на один метр зависит мощность потребляемого, этим отрезком, электричества. Сколько светодиодов приходиться на метр ленты, как и тип изделия, как говорилось ранее, можно узнать при покупке. Наиболее распространенные типы, которые используются как в интерьерах, так и для подсветки рекламы, это одноцветные устройства – SMD 5050, SMD 3528. Параметры мощности для них указаны в таблицах.

Параметры в виде таблицы на 1 метр для SMD 5050

Параметры в виде таблицы на 1 метр для SMD 3528

В качестве примера сделаем расчет мощности светодиодной ленты SMD 5050 для 72 светодиода на метр для изделия в 5 метров.

Смотрим по таблице мощность потребления для этого количества светодиодов и умножаем на метраж.

Пример расчета: 15(Вт)*5(м)=75(Вт/м)

Получаем – потребляемая мощность светодиодной ленты для 5 метров данного типа изделия с 72 диодами – 75 Вт. Произведя такие нехитрые подсчеты, мы узнали так необходимую нам мощность потребления.

Если вы решили прибегнуть к использованию данного типа освещения (подсветки), то вы не ошиблись в выборе. Но помните, что рассчитывать потребляемую электроэнергию обязательно и достаточно просто. Даже если вам просчитывают ее при покупке, не поленитесь и обязательно посчитайте сами, это поможет избежать возможных огорчений в последующем.

Определение мощности

Расчет мощности светодиодной ленты выполняется с учетом количества элементов на 1 м и общих размеров. Эта характеристика устройств определяется в ваттах. Устройства SMD 3528 отличаются мощностью свечения для 60 светодиодов — 4,9 Вт, 150 светодиодов — 9,7 Вт, а для 250 — 16,9 Вт. Эти показатели стараются соблюдать все изготовители изделий.

Как правило, в продаже находятся устройства SMD 5050. Для этого оборудования тоже задана определенная мощность на 1 м. Если изделие имеет в конструкции 30 светодиодов, то этот показатель находится в пределах 7,3 Вт. 60 светодиодов имеют устройства мощностью 14,5 Вт, а 150 диодов — 28,9 Вт.

Эти показатели непременно должны учитываться во время выбора. От этого будет зависеть вид блока питания. Если параметры неверно выбраны, то изделие не сможет долго проработать, так как блок питания начнет перегреваться, или лента вообще не заработает. Потому обязательно должен проводиться расчет светодиодной ленты.

Какой экономии можно достичь

Чаще всего в быту до сих пор пользуются лампочками накаливания. Рынок предлагает изделия от различных производителей по разной цене, с большим выбором мощности, колб и цоколей. Эти источники света можно подобрать для любого светильника. Энергопотребление и затраты большинство россиян не рассчитывают, хотя знают, что компактные люминесцентные и светодиодные лампы более эффективны.

Из таблицы выше видно, что энергосберегающая лампочка потребляет в 4 раза меньше энергии, чем модель с нитью накала, светодиодная – в 7 раз, причем она в 1,5-1,8 раз экономнее люминесцентной. Если учесть светоотдачу, преимущества еще более очевидны.

Минусы энергосберегающих источников:

• содержание
  в конструкции ртути;
• медленное
  разгорание (особенно при низкой температуре);
• встречаются
  изделия с неприятным для глаз светом;
• отсутствует
  возможность регулировать яркость (диммируемые изделия встречаются редко);
• быстро
  деградируют, срок службы не превышает 8 тыс. часов.

Недостатки изделий со светодиодами:

• высокая
  стоимость (от 300 руб.);
• некорректно
  работают с диммером или не поддерживают диммирование;
• требуется
  замена выключателя, если он с подсветкой;
• на
  рынке большой объем низкокачественной продукции.

Не стоит забывать, что в схемы подключения
энергосберегающих и светодиодных ламп входят пускатели и драйверы, различные
стыковочные элементы. При использовании низковольтных блоков питания приходится
создавать проводку на 12 или 24 В. Общий показатель мощности ограничен 300
ваттами. Столько потребляют 9 источников света на 30 Вт.

От покупки светодиодных ламп большинство российских потребителей останавливает их цена, об остальных нюансах никто не задумывается. На практике при создании новой системы или полной замене старой требуются сравнительно большие начальные вложения. Но затраты быстро окупаются, если все элементы схем качественные.

Причины быстрой окупаемости светодиодных
изделий:

• потребляется
  мало электроэнергии;
• устойчивость
  к механическим повреждениям и вибрации;
• минимальная
  реакция на частые включения/выключения;
• длительный
  срок эксплуатации.

В стандартной двухкомнатной квартире за
год можно сэкономить 3-4 тыс. рублей за счет снижения затрат на оплату
электроэнергии и отсутствия необходимости в частой замене светодиодных лампочек. 

Теоретический метод

Прекрасной подсказкой в этом случае является цвет свечения, внешняя форма и размеры полупроводникового прибора. Если корпус светодиода выполнен из прозрачного компаунда, то цвет его остаётся загадкой, разгадать которую поможет мультиметр. Для этого переключатель цифрового тестера переводят в положение «проверка на обрыв» и щупами поочерёдно касаются выводов светодиода. У исправного элемента в прямом смещении будет наблюдаться небольшое свечение кристалла. Таким образом, можно сделать вывод не только о цвете свечения, но и о работоспособности полупроводникового прибора. Существуют и другие способы тестирования излучающих диодов, о которых подробно написано в данной статье.

Светоизлучающие диоды разных цветов изготавливают из различных полупроводниковых материалов. Именно химический состав полупроводника во многом определяет напряжение питания светодиодов, точнее, падение напряжение на p-n-переходе. В связи с тем, что в производстве кристаллов используют десятки химических соединений, точного напряжения для всех светодиодов одного цвета не существует. Однако есть определённый диапазон значений, которых зачастую достаточно для проведения предварительных расчетов элементов электронной цепи.

В последние годы появились белые SMD светодиоды, в корпусе которых размещено 3 последовательно соединённых кристалла. Их часто можно встретить в китайских светодиодных лампах на 220 вольт. Естественно убедиться в исправности LED-кристаллов в такой лампе при помощи мультиметра не удастся. Стандартная батарейка тестера выдаёт 9 В, а минимальное напряжение срабатывания трёхкристального белого светоизлучающего диода – 9,6 В. Также встречаются двухкристальная модификация с порогом срабатывания от 6 вольт.

Узнать все технические характеристики светодиода можно из интернета. Для этого нужно скачать datasheet на схожую по внешним признакам модель, обязательно такого же цвета свечения, сверить паспортные размеры с действительными и выписать номинальные значения тока и падения напряжения. Следует учитывать, что данная методика весьма приблизительна, так как в одинаковом корпусе могут быть изготовлены светодиоды на 20 мА и на 150 мА с разбросом напряжения до 0,5 вольт.