Особенности SMD-светодиодов

Характеристики СМД светодиодов

Каждый вид SMD светодиода характеризуется не только величиной излучения и количеством потребляемого тока, но и другими параметрами. Тип изделия определяет применение прибора и особенности монтажа.


Помимо перечисленных, выпускают еще и множество светодиодов в 3 и 6 вольт, использующихся для подсветки LED-телевизоров, компьютерных мониторов, планшетов, смартфонов.

Особенности конструкции

Устройство конструкции и типоразмеры светодиодов SMD зависят от серии, модели и производителя.

Распространённая модель SMD 5050 имеет следующие особенности конструкции:

  • Форм-фактор 5х5х1.6 миллиметров.
  • Материал корпуса — термостойкий пластик.
  • Форма корпуса — квадратная.
  • На нижней стороне корпуса расположены три вывода для сверхъярких диодов.
  • Подложки из металла для чипов размещены между выводами. Они способствуют равномерному рассеиванию тепловой энергии.
  • С целью определения назначения каждого из выводов, на корпусе имеется скос одного из углов.
  • Для защиты кристаллов производится специальная прозрачная линза. Материалы для изготовления — силикон или эпоксидный компаунд.
  • У предыдущая версии SMD 3528 материалы изготовления те же.
  • Имеет следующие отличия:
  • Форм-фактор 3.5х2.8х1.4 миллиметров.
  • Вывод для одного диода.

Устройство конструкции и типоразмеры светодиодов SMD зависят от серии, модели и производителя.

Требования к подключению.

Все осветительные полупроводниковые приборы, в том числе smd требуют качественного электропитания. Сила тока не должна превышать номинальное значение. Наиболее целесообразным является применение светодиодного драйвера. Иногда его называют блоком питания. Это не совсем точные термины. Наиболее верно – источник тока. В отличие от стабилизированного источника напряжения, источник тока поддерживает постоянным именно ток, выходное напряжение может отличаться. Превышение номинала питания для диода ведет к преждевременной деградации и скорому выходу из строя – перегоранию.

Кроме того, многие LED нуждаются в радиаторе для отвода тепла. Несоблюдение температурного режима также приводит к уменьшению ресурса.

Для обеспечения надежного питания требуется обеспечить качественное соединение. Прежде чем осуществлять пайку smd led на плату, желательно проверить полупроводник, так как не исключен заводской дефект.

Проверить светоизлучающий диод можно и при помощи мультиметра. В одном направлении сопротивление должно быть намного больше, чем в обратном. Если в двух направлениях тестер показывает низкое сопротивление – это означает пробой, если сопротивление – бесконечность, то – обрыв. Стоит отметить что сейчас на рынке есть современные модели SMD у которых сопротивление в обоих направлениях составляет сотни кОм. Это связано с тем, что в составе таких SMD-светодиодов присутствуют различные транзисторы и полупроводниковые резисторы.

SMD светодиоды: подключение

При установке светодиодов SMD LED важно не забывать про соблюдение законов электротехники и соответствующих правил:

  • Недопустимо применять данный светодиод в качестве одного элемента нагрузки для блока питания. Необходимо предусмотреть установку резистора или же драйвера.
  • Последовательная установка нескольких smd диодов выполняется через один резистор. Сопротивление резистора необходимо рассчитать с учетом характеристик SMD светодиодов, а именно номинального тока.
  • Параллельное включение через один резистор также недопустимо, т.к. это может вызвать перегрев и перегрузки.
  • Не увеличивайте рабочий ток VD, когда рассчитываете резистор, даже немного. Это может также стать причиной перегрева, а значит и ухудшения светоотдачи.

Подбирая светодиоды данного типа следует учесть что характеристики могут значительно варьироваться:

SMD 5050

Этот тип светодиода можно назвать усовершенствованной версией SMD 3528. Конструкция SMD 5050 позволила реализовать многоцветные светодиоды на базе синего, красного и зелёного кристаллов с возможностью раздельного управления каждым цветом. Внутри корпуса 5,0 на 5,0 мм расположено три кристалла с техническими параметрами идентичными SMD 3528.

Соответственно производитель не рекомендует превышать значение рабочего тока более чем 60 мА. При этом прямое напряжение составит 3,3В, а световой поток 18 лм. Суммарное энергопотребление одного SMD 5050 равняется 200 мВт в диапазоне рабочих температур -40/+65°C.

Светодиод SMD 5630 имеет 4 вывода с ключом около первого контакта. Из них задействовано всего два вывода: 2 – катод (-) и 4- анод (+). Как и во многих современных LED SMD чипах снизу есть подложка, способствующая улучшению отвода тепла.

Общее устройство и принцип работы SMD светодиодов

Главным преимуществом таких светодиодов является их максимально близкое расположение кристалла относительно теплоотвода. Этот фактор имеет важное значение при излучении мощного светового потока с выделением большого количества тепла. Мощность одного SMD светодиода находится в диапазоне 0,01-0,2 Вт, а на отдельную керамическую подложку может быть установлено от 1 до 3 кристаллов.

Благодаря своей конструкции, контактные площадки подложки светодиодов непосредственно соединяются с монтажной платой. Широкий угол освещения и другие параметры позволяют изготавливать светодиодные лампы со стандартным цоколем. Данные светодиоды широко применяются в различных дисплеях и табло за счет небольших размеров корпуса. Они легко монтируются на платы, объединяются в ленты и линейки, удобные для последующего разделения и монтажа. Широкий ассортимент типоразмеров корпусов существенно расширяет сферу использования SMD светодиодов.

Для выращивания кристаллов применяется стандартная технология, представляющая собой металлоорганическую эпитаксию. Толщина каждого выращенного слоя постоянно измеряется и строго контролируется. В отдельные слои добавляются специальные примеси – акцепторы или доноры, обеспечивающие получение р-п-перехода, когда электроны концентрируются в п-области, а дырки – в р-области.

Читайте также:  Немного о ландшафтном дизайне

На определенном этапе протравливаются пленки, создаются контакты к слоям переходов, контактные выводы покрываются металлической пленкой. Такая пленка выращивается на общей подложке, после чего она разрезается на множество чипов, площадью 0,06-1,0 мм. В дальнейшем эти чипы используются для изготовления светодиодов.

Готовые кристаллы устанавливаются в специальные корпуса. Затем к ним подводятся контакты, а в конце на кристалл монтируется оптическое покрытие для отражения излучения или, наоборот, для просветления поверхности. Например, при изготовлении белого светодиода выполняется равномерное нанесение люминофора. На следующем этапе от корпуса с кристаллом отводится тепло, а затем он покрывается пластиковым куполом для фокусирования света под нужным углом. Изготовление светодиодов таким способом предполагает использование новых технологий, составляющих около половины стоимости всего источника света.

Существует специальная технология размещения SMD светодиодов на единую подложку. Сокращенно она называется СОВ, что означает chip-on-board или чип на плате. При использовании данной технологии на плате размещается сразу несколько кристаллов, у которых отсутствуют керамические подложки и корпуса. Установленные кристаллы в дальнейшем покрывает общий слой люминофора, что позволяет значительно улучшить характеристики и снизить общую стоимость всей матрицы.

Независимо от технологии изготовления, все SMD светодиоды монтируются на общей металлической подложке, нередко выполняющей охлаждающую функцию. Если же светодиодная сборка обладает повышенной мощностью, устраивается дополнительное охлаждение с использованием радиатора и вентилятора.

Таким образом, маломощные SMD светодиоды, установленные в большом количестве в светильник, позволяют получить качественный рассеянный свет не применяя для этого какие-либо специальные оптические системы. В этом случае устанавливается лишь защитное стекло, поглощающее только 8% светового потока.

Несмотря на более низкую мощность по сравнению с люминесцентными лампами, светодиоды данного типа относятся к одним из наиболее перспективных. За счет белого излучения обеспечивается высокая точность передачи цветов и оттенков. SMD светодиоды за счет отличной световой отдачи, достигающей 146 люменов на Вт, позволяют экономить электрическую энергию в системах освещения.

Калькулятор для расчета
параметров токоограничивающего резистора для LED

При самостоятельном изготовлении светодиодных источников света и светильников необходимо рассчитать номинал и мощность токоограничивающего резистора. Для упрощения этой задачи представляю в помощь специальный онлайн калькулятор, с помощью которого Вы сможете рассчитать сопротивление и мощность требуемого резистора в зависимости от типа светодиода, их количества и напряжения источника питания. Параметр «Напряжение падения на одном LED» берется наибольшее значение из последней колонки таблицы, «Максимально допустимый ток через LED» из предпоследней колонки.

Онлайн калькулятор для расчета номинала и мощности токоограничивающего резистора
Напряжение источника питания U, В:
Напряжение падения на одном LED, В:
Кол-во последовательно включенных LED, шт:
Максимально допустимый ток через LED, мА:

Если в наличии нет резистора нужной мощности, то его можно заменить несколькими резисторами одинакового номинала меньшей мощности, включив их последовательно или параллельно. При этом мощность, рассеиваемая на одном резисторе, будет равна расчетной мощности, деленной на количество резисторов. Величина резисторов при последовательном включении уменьшится и будет равна расчетной величине, деленной на количество резисторов. При параллельном включении нужно брать резисторы, номиналом, равным требуемому умноженному на количество резисторов.

Например, в результате расчета необходим резистор мощностью 1 ватт и номиналом 200 Ом. Этот резистор можно заменить четырьмя включенными последовательно резисторами мощностью 0,25 ватт номиналом по 50 Ом. При этом если светодиодов, например, пять, то впаять резисторы можно по одному между диодами.

Подключать непосредственно к источнику питания, батарейке или аккумулятору один или несколько соединенных последовательно светодиодов без токоограничивающего резистора недопустимо, так как это приведет к выходу их из строя.

При питании светодиодов от аккумулятора (батарейки), необходимо учесть, что во время работы светодиодов происходит, в зависимости от степени разряда и емкости аккумулятора, снижение напряжения на его выводах до 20%. Если напряжение холостого хода аккумулятора будет близко к напряжению падения на светодиоде, то он будет светить с пониженной яркостью.

Подключать непосредственно к источнику питания, батарейке или аккумулятору один или несколько соединенных последовательно светодиодов без токоограничивающего резистора недопустимо, так как это приведет к выходу их из строя.

Технические характеристики SMD 5630 и 5730 (datasheet)

Типоразмеры SMD 5630Типоразмеры SMD 5730


Светодиоды 5050 — схема включения

Цветовая температура

Цветовая температура используемых светодиодов: 2500 Кельвинов- 9500 Кельвинов.

  • -2500-3000 Кельвинов: теплый белый свет. (warm white или сокращенно WW) Он ближе к лампам накаливания.
  • -4000-5000 Кельвинов: нейтральный белый свет.( white neutral или сокращенно NW)
  • -6500-9500 Кельвинов: холодный белый свет. (cold white или сокращенно CW)

По источникам независимых исследований, именно нейтральный белый свет является наиболее комфортным для офисной работы, и в нем предметы становятся наиболее четкими. Нашей компанией используются светодиоды с нейтральным светом .Кроме того, в осветительных приборах мы используем цветные светодиоды (основные цвета : красный, синий, зеленый, желтый) и светодиоды RGB(полноцветный светодиод).

  • лампочка накаливания: 8-12 лм/Вт;
  • люминесцентные (энергосберегающие) лампы : 30-40 Лм/Вт
  • современные светодиоды: 120-140 Лм/Вт
  • газоразрядные лампы (ДРЛ): 50-60 Лм/Вт

Виды SMD светодиодов. Расшифровка маркировки.

Осветительные светодиоды

Мощность и энергопотребление электроплиты

Сегодня в нашей стране газификация есть не во всех районах, и жителям этих местностей приходится готовить еду только на электрических плитах. При покупке такого аппарата для кухни важны следующие факторы: уровень функциональности и энергетической эффективности. Ведь электрическая плита в доме – это главный потребитель электричества.


При покупке плиты нужно приготовиться к тому, что она станет поглощать огромные объёмы электричества. Мощность у электрической плиты больше, чем у других аппаратов. В домах, не обеспеченных газом, ставятся только плиты на электричестве, и там действуют льготные меры касаемо электроэнергии. Остаётся только выяснить стандартную мощь такой плиты.

Потребление

Выбирая электроплиту, необходимо морально подготовиться к тому, что она очень много потребляет электроэнергии. В сравнении с другими бытовыми приборами, электроплита является устройством с наибольшей мощностью. В месяц получается внушительный счет при активном использовании прибора. Нередко под электроплиту устанавливаются специальные розетки и прокладывается более мощный кабель. Для многоэтажных домов, где не проведен газ и установлены электроплиты, предусмотрен льготный тариф на электроэнергию. Чтобы ответить на вопрос, сколько электроэнергии потребляет электроплита, нужно учитывать многие аспекты.

Потребление электроэнергии зависит от:

  • типа варочной поверхности (тэновая, индукционная);
  • диаметра конфорок;
  • количества функциональных частей;
  • сети (220, 380 Вольт);
  • наличия дополнительных функций;
  • модели и мощности устройства.

Точные цифры электропотребления зависят от массы факторов. Но можно назвать более конкретные цифры: классическая конфорка-тэн потребляет от одного до двух с половиной киловатта в час. Духовка расходует от трех до четырех киловатт в час. Максимальная мощность электрической плиты рассчитывается индивидуально для каждого типа поверхностей с учетом следующих диапазонов: электрическая конфорка, гриль, духовка, освещение. При одновременном использовании всех функций, мощность составляет от пяти с половиной до восьми киловатт.

Индукционная плита набирает все большей популярности, и многие потребители отдают предпочтение именно такому типу варочной поверхности.

Это объясняется просто: расход электроэнергии в разы ниже, чем у классической. Например, чтобы закипятить небольшую кастрюлю воды, потребуется около трех минут. В среднем расходуется около 0,25 киловатт в час. Это в пять-десять раз ниже, чем у обычной электроплитки. КПД индукционной плиты очень высокое, достигает девяноста процентов. Рабочая поверхность печки выполняет большее количество работы за короткий промежуток времени, в отличие от электрического аналога.

Газификация позволила существенно облегчить жизнь людей и создать комфортные условия для приготовления пищи и обогрева. Но наряду с этим встал вопрос, сколько газа потребляет плита. У газового оборудования существует разное количество горелок: от двух до четырех. Мощность бывает стандартной, пониженной или повышенной. В числовом эквиваленте это от 0,6 до 2,6 киловатт в час. Среднее общее значение мощности газового прибора составляет десять киловатт в час.

Если установлена газовая плита, техническая документация содержит информацию по газовому расходу. Обязательно берется во внимание вид газа: природный или сжиженный.

  • Конфорка диаметром 14, 5, 18 или 20 см потребляет 1, 1,5 и 2 киловатта соответственно.
  • Грильный, нижний, верхний тэн потребляет 1,5, 1 и 0,8 киловатт в час соответственно.
  • Духовой шкаф расходует от 3 до 4 киловатт в час.

Виды плит и вычисление потребления ими энергии

По типу питания технику делят на однофазную и трехфазную, по способу регулировки — на сенсорную и механическую. В зависимости от типа и принципа действия нагревательного прибора плиты бывают классические и индукционные. В первом нагрев поверхности происходит за счет трубчатого электронагревателя (ТЭНа). Чтобы защитить элементы от внешних воздействий и лучше распределять тепло, их устанавливают под чугунные диски или под стеклокерамическую панель.

Коэффициент полезного действия (КПД) таких плит невысок, не больше 70%, у них среднее энергопотребление, высокая инертность нагрева элементов. Значительное количество времени расходуется на достижение ТЭНом выставленной температуры, на нагрев воздушной подушки между поверхностью и дном посуды, что увеличивает процесс приготовления пищи и расход электроэнергии.

В индукционных моделях нагревательного элемента нет. Нагрев происходит за счет индукции, которая образуется высокочастотным магнитным полем (диапазон 20-100 кГц). Основную энергию в таких устройствах потребляют плата управления, блок питания и катушка, которые индуцируют вихревые токи, модуль импульсного регулятора. Отличаются высоким КПД (90%), высоким энергопотреблением, отсутствует динамика при разогреве.

Поскольку посуда начинает нагреваться сразу как включают прибор, снижается время использования и экономится электричество. Так, если на конфорке классической плиты мощностью 2,5 киловатт 3 л воды закипает за 15 минут, то на индукционной — за 3 минуты.

Также существуют комбинированные устройства, оснащенные индукционными конфорками и конфорками с ТЭНами.

При этом учитывают их вид:

Как она влияет на работу и расход энергии?

То, сколько электричества берет электроплита, в первую очередь зависит от ее типа: она может быть классической либо индукционной. Во вторую очередь на это оказывает влияние то количество функций, что встроено в плиту и, наконец, тип нагревательных элементов, использующихся в ней.

Чтобы рассчитать потребление плитой электричества, нужны две величины: мощность нагревательных элементов и продолжительность их работы.

Классические электроплиты, использующие обычные ТЭНы (трубчатые электронагреватели), например, мощностью 1 кВт за полчаса потребляет электроэнергию 1 кВт х 30 минут = 300 кВт*ч. Зная, что цены кВт*ч в разных российских регионах различаются, можно взять среднюю стоимость в 4 руб. Значит, получается 0,5 кВт*ч х 4 руб. = 2 руб. Это цена за функционирование плиты в течение четверти часа.

Тестированием также можно узнать и количество электричества, потребляемого индукционной электроплитой: взяв, например, ТЭН в 1 кВт мощности, за четверть часа функционирования такой электроплитой будет потреблена электроэнергия в том же количестве, что и классической, но у индукционных плит существует большое преимущество – их КПД 90%. Он так велик из-за того, что отсутствует утечка потока тепла (почти всё оно полезно используется). Это существенно сокращает продолжительность функционирования электроплиты. Еще одним преимуществом является то, что конфорки автоматически отключаются, как только посуда снимается с них.

Некоторые производители сосредотачиваются на выпуске комбинированных плит, которые совмещают в своей конструкции конфорки индукционного способа нагревания с ТЭНами. Для таких плит при расчете мощности особое внимание необходимо уделять технической документации, поскольку мощность различных типов нагревательных элементов может существенно различаться.

Конечно, электроплита – один из самых прожорливых потребителей электричества в квартире. Обычно ее энергопотребление зависит от количества конфорок – по мощности они бывают от 500 до 3500 Вт. При помощи простых расчетов можно получить расход 500-3500 Вт электричества в час на одну конфорку. Опыт показывает, что в 24 часа на среднюю семью тратится порядка 3 кВт, что за месяц составит до 30-31 кВт. Это значение, впрочем, может вырастать и до 9 кВт, но это при максимальной нагрузке на плиту, например, в праздники.

Разумеется, данное значение приблизительно и зависит не только от нагрузки, но и от модели, наличия у плиты дополнительных функций, класса потребления электроэнергии.

Энергопотребление плиты зависит не столько от ее свойств, сколько от того, каким образом ее эксплуатируют. В качестве советов можно привести информацию о способах экономии.

  • Как правило, необязательно при приготовлении пищи использовать максимальный уровень нагрева конфорки. Вполне хватает доведения содержимого кастрюли до кипения с последующим снижением уровня температуры до минимального. В любом случае разогреть продукты более 100°C не получится, а постоянно выделяемая энергия на кипение приведёт к тому, что жидкость будет постоянно испаряться. Опытным путём доказано, что в этом случае придётся платить за дополнительные 500-600 Вт электричества для каждого литра жидкости (если крышка кастрюли открыта).
  • Ту пищу, что нуждается в длительном приготовлении, желательно готовить на конфорках маленького диаметра с минимальным уровнем потребления электроэнергии. Вообще, использование этого совета поможет сэкономить огромное количество денег. Именно по этой причине сегодня практически каждая конфорка электроплиты оснащается специальным регулятором уровня температуры, позволяющим понизить расходы на электроэнергию на 1/5. В большой степени это относится к так называемым регуляторам бесступенчатого типа, которые позволяют повышать/понижать уровень мощности нагревательных элементов с 5% до максимума. Существуют и такие плиты, где встроенное оборудование автоматически осуществляет управление уровнем мощности в зависимости от того, насколько разогревается дно посуды на конфорке.
  • Эксплуатируя электроплиту, рекомендуется использовать специальную посуду, которая имеет толстое дно, максимально прилегающее к рабочей поверхности плиты. Это улучшает передачу тепла к посуде.

Рекомендуют пользоваться посудой, диаметр дна которой равен либо чуть превышает диаметр нагревательного элемента электроплиты. Практика показывает, что это экономит до 1/5 затраченного электричества.


На класс энергопотребления может влиять объём потребления электроэнергии, когда достигается заданная температура. Самый большой объём потребления, конечно же, расходуется, когда задействована духовка. Это требует как можно лучшей теплоизоляции этой части плиты для сокращения теплопотерь, и, как следствие, экономии электроэнергии.

Потребление электроэнергии

Каждый лишний потребленный киловатт обходится пользователю в «копеечку», поэтому важно грамотно эксплуатировать плиту. При одновременном использовании всех функций электроплиты расходуется от четырех до восьми киловатт. Чтобы не платить лишнее, рационально пользуйтесь электроприбором:

  • предотвратить потерю тепла поможет правильный подбор кастрюль: диаметры конфорки и дна посуды должны быть одного размера;
  • предпочтительно использовать посуду с плоским ровным дном;
  • важно накрывать посуду крышкой;
  • если печь оборудована чугунной конфоркой, выключайте ее раньше, чем снимите посуду, после выключения прибор будет отдавать тепло еще некоторое время.

Чтобы экономить, необходимо иметь представление, сколько электричества потребляет каждый элемент печки:

  • Конфорка диаметром 14, 5, 18 или 20 см потребляет 1, 1,5 и 2 киловатта соответственно.
  • Грильный, нижний, верхний тэн потребляет 1,5, 1 и 0,8 киловатт в час соответственно.
  • Духовой шкаф расходует от 3 до 4 киловатт в час.

Среди газовых, индукционных и электрических поверхностей меньше всего потребляет индукционная. В сравнении, подогрев воды одинакового количества двумя типами плит дает такой результат:

  • Электрическая плита – потребуется около двадцати минут, потратится полтора киловатта.
  • Индукционная панель – четыре минуты, потратится менее половины киловатта.

В пересчете за месяц при умеренном использовании прибора цифры будут следующими:

  • Электрическая панель – около четырехсот восьмидесяти кВт/час;
  • Индукционная панель – около ста пятидесяти кВт/час.

  • не требуют покупки специальной посуды;
  • есть возможность регулировать мощность, дать возможность блюду «потомиться»;
  • простота в использовании.
Читайте также:  Порядовка углового камина. Делаем камина своими руками
Добавить комментарий