Как рассчитать коэффициент мощности светильника. Таблица светодиодов мощность

Как узнать ток и напряжение светодиода

В связи с глобальным развитием технологий широкое применение в электронике получили светодиоды. Они обладают множеством особенностей, из которых можно выделить компактность и яркое свечение. Помимо номинального тока, который является их главным параметром, нужно знать рабочее напряжение светодиодов. Этот параметр часто используют для проведения расчетов. Если правильно подобрать параметры устройства, можно продлить срок его службы. Напряжение для светодиода является разницей потенциалов на p-n-переходе, что отмечается в паспортных данных прибора. Бывают случаи, когда нет информации о конкретном изделии, тогда возникает вопрос: «Как определить падение напряжения на светодиоде?».

Определение тока

Для осуществления этого есть несколько методов. Рассмотрим наиболее простой из них. Чтобы определить номинальный ток светодиода, потребуется наличие тестера, называемого мультиметром. Такой метод также применяется для обычных диодов.

Измерение силы тока светодиода

Тестирование проводится следующим образом:

Щупы мультиметра подключаются плюсовым выводом к аноду, а минусовым к катоду.
Анодный вывод у светодиода делается длиннее, чем катодный.
Прозванивать можно светодиоды, у которых небольшое напряжение питания. Если у них большая мощность, применять такой метод нельзя.

Лучше воспользоваться проверенным способом измерения характеристик устройства. Для этого понадобятся:

блок питания, рассчитанный на 12 В;
мультиамперметр;
постоянные резисторы – 2,2 и 1 кОм, а также 560 Ом;
переменный резистор – 470–680 Ом;
вольтметр, желательно цифровой;
провода для коммутации схемы.

Как и в предыдущем случае, потребуется узнать полярность диода. Если по его выводам непонятно, где «+» и «-», тогда придется к одному из выводов подсоединить резистор 2,2 кОм. После этого нужно подключить светодиод к блоку питания. При его свечении нужно отключить питание и промаркировать нужный выход «+».

Теперь нужно заменить резистор 2,2 кОм на 560 Ом. В эту цепь последовательно подсоединяется переменный резистор, а также миллиамперметр для проведения замера. Вольтметр, у которого разрешение 0,1 В, подключается параллельно светодиоду. После этого необходимо установить максимальное сопротивление у переменного резистора.

Мультиметр для замера силы тока и напряжения светодиода

Можно подсоединить собранную схему к блоку питания, соблюдая полярность. После включения у светодиода будет блеклое свечение. Сопротивление постепенно снижают и следят за вольтметром. Определенное время напряжение будет расти до 0,5 В, расти будет и ток, что влияет на увеличение яркости светодиода. Необходимо фиксировать показания каждые 0,1 В. Оптимальный рабочий ток будет достигнут, когда величина напряжения станет расти медленнее силы тока, а яркость перестанет увеличиваться.

Как узнать падение напряжения?

Для того чтобы определить, на сколько вольт светодиод, можно воспользоваться теоретическим и практическим методами. Они оба хороши и применяются в зависимости от ситуации и сложности испытуемого прибора.

Теоретический метод

Для анализа характеристик светодиода таким способом большую подсказку дают габариты прибора, цвет и форма его корпуса. Примеси различных химических элементов вызывают свечение кристаллов от красного до желтого цвета. Конечно, если видна расцветка корпуса, тогда можно определить некоторые параметры светодиода по внешнему виду. Но при его прозрачности придется воспользоваться мультиметром. Выставляем тестер на «обрыв» и щупами прикасаемся к выводам светодиода. Ток, проходящий через светодиод, вызывает слабое свечение кристалла.

Типы и виды светодиодов

В состав этих изделий входят различные полупроводниковые металлы. Этот фактор и влияет на падение напряжения на p-n-переходе. Чтобы обозначить такие характеристики, независимо от марок и производителей светодиода, их окрашивают в различные цвета. Но стоит знать, что конкретно утверждать, на сколько вольт светодиод, опираясь только на его окраску, будет неверно. Цвета этих приборов дают приблизительные значения для проведения измерений. Примерные параметры по цветовому признаку приведены в таблице.

Цвет прибора	Напряжение, В
Красный	1,63–2,03
Желтый	2,1–2,18
Зеленый	1,9–4,0
Синий	2,48–3,7
Оранжевый	2,03–2,1
Инфракрасный	до 1,9
Фиолетовый	2,76–4
Белый	3,5
Ультрафиолетовый	3,1–4,4

Примерные характеристики светодиода можно определить по цвету его корпуса и размерам

На прямое напряжение светодиода не воздействуют габариты или вариации корпуса, однако может проглядываться количество кристаллов, которые излучают свет и соединяются последовательно. Бывают виды элементов SMD, где люминофор прячет цепочку кристаллов.

В корпусе SMD-светодиода последовательно соединяются три кристалла белого цвета. Наиболее часто они применяются в лампах на 220 В китайского производства. Из-за того, что такие светодиоды начинают реагировать только от 9,6 вольт, протестировать их мультиметром не удастся, так как его батарейка питания рассчитана на 9,5 В.

Теоретически можно воспользоваться интернетом, скачав специальную программу datasheet, в поисковике которой вписать известные параметры светодиода, его цвет. Это позволит найти приблизительные характеристики, где падение напряжения и значения тока могут быть неточными.

Практический метод

Проведение тестирования практическим способом позволяет получить наиболее точные значения силы тока и падения напряжения. Рассчитанная таким образом характеристика прибора позволяет безопасно и долговременно использовать его по назначению. Для получения неизвестных параметров потребуется вольтметр, мультиметр, блок питания, рассчитанный на 12 В, резистор от 510 Ом.

Принцип измерений аналогичен описанному выше для тестирования светодиода на номинальный ток. Необходимо собрать схему с резистором и вольтметром, после чего увеличивать постепенно напряжение до начала свечения кристалла. При достижении яркости высшей точки показания замедляют рост. Можно снимать с экрана номинальное напряжение светодиода.

При 1,9 вольт может отсутствовать свечение. В этом случае часто проверяется инфракрасный диод. Чтобы это уточнить, необходимо перевести излучатель в телефонную камеру. Если будет видно на экране белое пятно, то это и есть инфракрасный диод.

Схема проверки падения напряжения на светодиоде

Если нет возможности применить блок питания на постоянные 12 В, можно использовать батарейку «Крона», рассчитанную на 9 вольт. При отсутствии вышеперечисленных источников питания отлично подойдет стабилизатор сетевого напряжения, который может выдавать необходимое выпрямленное напряжение, только потребуется заново рассчитать номинал сопротивления резистора, задействованного в схеме. В этом случае также нужно повышать напряжение до засвечивания светодиода. Напряжение, при котором произойдет свечение, и будет номинальным, на которое он рассчитан.

При неизвестных характеристиках светодиода обязательно необходимо рассчитывать его значения номинального тока и падения напряжения, чтобы предотвратить быстрый выход из строя.

lampagid.ru

Характеристики светодиодов и все, что о них нужно знать

Несмотря на существующее многообразие светодиодов, отличающихся формой и назначением, все они созданы из полупроводникового кристалла и имеют общий принцип действия. Значит, их работа основана на одних и тех же технических характеристиках, среди которых выделяют входные и выходные параметры светодиодов.

Входные параметры

Технические характеристики светодиодов, которые оказывают влияние на его работу, условно называют входными. Речь идёт о прямом (обратном) токе и напряжении и их графической зависимости.

Прямой ток

Техническим параметром №1 любого светодиода является ток, протекающий в прямом направлении через p-n-переход. Номинальный (рабочий) ток – это ток, при котором производитель гарантирует заявленную яркость в течение всего срока эксплуатации. Также указывается максимальный ток, превышение которого ведёт к электрическому пробою. Для некоторых модификаций номинальный прямой ток теоретически равен максимальному. В таких случаях рекомендуется эксплуатировать светодиод на 90-95% от номинального значения. Величина рабочего тока во многом зависит от размера кристалла и режима работы. Например, ток органического светодиода, используемого для формирования OLED матриц, не превышает нескольких микроампер. И, наоборот, кристалл мощностью 1 вт потребляет около 0,35 А.

Падение напряжения

Под этим параметром принято понимать прямое падение напряжения при протекании через p-n‑переход номинального тока. Его значение зависит от химического состава полупроводника (цвета свечения). Наименьшим прямым напряжением обладают инфракрасные диоды (около 1,9В), а наибольшим ультрафиолетовые (от 3,1 до 4,4В). Зачастую в паспорте указывают диапазон возможных значений.

Обратное напряжение

Под максимальным обратным напряжением понимают напряжение обратной полярности, прикладываемое к p-n-переходу, при превышении которого происходит электрический пробой и, как следствие, выход из строя полупроводникового прибора. Для превалирующей части светодиодов его значение составляет 5В. Среди излучающих диодов ИК-диапазона немало приборов с допустимым обратным напряжением 1 или 2 вольта.

Мощность рассеивания

Мощность, рассеиваемая корпусом, определяется как произведение максимального тока и прямого напряжения и указывает на наибольшее количество энергии, которую способен эффективно рассеивать светодиод в течение длительного времени. При превышении паспортного значения в кристалле полупроводника возникает электрический или тепловой пробой.

ВАХ

Вольтамперная характеристика светодиода представляет собой графическую зависимость прямого тока от прикладываемого прямого напряжения. С помощью этого технического параметра можно легко узнать падение напряжения на светодиоде при задании тока определённой величины без проведения лабораторных исследований. ВАХ помогает произвести теоретические расчёты будущей электрической цепи.

Выходные параметры

Под выходными параметрами подразумевают характеристики светодиодов, измеренные при определённых условиях. Замер выходных параметров производят на номинальном токе и температуре окружающей среды, равной 25°C.

Световой поток и сила света

Оптические характеристики светодиода выражают в виде светового потока и силы света. Световой поток (лм) – это количество световой энергии (видимый свет), излучаемой кристаллом и переносимой на поверхность за единицу времени. Для слаботочных светодиодов с рассеивающей линзой обычно указывают силу света (кд). Её физический смысл состоит в отношении светового потока к углу, внутри которого распространяется излучение. Другими словами, сила света – это интенсивность светового потока в некотором направлении. Отсюда следует, что светодиод с меньшим углом излучения обладает большей силой света при одинаковом световом потоке. Современные 5 мм светодиоды высокой яркости способны выдавать до 15 кд.

Угол излучения

В разных источниках можно встретить названия: «видимый угол», «угол рассеивания». С физической точки зрения его правильно называть «Двойной угол половинной яркости» и обозначать – «2Q1/2». Двойной угол половинной яркости присущ только приборам, которые имеют фокусирующую линзу, и зависит от формы корпуса. Он может иметь значения в пределах 15-140°. Белые светодиоды, предназначенные для smt монтажа, и матрицы на их основе характеризуются широким углом излучения – 115-140°.

Цвет излучения и длина волны

В зависимости от типа полупроводникового материала светодиод излучает свет в определённом волновом диапазоне. Например, зелёному цвету соответствует диапазон длин от 500 до 570 нм. При этом прибор с λ=500-520 нм имеет салатный оттенок, а с λ=550-570 нм – бирюзовый оттенок. Белый светодиод излучает в ультрафиолетовом или в широком спектре с дальнейшим выделением белого света с помощью люминофора. ИК и УФ диоды работают в невидимой зоне спектра. Поэтому в их маркировке указывается рабочая длина волны.

Цветовая температура

Этот параметр присущ исключительно белым светодиодам. Цветовая температура указывает на оттенок, который получают предметы, освещаемые в данном свете. Условно весь белый свет разделяют на тёплый, нейтральный и холодный и измеряют его в градусах Кельвина. Свет от светодиодов с одинаковой цветовой температурой может восприниматься по-разному, что объясняется их различным коэффициентом цветопередачи. Более подробно об этом написано здесь.

Световая отдача

Этот параметр показывает, какое количество светового потока излучает светодиод на единицу потреблённой мощности и измеряется в лм/Вт. Светоотдача является своеобразным коэффициентом полезного действия светодиода. По этому показателю мощные светодиоды уже превзошли газоразрядные лампы, перешагнув рубеж в 150 лм/Вт. Серийно выпускаемые светодиоды имеют светоотдачу около 100 лм/Вт. Световая отдача светодиодных ламп на 220В в 5-7 раз больше, чем у ламп накаливания.

Инерционность

Такое понятие как «инерционность» часто отсутствует в datasheet на светодиоды. Общепринято считать, что они мгновенно включаются и отключаются, т.е. являются безынерционными. На самом деле задержка при переключении может достигать нескольких нс. Для отечественных ИК излучающих диодов инерционность указывают в виде времени нарастания и спада излучающего импульса. Эти временные интервалы колеблются в пределах единиц-сотен наносекунд и оказывают влияние на работу в высокочастотном импульсном режиме.

Дополнительные характеристики

Кроме основных технических параметров, при проектировании светодиодных светильников нужно учитывать ещё несколько дополнительных факторов, таких как влияние температуры и различных коэффициентов.

Температурная зависимость

Продолжительная и стабильная работа излучающего диода во многом зависит от эффективного отвода тепла от кристалла. В связи с этим у мощных светодиодов должно быть низкое тепловое сопротивление перехода кристалл-подложка. Например, SMD 5730 и SMD 3014 имеют всего 4°C/Вт, что является достижением современных технологий.

Также нормируются:

максимальная температура p-n-перехода (температура кристалла), которая для SMD приборов может достигать 130°C;
температурный диапазон, при котором допускается эксплуатация;
температурный диапазон, при котором можно хранить полупроводниковый прибор;
температурно-временной график пайки SMD светодиодов.

Биновка

Светодиодный бин представляет собой неделимую область на диаграмме цветности, условно выраженную в цифробуквенном коде. Необходимость биновки белых светодиодов вызвана погрешностью, допускаемой в процессе их изготовления. Бин-код позволяет максимально точно указать оттенок белого света приборов, имеющих одинаковую цветовую температуру и коэффициент цветопередачи. Данный параметр учитывают производители светильников высокого качества.

Читайте так же

ledjournal.info

Таблица мощности светодиодных светильников

Ежегодно во всем мире делаются разнообразные открытия, которые впоследствии предоставляют возможность намного упростить жизнедеятельность человечества. Одним из важнейших моментов современного человека является оплата коммунальных услуг. Не последнее место в этих платежах занимает электричество. Не всегда получается расходовать электрическую энергию меньше собственных потребностей. С появлением светодиодной технологии освещения появилась возможность платить за электроэнергию гораздо меньше, при этом использовать свет в необходимом количестве. Все это благодаря малой мощности светодиодных светильников, при которой они излучают аналогичный световой поток, к примеру, стандартных лампочек накаливания, мощность которых в разы больше.

В этой статье:

Особенности, технические параметры светодиодного источника света

LED лампы на сегодняшний день активно вытесняют с рынка светотехнической продукции прочие световые источники. Они намного эффективнее и экономичнее в плане расходования электрической энергии, а также отличаются наиболее максимальным сроком эксплуатации.

Мнение эксперта

Иван Зайцев

Специалист по освещению, консультант в отделе строительных материалов крупной сети магазинов

Задать вопрос эксперту

Важно! Светодиодные элементы – это световые источники современного поколения, которые принципиально отличаются от стандартных лампочек с нитью накаливания и люминесцентных моделей светотехники.

Преимущества led осветителей

Достаточно продолжительный эксплуатационный период.
Безопасность использования.
Повышенная удельная мощность.
Высокая энергетическая эффективность.
Не представляют опасности для экологии окружающей среды.
Высокий коэффициент цветовой передачи.

Важно! Единственный минус лед-светотехники – это высокая цена изделия. Поэтому многие пользователи еще пока отдают предпочтение более дешевым источникам света. Но если разобраться, то светодиодные светильники благодаря значительной экономии электрической энергии и продолжительному сроку эксплуатации полностью окупаются.

Характеристики LED источников света

Мощность светильника – от 1 Вт.
Напряжение – 170-240 В.
Световая передача – 88,8 Лм/Вт.
Цветопередача – теплый, белый холодный световой поток.
Цветовая температура – 2700 К.
Поток света – 800 Лм.
Эксплуатационный период – порядка 50 тысяч часов.

Важно! Основной параметр, по которому необходимо ориентироваться, покупая светодиодные приборы освещения – это мощность светового источника и коэффициент мощности, который также называют – косинус «Фи».

На что нужно обращать внимание при покупке ЛЕД оборудования

При замене в квартире или частном доме осветительной системы, организованной на основе потолочных люстр, настенных бра и прочих световых устройствах, на которых в качестве светового источника выступают лампочки накаливания, стоит учитывать мощность светодиодных изделий, а также ее коэффициент. Это базовые показатели освещения.

К сведению! Лампы разного типа, имеющие одинаковые характеристики, способны излучать абсолютно разный световой поток, в том числе и светодиодные светильники разных производителей.

Сравнительная таблица потока света разных типов световых источников

Лампа накаливания, Вт	Люминесцентная, Вт	Светодиодная, Вт	Световой поток, Лм
25	16	5,5	250
40	22	8	400
60	30	11	630
75	36	15	900

Этот параметр предоставляет возможность понять, сколько электрической энергии будет расходовать светотехническое оборудование, что важно при смене одной осветительной системы на другую.

Таблица эквивалентности мощностей разных световых источников

Лампа накаливания, Вт	Люминесцентная, Вт	Светодиодная, Вт
15	3	1
35	7	3
50	11	5
70	15	7
90	19	9
120	25	12

Как видно из таблицы, при использовании ЛЕД осветителей мощностью всего лишь 5 Вт интенсивность освещения будет аналогична стандартной лампочке накаливания на 50 Вт. Соответственно, можно подсчитать возможную экономию электрической энергии.

К сведению! Все показатели, представленные в таблице, являются усредненными значениями. У разных производителей могут быть небольшие отклонения от этих цифр.

Также, чтобы понимать выгоду светодиодных источников, можно сравнить их эффективность светового излучения с лампами накаливания: LED – 100 Лм/Вт, ЛН – 12 Лм/Вт.

cdelct.ru

Характеристики светодиодов

Для того чтобы произвести оценку всего многообразия существующих типов твердотельных источников света попробуем сравнить характеристики светодиодов различного назначения.

Общие характеристики, которые можно применить при оценке параметров любых светоизлучающих диодов – это спектр излучения, показатели световой мощности (сила света либо световой поток), вольтамперная характеристика, электрическая мощность светодиода.

Вольтамперная характеристика всех диодов в той или иной мере идентична по своей форме, отличия состоят только в конкретных величинах токов и напряжений, поэтому на ней заострять внимание не будем.

Начнем с самых простых представителей

Стандартные индикаторные светодиоды в круглых и овальных корпусах имеют мощности порядка 20-50 мВт и различный спектр излучения, определяющийся типом используемого полупроводника для его изготовления. Типовым представителем таких светодиодов может служить круглый 5 мм АЛ307 отечественного производства.

Его технические параметры приведены в таблице ниже.

Тип	Спектр излучения	Длина волны, нм	Сила света, мкд	Номинальный ток, мА	Прямое падение напряжения, В
АЛ307 В	зеленый	567	0.4 1.5 6	20	2.8
АЛ307 Г
АЛ307 Н
АЛ307 Б	красный	655	0.9 2.0 6	10	2.0
АЛ307 К
АЛ307 Л
АЛ307 Д	желтый	590	0.4 1.5 6	10	2.5
АЛ307 Е
АЛ307 Ж
АЛ307 О	оранжевый	610	0.4 1.5 6	10	2.5
АЛ307 Р
АЛ307 М

Поскольку светодиоды индикаторного типа имеют узкий угол свечения, то для оценки используется такой параметр излучения как сила света, измеряющийся в милликанделах [мкд]. АЛ307 имеет по три градации яркости для каждого цвета. Спектр представлен четырьмя цветами.

Светодиоды в корпусах типа «пиранья» позволяют получать большие мощности за счет сниженного теплового сопротивления и отвода тепла на плату сразу через четыре вывода. Корпус «пиранья» также обрел популярность благодаря повышенной механической устойчивости – светодиоды «пиранья» с успехом применяются для изготовления автомобильного света. Практически все крупные производители имеют в своей номенклатуре семейство светодиодов в корпусе «пиранья».

Такие светодиоды обычно называются ультраяркими или сверхяркими. Основные технические параметры светодиодов «пиранья» производства американской компании CREE приведены в таблице.

Тип	Спектр излучения	Длина волны, нм	Световой поток, лм	Номинальный ток, мА	Прямое падение напряжения, В
CP41B-R	красный	628	7-8	70	2,5
CP41B-А	оранжевый	591	6,5-8	70	2,5
CP41B-B	синий	470	2,5	30	3,6
CP41B-G	зеленый	527	6,5	30	3,6

Угол свечения может быть 40˚, 70˚ или 100˚ в зависимости от модификации, определить которую поможет data sheet производителя.

Корпус «пиранья» позволяет отводить до 200 мВт мощности.

Длина волны, которая приведена в таблице для каждого цвета свечения является доминантной для данного типа светодиода. В действительности же спектр излучения, например, красного светодиода может находиться в диапазоне от 620 до 637 нм.

«Пиранья» может быть и белого свечения. Белые светодиоды изготавливаются путем нанесения желтого люминофора на синий кристалл.

Следующую группу – SMD 5050 – можно отнести уже к категории мощных светодиодов. Как видно из названия это светодиоды поверхностного монтажа с размерами 5×5 мм.

Наименование SMD 5050 – условное, поскольку различные производители дают свое обозначение данному классу светодиодов в соответствии со сложившейся системой. Максимальная мощность достигает одного ватта. На дне корпуса такого светодиода обычно располагается специальная площадка для отведения тепла, хотя в менее мощных модификациях она может и отсутствовать.

Светодиоды SMD 5050 обычно белого цвета свечения, т.к. предназначены для изготовления светильников. Они могут монтироваться как на стеклотекстолитовую, так и на алюминиевую печатную плату. Последняя используется для лучшего отвода тепла при больших мощностях.

Белый спектр излучения подобных светодиодов имеет различные цветовые оттенки. Для них вводится такая характеристика как «коррелированная цветовая температура», которая измеряется в Кельвинах [K].

Угол свечения у них составляет 115˚.

Ниже приведены основные характеристики светоизлучающих диодов CLN6A, как одного из лучших видов в этом классе (полный список возможных исполнений достаточно велик, поэтому приведены два типовых представителя).

Тип	Спектр излучения	Свет-й поток, лм		Номинальный ток, мА	Прямое падение напряжения, В
		Мин.	Макс.
CLN6A-WKW-CJ0L0153	Холодный белый 5500 К	60	101,8	300	3,8
CLN6A-MKW-CH0K0133	Теплый белый 3200 К	51	85,6

Как видно из таблицы спектр излучения влияет на величину светового потока – это правило для всех светодиодов белого свечения.

Для того чтобы точно определить характеристики белого светодиода необходимо знать его полное обозначение, поскольку в нем с помощью так называемых бинов зашифрованы все отличающиеся параметры. Например, светодиод XPEWHT может иметь бин по световому потоку Q5 (107 лм при токе 350 мА), а может R2 (114 лм) и R3 (122 лм). Ошибка или неполная маркировка при заказе может привести к «недостаче» люменов на 14% (если вместо R3 получим Q5). То же можно сказать про спектр излучения. Внимательно изучайте документацию производителя!

le-diod.ru