Как рассчитать резистор для светодиодов — формулы с примерами + онлайн калькулятор

Каких расходов требует традиционная система освещения

В традиционную бытовую систему освещения входит проводка на 220 В, выключатели, осветительные приборы, лампы. Если мощность всех осветительных приборов превышает 3,5 кВт, система делиться на подсистемы, которые подключаются к отдельному устройству защитного отключения (актуально для больших загородных домов).

При использовании ламп накаливания потребитель может по собственному усмотрению выбирать осветительные приборы. Окончательная стоимость системы зависит от их цены. Светильники продаются по различной стоимости, зависящей от конструкции и производителя. Цена ламп накаливания тоже разная. Для изделий российских производителей среднее значение 15 рублей.

У других производителей и цена другая:

• Philips 60W – 30 руб., 40W – 35 руб., цветная 10W – 38;
• «свечка» Foton 25W – 29 руб.;
• «груша» Osram 75W – 31 руб., 40W – 32.

Окончательная стоимость будет зависеть не только от площади жилища и мощности осветительных приборов, но и от предпочтений и финансовых возможностей семьи. При покупке дорогих светильников и выключателей, диммеров, импортных лампочек увеличатся начальные затраты не только при покупке, но и в процессе монтажа. Для включения в схему диммеров придется пригласить специалиста, который точно знает, как выполнить эту работу.

Мощность

Мощность светодиодных ламп – то, что определяет яркость свечения. Проблем с классическими лампочками ни у кого не возникает, каждый потребитель прекрасно ориентируется в вопросе, как светят лампы с мощностью от сорока до ста ватт. Но разобраться, насколько мощной должна быть светодиодная лампа, потребляющая в разы меньше электрической энергии, не совсем легко.

Люди все чаще задумываются об отказе от ламп накаливания и переходе на светодиодное оборудование. Светодиодные прожекторы, мощность которых самая разная, пользуются все большей популярностью. В домах и квартирах могут быть установлены лампы накаливания самой разной мощности, в зависимости от потребностей. Подобрать подходящий эквивалент светодиодных ламп помогут таблицы. Они сравнивают потребляемые мощности обоих вариантов. Светодиодная лампа потребляет в шесть раз меньше, чем лампа накаливания. Таблица соответствия поможет максимально точно подобрать светодиодный вариант, соответствующий лампе накаливания. Там проведена аналогия, сравнивается мощность светодиодной лампы и классической.

Светодиодные светильники превосходят обычную лампочку по всем критериям, кроме ценовой. Стоимость светодиодных ламп в несколько раз выше. Но данный факт не показатель, так продукция окупается очень быстро благодаря очень невысокому энергопотреблению. За время работы элемента пользователь сменил бы несколько обычных ламп, а также происходит существенная экономия на счетах за электричество.

Кроме упомянутых вариантов, бывают и другие типы осветительных приборов. Не все имеют представление, что светодиодные лампы также намного выгоднее, чем люминесцентные или галогенные. Первые потребляют в несколько раз больше энергии, имеют непродолжительный срок службы. Вторые – очень энергозатратные и служат на порядок меньше.

Минусом светодиодного светильника многие пользователи называют яркий белый свет. Но цвет освещения бывает разным: теплым и мягким белым, теплым белым, белым, холодным белым, дневным, холодным дневным. Важным аспектом, требующим внимания, является пульсация прибора. Качественная лампа не должна пульсировать, поскольку данный факт крайне негативно сказывается на самочувствии человека. Например, светодиодные приборы ASD имеют очень низкий коэффициент пульсации и рекомендованы к установке в детских и медицинских учреждениях.

Чтобы выбор осветительного прибор на диодах был корректным, важно знать какие светодиодные ленты выпускаются. Лента имеет вид гибкой платы с припаянными на основании световыми диодами

Светодиодный элемент бывает различной классности защиты. Питание ленты происходит от постоянного напряжения разной величины: 5, 12, 24 и 36 В. Стоит отметить, что существуют разновидности лент, функционирующие от классического напряжения в 220 В. Они требуют установки специального УЗО. Есть открытые и закрытые модели. Также на плате применяются разнообразные светодиоды. В описании к изделию всегда указывается количество световых элементов на один метр.

Источник

Как узнать какой светодиод стоит в лампе

Самый простой вариант – если лампа полностью исправна. В этом случае надо просто измерить падение напряжения на любом из элементов. Если при подаче питания один или несколько элементов не светят (или все), надо идти другим путем.

Если лампа построена по схеме с драйвером, то на драйвере указано выходное напряжение в виде верхнего и нижнего пределов. Это связано с тем, что драйвер стабилизирует ток. Для этого ему надо изменять напряжение в определенных границах. Фактическое напряжение придется измерить мультиметром и убедиться, что оно в норме. Далее визуально (по дорожкам печатной платы) определить количество параллельных цепочек светодиодов в матрице и количество элементов в цепочке. Напряжение драйвера нужно разделить на число последовательно соединенных элементов. Если напряжение на драйвере не обозначено, то его можно лишь замерить по факту.

Драйвер на рабочий ток 300 мА и выходное напряжение 45-64 В.

Если светильник построен по схеме с балластным резистором и его сопротивление известно (или его можно измерить), то напряжение светодиода можно определить расчетным способом. Для этого надо знать рабочий ток. В этом случае надо рассчитать:

• падение напряжения на резисторе – Uрезистора=Iраб*Rрезистора;
• падение напряжения на цепочке LED – Uled=Uпитания – Uрезистора;
• разделить Uled на количество приборов в цепочке.

Если Iраб неизвестен, его можно принять равным 20-25 мА (схема с резистором применяется для маломощных фонарей). Точность будет приемлема для практических целей.

Ток светодиода. Как определить ток светодиода

Светодиоды широко используются в современной электронной аппаратуре. К числу их несомненных достоинств относятся небольшие размеры и яркое свечение. Но для того чтобы светодиод исправно работал, необходимо правильно установить его рабочий ток.

Вам понадобится

— тестер (мультиметр);

Инструкция

1

Светодиоды могут исправно служить многие годы, одна быстро выходят из строя, если работают при повышенной силе тока. Чтобы правильно рассчитать силу тока, надо знать напряжение, на которое рассчитан конкретный светодиод.

2

Напряжение питания большинства светодиодов можно определить по цвету их свечения. Так, для белых, синих и зеленых светодиодов напряжение питания обычно составляет 3 В (допустимо до 3,5 В). Красные и желтые светодиоды рассчитаны на питающее напряжение 2 В (1,8 – 2,4 В). Большинство обычных светодиодов рассчитаны на ток 20 мА, хотя есть светодиоды, для которых сила тока может превышать 150 мА.

3

Оценить номинальный ток неизвестного светодиода при отсутствии справочных материалов достаточно сложно. Смотрите на колбу — чем она больше, тем выше обычно номинальный ток. Одним из признаков того, что установленный ток выше допустимого, может являться изменение спектра излучаемого света. Например, если излучение белого светодиода приобретает синий оттенок, то сила тока явно превышена.

4

Не забывайте о том, что светодиоды очень чувствительны к превышению питающего напряжения. Например, включив светодиод, рассчитанный на 2 В, в цепь с двумя последовательно соединенными 1,5-вольтовыми батарейками (в сумме 3 В), вы можете его сжечь.

5

Если используется напряжение питания выше рекомендованного, лишние вольты необходимо погасить добавочным (гасящим) резистором. Рассчитать сопротивление резистора можно по формуле R=U/I. Например, вам надо запитать светодиод на 3 В от бортовой сети автомобиля в 12 В. У вас лишние 9 В. При номинальном токе светодиода 20 мА (0,02 А) вы получите нужное значение, поделив 9 на 0,02 – это будет 450 Ом.

6

Собрав схему со светодиодом, обязательно измерьте потребляемый им ток, включив тестер в разрыв цепи. Если ток превышает 20 мА, его надо уменьшить, увеличив номинал резистора. Чуть меньший ток – например, 18 мА, только пойдет светодиоду на пользу, увеличив срок его службы.

7

Следите за правильностью подключения светодиода. К плюсу источника питания подключается анод, к минусу — катод. Катод имеет более короткий вывод, на колбе с его стороны сделан срез (плоская площадка).

Последовательное соединение – диод

При последовательном соединении диодов для обеспечения равномерного распределения обратных напряжений необходимо шунтировать каждый диод резистором.  

Германиевые плоскостные вентили Д-302-Д-ЗО5.| Германиевые выпрямительные столбы.

При последовательном соединении диодов каждый диод рекомендуется шунтировать сопротивлением величиной 10 – 15 ком. При параллельном соединении диоды необходимо подбирать по прямому падению напряжения.  

Плоскостные кремниевые вентили.

При последовательном соединении диодов Д202 – Д205 рекомендуется каждый диод шунтировать сопротивлением 70 ком на каждые 100 в амплитудного значения обратного напряжения, диоды Д206 – Д211 – 100 ком на каждые 100 в амплитудного значения обратного напряжения.  

Определение внутреннего сопротивления Kf из статической вольт-амперной характеристики.

При последовательном соединении диодов их необходимо шунтировать выравнивающими сопротивлениями; величина каждого сопротивления должна быть меньше наименьшей величины обратного сопротивления диода. Диоды с обратным током до 100 мка рекомендуется шунтировать сопротивлениями из расчета 70 ком на каждые 100 в ( амплитудных) фактического обратного напряжения, а диоды с обратным током свыше 100 мка – из расчета 10 – 15 ком на каждые 100 s обратного напряжения.  

При последовательном соединении диодов рекомендуется шунтировать диод резистором с сопротивлением 10 – 15 кОм на каждые 100 В амплитуды обратного напряжения.  

Поэтому при последовательном соединении диодов каждый из них, как правило, шунтируют активными сопротивлениями Rm 70 – 200 ком. Этим обеспечивается более равномерное распределение напряжения на каждом из диодов.  

В высоковольтных цепях часто используют последовательное соединение диодов. При таком соединении напряжение распределяется между всеми диодами. Однако необходимо учитывать, что диоды имеют разные значения величин обратного тока / 0бР, а также могут обладать нестабильностью обратного гока во времени. Очевидно, что при последовательном включении большая часть приложенного напряжения будет падать на диоде с наименьшим обратным током. При этом обратное напряжение может превысить допустимое значение U06P макс и диод окажется в режиме пробоя.  

Это выражение удобно для случаев последовательного соединения диода с приемником, так как тогда сила тока во всех частях цепи одинакова. Как видно, в знаменателе стоит полная мощность, приходящая извне и затрачиваемая в цепи диода и приемника, обладающего лишь положительным сопротивлением, а в числителе – полезная мощность, затрачиваемая только в одном приемнике. Легко видеть, что лишь при отрицательном Rm коэффициент усиления будет больше единицы. Коэффициент а может стать равным бесконечности или отрицательным в случае, когда алгебраическая сумма сопротивлений диода и других сопротивлений цепи сделается равной нулю или будет меньше нуля.  

По условиям выдерживания обратного напряжения в большинстве случаев требуется последовательное соединение диодов и сборок. Значение обратного напряжения зависит от схемы выпрямителя; в рекомендуемых схемах оно равно удвоенному испытательному напряжению или части его, приходящейся на ступень выпрямления. Обратное напряжение определяется исходя из наибольшего напряжения испытательной установки.  

При анализе решения можно отметить, что в практических случаях чаще встречается последовательное соединение диодов, так как в этом случае увеличивается допустимое прямое и обратное напряжение.  

Полная схема Греца.| Полусхема Греца.

Этим достигается линеаризация выпрямительной характеристики и, следовательно, линейность шкалы вследствие последовательного соединения диода с резистором. Кроме того, резистор служит добавочным сопротивлением, что позволяет применять диоды с меньшим обратным напряжением. Вследствие этого схема обеспечивает меньшую чувствительность по сравнению с полной схемой. Полусхема Греца широко используется в комбинированных измерительных приборах.  

Лампы накаливания

Давайте посчитаем сколько электроэнергии расходует обычные лампочки разной мощности, наиболее популярных в быту.

Потребляемая мощность: Мощность 60Вт — энергопотребление составит 60 Вт или 0,06 киловатт за 1 час Мощность 95Вт — потребляет электричества 95 Вт 0,095 киловатт за 1 час Мощность 100Вт — израсходует 100 или 0,1 киловатт Вт электроэнергии за 1 час.

Для перевода электроэнергии из ватт в киловатты нужно отсчитать справа налево 3 цифры и поставить перед ним запятую, если цифры всего две или 1 то перед это цифрой ставим еще 1 или 2 ноля. Например 75Вт = 0,075 кВт так как цифры 2 чтобы передвинуть на 3 знака добавили 0. 7 Вт = 0,007 кВт, для 155Вт = 0,155 кВт.

Давайте посчитаем сколько мы заплатим за использование света, если у нас к примеру 3 сотки (зал, кухня, спальня) и 3 на 60 Вт (прихожая, туалет, ванная).

Сколько электроэнергии тратим

Возьмем к примеру 3 на 100Вт горят 5 часов вечером и 1 час с утра в итоге 6 часов в день, получаем 3 штуки за час наматывают 300 Вт за 6 часов 1800Вт или 1,8 кВт. еще 3 на 60Вт предположим что горят каждая по 1 часу в день, итого получаем в общем 3*60 Вт = 180 Вт или 0,18 кВт. Итого в день около 2 киловатт.

Читать

Стиральная машина — сколько потребляет электричества?

При использовании ламп накаливания расходы электроэнергии будут следующими: Итого за 1 день будут равны 1,8 кВт + 0,18 кВт ~ 2 кВт Итого за 1 месяц намотают 2 кВт * 30 дней = 60 кВт

Сколько придется заплатить?

Возьмем стоимость за 1 киловатт = 4 руб. Тогда за 1 час лампы 60Вт мы заплатим 0,06 * 4 р = 24 коп. за 1 час лампы 95 или 100Вт = 0,1 * 4 р = 40 коп.

При использовании 6 лампочек 3 — 100Вт 6ч/день и 3-60Вт 1ч 180 ватт/день считаем: Расходы за 1 день получаем 2 кВт * 4 р = 8 руб в день за 1 месяц 60 кВт * 4 р = 240 руб. за 1 месяц

Перед тем как переходить к подсчетам энергопотребления следующих видов лам следует учесть что при той же мощности освещения, потребляемая мощность будет в разы отличаться. Поэтому для дальнейших расчетов будем брать лампочки равные мощностью свечения с обычными лампами накаливания.

Представляем таблицу соответствия потребляемых мощностей лампочек с одинаковым световым потоком. Т.е каждый столбик таблицы это одинаковая мощность свечения. Первая строчка — мощность энергосберегающей лампы, вторая строчка мощность лампы накаливания с соответствующим световым потоком.

Из 1 го столбика мы видим что энергосберегающая лампа в 6 Ватт светит так же как лампа накаливания в 30Вт.

Следующая табличка из 2 строк показывает отношение светодиодных к лампам накаливания.

Как определить напряжение светодиода

Самый очевидный метод определения напряжения полупроводникового прибора – это использовать регулируемый источник питания. Если блок питания регулируется с нуля и при этом возможен контроль тока (а еще лучше – его ограничение), то больше ничего не нужно.

Надо подключить LED к источнику, строго соблюдая полярность. Дальше надо плавно поднимать напряжение (до 3..3,5 В). При определенном напряжении светодиод вспыхнет в полную силу. Этот уровень будет примерно соответствовать рабочему току, который можно считать по амперметру. Если у прибора нет встроенного амперметра, то крайне желательно контролировать ток по внешнему прибору.

Проверка светодиода с помощью регулируемого источника питания.

Такой метод применим к приборам оптического диапазона. Свечение УФ- и ИК-светодиодов не видно человеческим зрением, но в последнем случае можно наблюдать за включением LED через камеру смартфона. Таким методом можно отследить появление инфракрасного излучения.

Свечение ИК-светодиода не видно невооруженным глазом, но наблюдается через камеру смартфона.

Если регулируемого источника нет, можно взять обычный блок питания с фиксированным выходом, заведомо превышающим предполагаемое напряжение светодиода. Или даже батарейку на 9 В, но в этом случае можно будет проверить только светодиод небольшой мощности. К светоизлучающему элементу надо последовательно припаять резистор так, чтобы ток в цепи не превысил верхний предел. Если предполагается, что LED маломощный и работает при токе не более 20 мА, то для источника с выходным напряжением 12 В резистор должен быть около 500 Ом. Если используется мощный осветительный прибор (например, типоразмера 5730) с током 150 мА (батарейка такой ток обеспечит не всегда), то резистор должен быть около 10 Ом. Надо подключить цепочку к источнику постоянного напряжения, убедиться в зажигании LED и замерить падение напряжения на нем.

Светодиод с припаянным резистором.

Существуют и альтернативные способы узнать, на сколько вольт рассчитан светодиод.

Мультиметром

Правильная полярность подключения LED к тестеру.

У некоторых мультиметров напряжение, подаваемое на клеммы в режиме тестирования диодов, достаточно велико для зажигания LED. Такой измерительный прибор можно использовать для определения рабочего напряжения светодиода, одновременно проверяя цоколевку полупроводникового элемента. При верном подключении p-n переход начнет светиться, а тестер покажет какое-то сопротивление (зависит от типа LED). Проблема этого метода в том, что для замера фактического значения Uрабочего на выводах светодиода потребуется второй мультиметр. И другой момент: измерительного напряжения мультиметра вряд ли будет достаточно для вывода светодиода в рабочую точку по току. Визуально это заметно по недостаточно яркому свечению, а для замеров это будет означать, что светодиод не вышел на линейную часть ВАХ и фактическое значение рабочего напряжения будет выше.

Включение светодиода через блок питания без резистора

У меня уже несколько лет работает модернизированная под LED настольная лампа. В качестве источника света используется шесть ярких светодиодов, а в качестве источника питания – старое зарядное устройство от мобильного телефона Nokia. Вот моя схема включения светодиода:

Номинальное напряжение диодов – 3,5В, ток – 140мА, мощность — 1Вт.

При выборе внешнего источника питания необходимо ограничение по току. Подключение этих светодиодов к современным зарядным устройствам с напряжением питания 5В 1-2А потребует ограничивающий резистор.

Что бы адаптировать эту схему к зарядному устройству, рассчитанному на 5В, используйте резистор на 10-20Ом мощностью 0,3А.

Если у вас другой источник питания, убедитесь, что в нем есть схема стабилизации тока.

Схема зарядного устройства от мобильного телефона	Блок питания большинства низковольтных бытовых приборов

С помощью техдокументации

Другие способы определения выводов можно поискать в техдокументации на элементы – в справочниках или онлайн-источниках. Для этого как минимум необходимо знать тип светодиода или его производителя. В документации может содержаться информация о габаритах и цоколевке прибора.

Но даже если данных сведений в спецификации не найдется, напрасно усилия не пропадут. Техдокументация может стать источником информации о предельных параметрах электронного прибора. Эти знания помогут правильно выбрать режим работы, а также не допустить выхода светодиода из строя при проверке расположения выводов.

Что же выгоднее

При определении наиболее экономичного варианта рассмотрим время работы каждого типа лам и их стоимость. Обычные сразу отбрасываем так как перегорают чаще, да и потребляют больше.

А вот с энергосберегающими и светодиодными нужно разобраться. Энергосберегающие — цена около 250 руб, срок службы 10 000 часов (4,6 лет) Светодиодные — цена около 350 руб, срок службы 30 000 часов (14 лет при 6 часовом использовании)

За 14 лет за энергосберегающие заплатим — 576*14 = 8064 руб + 3 раза заменить лампочки За 14 лет светодиодных — 408*14 = 5712 руб.

При расчетах мы брали средние показатели, но кто-то имеет большие производственные площади с освещением в которых только замена лампочек поможет сохранить в кошельке приличные суммы денег.

Как определить напряжение

Самый очевидный метод определения напряжения полупроводникового прибора – это использовать регулируемый источник питания. Если блок питания регулируется с нуля и при этом возможен контроль тока (а еще лучше – его ограничение), то больше ничего не нужно.

Надо подключить LED к источнику, строго соблюдая полярность. Дальше надо плавно поднимать напряжение (до 3..3,5 В). При определенном напряжении светодиод вспыхнет в полную силу. Этот уровень будет примерно соответствовать рабочему току, который можно считать по амперметру. Если у прибора нет встроенного амперметра, то крайне желательно контролировать ток по внешнему прибору.

Проверка светодиода с помощью регулируемого источника питания.

Такой метод применим к приборам оптического диапазона. Свечение УФ- и ИК-светодиодов не видно человеческим зрением, но в последнем случае можно наблюдать за включением LED через камеру смартфона. Таким методом можно отследить появление инфракрасного излучения.

Свечение ИК-светодиода не видно невооруженным глазом, но наблюдается через камеру смартфона.

Если регулируемого источника нет, можно взять обычный блок питания с фиксированным выходом, заведомо превышающим предполагаемое напряжение светодиода. Или даже батарейку на 9 В, но в этом случае можно будет проверить только светодиод небольшой мощности. К светоизлучающему элементу надо последовательно припаять резистор так, чтобы ток в цепи не превысил верхний предел. Если предполагается, что LED маломощный и работает при токе не более 20 мА, то для источника с выходным напряжением 12 В резистор должен быть около 500 Ом. Если используется мощный осветительный прибор (например, типоразмера 5730) с током 150 мА (батарейка такой ток обеспечит не всегда), то резистор должен быть около 10 Ом. Надо подключить цепочку к источнику постоянного напряжения, убедиться в зажигании LED и замерить падение напряжения на нем.

Светодиод с припаянным резистором.

Существуют и альтернативные способы узнать, на сколько вольт рассчитан светодиод.

Мультиметром

Правильная полярность подключения LED к тестеру.

У некоторых мультиметров напряжение, подаваемое на клеммы в режиме тестирования диодов, достаточно велико для зажигания LED. Такой измерительный прибор можно использовать для определения рабочего напряжения светодиода, одновременно проверяя цоколевку полупроводникового элемента. При верном подключении p-n переход начнет светиться, а тестер покажет какое-то сопротивление (зависит от типа LED). Проблема этого метода в том, что для замера фактического значения Uрабочего на выводах светодиода потребуется второй мультиметр. И другой момент: измерительного напряжения мультиметра вряд ли будет достаточно для вывода светодиода в рабочую точку по току. Визуально это заметно по недостаточно яркому свечению, а для замеров это будет означать, что светодиод не вышел на линейную часть ВАХ и фактическое значение рабочего напряжения будет выше.

По внешнему виду

Сигнальные светодиоды различного цвета свечения.

Рабочее напряжение приблизительно можно оценить по внешнему виду и цвету свечения LED (иногда цвет можно определить даже не подавая питание на прибор). Для этого можно воспользоваться таблицей, приведенной выше. Но однозначно определить напряжение по цвету свечения светодиода не получится. Зачастую производители подкрашивают компаунд, чтобы цвет излучения p-n перехода сложился с цветом линзы и получился новый оттенок. К тому же даже в пределах одного цвета существует разброс параметров (см. таблицу) для светодиодов разных типов. Так, для LED белого свечения разница напряжений может достигать более 50%.

Как узнать какой светодиод стоит в лампе

Самый простой вариант – если лампа полностью исправна. В этом случае надо просто измерить падение напряжения на любом из элементов. Если при подаче питания один или несколько элементов не светят (или все), надо идти другим путем.

Если лампа построена по схеме с драйвером, то на драйвере указано выходное напряжение в виде верхнего и нижнего пределов. Это связано с тем, что драйвер стабилизирует ток. Для этого ему надо изменять напряжение в определенных границах. Фактическое напряжение придется измерить мультиметром и убедиться, что оно в норме. Далее визуально (по дорожкам печатной платы) определить количество параллельных цепочек светодиодов в матрице и количество элементов в цепочке. Напряжение драйвера нужно разделить на число последовательно соединенных элементов. Если напряжение на драйвере не обозначено, то его можно лишь замерить по факту.

Драйвер на рабочий ток 300 мА и выходное напряжение 45-64 В.

Стариков Михаил

Старший инженер-электроник

Задать вопрос

Этот способ дает точный результат лишь с полностью исправной лампой. Если часть элементов (или все полностью) не горят, то для стабилизации тока драйвер будет уменьшать или увеличивать напряжение в пределах 10%. Для практических целей такой погрешности может быть достаточно, но об этом надо помнить.

Если светильник построен по схеме с балластным резистором и его сопротивление известно (или его можно измерить), то напряжение светодиода можно определить расчетным способом. Для этого надо знать рабочий ток. В этом случае надо рассчитать:

• падение напряжения на резисторе – Uрезистора=Iраб*Rрезистора;
• падение напряжения на цепочке LED – Uled=Uпитания – Uрезистора;
• разделить Uled на количество приборов в цепочке.

Если Iраб неизвестен, его можно принять равным 20-25 мА (схема с резистором применяется для маломощных фонарей). Точность будет приемлема для практических целей.

Принцип работы.

Кристалл состоит из полупроводниковых материалов, которые расположены слоями. Свечение появляется после протекания электричества между границами их соприкосновения. В одном полупроводнике (n) преобладают электроны (отрицательные частицы), а в другом (p) –  ионы – дырки (положительные частицы). Полупроводниковые соединения способны пропускать электричество только  от p -слоя к n -слою, т.е. в одну сторону.

Схема появления излучения.

Под воздействием электричества электроны из n-слоя и дырки из р-слоя начинают двигаться к р-n-переходу. Происходит рекомбинация дырки и электрона — между р-n-границей протекает ток. Электроны переходят на низший энергетический уровень, с высоких орбиталей на более низкие. Освобождается энергия, которая  излучается в виде фотонов.

Описанный процесс протекает во всех полупроводниковых диодах. Но длина волны фотона не всегда находится в заметном человеческому глазу спектре. Для появления видимости необходимо движение элементарных частиц в определенном интервале: от 400 до 700 нм. Это достигается подбором определенных химических веществ. У каждого есть особая длина волны и цвет излучения.

Самые удачные материалы получаются из соединений типа AIIIBV и AIIBVI где II, III, V и VI – валентности элементов. Например, уже упоминавшийся арсенид галлия, фосфат индия или селенид цинка  и теллурид кадмия. Подобные соединения называют прямозонными. Возможно получение разнообразных  по свечению светодиодов: от ультрафиолетовых до инфракрасных.

К другой группе относятся непрямозонные полупроводники. Это карбид кремния, сам кремний, германий и другие. Диоды из них свет светят очень неярко. Впрочем, научные работы по использованию таких веществ продолжаются. Основные поиски решения ведутся в области технологий квантовых точек и фотонных кристаллов.

Кроме света при p-n-переходе освобождается еще и тепло. Для его отвода необходим теплоотвод (часто в этой роли выступает корпус изделия) или радиатор.

По внешнему виду

Иногда можно определить полярность по внешнему виду. У некоторых типов светодиодов на корпусе есть ключ – выступ или метка. Чтобы определить, какой вывод помечен ключом, лучше ознакомиться со справочными материалами.

Ключ у катода светоизлучающего диода АЛ102.

Внешний вид расположения выводов у светодиода АЛ307.

У бескорпусных светодиодов производства СССР можно выяснить цоколевку, присмотревшись к внутреннему устройству прибора сквозь слой компаунда. Вывод катода имеет большую площадь и сделан в виде флажка. Этот принцип мог стать стандартом, но сейчас производители его строго не соблюдают, поэтому данный способ ненадежен, особенно для элементов от неизвестного производителя. Поэтому использовать такое определение выводов можно только для предварительной ориентировки.

Для наглядности рекомендуем к просмотру видео.

Принцип работы или что светится в светодиоде

Подключая к p-n переходу постоянное напряжение определенной величины и полярности, вызывают в переходе электрический ток в виде встречного потока носителей электрического заряда — «дырок» – положительных «частиц» и электронов – отрицательных. При встрече этих потоков в p-n-переходе происходит их рекомбинация или слияние. В «дырку» попадает свободный электрон с повышенной энергией, и она исчезает.

Схема работы светодиода.

Справа n-полупроводниковая часть кристалла, «обогащенная» свободными электронами, слева – p-полупроводниковая часть с положительными «частицами» – «дырками».

Энергия высвобождается в виде квантов света. Они эмитируются, т.е. излучаются из торца кристалла. Поток квантов попадает на отражатель. Его полированная поверхность отражает свет в нужном направлении. Особой конфигурацией поверхности формируют требуемую диаграмму направленности светового потока.

Схема получения света в p-n-переходе.

Напряжение для питания перехода прикладывается «+» – к аноду диода, а «-» – к катоду.

Стоимость ламп

С учетом стоимости светодиодных и люминисцентных ламп более выгодным является приобретение качественной светодиодной лампы, которая будет работать не один год, позволяя как экономить на платежах за электроенергию, так и на замене ламп.

При стоимости электрической энергии в 1,5 рублей за 1кВт расходы на одну люминесцентную лампу составят:

365 дней х 5 часов в день х 0,021кВт/час х 1,50 руб = 57 рублей.

на одну светодиодную лампу:

365 дней х 5 часов в день х 0,01 кВт/час х 1,50 руб. — 27 рублей.

С учетом того, что в среднестатической квартире от 10 до 30 ламп, экономия за год составит от 300 до 900 рублей. С увеличение количества ламп, стоимости электроэнергии экономия будет только расти.

Какой тип ламп выбрать — каждый для себя решает сам, наши электрики всегда помогут советом какой тип ламп выбрать, правильно подобрать мощность и количество таких ламп.

Так что, если Вам необходимо сделать «новое» освещение в Вашей квартире/доме/на даче/в офисе в Симферополе, Севастополе либо иных городах Крыма — наша компания это то, что Вам нужно.

Свет необходим людям. В нашей стране, где солнечного света не очень много и в холодное время года темнеет рано, невозможно обойтись без искусственного освещения. Электроэнергия, используемая для этого, требует расхода угля, нефти, газа при ее производстве, поэтому стоит не дешево.

Мы уже давно не представляем свою жизнь без электричества, в том числе используемого на освещение, а кто-нибудь пытался подсчитать, сколько электроэнергии потребляет лампочка, и какую цену придется заплатить при расчетах с энергосбытовой компанией. Эти расчеты невозможно произвести, не зная характеристики различного вида ламп.

Основные технические характеристики

Существует несколько параметров, характеризующих светодиоды.

1. Яркость выражается в единицах силы света. Она пропорциональна величине проходящего через полупроводниковый элемент электрического тока. С увеличением напряжения повышается уровень яркости.
2. Сила тока может быть пульсирующей или постоянной. Она может колебаться в широком диапазоне. Индикаторные приборы могут иметь силу тока всего 20 мА, а одноваттные аналоги – 300-400 мА.
3. Длина волны оказывает влияние на цветовую гамму. Ее измерения производятся в нанометрах. Границы волны сопоставляются с базовыми компонентами палитры необходимым образом.

Цветовая гамма испускаемого излучения меняется при введении в полупроводниковый материал химически активных веществ.

Действительно ли светодиодные лампы экономят ваши деньги. Реальный расчет

Сколько реально можно сэкономить на электричестве, если поменять все лампочки на новые — светодиодные? Последние пять лет в кругу моих знакомых всплывает тема замены лампочек. Я как сторонник светодиодных лампочек всячески их рекламирую. Но практически всегда сталкиваюсь с непониманием. Кто-то говорит, что они не так ярко светят. Другие утверждают, что они мигают, и это очень вредно. Следующая серия обсуждения возникает на даче. Теща считает, что газоразрядные лампы светят ярче, чем светодиодные… На упаковке лампочек пишут мощность и световой поток. Как проверить, насколько ярко светит лампочка? В общем, разговор получается бессмысленным, поскольку определить характеристики светового потока на глаз невозможно.

Основные выводы

Самые новые светодиоды стали достойной заменой источников с нитью накала. При покупке качественной продукции разницы в освещении нет. Если задуматься о долгосрочной перспективе, то пользоваться традиционной системой освещения нецелесообразно. Лампочки накаливания создают значительные убытки из-за низкой эффективности и необходимости в частой замене.

Немаловажен так же такой фактор, как нежелание рядовых потребителей делать что-то новое. Те, кто осмелился обновить систему освещения, оценили удобство светодиодных изделий. Суммы в счетах стали меньше, отпала необходимость несколько раз за вечер или утро включать и выключать свет, чтобы сэкономить. Появилась возможность поступать так, как удобно.

Источник