И так друзья всем привет. Все началось с того что я как и многие автомобилисты решил заменить по возможности все лампочки на светодиодные, потому как у них огромное количество плюсов. Потребляют меньше, светят ярче и т.д. Но вот проблема я как и многие столкнулся с тем что светодиоды в машине горят через некоторое время. Встал вопрос ПОЧЕМУ и как с этим бороться?
Для начала я приведу цитату, которая неоспоримо верна:
"Светодиод питается ТОКОМ. Нет у него параметра НАПРЯЖЕНИЕ. Есть параметр — падение напряжения! То есть сколько на нем теряется.
Если написано на светодиоде 20мА 3.4В, то это значить что ему надо не больше 20 миллиампер. И при этом на нем потеряется 3.4 вольта.
Не для питания нужно 3.4 вольта, а просто на нем «потеряется»!
То есть вы можете питать его хоть от 1000 вольт, только если подадите ему не больше 20мА. Он не сгорит, не перегреется и будет светить как надо, но после него останется уже на 3.4 вольта меньше. Вот и вся наука.
Ограничьте ему ток — и он будет сыт и будет светить долго и счастливо."
Вроде бы все ясно. Но в то же время непонятно. Почему светодиод должен брать больше тока чем ему положено? ведь обычная лампочка на 220 горит и не увеличивает свое потребление тока и нам не нужно думать над тем что бы ограничивать ей напряжение или ток. Что же происходит со светодиодом что он начинает потреблять больше чем ему нужно?
Ответ достаточно простой:
Светодиод это нелинейный прибор у которого в зависимости от его температуры изменяется сопротивление.
А это означает что чем сильнее нагревается светодиод тем больше тока он начинает потреблять что в свою очередь ведет к еще большему нагреву и т.д. Как вы уже поняли до тех пор пока он не сгорит
Здесь я приведу видео которое наглядно показывает что происходит с потреблением тока светодиодом в зависимости от его нагрева:
в продолжении ролика скажу что в дальнейшем ленточка попросила еще больше тока для себя по мере нагрева.
Встает вопрос что же делать? как с этим бороться? Ответов целых 3))
1. Обеспечить светодиоду должное охлаждение (Этот вариант во многих случаях не подходит, из за отсутствия места. В штатных местах расположения лампочек.
2. Обеспечить светодиоду кратковременную работу (дабы он не успевал нагреваться) Я поставил себе в плафоны дверей светодиоды которые прожили уже 2 года и все пучком.
3. Ограничить светодиоду потребление тока
На 3 пункте остановимся по подробнее.
раничить ток светодиоду можно несколькими способами. Все наверное слышали что можно поставить сопротивление в цепь со светодиодом и все будет хорошо. Но лично я против такого метода. По некоторым причинам. подробно расписывать почему я не буду.
Лучше и правильнее всего применять ДРАЙВЕР для ограничения тока. Драйверов и схем оных в сети полно. Но главное помнить что нам нужно ограничить именно ТОК.
Лично я выбрал для этих целей вот такие драйвера:
Это именно он на первой фотке. Данный драйвер может ограничивать как напряжение так и ток. Для настройки этих параметров на нем есть два переменных резистора (синенькие такие)) в итоге мы стабилизируем как ток так и напряжение. Что приведет к долгой и счастливой жизни наших с вами пересвеченных приборок и всего остального светодиодного в автомобиле. Настраивать данные параметры лучше в машине с заведенным двигателем (!)
Производитель заявляет о том что этот конкретно драйвер может отдавать АЖ до 5 Ампер (для сравнения вы видели в видео как полоска светодиодов в 25 см потребляет лишь 210 МИЛИампер. Для справки 1000 милиампер = 1 амперу) Но как правило китайцы пишут максимальные ПИКОВЫЕ значения (то есть значения которые драйвер может выдать КРАТКОВРЕМЕННО перед тем как отдать концы) Но я лично предполагаю что 3 ампера он сможет отдавать спокойно и не сильно при этом нагреваясь. Так что от одного такого драйвера можно запитать Некислое такое количество светодиодов)
Сразу же приведу ссылочку из всеми нами любимого китайского супермаркета на эти драйвера:ВОТ ОНИ К стати стоят всего 80 рублей.
вот собственно и все. Надеюсь что эта информация стала вам полезной. Питайте светодиоды в ваших авто правильно и вам не придется их менять)
Всем спасибо!
Источник: www.drive2.ru
Историческая справка
Исторически изобретателями светодиодов считаются физики Г. Раунд, О. Лосев и Н. Холоньяк, которые по-своему дополняли технологию в 1907, 1927 и 1962 годах, соответственно:
- Г. Раунд исследовал излучение света твердотельным диодом и открыл электролюминесценцию.
- О. В. Лосев в ходе экспериментов открыл электролюминесценцию полупроводникового перехода и запатентовал «световое реле».
- Н. Холоньяк считается изобретателем первого светодиода, применяемого на практике.
Светодиод Холоньяка светился в красном диапазоне. Его последователи и разработчики дальнейших лет разработали жёлтый, синий и зелёный светодиоды. Первый элемент высокой яркости для применения в волоконно-оптических линиях был разработал в 1976 году. Синий светодиод LED был сконструирован в начале 1990-х трио японских исследователей: Накамура, Амано и Акасаки.
Эта разработка отличалась крайне малой себестоимостью и, по сути, открыла эпоху повсеместного применения LED-светодиодов. В 2014 году японские инженеры получили за это Нобелевскую премию по физике.
В нынешнем мире светодиоды встречаются повсеместно:
- в наружном и внутреннем освещении светодиодными лампами и лентами;
- как индикаторы для буквенно-цифровых табло;
- в рекламной технике: бегущих строках, уличных экранах, стендах и т.п;
- в светофорах и уличном освещении;
- в дорожных знаках со светодиодным оснащением;
- в USB-устройствах и игрушках;
- в подсветке дисплеев телевизоров, мобильных устройств.
Устройство светодиода
Конструкция светодиода представлена следующими составляющими:
- эпоксидная линза;
- кристалл-полупроводник;
- отражатель;
- проволочные контакты;
- электроды (катод и анод);
- плоский срез-основание.
Рабочие контакты закреплены в основании и проходят сквозь него. Другие компоненты лампы находятся внутри неё в герметичном пространстве. Оно образовано спайкой линзы и основания. При сборке на катоде закрепляется кристалл, а на контактах – проводники, которые через p-n-переход подключены к кристаллу.
Что такое OLED?
OLED – это органические полупроводниковые светодиоды, которые производятся из органических компонентов, которые светятся при прохождении электрического тока.
я их производства применяются многослойные тонкоплёночные структуры из различных полимеров. Принцип действия таких светодиодов также базируется на p-n-переходе. Преимущества OLED проявляются в сфере дисплеев – по сравнению с жидкокристаллическими и плазменными аналогами они выигрывают по яркости, контрастности, энергопотреблению и углам обзора. Технология OLED не используется для производства осветительных и индикаторных светодиодов.
Как работает элемент?
Принцип действия светодиода основывается на функциях и свойствах p-n-перехода. Под ним понимается специальная область, в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости (от электронной n-области к дырочной p-области). p-полупроводник является носителем положительного, а n-полупроводник – отрицательного заряда (электронов).
В конструкции светодиода положительным и отрицательным электродами выступают анод и катод, соответственно. Поверхность электродов, которая находится снаружи колбы, имеет металлические контактные площадки, к которым припаяны выводы. Таким образом, после подачи положительного заряда на анод и отрицательного – на катод – на p-n переходе начинает протекание электрического тока.
При прямом включении питания дырки из области p-полупроводника и электроны из области n-полупроводника буду направлено двигаться на встречу друг другу. В результате этого на границе дырочно-электронного перехода происходит рекомбинация, то есть обмен, и выделяется световая энергия в виде фотонов.
Для преобразования фотонов в видимый свет материал подбирается таким образом, чтобы длина их волна оставалась в видимых пределах цветового спектра.
Разновидности светодиодов
Последовательное совершенствование открытой в 1962 году технологии привело к созданию разнообразных базовых элементов и моделей светодиодов на их основе. На сегодняшний день классификация проводится по расчётной мощности, типу соединения и типу корпуса.
В первом случае различаются осветительные и индикаторные варианты. Первые предназначены для использования в осветительных целях. Их уровень мощности приблизительно соответствует аналогичным вольфрамовым и люминесцентным лампам. Индикаторные светодиоды не излучают сильный поток света и используются в электронном оборудовании, приборных и навигационных панелях и т.д.
Индикаторные светодиоды между собой различают по типу соединения на тройные AlGaAs, тройные GaAsP и двойные GaP. Аббревиатуры, соответственно, означают алюминий-галлий-мышьяк, галлий-мышьяк-фосфор и галлий-фосфор. AlGaAs светят жёлтым и оранжевым в пределах видимого спектра, GaAsP- красным и жёло-зелёным, а GaP – зелёным и оранжевым.
По типу корпуса представленные в широком применении светодиодные светильники сейчас делятся на:
- DIP. Это старый форм-фактор из линзы, пары контактов и кристалла. Такие светодиоды применяются в световых табло и игрушках для подсветки;
- «Пиранья» или Superflux. Это доработанная модель DIP, которая имеет не два, а четыре контакта. Выделяет меньше тепловой энергии и, соответственно, меньше греется. Сейчас применяется в автомобильной подсветке;
- SMD. Самая популярная технология на современном рынке LED-светильников. Это универсальный чип, монтаж которого был произведён непосредственно на плате. Используется в большинстве источников света, осветительных линий, лент и т.п;
- COB. Это результат совершенствования технологии SMD. У таких светодиодов есть несколько чипов, монтированных на одной плате на алюминиевом или керамическом основании.
Технические характеристики и их зависимость друг от друга
Основными функциональными и эксплуатационными параметрами светодиодных светильников являются:
- интенсивность светового потока (яркость);
- рабочее напряжение;
- сила тока;
- цветовая характеристика;
- длина волны.
Светодиодное напряжение и яркость выступают прямо пропорциональными величинами – чем выше одна, тем выше другая. Но это не напряжение питающего тока, а величина падения напряжения на приборе. Кроме того, от напряжения зависит и цвет светодиода. Таким образом, между собой связаны яркость, длина волны, напряжение и цвет светодиода, а их соотношение представлено в следующей таблице.
Цвет |
Длина волны |
Напряжение |
Белый | Широкий спектр | 3,0-3,7 В |
Ультрафиолетовый | 10-400 нм | 3,1-44 В |
Фиолетовый | 400-450 нм | 2,8-4 В |
Синий | 450-500 нм | 2,5-3,7 В |
Зелёный | 500-570 нм | 2,2-3,5 В |
Жёлтый | 570-590 нм | 2,1-2,2 В |
Оранжевый | 590-610 нм | 2,3-2,1 В |
Красный | 610-760 нм | 1,6-2,03 В |
Инфракрасный | >760 | <1,9 В |
Принцип действия микроэлемента так устроен, что для стабильной работы в соответствии с номинальными характеристиками необходимо отслеживать не напряжение питания, а силу тока. Светодиоды работают от пульсирующего или постоянного тока, регулируя интенсивность которого можно изменять яркость излучения. Индикаторные светодиоды работают при токе в пределах 10-20 мА, а осветительные – от 20 мА и выше. Так, к примеру, элементы типа COB с четырьмя чипами требуют 80 мА.
Цветовая характеристика
Цвет свечения светодиодного элемента зависит от длины волны, которая измеряется в нанометрах. Для изменения цвета свечения в материал полупроводника на этапе производства добавляются активные вещества:
- полупроводники обрабатываются аллюминий-индий-галлием (AlInGaP) для получения красного цвета;
- оттенки зелёного и сине-голубого спектра получаются с использованием индий-нитрида галлия (InGaN);
- для получения белого свечения на базе синего светодиода его кристалл покрывают люминофором, который преобразует синий спектр в красный и жёлтый свет;
- для фиолетового свечения применяется индий-галлия нитрид;
- для оранжевого – галлия фосфид-арсенид;
- для синего – селенид цинка, карбид кремния или индий-галлия нитрид.
Аналогично методу получения белого свечения можно использовать люминофоры разных цветов для получения дополнительных оттенков. Так, красный люминофор позволяет выпускать розовые и пурпурные светодиоды, а зелёный – салатных оттенков. В обоих случаях люминофор наносит на основу в виде синего светодиода.
Преимущества
Особенности того, как работает светодиод, дали ему несколько важных эксплуатационных и функциональных достоинств перед другими видами преобразователей электрической энергии в световую:
- современные светодиоды не уступают по параметрам светоотдачи металлогалогенным и натриевым газоразрядным лампам;
- конструкция практически полностью исключает выход из строя каких-либо компонентов из-за вибрации и механических повреждений;
- LED-светильники малоинерционные, то есть моментально достигают полной яркости после включения;
- современный ассортимент позволяет выбирать модели со спектром от 2700 до 6500 K;
- внушительный рабочий ресурс – до 100 000 часов;
- ценовая доступность индикаторных светодиодов;
- светодиодное освещение, как правило, не требует большого напряжения и сохраняет пожарную безопасность,;
- температуры ниже 0˚С почти не сказываются на работоспособности устройств;
- строение светодиода не предусматривает использование фосфора, ртути, других опасных веществ или ультрафиолетового излучения.
Источник: simplelight.info
Что влияет на цвет светодиода?
Может, цвет зависит от окрашенности пластиковой оболочки? А как тогда обстоят дела с SMD-светодиодами, у которых кристалл можно увидеть невооруженным глазом и там уж точно никакой цветной оболочки нет. Давайте же узнаем, почему компонент светится по-разному и от чего это зависит?
Начнем с самого простого варианта. Различный цвет свечения можно получить, просто окрасив его оболочку. Такие встречаются довольно часто, а в их основе находится обычный белый светодиод.
Кстати, устройство обычного белого светодиода не такое уж и простое. В их основе находятся бирюзовые или ультрафиолетовые диоды, в которых для белого свечения применяют специальный состав — люминофор.
Из чего состоят кристаллы?
А как быть с теми, у которых прозрачная оболочка, или же с SMD-светодиодами? В них применяются особые материалы для создания светоизлучающего кристалла.
Наиболее распространенным материалом для производства кристаллов являются различные соединения галлия. В основном используются соединения галлий фосфида трехвалентного, в которые добавляют различные примеси. С помощью этих соединений получают свечение красного, оранжевого, желтого и зеленого цвета. Но из текста мало понятно, давайте рассмотрим графические материалы.
Как видим, для обеспечения определенного свечения используются различные соединения химических материалов. Обратите внимание, некоторые соединения применяются в компонентах с различным окрасом светимости. Это означает, что в них материал-основа дополнительно обрабатывается различными химическими соединениями.
Цвет, получаемый совмещением.
Несколько иначе обстоят дела с инфракрасными и ультрафиолетовыми диодами, так как они излучают свет соответственно в инфракрасном и ультрафиолетовом спектрах. А вот бирюзовый состоит из двух кристаллов — синего и красного.
Кстати, двух- и трехцветные светодиоды довольно распространены. Зачем изобретать новые материалы, дающие определенное свечение, если можно просто подобрать несколько цветных диодов и объединить их в одном корпусе? Таким образом устроены RGB-светодиоды. Вот только в них применяется сразу три кристалла — красный, синий и зеленый соответственно.
Теперь вы знаете ответ на вопрос. Как видим, все довольно просто — есть несколько основных видов, которые дают основные цвета, а уже с помощью различных комбинаций этих кристаллов можно получить новый окрас свечения.