Светодиоды рассеянного свечения

Светодиоды для выращивания растений

С развитием светодиодной техники для нее постоянно находится все больше областей применения, она постепенно вытесняет люминесцентные и обычные лампы накаливания. Светодиоды намного практичнее в процессе эксплуатации, в 10 раз меньше потребляют электроэнергии, долговечнее, устойчивы к механическим воздействиям. Благодаря свойствам светодиодов обеспечивать излучение в определенных спектрах светового диапазона, их стали активно использовать для выращивания растений.

Интервалы спектров освещения, способствующие росту растений

Известно, что все растения развиваются благодаря процессу фотосинтеза, более глубокие изучения показали, что он активнее происходит в освещении синего и красного диапазона. Статистика различных экспериментов показывает, как некоторые растения отличаются по составу хлорофилла, от этого зависит интенсивность протекания фотосинтеза. Разные культуры растений в зависимости от этапа роста поглощают определенный участок спектра освещенности.

Зелень типа лука, петрушки, укропа активнее растет при синем спектре (длина волны 445 nm). На раннем этапе развития этот диапазон предпочитают и саженцы овощных культур. Когда наступает период цветения, завязи и созревания плодов, активно поглощается свет красного спектра в диапазоне 660 nm. Некоторым овощным культурам для благоприятного роста подходит белый свет широкого спектра.

Полезные участки спектра для роста растений

Изучив эти свойства, можно понять, что для технологии выращивания растений в тепличных условиях при искусственном освещении легче всего адаптировать светодиоды.

Источники искусственного освещения

Ранее для растений в теплицах активно использовались белые светодиоды, люминесцентные или газоразрядные лампы широкого спектра излучения. Такая подсветка не совсем эффективна для стимулирования роста растений. Большая энергия тратится на освещение желто-зеленого диапазона, который бесполезен для роста саженцев.

Спектральный анализ интенсивности освещения люминесцентной лампы дневного света

На первом этапе использовались простые светодиоды красного и синего света, светодиодная лента. Но эти диоды имели довольно широкий рассеянный интервал за пределами красного и синего спектра, высокую стоимость и низкую интенсивность освещения.

В процессе последовательных доработок кристаллы светодиодов стали покрывать слоем люминофора, который обладает свойствами пропускать только синие и красные лучи. Новые фитолампы излучают свет пурпурного цвета.

Технологии с применением люминофора позволили добиться максимального эффекта по всем параметрам:

• низкая себестоимость производства;
• максимальная концентрация энергии излучения в синем и красном диапазонах;
• максимальная интенсивность излучения;
• экономичный режим потребления электроэнергии.

Такие светодиоды обеспечивают активный процесс фотосинтеза, стимулируя рост растений. Работы по совершенствованию параметров излучаемого спектра постоянно продолжаются, производители пытаются сделать фитофотодиоды, максимально приближая его к спектру солнечного света. Одним из современных образцов являются фитосветодиоды излучения полного спектра Bridgelux 35 мм и Epistar, первый имеет более выпуклую рассеивающую линзу.

Внешний вид Bridgelux 35 мм

Технические характеристики Bridgelux 35 мм:

• номинальная мощность – 1 Вт;
• напряжение от 3.0 до 3.4 В;
• ток – 350 мА;
• полный спектр цвета для растений 400–840 nm;
• ресурс работы – 50 000 часов;
• направленность рассеивания луча – 120 градусов;
• габариты – Ø чипа с корпусом 9 мм, Ø линзы 5.6 мм, высота всей конструкции чипа 6 мм.

Особенность этих фитосветодиодов в том, что не требуется несколько чипов с разными спектрами излучения – синим или красным. В данном случае все смонтировано в одном чипе с широким спектром подсветки, где преобладают синий и красный цвета.

Сравнительный анализ спектров красного светодиода и фитофотодиода

Интервалы желтого, зеленого и других спектров значительно снижены. Это позволяет сконцентрировать энергию на излучении полезного цвета.

Основные достоинства фитосветодиодов

• Спектр излучения охватывает полностью диапазон от 400 до 840 nm.
• Распределение интенсивности излучения участков спектра, она максимально приближена к солнечному свету.
• Решается проблема использования нескольких видов светодиодов с разными спектрами, когда в светильник вставляют красные и синие светодиоды.
• Фитосветодиод эффективно стимулирует рост растений весь период развития: до цветения, во время цветения, завязи плодов и созревания. Не требуется смены источников света на различных стадиях. Фитофотодиод собирается на основе одного кристалла.

Светильники с фитосветодиодными элементами, имеющими полный спектр солнечного света, работают в 1,9 раза эффективнее, чем простые фитолампы с пиками красного и синего диапазона. И в 1,2 раза лучше, чем сборки на отдельных диодах различного спектра.

Пример конструкции для подсветки саженцев фитосветодиодами

Замечено, что под фитолампами красного и синего спектра ростки растут выше, но завязей на цветках меньше. Фитофотодиоды с полным спектром имеют менее интенсивное излучение синего диапазона по сравнению с красным. Контрасты спектра сбалансированы так, что светодиоды для растений обеспечивают не значительный рост по высоте, а максимальное количество плодов.

Превосходство фитофотодиодов с полным спектром перед другими моделями очевидно. Чтобы они еще более широко применялись, остается совершенствовать детали по увеличению интенсивности светового потока.

Источник: https://LampaGid.ru/osveshchenie/flora-i-fauna/svetodiody-dlya-rastenij

Яркие светодиоды: конструкция и принцип работы, где используются, виды сверхярких ламп

Благодаря современным технологиям, за последнее время произошла серьёзная модернизация осветительных приборов. Привычные лампы накаливания сменились более экономичными и долговечными. Особым этапом является появление светодиодных ламп, характеризующихся высокой яркостью. Яркие светодиоды нашли применение в разных сферах.

Сегодня спектр ламп для освещения представлен различными моделями от стандартных до суперсовременных. Все они обладают разными характеристиками:

• Лампы накаливания. Долгое время они были единственными источниками освещения, имели мощность от 15 до 300 Вт. Современные лампы разделяются на два вида. В криптоновых применяется инертный газ криптон, обеспечивающий хорошую светоотдачу. Их минимальная мощность равна 40 Вт, максимальная — 100 Вт. Биспиральные модели функционируют за счёт дугообразной нити из вольфрама, могут иметь зеркальную, прозрачную либо опаловую поверхность.
• Люминесцентные. Излучают свет благодаря люминофорному покрытию, на которое действуют ультрафиолетовые лучи газового разряда. Обеспечивают мягкий рассеянный свет разной мощности (от 8 до 80 Вт). Дают в 7−8 раз больше светового потока, чем лампы накаливания, служат в 10−20 раз дольше. Отличаются мерцающим светом и чувствительностью к температурным перепадам.
• Галогенные. Выпускаются в разных формах и размерах. Излучаемый ими свет может быть рассеянным или в виде концентрированных пучков. Благодаря возможности светить очень яркими насыщенными оттенками, галогенные светильники широко применяются в современном дизайне для создания оригинальных световых решений в жилых помещениях и уличных пространствах. Лампы галогенного типа имеют множество вариантов установки. Их можно подвесить вверху или на стенах, встроить в подвесной потолок в виде точечных приборов, закрепить на мебели. В поворотных моделях имеется специальный вращающийся держатель, позволяющий направлять лучи света в нужную сторону.

Среди всего ряда осветительных ламп светодиоды выделяются самым низким потреблением электроэнергии, поэтому пользуются большой популярностью среди потребителей. Они характеризуются высокой яркостью, светопередачей порядка 60 — 80 Лм/Вт. Срок службы приборов мощностью от 7 до 21 Вт/час может достигать 100 тысяч часов.

Отдельной разновидностью светодиодов являются автономные лампы, работающие за счёт аккумуляторных и солнечных батарей. Такие светильники эффективны, как при высоких (+50), так и низких (-30) температурах. Имеют свойство включаться самостоятельно с наступлением темноты, поэтому успешно применяются для уличного освещения.

Конструкция светодиода

Светодиодный светильник имеет довольно сложное устройство. В его конструкцию входит несколько элементов, каждый из которых выполняет определённую функцию:

• Светодиодные чипы. Выступают в роли основных деталей, обеспечивающих свечение. В зависимости от размера светильника и желаемой мощности, в нём может содержаться от одного до нескольких десятков взаимосвязанных между собой чипов. При поломке одного из них другие также перестают работать. От качества чипов зависят характеристики лампы и срок ее службы.
• Печатная плата. Производится из сплавов алюминия, хорошо отводящих тепло и обеспечивающих температуру, необходимую для функционирования чипов.
• Радиатор. На него отводится тепло от печатной платы с чипами. Изготавливаются из алюминиевых сплавов и форм с множеством отдельных пластин. С помощью этих пластин увеличивается площадь теплоотведения радиатора.
• Драйвер. Сглаживает, уменьшает и стабилизирует напряжение на входе электрической цепи. Бывает выносным или встраиваемым. Второй тип используется чаще.
• Конденсатор. Ликвидирует пульсацию напряжения, которое поступает с драйвера на светодиодные кристаллы.
• Цоколь. Служит для подключения патронов. Для его производства применяется латунь с покрытием из никеля. Эти материалы обеспечивают хорошее соединение и долговременную защиту от коррозии.
• Полимерное основание. Вплотную прилегая к цоколю, гарантирует защиту корпуса от электрических пробоев. Также основание предохраняет пользователей от электротравм при замене лампочек.
• Рассеиватель. Имеет форму полусферы, изготавливается из матированного поликарбоната или прозрачной пластмассы, исключающей риск повреждения при падении. Предназначается для увеличения угла равномерного рассеивания светового пучка. Практически не нагревается во время свечения лампы.

Особенность светодиодов заключается в расположении области максимального нагрева. Если в других видах осветительных лампах тепловая энергия распространяется от внешней стороны поверхности, то в диодных светильниках печатная плата нагревается изнутри. Поэтому для обеспечения эффективной и безопасной работы необходимо регулярное отведение тепла из лампы.

Виды и характеристики

С развитием технологий на основе обычных светодиодных лампочек началось производство полупроводниковых приборов, характеризующихся очень высокой яркостью свечения. Сверхяркие светодиоды имеют определённую классификацию.

Лампы тайваньского производителя Epistar характеризуются компактными размерами и высокими качественными показателями. Имеют очень долгий срок эксплуатации.

Продукция бренда Smd имеет несколько серий (3528,3014, 3020, 2835 и д. р.). Наиболее востребованы яркие светодиоды серии SMD 5050, отличающиеся белым мощным свечением (мощность доходит до 1 Вт). Часто используются в комплекте со специальными блоками питания, снижающими действующее напряжение до 12 В.

Одним из ярких примеров мощных светодиодов являются лампы американской компании Cree. Она выпускает осветительные приборы в разных корпусах:

• С выводами STD (серии 374, 512, 503, 4SM, 5SM и д. р.). Стандартные корпуса имеют круглое сечение размером 3 и 5 мм и овальное сечение размером 4 и 5 мм.
• В корпусе «Пиранья» типа P4 (серия Р41, Р42, Р43).
• В корпусе типа PLCC (серии LM1, LM3, LM4, LP6, LN6, LA1 и т. д. ). Подходят для поверхностного монтажа.

Вне зависимости от типа сверхяркие светодиоды функционируют по одному принципу протекания направленного потока электронов от p-анода к n-катоду. Для образования перехода светодиодные чипы внутри лампы покрываются легированными примесями. Оттенок и длина волны светового потока в каждом светильнике повышенной яркости определяются шириной рабочей p-n зоны.

Качество работы диодов определяется по яркости светового потока и углу рассеивания. В зависимости от температуры, свечение бывает оранжевым, янтарным, зелёным, синим, красным или белым. Белый свет делится на холодный (5000 — 7000K) и тёплый (2700−3500К).

Угол рассеивания также бывает различным от 15 до 120 градусов. За счёт лампочек с разными углами рассеивания создаются оригинальные световые решения с подсвечиванием разных зон.

Особенности монтажа

Прежде чем устанавливать сверхяркий светодиод, следует обратить внимание на то, какие токовые характеристики он имеет. Основной величиной является его постоянный рабочий ток. Средний показатель для большинства сверх ярких приборов находится в диапазоне 15 — 20 мА. Максимальные значения ультраярких ламп достигают 1 А.

Следующий важный показатель — рабочее напряжение — зависит от оттенка излучаемого света. Для инфракрасного цвета характерна минимальная величина от 1,5 до 1,9 В, для белого — максимальная, достигающая 3,7 В. К одному драйверу с постоянным выходным напряжением 12 В можно присоединить 4 ярких диода с напряжением по 3 В либо 12 диодов по 1 В каждый. Драйвер, выходное напряжение которого равно 12 В, следует подключать к сети 220 В.

Главным условием установки любой диодной лампы считается соблюдение полярности питания. Поскольку в светильниках с большой яркостью происходит сильный нагрев световых кристаллов, необходимо обеспечить эффективную систему охлаждения. В большинстве сверхярких моделей она реализована с помощью теплоотводящих радиаторов. Если такие радиаторы не предусмотрены производителем, об охлаждении нужно позаботиться самостоятельно. В процессе установки нужно обеспечить качественную электроизоляцию.

Правильно установленный LED-светильник может проработать не менее 50 тысяч часов. При этом его использование будет экономически выгодным и не нанесёт вреда окружающей среде ввиду отсутствия паров газов, ртути и других опасных компонентов. Ярким светодиодам присущи такие качества, как невосприимчивость к скачкам напряжения и температуры, виброустойчивость и ударопрочность. Компактные лампы способны выдержать большое количество включений.

Все преимущества, которыми обладают сверхяркие диоды, отражаются на их стоимости. Их цена достаточно высокая, но долгий срок эксплуатации и качественные характеристики позволяют добиться окупаемости приборов.

Каждый LED-светильник обладает индивидуальными характеристиками. Поэтому при помощи нескольких диодных ламп трудно добиться равномерной освещённости (даже если они изготовлены одним производителем и относятся к одной серии). Заявленная цветопередача также не всегда соответствует реальной. Регуляторами яркости оснащаются не все осветительные приборы.

Область применения

Высокие технические и эксплуатационные показатели позволяют широко использовать сверхяркие светодиоды. Самыми распространёнными сферами применения являются:

• Мобильные устройства. Выполняют роль подсветки как в одноцветных, так и в многоцветных дисплеях, работающих на жидких кристаллах.
• Дорожные знаки. Применяются в светофорах, уличных указателях, поскольку не требуют частого технического обслуживания после установки.
• Световая реклама. Используются для освещения объёмных букв, световых коробов, рекламных вывесок и ультратонких лайтбоксов. Белый свет, излучаемый диодами, является более эффективной альтернативой применяемому ранее неону.
• Алфавитно-цифровые табло. Прямой свет служит инструментом для передачи информации на одноцветных табло и полноцветных видеодисплеях в торговых центрах и на спортивных стадионах.
• Транспорт. За счёт малых размеров и сверхвысокой яркости обеспечивают работу внешних сигнальных устройств (индикаторов поворота, стоп-сигналов) и приборных панелей, установленных в салонах транспортных средств (автомобилях, автобусах, мотоциклах, самолётах).
• Архитектура и ландшафт. Показывают высокую эффективность при освещении фасадов зданий и различных ландшафтных композиций.

Диоды высокой яркости находят применение не только в сферах общего пользования, но и в быту. К примеру, ими всё чаще заменяют традиционное освещение при установке натяжных потолков.

Источник: https://220v.guru/vse-ob-elektroenergii/svetodiodnoe-osveschenie/harakteristiki-yarkih-svetodiodov.html

Светодиодные матрицы против одиночных светодиодов

Заказать этот номер

2011№5

Во многих осветительных системах вместо отдельных светодиодов используются модули, содержащие набор светодиодных кристаллов. Такие светодиодные матрицы могут быть легко изготовлены и смонтированы. Кроме того, их схема подключения достаточно проста. На данный момент матрицы светодиодов с рассеянным светом достигли большого коэффициента полезного действия.

Чем лучше отлажена технология производства, тем больше продуктов для специальных применений и особой формы поступает на рынок. Это также относится и к светодиодам, которые находят применение в системах освещения. Белые светодиоды, которые применяются в этой области, можно подразделить на 4 категории (таблица 1).

Таблица 1. Категории светодиодов

Направленный свет	Рассеянный свет
Одиночные светодиоды	• Однокристальное исполнение • Прозрачный заливочный материал • 50–1000 лм• Продукты: XLampXM-L и XP-G компании Cree	• Один или несколько кристаллов в одном корпусе • Гомогенизированный заливочный материал на основе фосфора • 15–350 лм• Продукты: XLamp ML-E и MX-6S
Светодиодные матрицы	• Мультикристальное исполнение • Прозрачный заливочный материалa • 200–1500 лм• Продукты: XLamp MP-L, MT-G	• Мультикристальное исполнение • Гомогенизированный заливочный материал на основе фосфора • 300–5000 лм• Продукты: XLamp CXA2011 компании Cree

Светодиоды с узким углом излучения являлись долгое время основным продуктом в портфолио многих компаний — производителей светодиодов и соответствующих осветительных систем. Это изменилось с развитием светодиодных матриц. Подобные матрицы доступны как в варианте с фокусированным, так и в варианте с рассеянным излучением. С их помощью возможна разработка высокомощных систем освещения в одном корпусе.

Матрицы светодиодов с направленным излучением позволяют заменить системы освещения с традиционными лампами. В качестве примеров таких систем можно назвать лампы PAR-38 (PAR — параболический рефлектор с алюминиевым покрытием) и MR-16 (MR — многогранный рефлектор).

Область применения: рассеянное освещение снаружи и внутри помещений

Матрицы светодиодов в виде плоского излучателя, излучающие рассеянный свет, применяются в различных областях, например в системах для общего освещения помещений или объектов. Подобные системы часто содержат компактные матрицы из светодиодов. Они могут применяться, например, для освещения дороги снаружи, но также и во встроенных лампах или в подвесных светильниках. С помощью светодиодов может быть достигнута эффективность от 50 до 90 лм/Вт при небольших затратах на разработку.

Для матриц светодиодов, излучающих как направленный, так и рассеянный свет, предлагается целый ряд вспомогательных продуктов от таких компаний, как BJB, Molex и Tyco.

Компания Tyco в свою очередь предлагает разработчикам систем освещения различные модули, схемы управления, кабели, теплоотводы и оптические компоненты.

Простой монтаж

Наиболее просты в обработке матрицы светодиодов, предназначенные для систем освещения с рассеянным излучением. Как правило, их достаточно большой размер позволяет монтировать их вручную. Пайка в конвекционной печи как доминирующая технология создания соединений светодиодов не обязательна. Матрицы имеют на поверхности паяемые контактные площадки. Это позволяет осуществлять монтаж вручную или с помощью модулей-креплений. Отвод тепла происходит через корпус.

Рис. 1. Монтаж светодиодных матриц производится с помощью паяемых контактных площадок. Пайка в конвекционной печи не обязательна

В отличие от матриц, системы освещения, содержащие отдельные светодиоды, более компактны, как в виде систем с большой светящей площадью, так и в виде точечных источников света. В данных системах необходим монтаж светодиодов на печатную плату пайкой в конвекционной печи, в том числе с целью отвода тепла. На практике рекомендуется осуществлять монтаж светодиодов с помощью автомата-установщика и проводить их последующую пайку. Этот метод является достаточно сложным и требует инвестиций в соответствующее оборудование.

Рис. 2. В системах освещения с отдельными светодиодами их монтаж на печатную плату производится с помощью пайки в конвекционной печи оплавления. Этот процесс более сложный и дорогостоящий

Комбинация микрочипов светодиодов

Применение многокристальных конструкций позволяет изготавливать осветительные приборы с высоким рабочим напряжением. Разработчикам предоставляется возможность подключения светодиодов в различных комбинациях параллельно или последовательно. Тем самым можно создавать матрицы с необходимыми значениями тока и напряжения.

Системы освещения, содержащие большое количество отдельных светодиодов, обладают в свою очередь высокой эффективностью. В таких системах последовательно соединяются цепочки из светодиодов. Подобные цепочки светодиодов отличаются высоким входным напряжением при одновременно низком токе и позволяют тем самым разработчикам реализовывать более низкое потребление энергии. Это также возможно с применением матриц светодиодов с несколькими микрочипами, например матрицей XLampCXA2011, которая предназначена для 40 В.

Большинство разработчиков осветительных систем используют светодиодные матрицы с рассеянным излучением как у традиционных источников света. В системе используется один светодиодный компонент.

Подобная матрица может использоваться в большом количестве осветительных систем разнообразного применения, независимо от значений тока и напряжения.

Ограничения светодиодных матриц

Два фактора ограничивают применение светодиодных матриц, предназначенных для освещения больших поверхностей: распределение света и эффективность системы. В случае, если необходим узконаправленный пучок света, применение светодиодных матриц с рассеянным излучением нецелесообразно.

Их большие размеры требуют соответственно больших оптических компонентов (отражателей и линз). Более высокой эффективностью и лучшим соотношением цены и качества обладают матрицы светодиодов с направленным излучением. Их площадь составляет 9,1×9,1 или 12×13 мм.

По сравнению с ними светодиодные матрицы, как, например, CXA2011 компании Cree, занимают площадь 22×22 мм.

Разработчики систем освещения, предназначенных для освещения больших поверхностей, должны также учитывать следующий фактор: эффективность и отвод тепла, выделяемого светодиодами.

На данный момент самыми эффективными светодиодными системами освещения являются уличные фонари и подвесные лампы больших залов. Они достигают значений в 100 лм/Вт. Такие системы содержат отдельные светодиоды с направленным излучением.

Это связано с достижением наиболее высокой эффективности системами освещения, состоящими из отдельных светодиодов и заключенными в оптически и термически оптимизированный корпус.

Для достижения оптимального отвода тепла матрица из отдельных светодиодов оснащается элементами теплоотвода с большой площадью. Светодиоды монтируются на большом расстоянии друг от друга для улучшения отвода тепла. Чем ближе расположены друг к другу светодиоды в матрице, тем хуже отвод тепла и связанная с ним эффективность системы в целом.

Для некоторых применений рекомендуется использовать светодиодные модули вместо матриц. Светодиодный модуль состоит из следующих компонентов:

• светодиоды;
• блок питания;
• оптические компоненты;
• корпус.

Подобный модуль, как, например, LMR4 компании Cree, может быть установлен в металлическую арматуру. В данном случае разработчику системы освещения нет необходимости решать задачи подключения схемы и корпусирования компонентов.

Рис. 4. В некоторых применениях более выгодно вместо светодиодной матрицы использовать целый светодиодный модуль, включающий в себя блок питания и оптические компоненты.

Выводы

Светодиодные матрицы, включающие в себя большое количество кристаллов с рассеянным излучением, могут применяться во всевозможных системах освещения. К ним относятся встроенные и подвесные лампы (таблица 2). Главное преимущество таких матриц заключается в простом изготовлении и монтаже. Кроме того, с их помощью можно достичь высокой эффективности системы в целом. Тем самым светодиодные матрицы с большим количеством кристаллов являются для разработчиков систем освещения хорошей альтернативой отдельным светодиодам.

Таблица 2. Примеры применения XLamp CXA2011

Область применения	Характеристики
Ток, мА	Лм	Оптические потери, %	Электрические потери, %	Мощность, Вт	Эффективность, лм/Вт
Потолочный светильник	400	1200	15	15	20,25	59,4
Встраиваемый светильник	400	1070	15	15	19	56
650	1600	33	49
950	2060	49	42
Подвесной светильник	350	1060	15	10	16,5	64,2
Лампа A19	290	800	15	10	12,8	63
Декоративный светильник	220	750	7	15	10,5	71,2

Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке

Если Вы заметили какие-либо неточности в статье (отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т.п.), просьба сообщить нам об этом. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы.

Источник: https://led-e.ru/articles/led-module/2011_5_52.php

Все что нужно знать про светодиоды

03.12.2016 Евгений Барабаш

В последнее время ведется много разговоров о светодиодах, постоянно появляются новости о все более мощных светодиодах, новых разработках и новых товарах на основе светодиодов (стоит вспомнить хотя бы новые жк-мониторы со светодиодной подсветкой от компании Apple).

Так что же такое светодиод? Светодиод – это прибор на основе полупроводника, который излучает свет при пропускании через него электрического тока. Существует большое количество различных полупроводниковых материалов из которых делают светодиоды, причем характеристики светодиодов (цвет свечения, яркость свечения и т.д.

) зависят от химического состава данных материалов.

Светодиоды разных размеров, цветов и яркости

Применение светодиодов в моддинге

Светодиоды это одни из первых вещей, которые начали применять в моддинге, ведь еще в конце 1999 – начале 2000 года первые моддеры меняли в своих корпусах стоковые светодиоды наскучивших цветов на более яркие светодиоды интересных и необычных цветов. Кроме того, некоторые моддеры самостоятельно изготавливали вентиляторы со светодиодной подсветкой, светодиодные лампы подсветки для корпуса и прочие моддинг-аксессуары.

С появлением оптических мышек, моддеры начали заменять в них стандартные светодиоды, а так же устанавливать дополнительные. Однако нельзя сказать что, с появлением серийных вентиляторов с подсветкой, применение светодиодов в моддинге ушло в историю, скорее оно перешло в разряд классики, как и раундинг проводов (который, как всем известно, вошел в метаболизм каждого моддера) и прорезка блоухолов.

Действительно, в современных корпусах уже с завода стоят яркие светодиоды синего, белого и других цветов, но ведь мы же хотим сделать вещи уникальными и персонализированными, ведь для этого мы и занимаемся моддингом, а учитывая теперешнее распространение дешевых и мощных светодиодов, не использовать их в моддинге – грех =), посему их используют по полной программе: ими подсвечивают корпуса, клавиатуры, вентиляторы, гравировки, люминесцентные краски и так далее.

Светодиоды отлично применимы там, где нужна локальная или компактная подсветка, яркая или наоборот тусклая, ими отлично подсвечивать систему водяного охлаждения и т.п.

Вентилятор со светодиодной подсветкой

гибкая LED лента

Гибкая светодиодная лампа

Светодиоды, в случае применения их в моддинге, обладают следующими преимуществами и недостатками.

Преимущества

• Яркие и насыщенные цвета
• Надежность (длительный срок службы)
• Высокая эффективность
• Практически не греются
• Компактный размер

Недостатки

• Легко перегорают при неправильном подключении
• Далеко не plug-and-play, с точки зрения подключения

Разновидности светодиодов

Светодиоды разделяются на разные разновидности в зависимости от размеров, количества кристаллов в одном корпусе, яркости, мощности, по цвету излучения, а так же другим параметрам.

Пример светодиодов самых популярных размеров

Светодиоды различной формы и цвета

Свечение светодидов с диффузным (цветным) корпусом

Геометрические форма и размеры. Самыми популярными являются светодиоды в цилиндрическом корпусе стандартизированных размеров: 3/5/10 мм в диаметре, реже 8 мм, хотя иногда встречаются и до 20 мм в диаметре. Также существуют SMD-светодиоды, которые отличаются очень компактным размером – до 2 х 2 мм, предназначены они для припаивания прямо на плату и обычно используются для подсветки экранов. Существуют также светодиоды выполненные в корпусах квадратной или прямоугольной формы.

Количество кристаллов. В большинстве случаев, в корпусе одного светодиода находится один полупроводниковый кристалл, однако бывают случаи в которых в корпус одного светодиода устанавливают больше одного кристалла, например:

В случае необходимости сделать многоцветных светодиод, в корпусе одного светодиода устанавливается более одного полупроводникового кристалла, причем сами кристаллы сделаны из разных материалов и соответственно излучают разные цвета: синий, зеленый, красный, желтый и так далее.

Двухцветные светодиоды чаще всего используют как индикаторы (обычно красный/зеленый цвет), трехцветные светодиоды чаще всего используют для подсветки дисплеев и постройки светодиодных экранов так как данные светодиоды могут отображать три базовых цвета (синий/зеленый/красный), при смешивании которых можно получить всю палитру цветов, необходимых для отображения фото и видеоматериалов с достаточным качеством.

Четырехцветные светодиоды достаточно редкие и содержат кристаллы для отображения, как видно из названия, четырех цветов (синий/зеленый/красный/желтый) и применяются в основном для создания белого света с высокими качественными характеристиками CRI (Color rendering index).

• Светодиоды повышенной мощности

Для повышения яркости (количества света) светодиода иногда в корпус одного светодиода устанавливают несколько светоизлучающих кристаллов одного цвета (обычно ставят четыре кристалла), чем кратно увеличивают яркость светодиода. Это можно сравнить с четырехъядерными процессорами =).

Яркость. Из-за большого спектра применения светодиодов, производители выпускают светодиоды с различной яркостью: от не очень ярких для индикаторных целей до суперякрих, в основном для подсветки чего-то. На показатель яркости также влияет диаграмма направленности светодиода, например светодиод одной мощности с углом излучения в 20 градусов кажется более ярким, чем светодиод такой же мощности но с более широким углом излучения, например 140 градусов.

Мощность. Для разных целей производятся светодиоды различных мощностей: от сотых долей ватта до серьезных 5 и более ватт на одном кристалле. Типичные моддерские, так называемые «ультраяркие», светодиоды имеют мощность примерно в 60 мВт (примерно 1/16 Вт), и если их использовать в подсветке корпуса среднего размера то их может понадобиться примерно от 15 до 25 штук.

Среднестатистический четырехъкристальный суперяркий светодиод имеет мощность примерно в 240 мВт (1/4 Вт) и таких светодиодов для подсветки корпуса среднего размера нужно примерно от 4 до 8 штук, в зависимости от прочих особенностей.

К классу супермощных светодиодов относятся светодиоды с мощностью от одного ватта, что на первый взгляд вроде бы и не много, однако это только на первый взгляд – такие светодиоды в среднем в 15-20 раз ярче, чем самые распространенные светодиоды! Одним или двумя такими светодиодами можно подсветить весь корпус!

Цвет. В зависимости от полупроводника, на основе которого выполнен светодиод, так же отличается цвет, излучаемый светодиодом . В продаже чаще всего можно встретить светодиоды таких цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый, ультрафиолетовый.

Существуют также светодиоды, работающие в инфракрасном диапазоне, но поскольку их излучение не видно невооруженному глазу – их применение ограничено пультами ДУ и видеокамерами ночного видения.

Особого внимания заслуживают синие, фиолетовые и ультрафиолетовые светодиоды – все они вызывают люминесценцию (флюоресценцию) некоторых красителей, но в разной степени. Синие светодиоды вызывают не очень яркую люминесценцию, а также немного искажают ее цвет задевая своим синим излучением. Фиолетовые светодиоды напротив – выглядят тусклыми, но вызывают сильную люминесценцию, обычно их продают под видом ультрафиолетовых светодиодов, но это не так.

Ультрафиолетовые светодиоды довольно-таки редко встречаются в продаже, а те что встречаются обычно являются ультрафиолетовыми светодиодами длинноволнового диапазона ультрафиолета, так называемого УФ-А (UV-A) – самого безопасного, внешне эти светодиоды выглядят очень тусклыми из-за низкой чувствительности человеческого глаза к диапазону мение 400 нм, но эти светодиоды вызывают еще более сильную люминесценцию, чем фиолетовые – это связано с большей энергией этого диапазона излучения.

вечение светодиодов с прозрачным корпусом

Типичные характеристики светодиодов

Две главных характеристики светодиодов это напряжение и сила тока.

Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА , так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА, в свою очередь одноватные светодиоды обычно потребляют 300-400 мА. Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.

При использовании светодиодов, лучше уточнить сколько светодиоду необходимо вольт у продавца или изготовителя, но когда эта информация не доступна, можно воспользоваться следующей таблицей.

Таблица примерных напряжений светодиодов в зависимости от цвета

Цветовая характеристика	Длинная волны	Напряжение
Инфракрасные	от 760 нм	до 1.9 В
Красные	610 – 760 нм	от 1.6 до 2.03 В
Оранжевые	590 – 610 нм	от 2.03 до 2.1 В
Желтые	570 – 590 нм	от 2.1 до 2.2 В
Зеленые	500 – 570 нм	от 2.2 до 3.5 В
Синие	450 – 500 нм	от 2.5 до 3.7 В
Фиолетовые	400 – 450 нм	2.8 до 4 В
Ультрафиолетовые	до 400 нм	от 3.1 до 4.4 В
Белые	Широкий спектр	от 3 до 3.7 В

Правила подключения и расчет светодиодов

Светодиод пропускает электрический ток только в одном направлении, а это значит что для того чтобы светодиод излучал свет, он должен быть правильно подключен. У светодиода два контакта: анод(плюс) и катод (минус). Обычно, длинный контакт у светодиода – это анод, но бывают и исключения так что лучше уточнить данный факт в технических характеристиках конкретного светодиода.

Светодиоды относятся к таком типу электронных компонентов которому, для долгой и стабильной работы, важно не только правильное напряжение, но и оптимальная сила тока – так что всегда, при подключении светодиода, нужно их подключать через соответствующий резистор.

Иногда этим правилом пренебрегают, но результат чаще всего один – светодиод или сразу сгорает, или его ресурс очень значительно сокращается.

В некоторые светодиоды резистор встроен «с завода» и их сразу можно подключать к источнику 12 или 5 вольт, но такие светодиоды в продаже встречаются довольно-таки редко и чаще всего к светодиоду необходимо подключать внешний резистор.

Стоит помнить, что резисторы так же отличаются своими характеристиками и, для подключения их к светодиодам, вам необходимо выбрать резистор правильного номинала. Для того чтобы рассчитать необходимый номинал резистора следует воспользоваться законом Ома – это один из самых важных физических законов, связанных с электричеством. Данный закон все учили в школе, но практически никто его не помнит =).

Закон Ома – это физический закон с помощью которого вы можете определить взаимозависимость напряжения (U), силы тока (I) и сопротивления (R). Суть эго проста: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению между концами проводника, если при прохождении тока свойства проводника не меняются.

Этот закон визуально отображается при помощи формулы: U= I*R
Когда вы знаете напряжение и сопротивления, с помощью этого закона можна найти силу тока по формуле: I = U/R
Когда вам известно напряжение и сила тока, можно найти сопротивление: R = U/I
Когда вам известна сила тока и сопротивление, можно вычислить напряжение: U = I*R

Теперь рассмотрим на примере. У вас есть светодиод с рабочим напряжением в 3 В и силой тока в 20 мА, вы его хотите подключить к источнику напряжения 5В из USB-разъема или БП, чтобы при этом он не сгорел. Значит у нас есть напряжение 5 В, но светодиоду нужно только 3 В, значит от 2 В нам необходимо избавиться (5В – 3В=2В).

Чтобы избавится от лишних 2 В нам необходимо подобрать резистор с правильным сопротивлением, которое рассчитывается следующим образом: мы знаем напряжение от которого необходимо избавиться и знаем силу тока нужную светодиоду – воспользуемся формулой изложенной выше R = U/I. Соответственно 2В/0.02 А= 100 Ом.

Значит вам необходим резистор на 100 Ом.

Иногда, в зависимости от характеристик светодиода, необходимый резистор получается с не стандартным номиналом, который нельзя найти в продаже, например 129 или 111.7 Ом =). В таком случае необходимо просто взять резистор немного большего сопротивления, чем рассчитанный – светодиод будет работать не на 100 процентов своей мощности, а примерно на 90-95 %. В таком режиме светодиод будет работать более надежно, а снижение яркости визуально не будет заметно.

Светодиоды иногда подключают по несколько штук параллельно или последовательно, используя один резистор. Для правильного подключения следует помнить что при параллельном подключении суммируется сила тока, а при последовательном суммируется требуемое напряжение.

Параллельно и последовательно можно подключать только одинаковые светодиоды с использование одного резистора, а если вы используете разные светодиоды с разными характеристиками, то лучше рассчитать каждому светодиоду свой резистор – так будет надежней.

Светодиоды даже одной модели имеют небольшое расхождение в параметрах и, при подключении большого количества светодиодов параллельно или последовательно, это небольшое расхождение в параметра

Вернуться к новостям

Источник: http://www.neonlab.ru/news/vse-chto-nujno-znat-pro-svetodiodyi/

Светодиодное освещение для растений – создание необходимого микроклимата

Так как естественного освещения не всегда бывает достаточно для успешного роста растений, создание искусственного освещения – залог успеха в этом деле. Светодиодное освещение для растений – это современный и наиболее подходящий для выращивания, источник света.

Светодиодное освещение – основные характеристики

К достоинствам использования светодиодного освещения относится прежде всего продолжительный срок эксплуатации, отсутствие нагрева в процессе работы, малое потребление электрической энергии. Помимо этого можно создать освещение необходимого спектра – например, использование синих и красных светодиодов.

Светодиодная подсветка для растений

Для создания условий соответствующих естественным и благоприятным для выращивания, освещенность должна быть не менее:

• 700 – 1 000 люкс – для растений растущих в тени;
• 1 000 – 2 000 люкс – для растений, которые могут расти в тени, и предпочитают рассеянный свет;
• 2 500 люкс и больше – для светолюбивых растений.

Для расчета системы освещения с использованием светодиодов необходимо знать следующие величины:

• Освещаемая площадь;
• Высота установки светильников;
• Вид растения (отношение к освещенности).

Мощность освещения определяется в ваттах на м2. Наиболее полезны, для развития растений, световые волны синего и красного цвета. В зависимости от параметров, световые волны оказывают различное воздействие на растения, а именно:

№ п.п.	Световые волны	Диапазон волн, нм	Воздействие на растения
1	Ультрафиолетовые	400	Способствует образованию смолы
2	Инфракрасные	730	Помогает вырабатывать хлорофилл
3	Синий цвет	430	Помогает вырабатывать хлорофилл
4	Красный цвет	660	Помогает вырабатывать хлорофилл

Синие светодиоды

Светодиоды данного цвета излучают световой поток синего, сине-фиолетового спектра, лежащего в диапазоне от 430 до 490 нм. Данный световой спектр оказывает положительное воздействие на растения в стадии первоначального роста.

Красные светодиоды

Светодиоды данного цвета излучают световой поток красного, красно-оранжевого спектра, лежащего в диапазоне от 600 до 780 нм. Данный световой спектр оказывает положительное воздействие на растения в стадии развития плодов и роста листьев.

Светодиоды полного спектра

Фито светодиоды, светодиоды полного спектра – это устройства, излучающие расширенный диапазон световых волн одним источником света.

Фито светодиоды

Преимущества данного вида устройств:

• Излучаемый световой поток близок по характеристикам к естественному солнечному свету (диапазон от 400 до 840 нм);
• Подходит для всех стадий выращивания растений;
• Позволяет осуществлять освещение растений разного срока развития одновременно.
• Эффективность использования выше, чем при использовании отдельных светодиодов с узким спектром светового излучения (в 1,9 раза) и светодиодных сборок (в 1,2 раза).

Виды светодиодных источников света

В настоящее время выпускается большое количество разнообразных видов светодиодных ламп (светильников), которые можно классифицировать как:

• В виде трубы – удобно использовать при выращивании растений в домашних условиях;
• Одиночный точечный светильник – бывают различных конструкций, применяются для индивидуального использования;
• Светодиодная панель – применяется для освещения большого количества растений, бывают прямоугольной формы;
• Светодиодная лента – универсальна по использованию, проста в монтаже. При изготовлении светодиодных лент, используемых для освещения растений, количество синих светодиодов к красным, составляет 10/3, 15/5, 5/1, соответственно. В светодиодных фито лампах доля красного цвета составляет 60-80%, а синего – 40-20%. ;
• Светодиодный прожектор – устройство для промышленного использования. Возможно освещение больших площадей с удаленного расстояния.

Светодиоды – это узконаправленные источники света, что обуславливает условия их установки. При монтаже светильников следует учитывать:

1. Высоту растений;
2. Расстановку растений (расстояние между ними).

Производители светодиодного освещения

В настоящее время на рынке источников света представлен достаточно широкий ассортимент светодиодных светильников отличающихся по конструкции, мощности, типу исполнения и их производителем. Наиболее известные это:

«Комлед», г. Казань, Россия – производственная компания, специализирующаяся на производстве светодиодных светильников различного назначения. Для освещения растений выпускаются:

1. Светильники «Optima F» – мощность от 38,0 до 220 Вт и световым потоком от 3036 до 18216 Лм, соответственно;
2. Светильники «Line F» – от 10,0 до 65,0 Вт и световым потоком от 1331 до 9318 Лм, соответственно.

«СВЕТОТРОНИКА», г.Санкт-Петербург, Россия – предприятие производит широкий спектр светодиодных светильников различной конструкции и назначения. Для освещения растений выпускаются светильники мощностью 50 Ватт, со световым потоком 79,3 мкмоль/с люмен и цветовой температурой – 450 нм – 32% (8 диодов) и 660 нм – 68% (16 диодов):

1. SVT-BIO L-50-45;
2. SVT-BIO L-50;
3. SVT-BIO L-50-20×50;
4. SVT-BIO L-50-10×60;
5. SVT-BIO L-50-25;

Крупнейшие зарубежные производители:

1. «Nichia Corporation», Япония;
2. «Samsung LED», Южная Корея;
3. «Osram Opto Semiconductors», Германия;
4. «LG Innotek», Южная Корея;
5. «Seoul Semiconductor», Южная Корея;

Кроме выше перечисленных, на отечественном рынке представлены светодиоды и менее известных отечественных и зарубежных производителей, поэтому каждый желающий может выбрать светодиодный светильник в соответствии с предъявляемым к нему требованиям.

Светодиодное освещение для растений своими руками

Светодиоды для создания лампы

При наличие навыков электромонтажных работ, свободного времени и желания, светодиодное освещение можно сделать самостоятельно, так для изготовления фито лампы потребуются:

• Корпус люминесцентного светильника;
• Блок питания 220/12 В, можно использовать бывший в употреблении;
• Светодиодные матрицы или светодиоды;
• Соединительные провода (медные, сечением не ниже 0,75 мм2);
• Охлаждающая пластина (кулер);
• Алюминиевая полоса.

Светодиоды выбранных цветов (цвета и их соотношение приведены выше) крепятся к светодиодной матрице или соединяются параллельно, посредством соединительных проводов или методом пайки, в соответствии с полярностью устройств.

Количество соединяемых светодиодов (их суммарная мощность), должно соответствовать мощности блока питания. Крепление осуществляется на охлаждающую пластину. Также, для охлаждения светодиодов, в корпусе светильника делаются, путем сверления, вентиляционные отверстия. В случае использования светодиодной матрицы, источник света клеятся на алюминиевую полосу, которая укладывается внутрь корпуса светильника.

Источник: https://master-houses.ru/svetodiodnoe-osveshhenie-dlya-rastenij-01/