Светодиоды: типы, характеристики, применение

[plid]

Здравствуйте, хотелось бы расширить свои познания и ваши в этой облати, и с этими намерениями создаетс эта тема.
Интересует типы светодиодов, что означают те или иные термины.
Есть специальные драйверы, как они выглядят и что это такое
Чем отличаются "смд" и "Пиранья", какие из них дают больше света
Что означает Сверхяркие светодиоды или ультра яркие
КПД светодиодов  и все что очень интересно, а так же полезно знать очумелым ручкам

[pesbaskerville]

Блин.. озадачил.. навскидку несколько ответов, не требующих много времени
Светодиод использует PN переход, во время протекания тока по которому образуется побочный эффект - свет. В настоящее время есть почти полный спектр свечения, начиная от ультрафиолета (подсветил снизу мопед - будут светиться только белые камешки) и заканчивая инфракрасными (это пульты, несветящиеся мышки, самопальные приборы ночного видения - отображаются в цифровиках)
Светодиоды бывают на разные токи (не путать с напряжением) и при подключении к источнику с высокими напряжениями идеально будет использовать последовательный резистор с ограничением по току. Для мопеда пригодятся резисторы в диапазоне от 500 ом до 4 Ком. скажем, имеется светодиод комфортно себя чувствующий на 3 в. Тогда для включения в цепи мопеда придется лепить последовательно 4 светодиода или если один - то с резюком на 2,8 Ком. От этого же ограничения зависит и яркость - меньше ток - меньше света и наоборот. А вот когда наоборот - важно не переборщить, светодиоды легко горят. Поэтому, не зная номиналов имеющегося светодиода, резисторы лучше подбирать с наибольших сопротивлений.
Стоит отметить, что светодиоды разных цветов почти всегда требуют разных веток сопротивлений. Чаще всего подводят красные - если их включить в одну цепь скажем с белыми - то красный будет светить, а белый нет. Поднимем ток - белые будут гореть, но красный выгорит.Подбор одинаковых по току и свечению, но разных по цвету диодов - дело хлопотное, куда проще подобрать разные резисторы.
Итак - как подключать. С 90 годов россию заполонила китайская (чисто японская в кавычках) техника. Именно тогда массой стал считаться минус, в отличие большинства аппаратов отечественного птицепрома. У нас на массу лепили плюс. Но вместе с китаем к нам попали и светодиоды уже Европейского стандарта - с минусом на массу. И тогда появилась шикарная возможность не листать справочник и не лезть на антресоли за мультиметром, а сразу знать - где у диода катод, а где анод. (Катод - подключается к минусу, анод к плюсу через цепи ограничения, т.е. резистор в нашем случае) делается просто - если взять стандартный в привычном прозрачном корпусе с ножками  светодиод, то катод на корпусе имеет срез. Для капелек в 1 мм. среза нет, но минус визуально - более обширная площадка под кристаллом светодиода. Планарки (они же СМД) под пайкой имеют зеленую (синюю) полоску, минус обозначен поперечной линией.
В ситуации, когда нет визуального определения или есть сомнение в правильности, берется мультиметр и подключается в режиме проверки диодов. Так вот цвета щупов сразу укажут полярность - красный щуп к вероятному аноду, черный к вероятному катоду - диод светится - значит угадали и переходим к подбору резистора. Не угадали, или тока мультиметра не хватает - поможет батарейка кмос от компа или любая другая на напряжение около 3-х вольт. Сразу отмечу, что есть светодиоды, которым и 30 вольт не хватит, но они дороги, малодоступны и нам нафиг не нужны..(убеждение, что они ярче светят - бред) Проверять лучше всего быстрым рывком по полюсам батарейки - так проще будет не спалить..Если свечение не выше нормы - то можно подключить наподольше.
Итак, типы корпусов. Их море. Вживую попадались даже БГА - это на шариках. Есть с клеммами - это дорогие диоды повышенной яркости. Яркие диоды требуют охлаждения и потому корпус типа планар им не подходит.
Нам пригодятся стандартные на ножках и планарки, потому не буду говорить о диодах с длиной кристалла в полтора см. (все равно нигде не купим)
Так вот, СМД не имеют ножек, а имеют площадки прямо на корпусе. размеры смд от 0,2мм. до 3 мм. Цвета - весь спектр, но редко где за дешево купишь ультрафиолет СМД. Используются в основном в бытовой электронике - сотовые, ноуты и прочая хрень. Имеют малый угол освещения, т.е. если его использовать вместо фонарика, то только с какой нибудь линзой или отражателем. примеры на мопедах: на скуте Миши Самодела - в фарах (если не снял) на моем - стопы, габариты, ближний свет. Минусы в пайке - нельзя долго греть и желательно не греть совсем выше 250 градусов. (мной почти не соблюдается) Был опыт жестокого восстановления СМД диода - нагрел паяльником и придавил кончиком ножа - он снова начал светить после неудачной пайки в мобилку. Яркости СМД бывают разные: самые яркие в быту стоят в подсветках экранов цветных мобилок и в современных матрицах ноутбуков. Эти диоды имеют нагрев (незначительный) и чаще всего просят резистор 2Ком в цепи на 12в. Предпочтительней цеплять 4 светодиода сразу к 12 в. У них сложность с определением количества в цепи, т.е. 6 светодиодов уже совсем не светят в 12 в. Становится непонятно - целая цепь или нет. 3 таких диода выгорают, поэтому там где надо припаять 3 диода ставим резистор. и стоит добавить, что эти диоды весьма жоркие по питанию - если запараллелить с, скажем, синим цветом - синий даже не вякнет.
Привычней по корпусу, удобней по пайке, проще в определении полярности стандартные 3-х мм. компаундные светодиоды. Температура пайки так же около 250 градусов и желательно не мусолить - компаунд среагирует трещиной. Огромный минус - нет диодов такой же яркости, как в матрицах с СМД.  Больше всего используются в налобешниках. А нам пригодятся только в тюнинге. Зато недорого и так же весь спектр цветов. Такие бывают еще и с микроконтроллером - меняют цвет, хотя подключаются за 2 ножки.  Есть 4 цветники - можно наблюдать их работу на экранах комсомольской площади, цирка и тп.
Есть светодиоды безкорпусные - широко используются в лентах, можно увидеть в автомагазинах, рекламных щитах  и тд. Там на простой подложке кристаллы диодов залиты прозрачным силиконом или компаундом. Минус - перегорел один - ленту можно выкинуть. (а я бы ее порезал и еще попользовал)
Вот три основных типа диодов, которые пригодны для тюнинга в мопеде.
Сверхяркие и ультраяркие ничем не отличаются. Таких понятий просто нет. есть определенная единица измерения яркости (как например лампы ксенонок - 4000, 5000, 6000) Так вот, дешевые диоды с повышенной яркостью не выдают больше 1500 Мкд. Я не говорю, что нет диодов с яркостью и в 6000, но нам такой не купить. негде и денег увы может не хватить на такую шалость.
Ну и кпд светодиодов колеблется в пределах 70-95%. Наш отечественный птицепром сюда включать не стал - мы умудрились собрать самый непроизводительный диод - 20%. Остальное тупо уходит в нагрев. Пример - (точно уже не помню) какая-то серия АЛ.
Напоследок предлагаю ознакомиться с этой программкой - вычисляет резистор, необходимый для подключения.
http://moto-planeta.ru/obshee/poleznoe/1828-programma-rascheta-rezistora-dlja-svetodiodov.html

[plid]

Все отлично ответил , и возникают следующие вопросы:
Что эффективнее использовать драйвер или резистор, скажем если подключить к батарейке 12в и в каком случае батарейка прослужит дольше.
Почему смд светодиоды дороже аналогичных пираний, какой в каком случае применяется.
Если светодиоды использовать в качестве габаритных огней на скутере, то что лучше поставить и есть ли смысл использовать индикаторные светодиоды?

Дописал: 26 Ноября 2010, 10:02:01ну и вот ссылка любопытная
http://radio-developer.livejournal.com/4761.html
Дописал: 26 Ноября 2010, 10:32:10http://radio-developer.livejournal.com/5712.html

[pesbaskerville]

Драйвер используется там, где яркость светодиода нужна постоянной, его преимущество перед резистором - стабильное напряжение на выходе. Его минус - чтобы запитать грубо говоря, один светодиод, придется следить за нагревом самого драйвера. Второй минус - цена. Третий минус - он больше садит батарею, хотя в наших масштабах этим можно пренебречь.
Смд диоды дороже, потому что проблема нагрева решена в довольно таки малых масштабах. к тому же такие диоды требуют и совершенно других подходов при изготовлении. Пиранья проще - либо метал. подложка и сверху компаунд, либо целиком компаунд. ну и опять же закон рынка - спрос создает предложение.
Для габаритов можно использовать любой светодиод в прозрачном компаунде. яркость подбирать можно как типом диода, так и резистором (что не выйдет с драйвером) ну и собирать габариты лучше не на одном диоде, а составлять сборку. Простая логика - степень яркости светодиода зависит от площади рассеивания, поэтому один диод будет видно только под определенным углом. И отражатель не поможет.
В моих стопах стоит линейка из 16 диодов белого свечения смд повышенной яркости в полный накал, габаритная подсветка в стопах - те же диоды в тот же накал, но их 4. Разница большая. Изменение яркости от количества показано наглядно.

По первой ссылке - обычная светодиодная сборка - прикольный способ потратить денег. Минусы - нагрев ( у нас большинство отражателей пластик) энергожоркость, прямое назначение - ставить в качестве ближнего света. Я бы взял штук с 12-20 смд диодов и залил компаундом - итог будет тот же..
По второй ссылке - доступная информация, просто автор решил сам нарисовать, а ведь есть и готовые таблицы.
Ну и повторюсь - диодов полно, тип, способ подключения, цвет - сугубо индивидуальный выбор.

[vikv]

Драйвер используется там, где яркость светодиода нужна постоянной, его преимущество перед резистором - стабильное напряжение на выходе.

драйверы как и фломастеры на вкус разные. светодиодные - они ток стабилизируют...

Чтобы рассчитать стоп-сигналы и габаритные огни нужно понимать, чего хотим получить. Я не в курсе российских ГОСТов. В Европе минимальная сила света для  задних габаритных огней установлена в 4 кд, максимальная 12 кд. Для стоп-сигналов минимум 60 кд, максимум 185 кд.

Допустим, требуемая яркость габаритов – 10 кд, стопов – 80 кд.
Если используется 15 светодиодов, то осевая сила света одного светодиода должна быть порядка 5-6кд. Светодиод при этом должен быть широкоугольным. Такие светодиоды относятся к категории средних мощностей и работают на токах 100-200мА.

5-ваттная автомобильная лампа выдает 50-60 лм, 30 ваттная лампа – 300-400 лм. Предположим, красный светофильтр пропустит 20-25% белого света. Тогда, в случае применения красных светодиодов, нам необходимо набрать существенно меньший световой поток - 15 лм и 100 лм соответственно.
Маломощные светодиоды красного свечения (такие как KUNR-760NX-120, KUNR-520N-140) выдают около 0.7 лм.  Значит, для габаритов достаточно 22 маломощных красных светодиодов.
SMNR-300-E7-24 выдает около 9 лм. Значит, для стоп-сигналов достаточно 12 красных светодиодов средней мощности. Для сравнения, белых светодиодов SMWH-300-H5-25, потребовалось бы 34 шт при светоотдаче каждого 12 лм.
На самом деле, светодиодов может понадобиться несколько больше, в зависимости от свойств светофильтров задних фонарей.

на всякий случай еще такая инфа.

[pesbaskerville]

Согласен. Но в последней цитате подразумевается свечение светодиодов наружу, я же (т.к. угол небольшой) засветил в отражатель.

[vikv]

Согласен. Но в последней цитате подразумевается свечение светодиодов наружу, я же (т.к. угол небольшой) засветил в отражатель.

еще вариант - поискать экзотику - диоды с диаграммой типа batwing или просто эмиттеры типа HighDome с углом 140 градусов...

[plid]

что будет заметней солнечным днем 22 светодиода или 4 при этом они выдают примерно одинаковое кол-во лмюмен.

[pesbaskerville]

заметней будет площадь рассеивания, т.е. 22. напоминаю, яркость (заметность) прямым образом зависит от  рассеивания света.

[plid]

Я понимаю что нужно смотреть угол рассеивания светового потока и заматовать стекло фонаря?

[pesbaskerville]

стекло и так рифленое, или я ошибаюсь. к тому же  стекло заднего фонаря и так неплохо рассеивает.

[vikv]

апну ка я темку.
нашелся таки это самый гост:

Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения передних габаритных огней, задних габаритных (боковых) огней, сигналов торможения и контурных огней механических транспортных средств (за исключением мотоциклов) и их прицепов

для мотоциклов пока не нашлось.
упрощенно выглядит так:

тип	минимум, Кд	максимум, Кд
Передние габаритные огни, передние огни для обозначения контуров транспортного средства	4	60
Передние габаритные огни, совмещенные с фарами	4	100
Задние габаритные огни, задние огни для обозначения контуров транспортного средства	4	12
Сигналы торможения:	60	185

максимум указан для одного огня. для двух максимум=максимум_одного * 1.4

источник

[plid]

Еще такой вопрос если: Uвх переменный ток с генератора (бывает прыгает напряжение от14-18 и более) на выходе у меня светодиоды которым нужно ограничить U на 12В. Какую микросхему мне нужно использовать и с какой схемой она будет работать (при условии что R постонное)

[vikv]

если речь идет об одиночном диоде - стабилизировать надо ток. если речь идет о "светодиодной лампочке" (т.е. светодиод+резистор в одном корпусе) - стабилизировать напряжение. в случае стабилизации тока - использовать можно lm317t. в случае стабилизации напряжения - lm317t. просто схемки будут разными.

[plid]

Речь идет про светодиодную ленту.
Какой схемой подключать микросхему?