Подключаем светодиод по всем правилам. Светодиоды «Пиранья» Примеры использования Некоторые характеристики светодиодов Пиранья

В наших предыдущих статьях мы много раз описывали процесс изготовления платы для установки в автомобиль различных светодиодных модулей. Использование метода ЛУТ дает очень широкие возможности для реализации самых смелых идей. Однако в последнее время все чаще наши клиенты задают вопрос о том, как сделать по этой технологии плату, которая была бы больше размером, чем стандартный лист А4. Дело в том, что у абсолютного большинства имеется принтер, который способен печатать только в формате А 4 и, следовательно, более крупные платы изготовить по методу ЛУТ не представляется возможным. В этой статье мы постараемся подробно описать, как с помощью. Метода ЛУТ делать составные платы на примере «светодиодных ресничек».

Светодиодный модуль, который необходимо создать имеет длину 43 см. А так как в наличии имеется принтер и сканер формата А4 (длина А4 составляет 29,7 см, если что), то плату необходимо делать составную.

Для начала нарисуем плату и распечатаем ее на 2 разных листах А4. Важно делать плату немного с запасом, чтобы впоследствии удалить лишнее. По методу ЛУТ переносим изображение на тектолит.

Наносим на платы метки соединения, чтобы проще было монтировать цельную плату. Теперь платы готовы к травлению.
Вырезаем лишний текстолит и переходим к травлению.

Аккуратно отрезаем лишнее по линии разреза. Край должны быть максимально плоскими, чтобы обе платы соединились и выглядели как единое целое.

Удаляем все лишнее и приступаем к припаиванию светодиодов и резисторов.

С обратной стороны платы спаиваем сами платы между собой.

Плата готова.

Теперь ее легко можно использовать в качестве светодиодных ресничек. Достаточно подобрать рассеиватель и можно устанавливать модуль в автомобиль.

Главное отличие светодиодов Пиранья от светодиодов SMD

Светодиоды Пиранья – что такое? И почему такое необычное «хищное» название получили светоизлучающие кристаллы.

Конечно же, они не имеют ничего общего с южно-американской рыбой, кроме некоторого внешнего сходства.

Ассоциация с рыбой возникает из-за четырех выводов-«зубов», выходящих из корпуса вниз. На выводах имеются ограничители высоты установки корпуса над платой, из-за которых они похожи на зазубрины на зубах пираньи.

Корпус светодиодов типа «пиранья», в международном обозначении Piranha – это прозрачный прямоугольный в плане элемент, внутри которого расположен светоизлучающий кристалл, накрытый сверху линзой.

Главное отличие от SMD-светодиодов в том, что SMD-светодиоды – это безвыводные корпуса, которые приклеиваются к поверхности печатной платы, после чего подключаются к контактным площадкам этой платы пайкой. Светодиод SMD – это светоизлучающий кристалл, помещенный в керамический корпус, на боковых гранях которого методом вжигания металла в поверхность керамики выполнены контактные площадки. Кристалл приклеивается или припаивается на поверхность подложки и от контактных площадок на корпусе до полупроводниковых структур кристалла идут алюминиевые или золотые проволочные выводы. Они привариваются к кристаллу.

Некоторые характеристики светодиодов Пиранья

Корпуса светодиодов «пиранья» изготавливаются из прозрачного компаунда на основе эпоксидных полимеров. Они имеют вертикальные металлические выводы, которые вводятся в отверстия печатных плат и припаиваются к контактным площадкам с одной или с обеих сторон платы. Эти корпуса, например, в компании CREE обозначаются как Р4 и носят название Пиранья или Piranha.

Рассмотрим основные характеристики светодиодов Пиранья .

Светодиоды Пиранья по классификации компании CREE относятся к группе сверхъярких. Рабочий ток этих светодиодов в пределах десятков миллиампер (30, 50, 70 мА).

Сверхяркие светодиоды Пиранья имеют квадратный корпус, из которого вниз выходят четыре вывода. Размеры корпуса 7,6 х 7,6 мм, в его верхней части расположена выпуклая линза. Корпуса имеют три варианта исполнения:

• Р41 – линза круглая, углы рассеяния света – 40, 70 и 100 град. для синих, янтарных, зеленых светодиодов, для белых – 60 и 90 град, световой поток, Лм – от 4,4 до 13,2;
• Р42 – углы 120 град. цвет – красный, зеленый, синий и янтарный, световой поток – от 11 (синий) до13,2 (янтарный);
• Р43 – угол – 40/35, поток – 2,13 – 8,2.

Достоинства светодиодов Пиранья

Достоинств у этих светоизлучающих кристаллов множество. Важнейшие из них:

1. Большое количество тепла, отводимого от кристалла, обеспечивается металлическими вертикальными выводами, которые впаиваются в печатную плату, и позволяет эффективно отводить тепло, в том числе через печатные проводники.
2. Стойкость к вибрациям и ударам – обеспечена малой массой элементов конструкции и их приклеиванием и сваркой.
3. Плоская и/или выпуклая линзы обеспечивают большой выбор углов рассеивания света.
4. При массовом производстве монтаж на плату поддается автоматизации.
5. Возможна установка корпуса над платой с небольшим зазором, который позволяет дополнительно отводить тепло.

Светодиоды «Пиранья» выпускает и наш постоянный партнер – компания Arlight . Познакомиться с ними можно .

Светодиод представляет собой полупроводниковый кристалл в корпусе или без него с двумя выводами (проволочными или контактными площадками), которые являются контактами питания.

Он проводит электрический ток только в направлении от анода к катоду, при этом на анод подают положительное напряжение, а на катод – отрицательное.
Световой диод нельзя подключать к источнику питания непосредственно, т.к. он выйдет из строя, произойдет электрический пробой (сгорит). Для правильного включения в электрическую цепь ему нужен ограничитель, что и делают, устанавливая последовательно со светодиодом резистор. Такой резистор называется ограничительным. Кроме резистора, может устанавливаться интегральная или использоваться AC/DC-преобразователи.

При огромной разновидности типов светодиодов, все они имеют параметры, по которым они различаются, а это существенно влияет на способ их питания.

Основные параметры, на которые следует обращать внимание это:

• сила тока (ток прямой номинальный);
• падение напряжения (напряжение между катодом и анодом при прохождении номинального прямого тока).

Чтобы осуществить подключение светодиодов, какмаломощных, так и сверхмощных,необходим источник питания, который выдает напряжение не меньше, чем падение напряжения. Это аксиома. На упаковке со световыми диодами имеется его характеристика - , которая указывает величину падения напряжения.

Способы подключения

Как подключить светодиод или несколько светодиодов? Как правильно соединить их в схему или ? Как просто присоединить светодиоды к колонке или к звуковой карте компьютера, да и еще так, чтобы они мигали в такт музыке?

Для этого рассмотрим особенности подключения различных светодиодов.

Из практики известно, что при подключении к разным напряжениям питания одного светового диода необходимы ограничительные резисторы на следующее электрическое сопротивление:

• от 3 до 5 В – 100 Ом;
• от 5 до 9 В – 220 Ом;
• от 9 до 15 В – 470 Ом;
• от 15 до 28 В – 2 кОм;
• 220 В – 150 кОм.

Использовав следующую формулу:

где: R – сопротивление резистора (Ом);

U – напряжение питания (В);

dU – падение напряжения (В);

I – номинальный ток светодиода (А).

Последовательное подключение светодиодов вносит в эту формулу следующие изменения – вставляется вместо одного падения напряжения сумма падений напряжения всех световых диодов, имеющихся в схеме, при этом они должны иметь одинаковый номинальный ток, но номинальное падение напряжения может быть разным.

Мощность резистора

Необходимая мощность резистора подсчитывается по формуле:

где: Р – мощность резистора (Вт);

U пит. – напряжение источника питания (В);

U пад. – прямое падение напряжения на светодиоде (В);

R – сопротивление резистора (Ом).

Параллельное подключение требует знания всего лишь одного правила – нельзя соединять светодиоды на один резистор. К каждому световому диоду необходимо подключать свой резистор. Расчеты ведутся точно так же, как и для одиночного включения.

Подключение светодиодов большой мощности

Разрабатывались специально для осуществления освещения и подсветки и имеют мощность от 1 до 5 и более Вт. Основной характеристикой таких светодиодов является световой поток, который измеряется в люменах. Их отличительная черта – в процессе работы значительно нагреваются. Именно поэтому они чаще всего устанавливаются на радиатор или включаются через токовый драйвер. Для этого, в зависимости от мощности и места установки, используются драйверы:

• LEDDRV5 - для световых диодов 1Вт (0,35А);
• LEDDRV13 для световых диодов 3Вт и 5Вт.

К драйверу возможно подключение от 1 до 5 светодиодов, причем все они будут питаться одинаковым током.

Хорошим вариантом является использование AC/DC-преобразователей, имеющих стабилизированный ток. Это позволяет отказаться от установки внешних компонентов, таких как резистор или драйвер. Кроме того, это упрощает подключение мощных световых диодов, делает удобной эксплуатацию и снижает стоимость системы.

Сверхяркие светодиоды «Пиранья»

Светодиоды Пиранья состоит из 3-х диодов, расположенных в пластиковом корпусе, прямоугольной формы, который залит компаундом. Является аналогом светильника и светодиодной лампы. Широко применяется в оптоэлектронной промышленности. Выпускается 5 цветов.

Преимущества пираньи:

• повышенная сила свечения (до 18 люменов);
• низкое энергопотребление;
• маркировка провода, упрощающая монтаж;
• вибро- и удароустойчивость;
• повышенный срок эксплуатации.

Подключается светодиод пиранья к источнику питания так же, как и мощные световые диоды. Характеристика указывается на упаковке.

RGB светодиоды

Относятся к источникам декоративного света и применяются в сувенирной продукции и для подсветки. В одном светодиоде RGB размещаются кристаллы синего, зеленого и красного цвета, что позволяет синтезировать любой оттенок. Производителями выпускаются белые и матричные RGB светодиоды. Монтаж прост – Подключение светодиодов ргб к источнику питания, который в свою очередь питается от сети 220 В. Управление цветом осуществляется с помощью специального устройства, называемого контроллером.

Светодиод Пиранья относится к сверхъярким. В некоторых каталогах они встречаются под названием Superflux, что в переводе с английского означает «сверх поток», имеется ввиду, конечно, световой поток. Как правило, они прямоугольного типа с 4-мя ножками (пинами).

Изготавливают Пираньи 4х основных цветов: красный, зеленый, синий, белый. Но могут быть и любого другого: от ультра-ярко-красного, до ультра-ярко-синего, практически фиолетового цвета. Как правило, Пиранья состоят всегда из 3-х диодов, которые расположены в одном пластиковом корпусе, прямоугольной формы, залитого специальным компаундом.

Цвет зависит от того, какой из трех светодиодов горит ярче, а какой тусклее. При одинаковом световом потоке от трех диодов(красного, зеленого и синего) получаем чисто белый свет. Исключение составляют светодиоды основных цветов. Их цвет установлен на заводе производителе, и изменить его самостоятельно невозможно.

Выпускаются и так называемые многоцветные светодиоды, которые обозначаются буквами RGB в аббревиатуре. Часто их называют полноцветными, так как при правильном подключении можно получить любой цвет свечения. Как это сделать рассмотрим позже.

Обозначение в каталогах для светодиодов Пиранья следующее: BL-FL 7670 PG C XXX. Вместо ХХХ могут находиться цифры, но обычно этих знаков вовсе нет, поскольку это дополнительная информация не особенно нужная покупателю, а вот все остальное важно.

• BL – сокращенное название производителя (в данном случае BETLUX).
• FL – обозначает, что это светодиод типа Пиранья, от слова FLUX.
• 7670 – тип корпуса.
• PG – цвет излучаемого света (в данном случае pure green – чисто зеленый).
• С – цвет линзы (в данном случае от слова clear — прозрачный).

Пиранья применяются практически во всех видах освещения: от декоративной подсветки или индикации процессов, до сверхмощных уличных прожекторов. В последнее время они довольно часто стали использоваться в автомобильной промышленности. Это и габаритные огни, и стоп-сигналы, и сигналы поворотов, и фонари заднего хода.

Некоторые умельцы интегрируют их в колесные диски для придания оригинальности своему автомобилю. На рынке представлены и влагостойкие светодиоды Пиранья, благодаря которым можно самостоятельно устроить подсветку в аквариуме, бассейне или просто сделать подсветку своего жилища снаружи, то есть на открытом воздухе.

Внешний вид монохромного LED Пиранья представлен на чертеже ниже.

Как можно заметить, ножки обозначены большими латинскими буквами А и С. А – означает Анод (положительный электрод), С – катод (отрицательный электрод).

В некоторых каталогах ножки обозначаются цифрами, в этом случае цифры 1 и 2 означают анод, 3 и 4 – катод. Электрическая схема распайки представлена слева.

Для запитки достаточно одной анодной ножки и одной катодной. На схеме показан один светодиод для простоты понимания, хотя это не всегда соответствует действительности, обычно их три.

Многоцветные Пираньи имеют несколько другую распайку (смотри схему ниже).

В данном случае цифра 1 – обозначает анод, 2 – катод синего led, 3 – зеленого и 4 – красного.

Преимущества

В первую очередь это, конечно, огромный срок службы. Он колеблется, в зависимости от производителя: 30 — 100 тысяч часов. А 100000 часов это более 11 лет непрерывной (круглосуточной) работы. Во-вторых, это надежность. В-третьих, они не боятся ультрафиолетового излучения. Пиранья ночью могут освещать пространство, а днем находится под палящими лучами солнца, на это не способен ни один современный cсветоизлучающий диод.

Отличительные особенности:

• Пиранья устойчивы к динамическим нагрузкам (тряске);
• устойчивы к температурным перепадам;
• имеют самый низкий коэффициент изменения сопротивления в зависимости от температуры;
• выдерживают броски напряжения;
• имеют широкий диапазон углов освещенности в зависимости от модели. Этот угол колеблется от 40 до 120 градусов. Можно выбрать любой.

Сам светодиод установлен на гибкой пластиковой основе, что позволяет ему не бояться ни тряски, ни вибрации. Ножки специально утолщены для простоты распайки и надежного отвода излишнего тепла, которое неминуемо возникает при работе.

Как подключить

При подключении первым делом стоит учитывать максимальную силу тока, которую способен выдержать светодиод. Она дана в паспортных данных. Обычно это 20-25 мА.

В технических характеристиках указано, на какое напряжение он рассчитан. Это напряжение обычно составляет от 2 до 4,5 вольт. Если Вы подключаете светодиод, рассчитанный на 2 вольта, к гальваническому элементу (батарейке) с максимальным напряжением 1,5 вольта, то никакого дополнительного сопротивления с цепи, последовательно со светодиодом, ставить не нужно.

Необходимо помнить, что в бытовой сети ток переменного напряжения, а светодиоды работают только на постоянном.

Для того чтобы подключать светодиоды в сеть необходимо переменный ток сделать постоянным при помощи выпрямителя, и только потом подключать светоизлучающий диод. Можно соединять их в линию соблюдая полярность.

К примеру, Ваш выпрямитель выдает 200 вольт, а светодиод рассчитан на 2 вольта, то в линии должно быть не меньше 100 светодиодов. В случае если столько Вам не нужно, то в линии вместо светодиодов нужно поставить сопротивление, которое погасит лишнее напряжение. Количество напряжения, которое должно погасить сопротивление рассчитывается как разница напряжения питания и сумма напряжений каждого светодиода подключенного в данной линии.

Допустим, дано напряжения питания в 200 вольт и максимальный ток в светодиоде – 25 мА, при напряжении на нем в 2 вольта. Рассчитываем полное сопротивление цепи. 200/0,025=8000 Ом, или 8 кОм. В случае если необходимо зажечь 10 светодиодов, то вычитаем из данного числа сопротивление самих светодиодов. Обычно оно есть в паспортных данных, но не всегда. Его можно найти разделив напряжение, в данном случае 2 вольта, на ток, в данном случае – 0,025А, получим сопротивление 80 Ом на каждом светодиоде. 80*10=800 Ом. Сопротивление, которое необходимо поставить в последовательную цепь дополнительно со светодиодами 8000-800=7200 Ом. Данное сопротивление погасит напряжение 7200*0,025=180 вольт, оставив на все светодиоды 20 вольт или по 2 вольта на каждый.

Необходимо помнить, что при выходе из строя хотя бы одного светодиода в последовательной цепи вся цепочка перестанет гореть.

Подключая многоцветный светодиод Пиранья необходимо рассчитывать сопротивление в каждой цепи, а их там три. К точке 1 подключается плюс источника питания. Сопротивления подключаются к точкам 2, 3 и 4. Далее цепь замыкается на минусе источника питания. Изменяя сопротивления в цепи 2, 3 или 4 можно менять излучаемый диодом цвет.

Видео

Дополнительно о LED Пиранье можно посмотреть хорошее видео, где автор подробно рассказывает про преимущества и сферу применения данных диодов.

Выводы

Пиранья идеальны для применения, как в быту, так и на автомобилях, поскольку они не бояться тряски и вибрации. При соблюдении определенных правил подключения они прослужат верой и правдой долгие годы. Время гарантированного срока работы гораздо больше срока эксплуатации любого автомобиля или любого другого прибора используемого в быту.