Позже их заменили светодиоды выполненные в безвыводных корпусах, так называемые SMD (surface mounted device, рус. приборы для поверхностного монтажа).

Если 5 мм светодиоды монтировались в плату через отверстия, то SMD запаиваются прямо на поверхность платы, что ускоряет их сборку и снижает стоимость светильника. У них вместо ножек расположены контактные металлические площадки, от 2 и более штук, в зависимости от количества цветов и кристаллов в одном корпусе.

В общем случае выделяют три типа светодиодов:

1. Выводные (3, 5, 10 мм – диаметр колбы и прочие).

2. SMD (их разнообразие мы рассмотрим в этой статье).

3. COB светодиоды – это матрицы из кристаллов расположенных на плате под единым слоем люминофора. Расшифровывается, как Chip-On-Board, рус. чипы на плате. Их внешний вид на рисунке выше.

СМД светодиоды используют в лампах с различными цоколями, прожекторах, светодиодных лентах, настольных LED-лампах и прочих осветительных приборах.

Характеристики SMD светодиодов

Изначально наибольшую популярность получили модели светодиодов 3528 и 5050, сейчас они встречаются в основном на светодиодных лентах, в светильниках их практически не применяют, отдавая предпочтение 5630 светодиодам и другим современным моделям.

SMD-светодиоды в своей маркировке содержат свои габаритные размеры – длину и ширину, при этом в оригинальных светодиодах в каждом из видов корпусов, независимо от того 3528 это или 5730 устанавливается свой тип светодиодного кристалла с особыми характеристиками.

К сожалению, китайские производители под видом современных 5730 не брезгуют продажей кристаллов 3528 в новом корпусе. В обзоре напряжение питания я указывать не буду, т.к. для всех белых светодиодов оно обычно лежит в пределах 2.8 – 3.4В.

SMD3528 технические характеристики

Светодиоды 3528 представляют собой что-то вроде аналога стандартного 5-мм светодиода, но в SMD корпусе. Имеют характеристики:

световой поток – 5-7 лм;

габариты – 3.5х2.8х1.4 мм;

температура до 80 °C;

на лицевой части корпуса есть срез – с этой стороны катод (минус).

В светодиодных лентах устанавливаются в количестве 30, 60, 120 шт/м, используются в основном для подсветки, реже для освещения, т.к. довольно слабые. Лента 120 шт/м из 3528 потребляет 9.6 Вт/м.

SMD5050 технические характеристики

Светодиод 5050 содержит в своем корпусе три таких же кристаллах, как и в 3528, значит он в три раза мощнее.

Конструктивное исполнение весьма интересно: на его «пузе» вы увидите 6 выводов, это и есть аноды и катоды по одной паре с каждого кристалла.

ток – 3х0.02 А = 0.06 А общий ток при параллельном соединении кристаллов;

мощность – 3х0.06 Вт суммарная до 0.02 Вт;

световой поток – до 20 Лм

габариты – 5х5х1.6 мм;

рекомендуемая температура до 60 °C;

катоды со стороны среза на углу корпуса.

На ленте обычно устанавливают 30 и 60 диодов на метр. Лента с 60 светодиодами типа 5050 потребляет 14.4 Вт/м, может успешно использоваться для освещения. Часто встречается в RGB и в RGBW исполнениях.

SMD 5630 технические характеристики

Светодиоды 5630 современнее и технологичнее, используются в прожекторах, светильниках, устанавливаются на светодиодных лентах. На корпусе 4 вывода.

Распиновку вы видите на рисунке выше, катод со стороны срезанного угла.

Максимальная температура кристалла – 130 °C;

Световой поток 40 Лм.

Габариты 5.6х3х0.75 мм

В лентах чаще всего поставляется 60 шт/м, а также металлических линейках с количеством диодов 72шт, питанием 12В. Такая лента потребляет до 18 Вт/м, можно использовать для основного освещения комнаты, или декоративной подсветки, например в нишах подвесного потолка. Бывают в RGB исполнении.

SMD 5730 – технические характеристики

Очень похожи на предыдущие, выпускаются в версиях 5730-05 и 5730-1, на 0.5 и 1 Вт соответственно. Обладают немного большим световым потоком. В отличие от 5630 у 5730 два вывода, а длина их немного больше.

световой поток – 55/110 Лм;

габариты с учетом длины выводов – 5.7х3х0.75 мм.

Вы могли заметить, что у этого и предыдущего светодиода кроме выводов для подключения, на нижней части есть металлическая площадка, она нужна для отвода тепла. Такое конструктивное решение позволило успешно использовать чипы высокой мощности. Кстати это также поможет определить цоколевку светодиода, теплоотвод на них смещен к АНОДУ.

SMD 2835 – технические характеристики

Это не опечатка, маркировку 2835 часто путают с 3528, но это совершенно разные поколения светодиодов. LED 2835 современнее и ярче. Первое отличие, которое бросается в глаза – это площадь покрытая люминофором у 3528 круглая, а у 2835 ближе к прямоугольнику. Световой поток у первых до 40 Лм/Вт, а у 2835 больше 110 Лм/Вт, что в 2-3 раза ярче, при той же потребляемой мощности.

Увеличение мощности вызвало необходимость улучшить теплоотдачу, поэтому корпус 2835 сделали тоньше, а контактные площадки больше. Промышленностью выпускаются на 0.2, 0.5 и 1Вт. Однако не стоит забывать, что чем больше мощность, тем больше выделяется тепла и при таких маленьких размерах это очень важно.

Световой поток – 25 Лм;

Рабочая температура – 65 °C;

Габариты – 2.8х3.5х0.95 мм.

На светодиодных лентах монтируются также в количестве 30, 60, 120 штук на метр. Например, лента с плотностью светодиодов 60 шт/м потребляет мощность 4.8 Вт/м, благодаря своим характеристикам гораздо более эффективны в плане энергосбережения и освещения, чем 3528, можно использовать в качестве источника света и декоративной подсветки.

Сводная таблица характеристик SMD 3014, 7020, 3020

Светодиоды которые реже встречаются я решил рассмотреть все вместе в сводной таблице.

Светодиоды 3014 очень компактны, лучше подходят для декоративной подсветки, их внешний вид изображен ниже.

На ленте они выглядят следующим образом. Ленты продаются в стандартных размерностях 30-120 шт//м, встречаются и 240 шт/м, но реже.

Светодиоды 7020 очень яркие, длинные и узкие, что позволяет их плотно смонтировать на плате, встречаются в лентах, на металлических полосках и в прожекторах.

Такие металлические полосы со светодиодами 7020 обеспечивают хороший теплоотвод, что значительно улучшает рабочие условия и увеличивает срок службы.

Лично я скептически отношусь к классическим гибким лентам с 7020-ми из-за высокой мощности светодиодов, однако в продаже имеются такие 60 шт/м.

Подборка статей про светодиодные ленты:

Заключение

К сожалению, качество большей части led-продукции оставляет желать лучшего. Производители либо пренебрегают схемами включения диодов, либо источниками питания, либо вообще закупают низкосортные подделки для своих приборов. Поэтому я и не стал указывать такой параметр, как индекс цветопередачи. Он сильно зависит от качества люминофора.

Тем более в сети встречается информация о том, что и систему определения CRI индекса цветопередачи научились обманывать, люминофор состоит из таких компонентов, которые формируют световой поток с пиками в спектре на нужных длинах волн для успешного прохождения теста.

Получается, что при высоком индексе реальное различие цветов глазом страдает. Срок службы указывать бессмысленно, у светодиодов он обычно от 30 до 50 тысяч часов, однако сильно зависит от источника питания (вернее качества питания), теплового режима и режима эксплуатации в целом.

В результате напрашивается вывод о том, что такой популярный товар как светодиод на деле оказывает сложно найти надлежащего качества. Если вы хотите получить достойный свет лучше обратить внимание на продукцию проверенных производителей, например OSRAM, Philips, CREE.

Источник

Что такое SMD светодиоды

SMD светодиоды – самый современный тип осветительных приборов, использующиеся в бытовой технике, освещении помещений и других сферах. Нашли они широкое применение в аварийном освещении, ЖК-панелях, общем освещении квартиры или домов. Основными преимуществами SMD являются их мощность и при этом небольшие размеры. Также они получили такую популярность благодаря длительной работе, минимальному потреблению энергии, огромному выбору цветов освещения, компактность и другие.

В статье будет рассказано подробно об устройстве и особенностях SMD и в чем они отличаются от обычных светодиодах. По рассматриваемой теме в статье содержатся два видеоматериала и одна научно-популярная статья.

Развитие LED технологий 21-го века

Светоизлучающий диод или, как его принято именовать по-английски LED (light emitting diode), за первое десятилетие нового века смог внести коренные изменения в производство источников искусственного освещения. Плавное развитие маломощных светодиодов стремительно перешло в следующую фазу – разработку «мощных» ламп, основанных на выделении световой энергии за счёт процессов в полупроводниках.

Главным толчком к действиям послужило открытие белого свечения, первоначально основанного на суммировании трёх основных цветов в определённом процентном соотношении. Крупные мировые производители электронной техники быстро поняли экономическую суть этого вопроса и, до сих пор, не жалеют финансовых средств на развитие светоизлучающей техники. Многомиллионные установки по разработке новых образцов и выпуску серийных экземпляров уже оправдывают себя, доказывая своё преимущество на практике. Сегодня каждый магазин, специализирующийся на продаже «электрики» способен предложить потенциальным покупателям светодиодную продукцию. Как правило, ассортимент представлен карманными фонариками, лентами для декора, прожекторами и лампами под цоколь стандарта Е14 и Е27.

SMD (в пер. с англ.) – это устройство поверхностного монтажа. Другими словами smd светодиоды представляют собой устройство, выполненное в небольшом корпусе с вмонтированным светоизлучающим кристаллом, которое поверхностно монтируется на печатную плату.

Но, вернёмся к технологии. Обычные излучающие диоды в корпусе 5 мм не могли реализовать все технические задумки инженеров по увеличению светового потока и равномерному отводу тепла. Требовалось создать новый формат полупроводникового элемента, способный удовлетворить все пожелания разработчиков. Таким образом, появился SMD-светодиод, который смог на порядок обойти своих предшественников по всем показателям. Технология поверхностного монтажа или SMD-технология (surface mounted device) зародилась ещё в 60-х годах прошлого века, но производственные обороты набрала лишь спустя 25 лет. Минимизация электронной техники и развитие нано технологий способствовало отказу от привычных радиоэлементов с выводами и переходу к поверхностному монтажу.

Создателям излучающих диодов нового типа нужно было лишь правильно расположить полупроводниковый кристалл на подложке. Совершенствование технологических приёмов и методов конструирования печатных плат расширение элементной базы оставило отпечаток и на конструировании SMD-диодов, расширив область их применения. В частности, они первыми пришли на смену корпусных диодов, применяемых в наружных рекламных экранах. Трёхцветные SMD-светодиоды в несколько раз увеличили разрешающую способность изображения. К тому же они не боятся влаги, что привело к снижению себестоимости рекламных щитов.

Технология изготовления SMD светодиодов

Изначально наибольшую популярность в производстве LED получила металлоорганическая эпитаксия. К её отличительным особенностям относится полная автоматизация производственного процесса в условиях чистых газов. Выращивание кристаллов происходит под максимальным контролем всех имеющихся факторов с целью получения на выходе однородной структуры на поверхности подложки. После доработки плёнка разрезается на заданные размеры, устанавливается в корпус и присоединяется к контактным выводам. Кроме основных процедур по сборке готового радиоэлемента существует несколько минусов, ограничивающих возможности данной технологии. Главный недостаток – слабый отвод тепла от кристалла при возрастающих токах.

Подключение SMD светодиодов

Если Вы решили самостоятельно произвести монтаж SMD светодиодов, то необходимо знать и соблюдать законы электротехники и следующие правила:

Импульсные блоки питания для SMD светодиодов

Многообразие форм и технологических отличий спровоцировало выпуск такого же широкого ассортимента преобразователей. Их главное назначение состоит в поддержании выходного сигнала на заданном уровне в соответствии с паспортными данными. По конструктивному исполнению наибольшим спросом среди потребителей пользуются компактные унифицированные блоки питания, приведенные ниже. Их действие основано на импульсном способе преобразования сигнала. Главные отличия друг от друга – это функциональные возможности и степень защищённости от пыли и влаги. Основное применение они нашли в качестве источника стабилизированного тока для светодиодных лент, которые наглядно демонстрируют достоинства SMD-технологии.

Использование ленты в качестве нагрузки не требует введения в электрическую цепь дополнительных звеньев в виде драйверов и компенсирующих резисторов. Для подключения слаботочных LED элементов и лент форм-фактора 3528 небольшой длины достаточно будет малогабаритного импульсного блока питания (ИБП) в пластиковом корпусе. Для домашнего применения, но с большей нагрузочной способностью, отлично подойдут ИБП открытого типа с выведенными клеммами. В уличных условиях и при повышенной влажности следует применять ИБП со степенью защиты не менее IP67 в алюминиевом корпусе. Большинство моделей имеют выходное напряжение +12В, редко +24В. Обязательно нужно предусмотреть запас по мощности в пределах 10-15% от номинала. Зачастую это связано с отсутствием перегрузочной способности у электроники китайского производства. Кстати, оставлять без нагрузки ИБП тоже не рекомендуется, ввиду электромагнитных особенностей трансформатора.

Преобразователи сигнала для питания SMD светодиодов

В более сложных устройствах с SMD-светодиодами и LED-модулях широкое применение нашли преобразователи постоянного сигнала (тока) под аббревиатурой DC/DC. Данный вид драйверов стал неотъемлемой частью систем искусственного освещения в таких областях:

Они выпускаются в виде отдельных электронных компонентов в корпусе DIP (монтаж в отверстия) или SD – под монтаж на поверхность платы. На рисунке слева наглядно изображены, распространённые модульные драйверы компаний Mean Well и PEAK, рассчитанные на 600мА и 500мА соответственно. Выходное напряжение может варьироваться в пределах 2…32В и автоматически подстраивается под количество включенных элементов. Входное напряжение может составлять 5,5…36В (9…56В), подстраиваясь под первичный источник питания.

Примеры искусственного освещения на основе SMD

Совсем недавно светодиодные технологии перешагнули границу, которая отделяла их от источников общего освещения. Достижением ученых стал рубеж в 120 Лм/Вт, что не намного, но выше среднего показателя люминесцентных источников. Этот факт объясняет быстрое завоевание рынка светотехники светодиодными лампами и светильниками самой разнообразной конфигурации. Причём потребителю нет нужды полностью перестраивать осветительную систему, меняя прожекторы, потолочные крепления и люстры. Производители, в первую очередь, об этом позаботились. SMD-светодиоды легко собираются в матрицу нужной формы и встраиваются в стандартные корпуса, аналогично лампам накаливания, галогенным и люминесцентным лампам.

Основной критерий перехода на светодиодное освещение – это намного больший срок службы по сравнению с привычными лампами. Тем не менее, основную часть потенциальных покупателей останавливает высокая цена изделия. Следует понимать, что эффективность – понятие относительное. Всё зависит от типа пускорегулирующей аппаратуры, применяемой для сравниваемых изделий. К сожалению, о быстром переходе на новые технологии речь пока не идёт. Новые образцы линейных LED-светильников пока проигрывают люминесцентным собратьям с цоколем Т8 в соотношении «цена-эффективность», что принципиально важно в большинстве случаев. Тем не менее, передовая светотехника продолжает диктовать свои условия, постепенно вытесняя галогенные, ртутные и прочие лампы. На полках магазинов свободно можно найти аналоги низковольтных галогенных ламп, экономичных ртутных, фонарей любой мощности. Прожекторы на LED-светильнике стали изготавливать на одном мощном SMD-светодиоде с заранее отстроенным телесным углом. Хорошо зарекомендовали себя небольшие LED-прожекторы с датчиком движения. Такая система даёт несколько плюсов одновременно:

Кроме этого, на все светодиодные лампы не оказывает влияние количество циклов переключения, что очень важно при частом включении/выключении. Область применения системы SMD-LED-прожектор – датчик очень широка. Это подъезды многоэтажных домов, коридоры, бытовые помещения, частное хозяйство. Ещё один нашумевший представитель на SMD-кристаллах – это светодиодная лента. Для её изготовления используют элементы размером 35х28 и 50х50. О разнообразии и способах подключения лент много сказано в других статьях. Отметим только, что эти два типа отличаются в монтаже. Если узкополосный вариант 3528 можно крепить на любую поверхность, то 5050 нужно клеить на специальный профиль из алюминия. Он прекрасно отводит тепло и достаточно легко встраивается мебельные конструкции. Только так можно гарантировать заявленный срок службы лент формата 5050.

Эффективность (светоотдача)

Отношение светового потока к потребляемой мощности (Лм/Вт). Это та величина, которая в первую очередь попадает во внимание специалистов, потому что именно по эффективности определяется применимость светодиодов для систем освещения. Для сравнения:

Показатели очень хорошие, что позволяет успешно конкурировать с люминесцентными, натриевыми, галогеновыми лампами. Более того, светодиоды уже выигрывают по этому показателю у газоразрядных ламп, т.к. весь световой поток у них идет в одну полуплоскость, поэтому не требуются разного рода отражатели.

Цветовая температура

Цветовая температура используемых светодиодов: 2500 Кельвинов- 9500 Кельвинов.

Мощность светодиодов.

Угол свечения как правило 120-140 градусов, в индикаторных 15-45 градусов.

Деградация (ресурс) светодиодов

Очень важный показатель. Многие производители декларируют около 100 тысяч часов и даже более. Какие факторы оказывают влияние на ресурс светодиодов? В первую очередь это токовая деградация. Если через диод пропустить силу тока большую, чем та, на которую он рассчитан, то наступает быстрая деградация. Как правило: в пределах первых 1000 часов. Этим пользуются недобросовестные производители. Следующий фактор – температурная деградация. Светодиод в процессе работы нагревается. И, если не отводить тепло, то диод быстро потускнеет.

Для отвода тепла применяется много конструкторских решений. В наших светильниках применяется плата с алюминиевой подложкой. Подложка в свою очередь имеет механический контакт с корпусом светильника, что дополнительно отводит тепло. Главное: в точке пайки светодиода соблюдать температурный режим не более 65 градусов Цельсия. В наших светильниках это достигается. Соответственно, находясь в рабочем режиме, ресурс диодов в предлагаемых светильниках составляет декларируемые 40-50 тысяч часов.

Индикаторные светодиоды (ILT)

Сегодня являются лидерами в повсеместном использовании. Появившись в 60-х годах, они быстро завоевали популярность, вытеснив лампы накаливания, используемых в качестве подсветки и индикации. А использование в данных светодиодах кристаллы с повышенной яркостью позволяют использовать их в мощных светоизлучающих устройствах (фонари, стоп-сигналы, индикаторные огни, светофоры, DIP-ленты и т.д.). На сегодняшний день практически ни одна бытовая техника не обходится без индикаторного светодиода. Существуют следующие стандартные типоразмеры индикаторных светодиодов : 3; 5; 4,8; 8 и 10мм. Рабочий ток таких светодиодов как правило 20-40мА, световая отдача может доходить для белого света 3-5Лм со светодиода. Угол излучения у данных светодиодов либо узкий (15-45 градусов), либо широкий (110-140 градусов).

SMD-поверхностный монтаж

Технология изготовления электронных изделий на печатных платах, а также связанные с данной технологией методы конструирования печатных узлов. Технологию поверхностного монтажа печатных плат также называют ТМП (технология монтажа на поверхность), SMT (surface mount technology) и SMD-технология (от surface mounted device — прибор, монтируемый на поверхность), а компоненты для поверхностного монтажа также называют чип-компонентами. Данная технология является наиболее распространенным на сегодняшний день методом конструирования и сборки электронных узлов на печатных платах.

Источник