LED-Eigenschaften: Stromverbrauch, Spannung, Leistung und Lichtleistung

Die Zeiten, in denen die LEDs nur als Indikatoren für das Einschalten von Geräten verwendet wurden, sind lange vorbei. Moderne LED-Geräte können Glühlampen in Haushalts-, Industrie- und Straßenlaternen vollständig austauschen. Dies wird durch die verschiedenen Eigenschaften von LEDs erleichtert, da Sie wissen, dass Sie das richtige LED-Analog wählen können. Die Verwendung von LEDs eröffnet aufgrund ihrer grundlegenden Parameter eine Fülle von Möglichkeiten im Bereich Beleuchtung.

Was sind die LEDs?

Die LED (englisch: LED, LED, LED) ist ein Bauelement, das auf einem künstlichen Halbleiterkristall basiert. Durch das Durchleiten eines elektrischen Stroms wird das Phänomen der Photonenemission erzeugt, das zur Lumineszenz führt. Dieses Glühen hat einen sehr engen Bereich des Spektrums und seine Farbe hängt vom Halbleitermaterial ab.

LEDs mit rotem und gelbem Glühen werden aus anorganischen Halbleitermaterialien auf der Basis von Galliumarsenid hergestellt, Grün und Blau werden auf der Basis von Indium-Galliumnitrid hergestellt. Um die Helligkeit des Lichtstroms zu erhöhen, werden verschiedene Additive verwendet oder ein Mehrschichtverfahren verwendet, wenn eine Schicht aus reinem Aluminiumnitrid zwischen den Halbleitern angeordnet wird. Infolge der Bildung mehrerer Elektron-Loch-Übergänge (p – n) in einem Kristall steigt die Leuchtkraft.

Es gibt zwei Arten von LEDs: zur Anzeige und Beleuchtung. Die erste wird verwendet, um die Aufnahme verschiedener Geräte in das Netzwerk sowie Quellen für dekorative Beleuchtung anzuzeigen. Es handelt sich um farbige Dioden, die in einem durchsichtigen Gehäuse untergebracht sind, und jede von ihnen hat vier Leiter. Infrarotlicht emittierende Geräte, die in Geräten für Fernbedienungsgeräte (Fernbedienung) verwendet werden.

Im Bereich der Beleuchtung werden LEDs verwendet, die weißes Licht ausstrahlen. LEDs unterscheiden sich farblich durch kaltes Weiß, neutrales Weiß und warmweißes Leuchten. Es gibt eine Klassifizierung für die Beleuchtung von LEDs nach der Installationsmethode. SMD-LED-Markierung bedeutet, dass das Gerät aus einem Aluminium- oder Kupfersubstrat besteht, auf dem ein Diodenkristall angeordnet ist. Das Substrat selbst befindet sich in dem Gehäuse, dessen Kontakte mit den Kontakten der LED verbunden sind.

Ein anderer LED-Typ wird durch OCB angezeigt. In einer solchen Vorrichtung sind auf einer Platine viele mit Phosphor beschichtete Kristalle angeordnet. Dank dieser Konstruktion wird eine hohe Leuchtdichte erreicht. Diese Technologie wird bei der Herstellung von LED-Lampen mit hohem Lichtstrom auf relativ kleiner Fläche eingesetzt. Dies macht die Herstellung von LED-Lampen wiederum zu den günstigsten und kostengünstigsten.

Beachten Sie! Beim Vergleich der Lampen mit SMD- und COB-LEDs kann festgestellt werden, dass die ersten durch Ersetzen einer ausgefallenen LED repariert werden können. Wenn die Lampe nicht an den COB-LEDs funktioniert, müssen Sie die gesamte Karte mit Dioden austauschen.

Bei der Auswahl einer geeigneten LED-Lampe für die Beleuchtung sollten Sie die Parameter der LEDs berücksichtigen. Dazu gehören Versorgungsspannung, Leistung, Betriebsstrom, Wirkungsgrad (Lichtleistung), Lumineszenztemperatur (Farbe), Strahlungswinkel, Abmessungen, Degradationszeit. Wenn Sie die grundlegenden Parameter kennen, können Sie leicht Instrumente auswählen, um das eine oder andere Beleuchtungsergebnis zu erhalten.

In der Regel wird für gewöhnliche LEDs ein Strom von 0,02 A bereitgestellt. Es gibt jedoch LEDs, die für 0,08 A ausgelegt sind. Diese LEDs enthalten leistungsfähigere Geräte, an denen vier Kristalle beteiligt sind. Sie befinden sich im selben Gebäude. Da jedes der Kristalle insgesamt 0,02 Å verbraucht, verbraucht eine Vorrichtung 0,08 Å.

Die Stabilität der LED-Geräte hängt von der Stromstärke ab. Bereits eine geringfügige Erhöhung der Stromstärke trägt zu einer Abnahme der Strahlungsintensität (Alterung) des Kristalls und einer Erhöhung der Farbtemperatur bei. Dies führt letztendlich dazu, dass die LEDs blau werden und vorzeitig ausfallen. Wenn die Stromanzeige deutlich ansteigt, brennt die LED sofort.

Um den Stromverbrauch zu begrenzen, sind Stromregler für LEDs (Treiber) in LED-Lampen- und Leuchtenausführungen vorgesehen. Sie wandeln den Strom um und bringen ihn auf den gewünschten Wert der LEDs. Wenn Sie eine separate LED an das Netzwerk anschließen möchten, müssen Sie Strombegrenzungswiderstände verwenden. Der Widerstand für die LED wird basierend auf ihren spezifischen Eigenschaften berechnet.

Guter Rat! Um den richtigen Widerstand zu wählen, können Sie den Rechner für die Berechnung des Widerstands für die LED im Internet verwenden.

Woher weiß man die Spannung der LEDs? Tatsache ist, dass der LED-Spannungsparameter als solcher nicht vorhanden ist. Stattdessen wird die Spannungsabfallcharakteristik der LED verwendet, d. H. Die Spannung am Ausgang der LED, wenn der Nennstrom durch sie fließt. Der auf der Verpackung angegebene Spannungswert gibt den Spannungsabfall wieder. Wenn man diesen Wert kennt, kann man die am Kristall verbleibende Spannung bestimmen. Dieser Wert wird bei den Berechnungen berücksichtigt.

Aufgrund der Verwendung verschiedener Halbleiter für LEDs kann die Spannung an jeder von ihnen unterschiedlich sein. Wie kann man herausfinden, wie viel Volt die LED hat? Sie können die Farbe der Glühgeräte bestimmen. Für blaue, grüne und weiße Kristalle beträgt die Spannung beispielsweise etwa 3 V, für Gelb und Rot – von 1,8 bis 2,4 V.

Bei der Parallelschaltung von LEDs mit identischer Leistung und einer Spannung von 2 V können folgende Probleme auftreten: Durch die Variation der Parameter fallen einige Dioden aus (brennen), während andere sehr schwach leuchten. Dies geschieht aufgrund der Tatsache, dass bei einem Anstieg der Spannung von sogar 0,1 V ein Anstieg des durch die LED fließenden Stroms um den Faktor 1,5 beobachtet wird. Daher ist es wichtig sicherzustellen, dass der Strom der Nenn-LED entspricht.

Es wird ein Vergleich des Lichtstroms der Dioden mit anderen Lichtquellen durchgeführt, wobei die Stärke der von ihnen emittierten Strahlung berücksichtigt wird. Instrumente mit einem Durchmesser von etwa 5 mm erzeugen 1 bis 5 µm Licht. Der Lichtstrom einer 100W-Glühlampe beträgt 1000 lm. Beim Vergleich muss jedoch berücksichtigt werden, dass das Licht der gewöhnlichen Lampe gestreut wird, während das der LED gerichtet ist. Daher muss der Abstrahlwinkel der LEDs berücksichtigt werden.

Der Streuwinkel verschiedener LEDs kann zwischen 20 und 120 Grad liegen. Wenn sie beleuchtet werden, leuchten die LEDs in der Mitte heller und reduzieren die Beleuchtung an den Rändern des Streuwinkels. Somit beleuchten LEDs einen bestimmten Raum besser und verbrauchen weniger Strom. Wenn Sie jedoch den Beleuchtungsbereich vergrößern möchten, müssen Sie die Lampe mit Streulinsen konstruieren.

Wie lässt sich die Leistung von LEDs bestimmen? Um die Leistung der LED-Lampe zu ermitteln, die zum Austauschen der Glühlampe erforderlich ist, müssen Sie den Faktor 8 anwenden. Sie können also eine herkömmliche 100-W-Lampe durch ein LED-Gerät mit einer Mindestleistung von 12,5 W (100 W / ersetzen. Zur Vereinfachung können Sie die Daten der Leistungstabelle von Glühlampen und LED-Lichtquellen verwenden:

Bei der Verwendung von LEDs für die Beleuchtung ist ein sehr wichtiger Indikator für den Wirkungsgrad, der durch das Verhältnis des Lichtstroms (lm) zur Leistung (W) bestimmt wird. Vergleicht man diese Parameter mit verschiedenen Lichtquellen, so ergibt sich, dass der Wirkungsgrad einer Glühlampe 10-12 lm / W, Fluoreszenz – 35-40 lm / W, LED – 130-140 lm / W beträgt.

LED-Farbtemperaturquellen

Einer der wichtigen Parameter von LED-Quellen ist die Temperatur des Glühens. Die Einheiten dieser Größe sind Kelvin Grad (K). Es ist zu beachten, dass je nach Lumineszenztemperatur alle Lichtquellen in drei Klassen unterteilt sind, unter denen Warmweiß eine Farbtemperatur von weniger als 3300 K hat, Tagweiß von 3300 bis 5300 K und Kaltweiß über 5300 K.

Beachten Sie! Die angenehme Wahrnehmung von LED-Strahlung durch das menschliche Auge hängt direkt von der Farbtemperatur der LED-Quelle ab.

Die Farbtemperatur wird normalerweise an der Markierung von LED-Lampen angegeben. Sie wird durch eine vierstellige Zahl und den Buchstaben K angegeben. Die Wahl der LED-Lampen mit einer bestimmten Farbtemperatur hängt von den Eigenschaften der Beleuchtung ab. Die folgende Tabelle zeigt die Verwendung von LED-Quellen mit unterschiedlichen Lichttemperaturen:

Aufgrund der Wellennatur der Farbe kann die Farbtemperatur der LEDs anhand der Wellenlänge ausgedrückt werden. Bei der Markierung einiger LED-Geräte wird die Farbtemperatur als ein Intervall unterschiedlicher Wellenlängen angezeigt. Wellenlänge ist angegeben? und wird in Nanometern (nm) gemessen.

Standardgrößen von SMD-LEDs und ihre Eigenschaften

Aufgrund der Größe von SMD-LEDs werden Geräte in Gruppen mit unterschiedlichen Eigenschaften eingeteilt. Die beliebtesten Leuchtdioden mit Baugrößen sind 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 und 5630. Die Eigenschaften von SMD-LEDs variieren je nach Größe. Daher unterscheiden sich verschiedene Arten von SMD-LEDs in Helligkeit, Farbtemperatur und Leistung. Bei der Markierung von LEDs geben die ersten beiden Ziffern die Länge und Breite des Geräts an.

Die Hauptparameter der SMD 2835 LEDs

Die Haupteigenschaften von SMD-LEDs 2835 umfassen einen vergrößerten Strahlungsbereich. Im Vergleich zu der Vorrichtung SMD 3528, die eine runde Arbeitsfläche aufweist, hat die Abstrahlfläche der SMD 2835 eine rechteckige Form, die bei geringerer Elementhöhe (etwa 0,8 mm) zu einer größeren Lichtleistung beiträgt. Der Lichtstrom einer solchen Vorrichtung beträgt 50 lm.

Das Gehäuse der SMD 2835 LEDs besteht aus hitzebeständigem Polymer und kann Temperaturen von bis zu 240 ° C standhalten. Es ist zu beachten, dass die Degradation der Strahlung in diesen Elementen während 3000 Betriebsstunden weniger als 5% beträgt. Darüber hinaus hat die Vorrichtung einen relativ niedrigen thermischen Widerstand des Kristall-Substrat-Übergangs (4 C / W). Der maximale Betriebsstrom beträgt 0,18 A, die Kristalltemperatur beträgt 130 ° C.

Die Lumineszenzfarbe erzeugt warmes Weiß mit einer Lumineszenztemperatur von 4000 K, Tagesweiß ist 4800 K, Reinweiß liegt zwischen 5000 und 5800 K und Kaltweiß mit einer Farbtemperatur von 6500-7500 K. Es ist zu beachten, dass der maximale Lichtstrom von Instrumenten mit Kaltweiß ist eine Lumineszenz, Minimum – bei Leuchtdioden von warmweißer Farbe. Das Design der Vorrichtung erhöht die Kontaktflächen, was zu einer besseren Wärmeableitung beiträgt.

Guter Rat! SMD 2835 LEDs können für jede Art von Installation verwendet werden.

SMD 5050 LED-Eigenschaften

Das Gehäuse des SMD 5050 enthält drei gleiche LED-Typen. LED-Quellen für Blau, Rot und Grün weisen technische Eigenschaften auf, die denen von SMD 3528-Kristallen ähneln: Der Betriebsstrom jeder der drei LEDs beträgt 0,02 A, somit beträgt der Gesamtstromwert des gesamten Geräts 0,06 A. Damit die LEDs nicht ausfallen, wird empfohlen, diesen Wert nicht zu überschreiten.

SMD 5050 LED-Geräte haben eine Gleichspannung von 3-3,3 V und eine Lichtleistung (Netzstrom) von 18 bis 21 lm. Die Leistung einer LED besteht aus drei Leistungswerten der einzelnen Kristalle (0,7 W) und beträgt 0,21 W. Die Farbe des von den Geräten emittierten Glühens kann in allen Nuancen weiß sein, grün, blau, gelb und mehrfarbig.

Die Nähe der LEDs verschiedener Farben in einem SMD 5050-Gehäuse ermöglichte mehrfarbige LEDs mit getrennter Steuerung jeder Farbe. Zur Regelung von Leuchten mit SMD 5050-LEDs werden Steuerungen verwendet, so dass die Lumineszenzfarbe nach einer bestimmten Zeit problemlos von einer zur anderen geändert werden kann. Typischerweise verfügen solche Geräte über mehrere Steuerungsmodi und können die Helligkeit der LEDs anpassen.

Typische SMD 5730 LED-Spezifikationen

SMD 5730 LEDs sind die modernen Vertreter von LED-Geräten, deren Gehäuse geometrische Abmessungen von 5,7 x 3 mm hat. Sie gehören zu LEDs mit hoher Helligkeit, deren Eigenschaften stabil sind und sich qualitativ von den Parametern der Vorgänger unterscheiden. Diese aus neuen Materialien gefertigten LEDs zeichnen sich durch erhöhte Leistung und einen hocheffizienten Lichtstrom aus. Darüber hinaus können sie bei hoher Luftfeuchtigkeit arbeiten, sind temperatur- und vibrationsbeständig und haben eine lange Lebensdauer.

Es gibt zwei Arten von Geräten: SMD 5730-0.5 mit einer Leistung von 0,5 W und SMD 5730-1 mit einer Leistung von 1 W. Eine Besonderheit der Geräte ist die Möglichkeit ihres Betriebs mit einem Impulsstrom. Der Wert des Nennstroms SMD 5730-0,5 beträgt 0,15 A. Mit Impulsbetrieb kann das Gerät einem Strom von bis zu 0,18 A standhalten. Diese Art von LED bietet einen Lichtstrom von bis zu 45 Lumen.

Die LEDs der SMD 5730-1 arbeiten mit einem konstanten Strom von 0,35 A und im gepulsten Modus bis zu 0,8 A. Die Lichtleistung eines solchen Geräts kann bis zu 110 lm betragen. Aufgrund des hitzebeständigen Polymers hält das Instrumentenkoffer Temperaturen bis zu 250 ° C stand. Der Streuwinkel beider SMD 5730-Typen beträgt 120 Grad. Der Degradationsgrad des Lichtstroms beträgt bei 3000 Stunden weniger als 1%.

Cree LED Eigenschaften

Die Firma Cree (USA) beschäftigt sich mit der Entwicklung und Produktion von superhellen und leistungsstarken LEDs. Eine der Gruppen von Cree-LEDs wird durch eine Reihe von Xlamp-Geräten dargestellt, die in Single-Chip und Multi-Chip unterteilt sind. Eine der Eigenschaften von Einkristallquellen ist die Verteilung der Strahlung an den Rändern der Vorrichtung. Diese Innovation ermöglichte die Herstellung von Lampen mit einem großen Beleuchtungswinkel und einer minimalen Menge an Kristallen.

In der XQ-E Hochintensitäts-LED-Quellen-Serie reicht der Lichtwinkel von 100 bis 145 Grad. Mit einer geringen geometrischen Abmessung von 1,6 x 1,6 mm beträgt die Leistung von superhellen LEDs 3 Volt und der Lichtstrom beträgt 330 Lumen. Dies ist eine der neuesten Entwicklungen von Cree. Alle LEDs, deren Design auf Basis eines Einkristalls entwickelt wurde, verfügen innerhalb des CRE 70-90 über eine hochwertige Farbwiedergabe.