Светодиодное и другое освещение. Про светодиод и его параметры
Приветствую тебя - дорогой читатель!
Давно хотел написать пост, но как-то руки не доходили. Если интересно, что это такое и насколько все сложнее и интереснее, чем вы могли себе представить, на что обращать внимание и как иногда дурят нашего брата производители, то добро пожаловать!
Сразу оговорочка - я не профессиональный писатель, не преследую цель рекламы, делюсь опытом и знаниями)) Буду оперировать простыми словами, для лучшего понимания.
А начнем, пожалуй, с основы - светодиода.
Светодиод, простыми словами, при подаче на него электрического тока начинает излучать свет. Какой свет? Фактически любой! Белый, красный, синий, зеленый и т.д.
Какие бывают светодиоды? Разные по мощности и сфере применения)) Можно условно разделить их на следующие группы:
Для индикации:
Они нужны в основном для индикации, но никак для освещения. Слишком слабые)). Стандартные параметры - напряжение питания 2,7В-3В, ток 10-30мА. Их рассматривать не буду ибо не интересно.
Маломощные светодиоды для освещения.
Обычно от 0,25Вт до 0,75Вт в пластиковых корпусах. Отличаются дешевизной и невыдающимися характеристиками.
Основные размеры принято именовать размерами в мм по длине и ширине, например 2,8х3,5 мм (smd 2835), 3,0х3,0 мм (smd 3030), 3,5х2,8 (smd 3528 не путать с 2835, они отличаются) и другие. Обычно ограничены в рамках от 2.7В до 3.0В, с токами около 150мА и световыми потоками 60-80Лм.
Мощные светодиоды для освещения.
Обычно от 0,5Вт до 5Вт. Выпускаются как в пластиковых корпусах, так и в корпусах на основе керамики, для лучших показателей по теплу. Тут могут быть как 2.7В-3.0В, так и 6В, 18В, 36В и прочее, с токами до 4А!!!!!! Световые потоки от 120 до "очень много" люмен))
3535
5050
COB (Chip On Board)
Другие, например COB (Chip On Board - очень мощные светодиоды созданные прямо на плате, без необходимости пайки), или размеры типа 5630 или 3737 (смотри выше принцип наименования корпусов)
Практически все могут выпускаться в модификациях УФ (ультрафиолетовые), ИК (инфракрасные светодиоды), и другие.
По способу монтажа можно разделить на выводные (с ножками, показан на первой картинке) и поверхностного монтажа (паяются на специальные площадки на печатной плате). Есть еще COB, которые фактически просто прикручиваются к основанию (радиатору, корпусу и т.д.).
С видами разобрались (весьма поверхностно). Далее поговорим об основных параметрах.
Есть такая штука - спектр излучения. Бывает видимый человеческому глазу и невидимый для него. Наш глаз видит в ограниченном спектре излучения в длинах волн примерно от 380нм (УФ) до 780нм (ИК). Если присматривались к камерам видеонаблюдения, то наверное видели красные точки - так вот это и есть ИК светодиоды для подсветки, а в камере стоит специальный фильтр, при помощи которого камера видит в темноте ИК диапазон (опять таки говорю по простому).
Картинка с просторов сети, которая очень хорошо показывает распределение длин волн.
Белые светодиоды имеют следующее распределение по длинам волн (в среднем):
На графике хорошо видно, что белый цвет свечения получается смешиванием различных диапазонов в различных пропорциях.
А что же такое CCT спросите вы и почему ? Это цветовая температура. Представьте что взяли палку из абсолютно черного тела, а потом начали греть ее газовой горелкой. Естественно абсолютно черное тело начнет нагреваться и излучать свет. Все видели ка выглядит раскаленный металл? Так вот этот цвет будет соответствовать температуре в градусах Кельвина до которой его нагрели. Есть график который это иллюстрирует (взято из интернета).
У каждого светодиода есть цветовая температура и соответственно координата цветности по оси X и оси Y. Чем "холоднее" (более синим) выглядит цвет, тем выше его цветовая температура и наоборот, чем "желтее" тем ниже.
В datasheet координаты цветности выглядят так:
Как видим - все это разбито на группы при сортировке, так как невозможно в одной партии абсолютно точно повторить параметры, с точки зрения физики и химии при производстве. И если кто то вдруг утверждает, что все светодиоды в условно 100 светильниках абсолютно одинаковы, то знайте - он лукавит (возможно по незнанию). Можно взять координаты цветности и поставить точку на цветной области, тем самым понять что за цвет получается.
Ну допустим тут разобрались. А этой информации хватит? Нет! Нужно еще посмотреть на световой поток и при каких условиях его достигают.
Световой поток - это (очень грубо) количество света который отдаст светодиод. Он зависит от того напряжения, которое на нем упадет и от тока который на него попадут. ВАЖНО помнить, что мощный светодиод нужно питать стабилизированным током, а не напряжением. Идем в datasheet и смотрим.
График зависимости светового потока одного светодиода от тока. Откуда взять световой поток если на графике по оси Y только проценты? Идем в datasheet и смотрим (ищем) графу FLUX:
Там же наверху указывается, минимальное значение светового потока (Lm), при каком токе (@350mA) его получили и при какой температуре кристалла (горячий (85) или холодный (25)). Собственно берем световой поток на стандартном токе, например 180Lm и знаем что это 350мА и идем на график выше. Например при 750мА точка пересечения кривой будет примерно на уровне 185%. Взяли 180Lm, умножили на 1,85 (185 процентов) и получили 333Lm. По нашему будет 333Лм)).
О! А вот, кстати и CCT видим. А что за CRI такой? А CRI это индекс цветопередачи! Это способность источника света (в нашем случае светодиода) правильно отображать цвет освещаемого объекта. Сложно? Нет! Условно, посветите солнцем и фонариком на яблоко)) Разный оттенок? Примерно тоже самое и со светодиодом. При CRI=90 цвет будет максимально натуральным для восприятия, а при CRI=70 нет. Наглядная картинка из сети.
А на последок сходим и посмотрим на напряжение светодиода.
Тааак... Ищем наш ток - 750мА и смотри точку пересечения с графиком. Получается напряжение составит примерно 2,92В.
А теперь ничто нам не мешает посчитать мощность светодиода и его эффективность. По закону Ома получим - мощность(Вт)= ток(А)*напряжение(В), следовательно 0,75(А)*2,92В=2,19Вт.
Эффективность светодиода указывается в Люменах на Ватт. Тогда 333Лм поделим на 2,19Вт и получим 152 Лм/Вт.
Вуаля! Теперь мы знаем где посмотреть параметры, как их интерпретировать, как рассчитать световой поток и понять что нам предлагают производители.
Если будет интересно - напишу про создание промышленных светильников и на что обращать внимание при выборе, почему эффективность это так важно, а так же почему лучше качественный светильник подороже но надолго, чем дешевый на пару недель и о многом другом.
Спасибо за внимание. На лавры не претендую, рейтинга не прошу. Буду рад, если кому-то помог стать более грамотным в технике))