Види і типи світлодіодів: класифікація, характеристики, призначення

Світлодіоди стають все більш затребуваними рішеннями, причому в самих різних сферах. Вони можуть використовуватися як декоративні вироби або ж в цілях освітлення приміщень, а також різних територій за межами будівель. Світлодіоди поставляються на ринок у досить широкому спектрі модифікацій. При цьому розробники відповідних виробів періодично пропонують інноваційні рішення, які в перспективі здатні утворювати нові ринкові ніші. Які найпоширеніші типи світлодіодів сьогодні? В яких цілях вони можуть використовуватися?

Що являють собою світлодіоди?

Перш ніж розглядати поширені типи світлодіодів, вивчимо загальні відомості про відповідних пристроях. Світлодіод являє собою напівпровідник, який здатний перетворювати електричний струм у світ. При цьому напівпровідниковий кристал, який є його основним компонентом, що складається з декількох шарів, що характеризуються 2 типами провідності. А саме - діркової і електронної. Провідність першого типу передбачає перехід електрона з одного атома на інший, на якому є вільне місце. У свою чергу, на перший атом приходить інший електрон, на попередній — ще один і т. д. Даний механізм діє за рахунок ковалентних зв'язків між атомами. При цьому їх переміщення не відбувається. По суті справи, переміщується позитивний заряд, який фізики умовно називають діркою. При цьому при переході електрона та дірки відбувається виділення світла. По своїй структурі світлодіод в цілому схожий з випрямительним діодом. Тобто у нього є 2 виводу — анод і катод. Ця особливість зумовлює необхідність дотримання полярності при підключенні світлодіода до джерела електричного струму.


Розраховані відповідні вироби в загальному випадку на прямий струм в 20 міліампер. В принципі, це значення можна і зменшити, правда, в цьому випадку може змінитися колір і знизитися яскравість світлодіода. У свою чергу, збільшувати відповідний параметр небажано. У разі якщо струм перевищує оптимальне значення, то для того, щоб зменшити його до необхідного рівня, застосовується обмежуючий резистор. Існує досить багато нюансів, які слід мати на увазі при інсталяції світлодіодів. Це зумовлюється їх внутрішньою структурою, формою виконання. У ряді випадків може знадобитися застосовувати стабілізатор для світлодіодів та інші електронні компоненти для забезпечення функціонування приладу, який інсталюється аналізоване виріб. В залежності від складу напівпровідників у світлодіоді він може бути червоним, жовтим, зеленим або синім. Наприклад, якщо в структурі відповідного електронного компонента міститься нітрид галію, то світлодіод буде світитися синім. Власне, одним із критеріїв, виходячи з яких виділяються ті чи інші типи світлодіодів, може бути їх колір.

Застосування

Перші світлодіоди, що поставляються на ринок, випускалися в корпусах з металу. Поступово її почала заміняти пластмаса. При цьому за кольору вона, як правило, вибирається з урахуванням кольору світіння світлодіода. Однак досить часто зустрічаються також прозорі пластмасові корпуси.
Розглянуті електронні пристрої знаходять широке застосування в самих різних сферах. Це обумовлено тим, що практично всі види світлодіодів характеризуються: - енергоефективність; - довгим терміном служби; - можливістю визначати колір світіння, а також регулювати його потужність; - безпекою; - екологічністю. Якщо говорити про енергоефективність, світлодіоди при однакової світлової віддачі можуть мати істотно меншу потужність, ніж звичайні лампи. Менша потужність світлодіода при цьому знижує загальну навантаження на енергосистему будівлі. Термін служби пристроїв може в кілька десятків разів перевищувати той, що характеризує звичайні лампи. При цьому з точки зору функцій світлодіоди можуть зовсім не поступатися їм. По мірі освіти масового попиту на подібні вироби, а також їх здешевлення, світлодіоди все частіше застосовуються в тих же цілях, що і звичайні лампи. Яких-небудь складнощів в інсталяції відповідних рішень у порівнянні з традиційними освітлювальними приладами не виникає. Важливо тільки переконатися в тому, підходить конкретний світлодіод для установки в електромережу приміщення. Для цього може знадобитися завчасно — перед закупівлею світлодіодів - виявити її основні параметри. Які ще переваги можуть мати розглянуті рішення? Так, можна відзначити, що колірна температура світлодіода може бути практично будь — які, у тому числі при поєднанні зазначених вище квітів. Крім того, пристрої можна доповнювати різними світлофільтрами, які можуть значно розширити сферу застосування світлодіодів з точки зору підбору необхідної колірної температури. Можливість управління потужністю світіння — ще одна перевага розглянутих пристроїв. Дана опція відмінно поєднується з їх високою енергоефективністю. Потужність світлодіода може регулюватися в автоматичному режимі — виходячи з фактичних умов користування освітлювальними приладами. І це практично не впливає на термін їх служби.
Світлодіоди екологічні, оскільки не виділяють шкідливих для людини видів випромінювання. Дана характеристика, знову ж таки, розширює можливості застосування даних пристроїв.

Класифікація: індикаторні та освітлювальні рішення

Експерти виділяють 2 основні категорії світлодіодів — індикаторні, а також освітлювальні. Перші призначені головним чином для створення декоративного світлового ефекту і використовуються як елемент прикраси будівлі, кімнати, транспортного засобу. Або ж як інструмент стилізації тексту — наприклад, на рекламному банері. У свою чергу, є освітлювальні світлодіоди. Вони призначені для підвищення яскравості освітлення в приміщенні або на певній ділянці території — наприклад, якщо розглядати світлодіоди для авто. Відповідного типу рішення є альтернативою застосування звичайних ламп і у багатьох випадках більш вигідною з точки зору енергоефективності та екологічності.

Типи виконання

Але повернемося до класифікації світлодіодів. Можна визначити самий широкий спектр підстав для їх віднесення до тих чи інших категорій. Поширений в середовищі експертів підхід передбачає виділення наступних основних типів світлодіодів: - DIP; - Spider LED; - SMD; - COB; - волоконні; - Filament. Розглянемо їх докладніше.

У чому полягає специфіка DIP-світлодіодів?

Якщо детальніше вивчати те, яким чином зазначені типи світлодіодів з'являлися на ринку, то пристрої класу DIP можна віднести до перших, які стали продаватися масово. Ці рішення являють собою кристали, які розміщені в корпусах з оптичними компонентами, зокрема лінзою, яка створює світловий пучок. Можна відзначити, що розглянута категорія світлодіодів, незважаючи на загальну поширеність, досить рідко використовується у високотехнологічній сфері. Найчастіше дані рішення застосовуються в якості компонентів світлової реклами, стрічок, підсвічувань, прикрас. Світлодіоди DIP відносяться до категорії індикаторних. У них є ще одне найменування — DIL. Інсталюються вони на плату, на якій попередньо потрібно проробляти отвори. Можна відзначити, що в рамках розглянутої категорії можуть виділятися різні типи світлодіодів, які відрізняються діаметром колби, кольором, матеріалом виготовлення. При цьому відповідні параметри можуть бути представлені в самому широкому спектрі. За формою розглянуті рішення — циліндричні. Серед відповідних світлодіодів є як монохромні, так і багатоколірні пристрою.

Spider LED

Даного типу світлодіоди в цілому дуже схожі з попередніми пристроями. Але у них удвічі більше висновків — 4. У той час як у світлодіодів DIP — 2. Той факт, що представлений тип рішень має більше виходів, оптимізує тепловідвід і підвищує надійність відповідних компонентів. На практиці вони використовуються в різних сферах, зокрема як світлодіоди для авто.

Світлодіоди типу SMD

Дані рішення випускаються із застосуванням концепції поверхневого монтажу. Тобто вони представляють собою світлодіоди, інстальована на яку-небудь поверхню, в той час як інші рішення можуть встановлюватися за допомогою наскрізного монтажу. Розміри світлодіодів цього типу можуть бути істотно менше, ніж у альтернативних ним рішень, так само як і тих конструкцій, на які вони інсталюються. Знову ж таки, в даному випадку правомірно вести мову про більш оптимальному тепловідвід. Використання світлодіодів типу SMD у багатьох випадках дозволяє розширити варіативність виконання освітлювальних конструкцій. SMD-світлодіоди відносяться до категорії освітлювальних. Характеризуються досить складною структурою. Так, сам світлодіод складається з металевої підкладки. На ній фіксується кристал, який припаюється безпосередньо до контактів корпусу підкладки. Над кристалом розміщується лінза. При цьому на одній підкладці може бути інстальоване 1-3 світлодіода. До SMD відносяться поширені типи надяскравих світлодіодів, таких як 3528. Дані рішення мають високий рівень затребуваності.

Світлодіоди типу COB

Наступний популярний тип світлодіода — COB. Він виготовлений із застосуванням технології, яка передбачає інсталяцію кристалу безпосередньо на плату. Дане рішення характеризується великою кількістю переваг: - захищеність з'єднання від окислення; - невеликі габарити конструкції; - ефективність тепловідведення; - зниження собівартості інсталяції світлодіодів — у порівнянні, зокрема, з пристроями типу SMD. Якщо розглядати зазначені вище типи світлодіодів, то можна відзначити, що рішення марки COB можна віднести до інноваційних. Вперше подібна технологія була реалізована японськими інженерами в кінці 2000-х років. Зараз дані види світлодіодів продовжують набирати популярність. Як вважають експерти, розглянуті рішення можуть і зовсім стати найбільш затребуваними на ринку, особливо якщо говорити про комерційному сегменті, про сфери побутового освітлення. Варто відзначити, що є сфери, в рамках яких застосування світлодіодів COB може бути ускладнене. У числі таких — виробництво професійного освітлювального обладнання. Справа в тому, що розглянуті світлодіоди не надто оптимальні з точки зору пристосування до організації освітлення з встановленою кривої сили світла. У таких випадках більш придатними можуть виявитися пристрої типу SMD. Описувані діоди відносяться до освітлювальним. Як відзначають експерти, їх можна віднести до кращих, виходячи з характеристик світлового потоку. Поставляються на ринок у різних кольорах, наприклад, червоному, зеленому, синьому, а також білому. Світловий потік у цих моделей має кут розсіювання в 40-120 градусів. На одній підкладці може бути встановлено більше 9 світлодіодів типу COB. Покриваються вони люмінофором, внаслідок чого набувають високу яскравість. Можна відзначити, що світловий потік в даних рішень вище, ніж у пристроїв типу SMD. Таким чином, якщо розглядати те, який тип світлодіодів краще, то за зазначеним критерієм перевагу може мати рішення класу COB. Світлодіоди типу COB також знаходять застосування в автомобільній індустрії. Їх можна використовувати в якості компонента передніх, задніх фар, поворотів. Головне — правильно інсталювати придбані пристрою. Для цього має сенс звернутися до досвідчених фахівців.

Волоконні світлодіоди

До інноваційних можна віднести волоконні світлодіоди. Вони з'явилися на ринку недавно, у 2015 році. Розроблені були розглянуті рішення інженерами з Південної Кореї. Використовувати дані типи світлодіодів можна в виробництві одягу. Тобто, з них цілком реально зшити сорочку або футболку, які можуть світитися. Виробництво одягу на основі волоконних світлодіодів передбачає також застосування різних полімерів, а також сполук алюмінію.

Світлодіоди Filament

Ще один приклад інноваційних світлодіодів — рішення типу Filament. Головна їх перевага — висока енергоефективність. При однаковій потужності, приміром, з такими світлодіодами, як COB, рішення типу Filament можуть забезпечувати більш високий рівень освітленості. Розглянутий інноваційний продукт найчастіше використовується при виготовленні освітлювальних ламп. Серед примітних характеристик виробництва відповідних світлодіодів — здійснення монтажу безпосередньо на підкладку, виконану з скла. Даний підхід дає можливість поширювати світло, що випромінюється світлодіодом, на 360 градусів.

Як вибрати оптимальний варіант?

Як визначити тип світлодіода, оптимальний для тієї чи іншої конструкції? Існує велика кількість критеріїв, на які можна орієнтуватися в даному питанні. В принципі, цілком правомірно визначити сферу застосування світлодіода виходячи з його класифікації за тими ознаками, які ми розглянули вище. Вивчимо специфіку вибору відповідних електронних компонентів з урахуванням особливостей девайсів: - DIP; - SMD; - COB.

Вибір світлодіодів: особливості рішень типу DIP

Як ми зазначили вище, DIP-світлодіоди відносяться до найбільш раннім продуктів, що з'явилися на ринку. Таким чином, у них задіяні досить старі, але досі затребувані технології. Головні їх переваги — простота установки, зручність форми, низьке енергоспоживання, слабкий нагрів, а також досить високий ступінь захищеності від зовнішнього впливу. Найчастіше розглядаються світлодіоди випускаються в діаметрі 3 і 5 мм. Якщо проводити порівняння світлодіодів за типами, то можна прийти до висновку, що розглянуті вирішення найбільш оптимальні для застосування: - в якості елементів тюнінга автомобілів; - як декоративні компоненти; - у складі малопотужних — як варіант саморобних - ліхтарів. Розглянуті світлодіоди мають відносно невисоку вартість і доступність на ринку. Можна відзначити, що в числі найбільш часто зустрічаються модифікацій — світлодіоди на 12 вольт. Вони можуть бути у різних онлайнових каталогах, а також спеціалізованих магазинах в широкому асортименті. Власне, будь-які світлодіоди на 12 вольт характеризуються досить високою затребуваністю на ринку.

Вибір світлодіодів: особливості рішень типу SMD

Відповідного типу рішення за зовнішнім виглядом принципово відрізняються від інших тим, що мають плоску форму. Монтаж даних електронних компонентів здійснюється без ніжок. Струм на світлодіоди типу SMD подається на клеми, які перебувають з їх зворотного боку. Таким чином, інсталяція даних девайсів здійснюється без використання отворів. Розміщення світлодіодів можна здійснити дуже компактно. Як результат — може зменшитися і конструкція, на якій відповідні пристрої розташовуються. Основні способи застосування розглянутих пристроїв — той же автотюнінг, різні типи інтер'єрного освітлення. У числі найбільш значущих переваг даних варіантів — висока яскравість, світловіддача. У поєднанні з невеликими розмірами ці рішення мають істотні переваги перед альтернативними моделями виробів. В числі найпоширеніших на сучасному ринку — тип світлодіода 3528. Дані вироби широко застосовуються при випуску світлодіодних стрічок. Конструкція відповідних виробів дозволяє випускати триколірні світлодіоди — з червоним, синім, а також зеленим кольорами світіння. На базі рішень типу 3528 виробляються багато інші електронні компоненти, наприклад світлодіод типу SMD 5050. Аналізовані вироби також характеризуються ціновою доступністю. Представлені на ринку вони зазвичай в широкому асортименті.

Вибір світлодіодів: особливості рішень типу COB

Насамперед варто зазначити, що значна частина світлодіодів відповідного типу — дуже потужні конструкції. Їх характерна особливість — швидке розсіювання світла, завдяки розміщенню кристалів на поверхні, яка забезпечує динамічний відведення тепла. Розглянуті світлодіоди — дуже яскраві. Це робить їх затребуваними як раз для використання в конструкції автомобільних фар. Варто відзначити, що дані вироби слід інсталювати з урахуванням ряду значимих нюансів — такі можуть знати тільки досвідчені фахівці. Тому для установки відповідних рішень рекомендується звертатися до компетентних сервісним службам.