потужність світлодіода
- У вас є світлодіоди на сто ват.
- Ні, таких світлодіодів не буває.
- Ти, лошара, торгуєш світлодіодами і не розбираєшся.
Розмова в радіомагазині
Д ля початку, визначимося - що ми називаємо світлодіодом. Світлодіод - це напівпровідниковий кристал до корпусі або без корпусу з двома висновками. Це можуть бути дротові виведення або контактні площадки для поверхневого монтажу. Але їх в будь-якому випадку повинно бути два - плюс і мінус. Все, що виглядає інакше - НЕ світлодіод, як би дивно це не звучало :) Наприклад, світлодіодів на 12 вольт не буває. Буває світлодіод + резистор, навіть якщо і в одному корпусі, або складання світлодіодних кристалів.
А ссортімент світлодіодів формувався поступово, тому зараз спостерігається деяка плутанина в поняттях, і варто було б це якось упорядкувати. Але про це - трохи нижче, а зараз про типах. Обмовлюся, що занадто докладно розглядати не будемо, є достатньо інформації в циклі "Світлодіод для чайників"
Малопотужний (індикаторний) світлодіод
потужний світлодіод
Для того, щоб світлодіод витримав максимальний струм, слід дотримуватись таких умов.
1. Кристал світлодіода не повинен мати дефектів. Іншими словами, дуже важливий виробник світлодіодного чіпа. 90% китайських виробників закуповують чіпи в Кореї і на Тайвані, іноді навіть у Cree і інших брендів. Однак китайський світлодіод з "брендовим" чипом - сумнівне придбання, так як ціна ненабагато нижче оригіналу, а якість все-таки не те. Протягом останніх двох років китайці почали вирощувати свої кристали, але поки їх якість не на рівні. Основна проблема - їх важко визначити, залишається сподіватися на чесність поставщіка.К жаль, вони отримують все більше розповсюдження завдяки низькій ціні.
2. Розмір кристала. Мінімальний розмір кристала типового "емітера" 35x35 mil. Це трохи менше 1х1 мм. Звичайний розмір - 38х38 або 45х45 mil, тобто трохи більше 1х1 мм. (1 мил = 1/1000 дюйма = 0,0254 мм = 25,4 мікрона)
Е сть різновид світлодіодів зі збільшеним кристалом. Чим більше розмір кристала, тим вище світловий потік, максимальний робочий струм і максимальна потужність. Відповідно, візуально розрізнити стандартний світлодіод і світлодіод зі збільшеним кристалом досить легко.
Підсумовуючи, можна сказати, що практично будь-який однокристальний якісний китайський емітер є трехваттним, що, безсумнівно, буде хорошою новиною для любителів порозгонив кристали :) Деякі екземпляри непогано себе почувають при струмі до 1500 мА.
Л ожку дьогтю в цю новину додають такі нюанси.
1. Вам складно встановити якість кристала, якщо постачальник невідомий. Як мінімум бажано запитати продавця про те, чиї чіпи коштують в світлодіодах. Затримка з відповіддю побічно може сказати, що продавець погано розбирається в своєму товарі.
2. Часто кристал залитий люмінофором так, що його самого і не видно. Це не дуже добра ознака. Якщо люмінофора не шкодують - значить він дешевий. До того ж така заливка може приховувати кристал меншого розміру. До всього іншого, дешевий люмінофор здатний потемніти або навіть відшаруватися на підвищеному струмі.
3. Не відомо - з якого матеріалу виготовлені провідники до кристалу, і яка їхня товщина. Спочатку вони виготовляються із золотого дроту і повинні бути розраховані на струм не менше 1000-1500 мА. На практиці для здешевлення світлодіода застосовують дріт меншої товщини або з позолоченого срібла, а то і зовсім з міді або інших металів.
4. Невідомо якість приклеювання кристала до тепловідвідними основи. Якщо струм 300-350 мА терпимо для більшості "емітерів", то 700 мА пред'являють непропорційно підвищені вимоги до якості виготовлення. Іншими словами, при збільшенні струму в два рази, вимоги до якості приклеювання і пайки кристала до висновків зростають в чотири рази.
5. Не можна забувати, що зі збільшенням робочого струму падає загальна ефективність світлодіода. Якщо на струмі 350 мА він, умовно кажучи, видасть 100 люмен, то на струмі 700 мА - тільки 160-170, але ніяк не 200 люмен. І чим вище струм, тим нижче ефективність.
Також на вартість світлодіода впливає біновка по колірній температурі і відбір по падінню напруги. Якщо колірна температура мало впливає на надійність, то великий розкид в падінні напруги при паралельному з'єднанні здатний викликати серйозну різницю в світінні і нерівномірність розподілу струму. Відсутність цих операцій в технологічному ланцюжку при виготовленні світлодіода здешевлює його, але про стабільність характеристик готового виробу говорити не доводиться.
Д ругімі словами, використовувати струм вище 350 мА при відсутності виразної інформації про походження, або гарантій постачальника, не варто. Якщо вже дуже хочеться - забезпечте надлишковий тепловідвід і проконтролюйте температуру. Все-таки майже в два рази більше світла за ті ж гроші - варто ризикнути :) На струмі 700 мА светодиоду буде потрібно близько 70-80 кв.см площі радіатора. Контролювати температуру найкраще термопарою на виведення працюючого світлодіода, підвісивши цей висновок в повітрі. Це якщо є така можливість. Якщо немає - вимірювати максимально близько до підкладці світлодіода з боку радіатора. Температуру вище 70 градусів на радіаторі можна вважати критичною. На виведення може бути до 75 С. Однак оптимум - до 60 С.
На якому ж струмі оптимально використовувати світлодіод. Це залежить від поставленого завдання. Якщо завдання - створити максимально економічне джерело світла - краще звернути увагу на високоефективні світлодіоди, що видають більше 120-130 Лм на ват. При цьому експлуатувати їх на струмі вище 300 мА не варто. У підсумку ви отримаєте, по-перше, максимум енергоефективності, по-друге, світлодіод буде вічним при достатньому теплоотводе. Так, такі світлодіоди відчутно дорожче своїх побратимів з продуктивністю 100 Лм / ват. Але при цьому в довгостроковій перспективі більш дорогі діоди окупляться швидше. Якщо ж завдання максимальної економії не варто, цілком можна обійтися 35-38 mil чіпами, розігнаними до 600-700 міліампер. З точки зору собівартості готового виробу це відчутно вигідніше використання високоефективних світлодіодів.
Н апоследок торкнуся різниці між потужними однокристальними світлодіодами та збірками. Основний недолік збірок - більша вразливість в порівнянні з однокрісталлкамі. Наприклад, світлодіод Cree MX3 містить три кристала, з'єднаних паралельно. Як відомо, світлодіодні кристали мають деякий технологічний розкид. При паралельному підключенні один з кристалів практично завжди буде пропускати через себе більший струм і, як наслідок, навантаження на нього буде вище. В процесі експлуатації вихід з ладу одного кристала спричинить за собою збільшення струму через що залишилися два. Ця ж особливість робить світлодіод більш критичним до короткочасних перевантажень. Наступний мінус - точки пайки. Як показала практика, дуже часто світлодіод виходить з ладу внаслідок втрати контакту з кристалом через багаторазових циклів нагрівання-охолодження. Відповідно, якщо потужний світлодіод містить три кристала - ймовірність виходу з ладу з цієї причини зростає в три рази. Проте, різниця в ціні найчастіше компенсує цей недолік. Також до переваг можна віднести зменшення "точкового ефекту".
Х готель б відзначити, що китайські виробники часто хитрують при продажу потужних світлодіодних збірок (матриць). Перша з основних хитрощів - заява вищого робочого струму. Наприклад, якщо матриця містить 9 кристалів 38 mil, включених по схемі три послідовно-три паралельно, типовим вважається струм 300 мА * 3 = 900 мА, а потужність матриці, відповідно, близько 10 Вт. Заповзятливий виробник (продавець) заявляє ток 600 * 3 = 1800 мА і вуаля - матриця стає 20-ватної. І формально начебто ніяких проблем - 35-38 mil кристал, по ідеї, витримує такий струм без особливих наслідків. Але 9 таких кристалів, зібраних на єдиній підкладці, можуть дати непередбачуваний результат і по нагріванню, і по деградації (необоротного зменшення світлового потоку в процесі експлуатації).
Друга хитрість - установка в матрицю кристалів менше 35-38 mil. Це робить матрицю дешевше, але аж ніяк не краще.
Ну і третя хитрість - поєднання двох попередніх. Дає фантастичні результати при фантастично низькою ціною :)
Таким чином, при купівлі слід переконатися в тому, що вам не підсовують плоди діяльності таких хитрих підприємців.
Розділ статей про світлодіодах і світлі