Светодиоды — это маленькие светящиеся лампочки, изготовленные на основе полупроводниковых материалов. В прошлом их использовали как индикатор, который показывал, что устройство включено. Сейчас разработчики предоставляют инновационные приборы, которые можно применять в различных сферах. Мощность светодиода позволяет использовать их не только в качестве декора, но и для освещения помещений.
Процесс изготовления
Светодиоды — маленькие кристаллики, их выращивают из химических компонентов. Каждый из них устанавливают в специальный корпус. По какому процессу будет изготавливаться кристаллик, зависит от типа светодиода. Порядок работ:
- В воздухонепроницаемую камеру укладывают подложку (пластину) для наращивания кристаллов. Подходящей кристаллической сеткой обладает искусственный сапфир. На его основе изготавливают пластину.
- Камеру заполняют составом из химических веществ в форме газа. Ее основу составляют полупроводники и легирующие добавки. Благодаря этим добавкам, состав приобретает особенные характеристики.
Смесь внутри камеры нагревают. При этом газообразная смесь выпадает в осадок и закрепляется на пластине множественными слоями. Их общая плотность составляет несколько микрон. Процесс длится несколько часов и отличить на глаз разницу между начальным и итоговым состоянием невозможно.- На готовую пластину наносят золотые контакты. Для этого используют трафарет.
- Затем пластину разрезают на мелкие элементы. Каждая из деталей имеет контакты и является самостоятельным светодиодом.
- Корпус под кристаллы выбирают в зависимости от планируемого использования светодиода. Один или несколько кристалликов помещают в корпус и покрывают люминофором.
- Готовые изделия сортируют по цвету, наружной форме и мощности, так как одинаковых приборов не существует, каждый из них обладает своими характеристиками.
Перед тем как изготовить светодиодные лампы или другие приборы, светодиоды проверяют на исправность. Их испытывают на специальных стендах.
Разнообразие светодиодов
Прежде чем приобрести изделие, нужно разобраться, какие бывают светодиоды, где они применяются и как расшифровывается указанная маркировка. Их разделяют не только по способу применения, но и по установке на монтажную плату. Они могут быть индикаторными, осветительными и лазерными. Виды светодиодов:
Индикаторные. Эти модели применяют для индикации устройств и приборов. Чаще всего они принадлежат к типу DIP (Dual In — line Package) или DIL (Dual In — Line). Например, индикаторная модель установлена на панели телевизора и показывает, включен он или нет. В пультах ДУ расположены светодиоды с невидимым инфракрасным светом. Их еще можно встретить в автомобилях и светофорах. Мониторы и телевизоры с функцией OLED полностью работают на органических диодах.- Лазерные. Лазерные диоды создают по особой технологии, поэтому они не принадлежат к индикаторным и осветительным приборам. Это полупроводниковые кристаллы, которые создают тонкий пучок света. Новые модели способны давать луч в диапазоне от 5 до 10 градусов. При этом луч может быть видимым или в УФ, ИК диапазоне. Их используют в DVD-приводах, лазерных указках и оптических мышках.
Осветительные. Светодиоды с белым светом используют для освещения помещений. Их делят на 3 цвета: теплый, простой и холодный. Для создания разных цветовых температур применяется своя технология. По способу установки приборы бывают SMD и COB типа. Модели типа SMD монтируют на потолочный светильник, светодиодную ленту или лампу. А изделия типа COB на плате. Большое число кристаллов припаивается к плате и покрывается люминофором — получается сплошной светодиод. В случае перегорания подложку на COB светодиодах полностью заменяют, а в лампах типа SMD, достаточно заменить один перегоревший кристалл.
Наглядно подсчитать количество светодиодов в лампах типа COB невозможно. Из-за этого ее технические характеристики иногда не совпадают, чем и пользуются недобросовестные производители, предлагая некачественный товар.
Основные характеристики
Прежде чем подобрать подходящую лампу для освещения, нужно знать основные характеристики светодиодов. Это поможет добиться необходимой освещенности в помещении. К основным характеристикам относится рабочий ток, мощность и напряжение, уровень светового потока, температура цвета, угол и диапазон свечения. От чего зависят эти характеристики:
- Сила тока. Эта самый важный показатель, от которого зависит работоспособность светодиода. При увеличении силы тока излучение становится менее интенсивным, а цветовая температура, наоборот, увеличивается. Это грозит разрушением и перегоранием кристалла. Резисторы, драйвера и конденсаторы, установленные в светодиодных лампах и других приборах, направляют к светодиоду необходимую величину тока.
Напряжение. На рабочее напряжение влияют проводники и химические элементы, которые были применены при создании светодиодов. Но изделия не имеют параметра «напряжение». Значимая особенность — величина падения напряжения в изделии. Эта величина совпадает с параметрами выходного напряжения светодиода при прохождении через него номинального тока. Распознать мощность можно по цвету кристалла. Желтые и красные изделия имеют напряжение — 1,8−2,4 В, синие, зеленые и белые — 3 В. Если диоды подключают параллельно, то каждый элемент тщательно отслеживают. Из-за небольшого скачка напряжения сила тока увеличится и изделие перегорит.- Мощность. Чтобы заменить лампу накаливания светодиодным изделием, нужно правильно определить его мощность. Для этого пользуются коэффициентом, равным 8. Чтобы при замене лампы мощностью 100 Вт уровень освещенности сохранился, используют светодиодный аналог с мощностью не менее 12,5 Вт (100 Вт/8), а лампы в 25 Вт заменяют на 3 Вт. Также при замене изделия учитывают показатель эффективности. Для этого световой поток (Лм) делят на мощность (Вт). Средний радиус для ламп накаливания варьируется от 10 до 12 Лм/Вт, светодиодных изделий от 130 до 140 Лм/Вт.
Световой поток и его отдача. Световой поток и светоотдача осветительных светодиодов в 2 раза больше, чем у ламп накаливания, люминесцентных приборов и других изделий. При этом электроэнергии они потребляют меньше.- Угол рассеивания. В отличие от других источников излучения угол рассеивания светодиодов меньше, он составляет 20—120 градусов. По краям угла рассеивания уровень освещенности снижается, но по центру этот показатель намного ярче. Благодаря этому, освещается только определенное место, но мощности потребляется меньше. Чтобы площадь освещенности сделать шире, используют рассеивающие линзы.
- Цвета светодиодов. Цветовая температура светодиодов имеет разнообразные оттенки. Цвет моделей типа DIP зависит от материала, из которого их изготавливают, а не от цвета корпуса светодиода. Корпус показывает, каким будет свечение. Двухцветные и трехцветные изделия состоят из нескольких кристаллов и меняют свой оттенок при смене полярности питания. Если подать питание сразу на два источника, то получится третий цвет. К примеру, получить желтый оттенок можно, если смешать красный и зеленый светодиод. Диоды типа RGB состоят из синего, зеленого и красного кристалла. Если пропустить эти три цвета через линзу, они смешаются и получится белый свет. Как раз его и используют для освещения помещений.
Плюсы и минусы
Светодиодные лампы — это новая и широко применяемая технология. Чтобы определить, нужны ли такие изделия в доме, нужно знать их достоинства и недостатки. Плюсы диодов:
Большой срок службы — от 6 до 10 лет.- Небольшой расход электроэнергии.
- Большая светоотдача.
- Лампа сильно не нагревается.
- Есть возможность выбрать любой оттенок световой температуры.
- Благодаря компактности, можно использовать в качестве декора.
- Пластиковый корпус не боится механических повреждений.
- Не содержат токсических веществ, поэтому светодиодные лампы полностью безопасны при использовании.
- Не имеют ультрафиолетового излучения и не мерцают.
Самый большой недостаток светодиодных ламп — высокая стоимость. Если сравнивать их с обычными лампами, то их цена выше в 2 раза. Но это быстро окупается.
Несмотря на то что производитель дает 10 лет гарантии, этот срок может намного сократиться. На это влияют технология изготовления и используемые материалы. Еще один минус LED ламп — они не подходят к простым димерам и индикаторным выключателям. Чтобы устранить эту проблему, приобретают специальные лампы.
