Характеристики светодиода cree mt-g2

Маркировка светодиодов

В идентификации светодиодов сложностей меньше. Каждый тип обладает характерными внешними отличительными признаками. Различают две категории:

1. Цвет SMD-светодиода. В свою очередь, делят на группы по излучению: многоцветные диоды, нейтральный, теплый и холодный белый.
2. Размер элемента. По аналогии с зарубежной кодировкой используют 4 цифры, которые обозначают размер в миллиметрах. 3014 – размер 3 х 1.4 мм.

Число перед типом светодиода означает количество на 1 метр ленты. Для устройств с длинными выводами, заключенными в пластмассовый или стеклянный корпус, применяют систему цветовых элементов, ознакомиться с которой можно в таблице.

Пример цветовой маркировки светодиодов

Диоды иностранных производителей

Характеристики диодов Шоттки in5822

Похожий принцип с некоторыми отличиями используется в системе маркировки диодов импортного образца. Отличают три стандарта:

1. JEDEC – американский. Каждый диод представлен в виде набора обозначений в виде 1NXY, где X – это серийный номер, а Y – модификация. Первые два символа есть у всех приборов, поэтому в цветовой маркировке их не учитывают. Каждой цифре или литере соответствует свой цвет, согласно таблице.
2. PRO-ELECTRON – европейский. Две буквы в начале – материал и подкатегория диода. Серийный номер может иметь вид значения от 100 до 999 (бытовые приборы) либо с добавлением литер (Z10-A99), подразумевающих промышленное применение. Каждое из значений кодируется в цветовой элемент.
3. JIS – японский. Заметно отличается от предыдущих – в начале указывается функциональный тип: фотодиод, обычный диод, транзистор или тиристор. Затем идет S – обозначение полупроводника; следующая литера – тип прибора внутри категории, затем серийный номер и буква модификации (одна или две).

Цветовая маркировка по зарубежным системам

Запомнить все сочетания практически невозможно. Если усвоить хотя бы основные соответствия, разобраться в назначении диода удастся гораздо быстрее.

Классификация

В общем случае светодиоды CREE можно разбить на две группы: мощные под названием XLamp и сверхъяркие – High-Brightness.

Светодиоды XLamp делятся на следующие подгруппы:

• ML – мощность от 0.25 до 1.6 Вт. Предназначены, в основном, для дежурной подсветки небольших помещений;
• MX – мощность от 2 до 4 Вт. Используются при подсветке жилых помещений;
• XB – мощность 3-5 Вт. Сфера применения достаточно широка – от портативных фонарей до подсветки больших складских помещений;
• XH – керамические LED мощностью от 0.6 до 1 Вт. Благодаря высокому показателю отношения световой поток/мощность (150-180 Лм/Вт) могут использоваться при освещении домов, офисов и т.д;
• XHP35 – мощные (13 Вт) светодиоды. Предназначены для направленного излучения, например, при световой сигнализации на дорогах и подсветке парковок;
• XM – мощность 10 Вт. Используются в портативных фонарях и фарах;
• XP – самая обширная линейка. Мощность от 2 до 10 Вт. Производятся как белые, так и цветные. Ввиду многообразия моделей, могут использоваться практически в любом приложении;
• XQ – миниатюрные LED мощностью от 1 до 3 Вт. Выпускаются как в белом, так и в цветном исполнении. Используются для ночной подсветки архитектурных сооружений, а также теплиц и крупногабаритного транспорта;
• XR – белые и цветные диоды мощностью от 2 до 4 Вт. Предназначены для подсветки ночных зданий, транспорта, концертных площадок;
• XT-E – led мощностью 5 Вт. Выпускаются в белом и синем исполнении. Сфера применения достаточно широка – от бытовых фонариков до подсветки складов и жилых помещений.

Ниже представлен модельный ряд наиболее распространенных светодиодов XLamp:

Сверхъяркие светодиоды High-Brightness делятся на следующие группы:

• Р2 Oval 4-mm – цветные, представленные в красном, синем и зеленом исполнении. Предназначены для использования в различных RGB – устройствах, например, для подсветки мониторов и биллбордов;
• P2 Oval 5-mm – цветные светодиоды, разработанные специально для использования в LED-модулях типа «бегущая строка» и различных информационных указателях на дорогах, в аэропортах и т.д. Представлены в красном, зеленом, синем и желтом (янтарном) цветах;
• P2 Round 5-mm – здесь представлены как цветные, так и белые, предназначенные для работы в условиях повышенной влажности и при перепадах температуры, поэтому могут использоваться на открытом воздухе. Цветные светодиоды доступны в красном, синем, зеленом и желтом цветах. Белые светодиоды разделяются на два типа: cool white и warm white, то есть холодный и теплый оттенки;
• SMD – цветные и белые светодиоды в корпусе для поверхностного монтажа. Имеют маркировку типа CLx. Цветные LED можно разделить на single-color, то есть имеющие одну пару анод-катод и светящиеся одним цветом, и full-color, которые имеют три пары анод-катод и представляют собой, по сути, три разноцветных (RGB) светодиода в одном корпусе. Белые светодиоды, аналогично выводным LED типа Р2 Round, имеют разновидности cool white и warm white;
• P4 – белые и цветные светодиоды, предназначенные для создания направленного излучения, поэтому могут быть использованы при подсветке вывесок магазинов, сигнальных фонарей транспорта и др.

Внешний вид светодиодов High-Brightness показан на рисунке ниже:

Выбор светодиодов для фонарика

Выбирая диод для фонаря, следует учитывать следующее:

• оптическая система;
• светосила;
• назначение;
• особенности конструкции. Имеется в виду защита от механических повреждений, пыли, влаги, а также способ удержания прибора в руке;
• мощность ламп;
• ёмкость аккумуляторов;
• цветовая температура;
• оптическая система.

Для сборки мощного фонарика рекомендуется устанавливать светодиоды от фирмы Cree из линейки XM-L и XM-L2. В прожекторные модели лучше покупать чипы из серии MKR и MT-G2. Для самого яркого фонаря приобретают диоды Luminus SST.

Рис.5 – диод из серии Luminus SST.

Также необходимо учесть угол свечения. Светодиоды серии XR, XM и XP имеют угол от 90 до 120°, а световой поток составит 280 Лм. Мощность прибора в данном случае не превысит 2 Вт. Поскольку самое мощное изделие требует силы тока до 13000 мА, его показатель может достигать 40 Вт. В фонарь иногда устанавливается несколько разновидностей аккумуляторов, а именно:

• литий-полимерные;
• литий-ионные;
• никель-кадмиевые;
• никель-ионные.

Если это карманный фонарик, подойдут обычные пальчиковые батарейки. В профессиональные модели устанавливают аккумулятор. Самым лучшим вариантом считаются литий-ионные, обладающие большей мощностью при компактных размерах, а также отличающиеся высокой теплоотдачей. Единственный их минус – быстрая разрядка при низких температурах.

Светодиоды High-Brightness

Сверхъяркие светодиоды Cree составляют вторую крупную группу – High-Brightness, представители которой отличаются малой величиной тока от 20 до 70 мА. В группе выделяют 4 линейки светодиодов, которые отличаются вариантом исполнения. Благодаря такой унификации производителям удаётся конструировать конструкции разного форм-фактора и назначения.

PLCC

Линейка PLCC от компании Cree состоит из светодиодов, предназначенных для поверхностного монтажа. Независимо от цвета свечения их собирают на одном или нескольких кристаллах. В линейке представлен большой ассортимент светоизлучающих SMD диодов разных цветов и размеров. Среди новинок стоит выделить RGB диод CLYBA-FKA в корпусе PLCC-6, которые применяют в формировании табло с бегущей строкой.

P4

Следующий представитель сверхъярких светодиодов – SuperFlux, более известный под названием «Пиранья». Корпус из эпоксидного компаунда квадратной формы с вогнутой, выпуклой или овальной линзой равномерно распределяет световой поток под заданным углом рассеивания. Четыре металлических вывода гарантируют надёжность крепления в условиях повышенной вибрации. LED P4 от Cree устанавливают в прожекторах, сигнальных огнях авто и пр.

Круглые

Новое поколение круглых слаботочных светодиодов от Cree обеспечивает превосходное свечение. Их корпус выполнен из оптической эпоксидной смолы диаметром 5 мм. Потребляемый ток составляет всего 20 мА. Цветные круглые светодиоды имеют несколько модификаций, различных по силе света и углу свечения. Белые C535A-WJN и C503D-WAN выпускаются без стопперов, остальные модели оснащены ограничителями на выводах.

Овальные

Производство овальных светодиодов ориентировано на создание LED-экранов больших габаритов, что востребовано при создании рекламных щитов во всем мире. Овальные светодиоды Cree отличаются размером корпуса в 4 мм. Их уникальная конструкция позволяет излучать свет в двух направлениях: по оси X и по оси Y, что отображено в технических характеристиках. Наравне с круглыми аналогами они рассчитаны на ток 20 мА, устойчивы к солнечному свету, перепаду температур и влажности. Овальные светодиоды имеют меньшую силу света из-за большого угла рассеивания.

Американская компания Cree более чем на три четверти обеспечивает мировую потребность в карбиде кремния, пригодном для производства полупроводников, в том числе и светодиодов. Имея полный производственный цикл от выращивания кристаллов до создания светильников, корпорация прямо или косвенно участвует в техническом перевооружении осветительных систем многих предприятий мира.

Снижение себестоимости мощных светодиодов и уменьшение промежутка между разработкой и серийным выпуском – два неоспоримых факта, подтверждающих надёжность сотрудничества с Cree. Компания работает в соответствии с директивой RoHS, которая ограничивает содержание вредных веществ в продукции, поставляемой на рынок.

Читайте так же

Рассмотрим светодиодную продукцию, начиная от старых 5-мм, до сверхъярких мощных светодиодов мощность которых доходит до 10 Вт.

Чтобы выбрать «правильный» фонарик для своих нужд, нужно разобраться в том какие бывают светодиоды для фонариков и их характеристики.

Классификация

По одной из них светодиоды по назначению группируют так:

1. Индикаторные.
2. Осветительные.

Индикаторные в своей группе делятся на следующие виды.

DIP-диоды

Аббревиатура получена от Dual In-line Package или «двойное размещение в линию». Обычно корпусы – цилиндры, но есть и параллелепипеды. На нижнем торце проволочные аксиальные выводы, параллельные основной оси симметрии корпуса. Вывод катода меньшей длины, чем анода.

ДИП-светодиод над печатной платой, видна пайка в металлизованные отверстия.

Деление на типы – по диаметру корпуса и линзе на верхнем торце. Диаметры от 2-3 до 20 мм и более. Цвет свечения – любой, белых оттенков несколько.

Один из типов – мигающий 2-мя цветами, имеет 3 вывода.

Диоды Straw Hat

Дословный перевод – соломенная шляпа или брыль. Применяя к светодиодам – корпус похож на шляпу с округлым верхом.

Вариант ДИП-светодиода под названием Straw Hat или «соломенная шляпа».

Видны выводы разной длины, короткий – катод. Видны и ограничители высоты установки. Под линзой – кристалл с желтым люминофором.

Super Flux “Piranha”

Прямой перевод – сверхпоток. Piranha – перевод на русский язык – пиранья. Название светодиод получил из-за особенностей металлических выводов в виде узких полосок. Для упрощения установки в отверстия печатной платы у концов выводов при штамповке срезали углы. Так получились острые «зубы» хищной рыбы.

На выводе отштампованы «плечики» – ограничители, задающие высоту корпуса над платой. Так открыли корпус для охлаждения воздухом снизу. Кристаллы для пассивного охлаждения разместили на верхних торцах выводов.

Разместив в корпусе 2 или 3 чипа, увеличили поток света. А диод попал в группу сверхъярких.

Светодиод вида «пиранья» в прозрачном корпусе.

Виден кристалл, «накрытый» линзой и зауженные выводы-формирователи высоты установки.

SMD-светодиоды

Аббревиатура от Surface Mounted Device, перевод с английского – устройство, установленное на поверхность. Имеют вид прямоугольных корпусов из пластика или керамики. Выводы – снизу и на боковой части корпуса в виде контактных площадок.

Чаще всего – осветительные, но при малой мощности могут быть и индикаторными. Мощности от мВт (милливатт) до Вт. Свечение – любой цвет или оттенок белого света.

Виды фонариков со светодиодами

Выделяют несколько разновидностей фонариков, в которых используются светодиоды, а именно:

• в виде брелока. Это миниатюрное изделие для освещения предметов, находящихся на расстоянии 1-2 метров или ближе;
• универсальный. Пригодится на улице, где нет освещения, а также в быту. Фонарь компактный и удобно лежит в руке. Зачастую имеет металлический или пластиковый корпус. Оптимальным показателем светового потока для этой разновидности является 30 Люмен;
• тактический. Приобретают охотники, спасатели, военные и работники других спецслужб. Данные устройства отличаются надежностью, расширенным функционалом и энерговооруженностью. Световой поток может превышать 300 Люмен;
• туристический. Изделие отличается повышенной энерговооруженностью, возможностью регулировать угол светового луча и многофункциональностью. Большинство моделей оснащены дополнительными аксессуарами, например, сигнальным устройством;
• лампа. Подходит для освещения места привала в туристическом походе или палатки;
• подводный. Используется дайверами и является водонепроницаемым;
• поисковый. Фонарик предназначен для ношения в руке. Отличается повышенной яркостью и дальностью свечения (до 300 метров). Имеет отсек для батарей.

Рис.1 – виды фонариков.

Говоря о светодиодах, в зависимости от разновидности фонаря в них устанавливают чипы типа SMD, LED или сверхъяркие пятимиллиметровые диоды для фонарей сигнального типа. Именно последними чипами раньше оснащались практически все светодиодные фонари.

Рис.2 – сверхъяркий диод 5 мм.

Их главное преимущество – это низкая энергопотребляемость и компактность. Первые мощные фонарики оснащались несколькими сигнальными диодами, установленными на одну плоскость. У каждого из них был свой отражатель, который направлял световой поток в одну точку с остальными. Данная конструкция применяется до сих пор для поисковых приборов.

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.

Сравнение освещения

Сначала зафиксируем световой поток от фар со стандартными галогенками на Форде Фокус 2, дорестайл.

Свет и его границы от стандартных Фокуса H7 Bosch 55 Ватт.

Для максимальной наглядности, установим в одну  тестируемую лампочку, а в другой оставим галогенку.

Справа установлена диодная, слева галоген

Свет не соответствует стандартам, предъявляемым к фарам авто. Он сильно рассеивается в верхней части, не давая четкой границы. Этим грешит китайский ксенон, который часто молодые тюниговщики суют в отечественный автопром.

В обе  установлены светодиодки

Этим даже грешат обычные галогенки. Однажды купил галогенку на ближний, вроде, белорусского производства. По-быстрому поставил и поехал дальше. Вернувшись ночью, фарами осветил гараж и обнаружил, что новая белорусская лампа светила как эта светодиодная. Издалека было похоже на дальний. Подумал, что поставил неплотно или косовато. Около десятка раз переставлял и перепроверял положение, стояла плотно, как надо. В дальнейшем заменил на OSRAM и все стало  как надо.

Достоинства и недостатки

Светодиоды – СИД (светоизлучающий диод) или LED, от английского Light Emitting Diode – как источники электрического искусственного света обладают множеством достоинств. По сравнению с традиционными лампами накаливания ЛН, в т.ч. и галогенными, они более энергоэффективны. Это подтверждается таким параметром, как светоотдача. Например, светоотдача, т.е. отношение количества света, которое выдает источник света к потребленной мощности у разных источников имеет такие значения, в Лм/Вт:

• у обычных ламп накаливания – от 4-5 до 12-13;
• у галогенных – от 14 до 17-18;
• у люминесцентных – от 45-50 до 70;
• у разрядных металлогалогенных – от 75-80 до 100-105;
• у светодиодов и мощных разрядных натриевых ламп – около 110-115;
• у перспективных светодиодов – около 250-270.

К другим достоинствам относятся:

• длительный срок эксплуатации, который больше номинального срока службы ламп накаливания в 10-100 раз;
• к.п.д. значительно больший, чем у других источников света;
• высочайшая надежность обеспечена механической прочностью твердотельного кристалла, пайкой по большим плоскостям контактных площадок, небольшими размерами и массой корпуса приборов и пр.;
• электрическая безопасность – рабочее напряжение не превышает 12-18 В и только некоторые светодиодные изделия питаются от сети 230 В напрямую;
• безопасность для здоровья человека и природы – материалы, используемые в конструкции нейтральны или малоопасны, в то время в других энергоэффективных источниках света – разрядных лампах, люминесцентных трубчатых, компактных, индукционных и т.п. используется ртуть – материал 1-й группы опасности, который имеет свойства накапливаться в организме человека и животных;
• достаточно высокое качество света: разная цветовая температура, точное цветовоспроизведение, малый уровень пульсаций светового потока и т.п.;
• работа в разных климатических условиях: при высокой влажности и запыленности воздуха, при температуре минус 50-60℃;
• мгновенный выход на рабочий режим. Разрядным лампам на это требуется от 30 сек до нескольких минут;
• неограниченное число включений. Люминесцентные источники света имеют от 7-8 до 20-25 тыс. включений;
• высокая стабильность параметров во времени.

Белые светодиоды с трехкомпонентным люминофором имеют в спектре излучения 3-5 спектральных линий, а современные газоразрядные лампы – 2-3. Поэтому светодиоды имеют более высокий коэффициент цветопередачи, чем люминесцентные лампы.

Но светодиоды имеют и недостатки:

• ограничение по верхней рабочей температуре, не превышающей 80-100℃;
• высокая стоимость, но она компенсируется длительной работой и минимумом техобслуживания.

У некоторых разновидностей светодиодов при производстве обеспечивают нужный оттенок белого света – от супертеплого до очень холодного, или практически любой цвет. Регулируемые светодиоды – RGB-триады, тройки разноцветных кристаллов в одном корпусе, позволяют получить любой белый или цветовой оттенок. В светильниках, лентах и линейках, модулях на светодиодной основе эти возможности еще больше.

Цветовая маркировка

У каждого производителя собственная маркировка светодиодов. Например, в обозначении светодиода – LED-WW-SMD5050 его буквенные и цифровые элементы имеют расшифровку:

• LED – светодиод;
• WW – цвет свечения Warm White – белый теплый 2700-3500 K;
• SMD – корпус для поверхностного монтажа;
• 5050 – размеры корпуса в десятых долях миллиметра – 5,0×5,0.

Варианты аббревиатур оттенков белого света:

• DW – Day White – белый дневной (4000-5000 K);
• W – White, белый чистый (6000-8000 K);
• CW или WC – Cool White – белый холодный (8000-10 000 K);
• WSC – White Super Cool – белый суперхолодный , цветовая температура 15 000 К с характерным синеватым оттенком;
• NW – Neutral White – нейтральный белый – 5000 K.

Семейство SMD-матриц CREE MH

Не секрет, что применение светодиодных матриц (CoB) в производстве светильников хоть и нашло свою нишу, но не стало пока настолько массовым, как это прогнозировалось. В уличных и промышленных светильниках, то есть там, где требуется серьезная проработка КСС, матрицы пока еще отстают от дискретных светодиодов по разным причинам. Это и трудность подбора оптики со сложной кривой силы света; и желание компаний, обладающих собственным парком SMD-автоматов, обеспечивать загрузку приобретенного оборудования; и просто банальная боязнь принципиально новых решений, тем не менее имеющая реальные причины: если техника работы с дискретными светодиодами уже давно отлажена, то для матриц не все так очевидно.

Поэтому на стыке применения дискретных светодиодов и CoB компания CREE выпускает семейство матриц, в которых кристаллы упакованы в керамический SMD-корпус. В этих продуктах также реализована технология SC5 и они имеют очевидные аналоги в линейке матриц (рис. 3).

Рис. 3. Семейство SMD-матриц CREE MH

К особенностям семейства CREE MH можно отнести гибкость электрического подключения. MHB-A существует в трех модификациях: 36, 18 и 9 В, что позволяет подстроиться под нужный источник питания. MHD-E и MHD-G еще более интересны: MHD-E, помимо модификации на 36 В, имеет модификацию с гибридным подключением 9/18 В, где напряжение определяется конфигурацией контактной площадки на печатной плате (таблица 3).

Таблица 3. Основные параметры матриц CREE MH

	MHB-A	MHD-E	MHD-G
Внешний вид
Размеры, мм	5×5	7×7
Контактная площадка
Максимальная мощность, Вт	7	13	19
Максимальный ток, мА	175 (36 В); 350 (18 В); 700 (9В)	350 (36 В); 700 (18 В); 1400 (9 В)	500 (36 В); 1000 (18 В)
Угол излучения, град.	115
Тепловое сопротивление, ºС/Вт	5,5	3,2	2,6

Что такое светодиод

Светодиод – это твердотельный электрический источник искусственного света, изготовленный из полупроводниковых материалов p- и n- проводимости. Используя несколько технологий – напыление через маски, травление, эпитаксиальное осаждение и пр., получают p-n переход.

«Дырка» фактически неподвижна. Она имеет положительный заряд, равный заряду электрона. Электрон, «перескакивая» с внешней орбиты одного атома на внешнюю орбиту соседнего, передвигает в обратном направлении «дырку».

Таблица напряжения светодиодов

Чтобы светодиод обеспечивал при работе все характеристики, заданные его конструкцией и технологией изготовления, ему нужно обеспечить расчетное электропитание. Например, подать на его анод и катод напряжение, которое будет немного больше прямого напряжения p-n перехода. Избыток напряжения следует «погасить» на последовательно включенном резисторе. Резистор называется токоограничивающим. Он служит для того, чтобы не допустить превышения тока через p-n переход.

Таблица. Прямое напряжение p-n перехода светодиода цветного свечения.

Цвет свечения	Напряжение рабочее, прямое, В
белый	3,5
красный	1,63–2,03
оранжевый	2,03–2,1
желтый	2,1–2,18
зеленый	1,9–4,0
синий	2,48–3,7
фиолетовый	2,76–4
инфракрасный	до 1,9
ультрафиолетовый	3,1–4,4

Мощные светодиоды, их характеристики

Мощные светодиоды на основе COB-матриц. У крупных моделей в углах корпуса имеются отверстия для крепления. Модели небольших размеров крепятся пайкой на печатную плату.

В дополнение к обычным характеристикам светодиодов у мощных моделей добавляются несколько дополнительных характеристик:

• номинальная мощность, Вт;
• размер чипа, мм;
• номинальный рабочий ток кристалла или матрицы;
• срок службы, связанный со стандартами L 70, L80 и др.

Маломощные светодиоды

По величине потребляемой мощности – это светодиоды от 0,05 до 0,5 Вт, рабочий ток – 20-60 мА (средней мощности – 0,5-3 Вт, ток 0,1-0,7 А, большой – более 3 Вт, ток 1 А и более).

Конструктивно к маломощным светодиодам относятся несколько групп LED-излучателей света:

• светодиоды в корпусах SMD обычные и сверхъяркие;
• диоды типа DIP в цилиндрических корпусах – для монтажа в отверстия печатных плат;
• в корпусах типа «пиранья» – для монтажа в отверстия.

Маломощные светодиоды в разных корпусах.

На картинке светодиоды сверху вниз:

1. В цилиндрических корпусах типа DIP – с гибкими проволочными выводами для пайки в отверстия платы.
2. В корпусах типа «пиранья», они же Superflux, пайка в отверстия.
3. В корпусах с планарными выводами для монтажа на контактные площадки одно- и двухсторонних печатных плат или в «колодцы» многослойных плат.