Характеристики, производители и топ лучших мощных светодиодов

В силу своей «безбашенной» увлеченности, у меня часто интересуются, как правильно выбирать светодиоды? На какие характеристики обращать внимание? Дабы снять эти вопросы пришлось сесть и написать одну, но обстоятельную статью, в которой придется совместить две, так как они не разделимы. Приготовьтесь напрячь свои глаза и разобраться в вопросах: как выбрать светодиоды и на какие характеристики ледов обращать пристальное внимание.

Для тех, кому лень читать, в самом начале статьи даю Вам небольшой вывод. За более конкретными рекомендациями по выбору светодиодов исходя из его характеристик, все-таки стоит прочитать до конца…

1Цветовая температура: три оттенка белого – теплый, нейтральный и холодный. Выбирайте нейтральный. И света больше и глазу приятнее. Это сугубо личное мнение.

2Мощность светодиода – чем больше, тем лучше. Но для больших мощностей необходим большой радиатор. Для аналога 100 Вт лампы нужно от 12 до 14 Вт диодного света. Запитывать диоды только от драйверов. Не увеличивать без большой надобности ток на диоды. Максимальная эффективность будет только от рабочего значения.

3Световой поток. Выбирайте по этому параметру с поправкой на нагрев кристалла и недостоверную информацию производителя.

4Угол рассеивания. По этому параметру можно определить как будет падать свет на освещаемую поверхность.

5И самое главное, не покупайте дешевые диоды. Просто возьмите за правило! Меньше будет разочарований от малого количества света, плохой освещенности и быстрой деградации.

Перед покупкой чипов стоит четко представлять на что Вы рассчитываете. Какой результат хотите получить. Если у Вас появилось непреодолимое желание поменять освещение в жилых комнатах, то стоит обратить внимание на сверхяркие светодиоды. При «хотелках» осветить аквариум или коридор – достаточно приобрести маломощные диоды. Все зависит от количества LED, которые будут использоваться. )))))) прочитал про «осветить аквариум или коридор»))) странное придумал сочетание)))) Ну да ладно, повеселился хоть.

В таблице я свел данные по видам, с желаемым местом применения

Filament светодиоды и индикаторные нет смысла рассматривать, т.к. я еще не видел отдельно в продаже филаментных отрезков, а индикаторные типа 3 мм и т.п. для меня вообще не представляют никакого интереса и куда их можно использовать я уже не представляю. Мир светодиодов настолько обширен, что от них я отказался.

Перед походом в магазин проштудируйте литературу, datasheet по различным видам. Основные характеристики, на которые следует обращать внимание – цвет, мощность, рабочий ток и световые данные.

Цветовая температура светодиодов

Все диоды подразделяются по длине волны излучаемого света. Длина волны ( а следовательно и цвет ) зависит от материалов, используемых во время производства светодиодов. На 2020 год можно твердо утверждать о том, что мы можем получить абсолютное большинство цветов, не считая инфракрасного излучения и ультрафиолетового. Но нас все-таки интересуют диоды с белым свечением. Мы же собираемся делать устройства для освещения чего-либо? Более подробное описание о цветовых температурах и получении цветных диодов напишу позже.
Сильно не вдаваясь в дебри опишу, каким образом получают белый цвет. Так скажем, для «чайников»). Ни в коем случае не хотел никого обидеть).

Первый способ — белый цвет получают нанесением желтого люминофора на синие светодиоды (иногда ультрафиолетовые). За счет люминофора происходит «чудесное преобразование» синего цвета в белый. В этом случае начальная мощность чипов уменьшается.

Второй – получение белого за счет смешения красного, зеленого и синего цветов. В нашем случае при использовании RGB метода для белого используют излучения красного, синего и зеленого светодиодов.

Белые диоды разделяют на оттенки: теплые, нейтральные и холодные. Каждый из них имеет свою цветовую температуру: теплые — 2600-3700 К, нейтральные 3700-5000 К, 5000-10000 К. Ниже я приведу графическую картинку, в которой наглядно показано, какой цвет соответствует той или иной температуре.

Опираясь на эту характеристику при выборе светодиодов мы можем получить первое представление того, КАК будет светить наш диод. На фото можно воочию увидеть какой цвет излучает каждый из оттенков.

Хочется сразу предупредить тех, кто любит (привык) к цвету ламп накаливания. Используя теплые оттенки белого (вспомнился фильм про 50 оттенков серого))) стоит быть готовым к тому, что эффективность диода будет пропорционально снижаться с увеличением теплоты. По-русски, чем желтее цвет, тем меньше эффективность при одинаковых мощностях светодиодов. Т.е. если Вы возьмете 3 светодиода одинаковой мощности но трех оттенков, то наибольшее количество света будет от холодного, и далее по убыванию – нейтральный и теплый белый.

Такое утверждение справедливое. Я провел не один эксперимент, собрал не один источник света. И при одинаковых характеристиках светодиодов чипы с более холодными оттенками на много эффективнее. И не смотря на то, что в помещениях негласно принято устанавливать лампы с теплым светом, а на улицах более холодного цвета я весь свой дом «утыкал чисто белыми» источниками света. Эффективность больше и никакого дискомфорта. Поэтому, опережая вопрос: какого свечения лампы вы посоветуете в квартиру? Отвечу. Мое, сугубо личное мнение – только нейтрально белые.

Светодиоды в электрической схеме

Светодиод работает при пропускании через него тока в прямом направлении (то есть анод должен иметь положительный потенциал относительно катода).

Из-за круто возрастающей вольт-амперной характеристики p-n-перехода в прямом направлении светодиод должен подключаться к источнику тока. Подключение к источнику напряжения должно производиться через элемент (или электрическую цепь), ограничивающий ток, например, через резистор. Некоторые светодиоды могут иметь встроенную токоограничивающую цепь, в таком случае для них указывается диапазон допустимых напряжений источника питания.

Непосредственное подключение светодиода к источнику напряжения, превышающего заявленное изготовителем падение напряжения для конкретного светодиода, может вызвать протекание через него тока, превышающего предельно допустимый, перегрев и мгновенный выход из строя. В простейшем случае (для маломощных индикаторных светодиодов) токоограничивающая цепь представляет собой резистор, последовательно включенный со светодиодом. Для мощных светодиодов применяются схемы с ШИМ, которые поддерживают средний ток через светодиод на заданном уровне и, при необходимости, позволяют регулировать его яркость.

Недопустимо подавать на светодиоды напряжение обратной полярности от источника с малым внутренним сопротивлением. Светодиоды имеют невысокое (несколько вольт) обратное пробивное напряжение. В схемах, где возможно появление обратного напряжения, светодиод должен быть защищён параллельно включенным обычным диодом в противоположной полярности.

Мощность – одна из главных характеристик светодиода

На сегодняшний день мощность светодиодов просто ошеломляюща. От нескольких милливатт до сотен ватт. В нашем случае для общего освещения будут самыми оптимальными диоды мощностью 1, 3, 5 Вт. В некоторых случаях не плохо применять 10 Вт матрицы. В гараже я сделал освещение именно на 10 Вт. Их и потребовалось не много и света достаточно для ремонта.
Мы остановимся на 1, 3 Вт диодах, т.к. именно эти типы наиболее распространены в лампах и светильниках. Да и в домашних условиях их легко монтировать. Не смотря на то, что много производителей используют SMD диоды 5050, 3528 и т.п. их паять достаточно сложно и «неприятно», поэтому опущу рассказ о них. Но принцип остается один – ВЫБИРАЕМ диоды по мощности. Чем больше мощность, тем ярче мы получим свет.

Но все не так гладко. Большая мощность дает большой нагрев. И в этом случае стоит четко представлять о том, что для долгой жизни диода необходим хороший теплоотвод, радиатор. 5 Вт светодиод в единичном экземпляре не требует большого охлаждения. Но если Вы решитесь собрать светильник на 5-10 штуках, то радиатор будет весомый. И об эстетике даже не стоит говорить.

Но вернемся к нашим «баранам»… 1Вт светодиоды выпускают на номинальный ток 350 мА, а 3 Вт на 700 мА. Под них уже выпускают готовые драйверы. Запитывать светодиоды необходимо только от драйверов. Они постоянно держут заданное значение тока. А так как диоды очень чутко относятся именно к амперам, то важно питать их постоянным током, чего мы можем добиться именно драйверами, а не блоками питания от мобильников, компьютеров и т.п.

Количество диодов стоит выбирать из расчета, что аналог 100 Вт лампы накаливания – от 12 до 14 Вт диодного света. В этом случае нам понадобится 12 одноваттников и драйвер под эти диоды на 350 мА. Я не хочу вдаваться в расчеты как подбирать драйверы. Кому интересно, задайте вопрос, я посчитаю. Ну или когда-нибудь напишу отдельный опус).

Скажу еще одно: деление по ваттам условное. Во всех характеристиках светодиодов есть две величины – рабочий и максимальный ток. Допустим в одноваттниках он составляет 350 и 700 мА. Казалось бы, «сейчас как дам этому диоду на полную и он как засветит!». Но нет. Согласно зависимости освещенности от тока все светодиоды показывают одну диаграмму – чем больше ток от рабочего, тем больше падает сила света. Поэтому я никогда «не разгоняю» свои кристаллы. А питаю их только тем, на что они рассчитаны.

Где и как используется

Светодиоды имеют много преимуществ по сравнению с классическими лампами накаливания, включая более низкое энергопотребление, более длительный срок службы. Их физическая прочность улучшена, размеры уменьшены, а переключение стало быстрее.

Источники света LED используются в самых разных областях, таких как авиационное освещение, автомобильные фары, наружная и реклама внутри помещений. Используются в светофорах и вспышки фотоаппаратов, а также применяются в светящиеся обоях и медицинском оборудовании. В сочетании с маленькими светодиодными лампами GX53 количество и качество света значительно повысится.

Световой поток – еще одна немаловажная характеристика светодиодов

Эта характеристика измеряется в люменах. Обращая внимание на нее мы можем получить более-менее правдивое понимание того, сколько света мы получим от источника. Это достаточно «размытая» характеристика, т.к. световой поток зависит от многих факторов. И если в описании к светодиоду будет указано, что он выдает 100 люмен, то это не факт. Правильное определение истинного значения состоит не в производственных данных, а в экспериментальных. Посмотрим одну из методик.

Возьмем три светодиода одинаковой мощности и светового потока ( по datasheet ) при 350 мА – 120 люмен. При питании диодов от драйвера 350 мА в течении 1 мин., не превышая температуру кристалла получили следующие данные. Причем светодиод №3 выдает 120 люмен при токе всего в 300 мА. Т.е. делаем вывод, что данные по паспорту не всегда правильные. Выбирайте диоды с условием того, что истинное значение люменов будет на 10-15 процентов меньше. Тогда в конечном итоге не разочаруетесь, а в случае как с 3 диодом еще и порадуетесь.

Еще одна неприятная новость. С увеличением температуры кристалла падает световой поток. Эта характеристика ВСЕГДА указывается в данных, в виде графика. Не ленитесь и смотрите. Как правило, при рабочей температуре кристалла в 85 градусов у большинства LEDs световой поток уменьшается на 12 процентов.

Возможность диммирования (регулировка яркости) светодиодной лампы

Еще одной немаловажной технической характеристикой светодиодных ламп явяляется диммирование. Светодиодные лампы, в отличии от люминесцентных,как и лампы накаливания можно регулировать по яркости. Для этой цели используют специальные диммеры для LED ламп. Диммер предназначен для формирования питания в виде импульсов. Чем меньше импульс, тем тусклее горит лампа и наоборот.

Стоит помнить, что не все лампы годны для регулировки по яркости. Об этом нужно узнать или у продавца или самостоятельно рассмотреть упаковку. На ней данная информация либо указывается специальным знаком, или указывается в спецификации в паспорте или также на коробке словами.

О том, какие диммеры бывают для светодиодных ламп можно прочитать в статье:

Угол рассеивания

Ну последнее, на что стоит обратить внимание – угол рассеивания. Большинство диодов выпускается с углом рассеивания в 120 градусов. Но это не конечная цифра. Разброс углов начинается от 15 и заканчивается 360 градусами ( к примеру филаментные ). Здесь Вам стоит определиться опять же, что хотите получить. Узконаправленный свет или рассеянный по всей комнате. Для комнаты подойдет и 120 градусов, но лучше применить линзы, чтобы увеличить угол. Для узконаправленного луча с лихвой хватит диодов с рассеивание в 40 градусов.

Есть еще несколько характеристик светодиодов. Но они более интересны для промышленного производства. А нам, простым обывателям, с лихвой хватает этих.

Я могу понять, что для кого-то эту информацию тяжело понять, но это только первое время. Если Вы один раз разберетесь, то в дальнейшем никаких трудностей правильно выбрать светодиод под свои нужды не составит труда. Во всяком случае я уже не «болею» муками подбора.

Как работают светодиоды?

Каким же образом функционируют светодиоды? Рефлектор соответствующего элемента включает кристалл светодиода. Соответствующий компонент задает особый угол рассеивания. Свет, образующийся вследствие подачи напряжения на светодиод, проходит через слои корпуса, после чего попадает на линзу, а затем начинает рассеиваться.

Можно отметить, что светодиоды способны функционировать как в видимом цветовом диапазоне, так и в инфракрасном. Данная особенность подчеркивает универсальность изделий, о которых идет речь. Для обозначения цвета соответствующего изделия может применяться маркировка светодиодов. Рассмотрим ее особенности подробнее.

Какие есть виды

• Первыми среди сверхъярких LED-светильников являются SMD 3528. У них меньше диодов на 1 метр. Уровень яркости меньше во много раз – SMD 3528 с 30 диодами на метр 120 Лм, а у SMD 5050 – 400 Лм.
• Также мощность RGB-ленты 5050 превышает параметры своей предыдущей версии SMD 3528 (0.1 Вт).
• Улучшенные модели SMD 5730 отличается более качественным световым потоком (55 лм/Вт). Мощность одного диода оставляет 0.5 Вт.

Кто производит самые мощные и яркие led

Далеко не все производители светодиодов выпускают самые яркие и мощные лед-светильники. Среди компаний, обретших наибольшую популярность в этом сегменте, можно выделить следующие:

1. Cree. Совместное японо-американское производство мощных лед-светильников. Компания начала работу в 1987 году и сегодня занимает лидирующую позицию среди прочих линеек по выпуску сверхмощных светодиодов. Примечательно, что разработчик изготавливает не просто мощные, а энергоэффективные модели led-источников. Например, уже в 2012 году были созданы образцы с предельными светотехническими показателями, превзошедшими даже теоретические расчеты – 250 лм на один ватт. При этом светодиодные лампы изготавливаются в двух категориях – повышенной яркости High-Brightness и более мощные XLamp. Производитель заверяет, что его лед-светильники работают до 100 тыс. часов.
2. Lumileds. Компания возникла в качестве отделения американской промышленной группы Hewlett-Packard. В 1999 году начались первые разработки в сфере выпуска мощных светодиодов. Сегодня продукция фирмы известна по всему миру под маркой LUXEON. Продукция выпускается в нескольких сериях – базовая Emitter, с радиатором типа «звезда» Star, повышенной светоотдачи K2 Emitter и новое поколение K2 Star. При максимальной яркости лед-элементы отличаются легкостью, миниатюрностью и незначительным выделением тепла, что позволяет применять их в области, где не допустим даже малый нагрев от источника света.
3. Avago Technologies. Независимая калифорнийская компания, основанная в 1961 году. Занимается разработкой и производством оптоволоконных систем. Одно из направлений – выпуск ультраярких светодиодов в штатных корпусах. Примером является образец PLCC-4. Среди его главных характеристик выделяются – надежность, термостойкость, широкое цветовое разнообразие, 120-градусный угол излучения, срок службы при неизменных параметрах – до 50 тыс. часов. Применяется для внутренней и внешней подсветки, а также в автотехнике.
4. OSRAM. Компания с вековым опытом производства ламп – преимущественно накаливания и энергосберегающих. С 2001 года начала выпуск светодиодов, в том числе самые мощные. Срок службы моделей Opto достигает 100 тыс. часов. Другим широко известным детищем массового изготовления фирмы является органические лед-кристаллы OLEDs. Среди прочих популярных серий выделяются — миниатюрный герметичный корпус DRAGON, четырех-шести-кристальные и недорогие OSTAR-Lighting.

Обратите внимание! Сегодня на рынке можно найти мощные светодиоды не только известных марок, но и фирм-однодневок. Это преимущественно китайские производители. Главное их свойство – существенно низкая цена, чем у оригиналов. Однако платой за это является несколько уменьшенная мощность и вдвое или втрое меньший срок службы.

Типы сверхярких светодиодов

На данный момент существует популярная классификация моделей. Рассмотрим то, на какие виды делятся сверхяркие диоды.

• Cree. Изделия такого типа работают за счет особого состава, в который входят нитрид галлия и карбид кремния. Соедние их характеристик в итоге дает довольно длительный период работы самого диода. Как и все другие, этот вид потребляет немного электроэнергии (не более 12 Вольт). Зачастую, диоды используются на улице, где необходимо освещать дороги, переходы (как подземные, так и надземные), автомагистрали. Более того, их часто применяют для фонарных столбов. Чипы этих устройств оцениваются довольно дорого, так как имеют высокий уровень качества. Часто применяют такие сверхяркие светодиоды для фонариков обычного типа.
• Epistar. Диоды этого вида характеризуются небольшими размерами. Качество устройств хорошее. Имеют длительный эксплуатационный срок. В современное время используются практически везде.
• Smd. Также довольно распространены. Часто используются для наружной подсветки здания. Также могут применяться для подсветки различных предметов в помещении. Эти ленты характеризуются плотным свечением, поэтому и получили популярность во всем мире.

Используя любое из описанных изделий, нужно обязательно применять специальные драйвера, которые позволят подключить их к сети напряжением 220 Вольт. Это связано с низким потреблением ресурса (12 Вольт). Имеющийся драйвер сможет снизить нагрузку, чтобы изделие не сгорело.