SMD-светодиоды и их характеристики

SMD-светодиоды постепенно завоёвывают всё большую популярность в сфере осветительного оборудования, вытесняя устаревшие источники света. В статье подробно описаны технические характеристики, особенности конструкции, где и как использовать, какие бывают разновидности, достоинства и недостатки, а также как правильно выбрать продукцию. Прилагаются схемы подключения.

Что такое SMD-светодиоды

Технология поверхностного монтажа (SMT) – это метод производства электронных схем, в котором компоненты монтируются или размещаются непосредственно на поверхности печатных плат. Электронное устройство, сделанное таким образом, называется устройством поверхностного монтажа (Surface-mount device). В промышленности этот метод в значительной степени заменил способ конструирования сквозных отверстий, который заключается в установке компонентов с помощью проволочных выводов в отверстия на плате.

Обе технологии можно применять на одной плате для компонентов, которые не подходят для поверхностного монтажа, как, например, силовые теплоотводящие полупроводники и массивные трансформаторы.

Компонент SMT меньше, чем его аналог, который проходит через отверстие. По этой причине он имеет либо меньшие выводы, либо они у него отсутствуют. У компонента могут быть короткие или плоские, матрица шариков массива (BGA) или выводы на корпусе устройства.

Изначально производство SMD LED происходило при помощи металлоорганической эпитаксии. Её особенности заключаются в полной автоматизации процесса изготовления в условиях чистых паров и газов. Производство самих кристаллов происходит с максимальным учётом всех имеющихся факторов, дабы получить в конечном итоге однородную структуру на поверхности подложки. Непосредственно после процесса доработки плёнка разрезается на нужные размеры, затем помещается в корпус и соединяется с контактными выводами.

Где и как используется

SMD LED — хороший выбор, когда необходим свет, при отсутствии более крупного светильника. Сверхъяркие диоды монтируются на платах, которые используются в крошечных устройствах, таких как беспроводные компьютерные мыши, пульты дистанционного управления, цифровые панели считывания (например, на посудомоечных машинах или микроволновых печах), цифровые часы или защитные панели клавиатуры.

По сравнению с классическими лампами накаливания светодиодные лампы как способны излучать белые оттенки света, так и могут распространять разноцветное свечение. Это преимущество позволяет использовать их как элементы декора, а не только как обыденные лампы для освещения.

Вместо того, чтобы потреблять энергию от электронных компонентов и расходовать ее в виде тепла (что означает выход из строя любой печатной платы), при активации она расходует ее как высококачественный свет. Сверхъяркие диоды долговечны и служат очень долго. Нередко сам светильник перестаёт функционировать задолго до того, как выйдут из строя все диоды.

Сверхъяркие диоды используются как основной компонент для SMD-лент. Среди разных видов имеются RGB-ленты. Их можно регулировать с помощью RGB-контроллера. В сочетании со светодиодными лампами Gauss светильники СМД создадут прекрасное и разнообразное освещение.

Особенности конструкции

Устройство конструкции и типоразмеры светодиодов SMD зависят от серии, модели и производителя.

Распространённая модель SMD 5050 имеет следующие особенности конструкции:

• Форм-фактор 5х5х1.6 миллиметров.
• Материал корпуса — термостойкий пластик.
• Форма корпуса — квадратная.
• На нижней стороне корпуса расположены три вывода для сверхъярких диодов.
• Подложки из металла для чипов размещены между выводами. Они способствуют равномерному рассеиванию тепловой энергии.
• С целью определения назначения каждого из выводов, на корпусе имеется скос одного из углов.
• Для защиты кристаллов производится специальная прозрачная линза. Материалы для изготовления — силикон или эпоксидный компаунд.
• У предыдущая версии SMD 3528 материалы изготовления те же.
• Имеет следующие отличия:
• Форм-фактор 3.5х2.8х1.4 миллиметров.
• Вывод для одного диода.

Технические характеристики светодиодов SMD

Характеристики СМД-светодиодов зависят от версии и производителя продукции.

SMD 3528

• Световой поток 5-11 Лм.
• Мощность 0.1 Вт.
• Номинальный ток составляет 20 мА
• Напряжение колеблется от 2.8 В до 3.1 В.
• Угол свечения 90 градусов.
• Рабочая температура от -40 до +85 градусов.
• Теплоотвод отсутствует.

SMD 5050

• Световой поток составляет 18-21 Лм.
• Мощность сверхъяркого диода состоит из мощности каждого из трёх кристаллов (0.7 Вт). Она составляет 0.21 Вт.
• Напряжение в диапазоне 3-3.3 В
• Номинальный ток составляет 20 мА.
• Прямой ток составляет 3х25 мА.
• Прямой пульсирующий ток 3х100 мА.
• Обратное напряжение составляет 5 В.
• Рабочая температура от -40 до +100 градусов.
• Индекс цветопередачи — 80-90 Ra.

SMD 5730

• Прямой ток варьируется от 150 мА до 300 мА.
• Прямой пульсирующий ток 300 мА.
• Световой поток 45-50 Лм.
• Угол рассеивания света составляет 120 градусов.
• Обратное напряжение 5 В.
• Индекс передачи цвета от 60 до 80 Ra.
• Мощность рассеивания 612 мВт.
• Рабочая температура от -40 до +130 градусов.

Цветовая температура светодиодов имеет широкий диапазон:

• тёплый белый (2900-4000 К).
• нейтральный (4300-4800 К).
• обычный дневной (5000-5800 К).
• холодный белый (6000-7500 К).

Схема подключения

При подключении нужно помнить о таких правилах:

1. Подключение в сеть должно происходить только при наличии резистора.
2. Характеристики нагрузки диодов совпадают.
3. Не использовать резисторы, чьё сопротивление меньше номинального.

Для подключения к стандартной сети с напряжением 220 В необходим драйвер со стабилизированным током.

Драйверы бывают двух видов: с гасящим конденсатором и с использованием микросхем стабилизатора.

При условии, если драйвер хорошо справляется с нагрузкой, коэффициент пульсации не будет превышать 10%, а то и вообще будет равен нулю.

Какие есть виды

Помимо вышеперечисленных, существуют следующие типы светодиодов SMD.

Разновидность 5730-1

• У этих моделей по два отдельных кристалла с мощностью 1 Вт.
• Улучшенные модели отличаются высоким световым потоком до 158 лм/Вт.
• Максимальный рабочий ток составляет 350 А.
• Пульсирующий ток – до 800 А.
• Напряжение 3.2 Вт.
• Электродырочный переход может выдерживать температуру до +130 градусов.
• Модель пригодна для пайки оплавлением по стандарту JEDEC J-STD-020C.

Модель 3014 является относительно новым образцом сверхъярких диодов. 

• Прямой ток кристалла не должен быть выше 30 мА.
• Прямое напряжение колеблется от 3.0 до 3.6 В.
• Белые светодиоды с тёплыми оттенками света имеют минимальную световую отдачу – 8 Лм.
• У LED с холодными оттенками светоотдача максимальная – 13 Лм.
• Размеры SMD-светодиодов составляют 3.0х1.4х0.75 миллиметров.
• Выводы анода и катода уходят на нижнюю часть корпуса. Это должно учитываться при производстве печатной платы.
• Размер контактных площадок увеличен, что значительно улучшает функцию теплоотвода и крепление самого диода.

Достоинства

• Маленькие размеры и необходимость меньшего количества отверстий означают, что их быстрее и легче сделать.
• Важно отметить, что такие светодиоды имеют гораздо больший угол рассеивания света, чем обычные светодиоды. Он обычно составляет 120, а не 60 или 45 градусов. Причина этого заключается в том, что они не полагаются на эпоксидное покрытие, которое фокусирует их свет.
• Более широкий угол распространения света является менее направленным. Это делает его лучше для разных целей, включая точечное, прожекторное и общее освещение.
• Регулировка яркости. Многие модели имеют функцию диммирования (затемнения). Это можно осуществить либо широтно-импульсной модуляцией, либо просто уменьшив прямой ток.
• Прочность. Сверхъяркие диоды изготавливаются на основе твёрдых компонентов. Их трудно повредить внешним ударом, в отличие от классических ламп накаливания.

Недостатки

• Понижение эффективности. КПД SMD-диодов уменьшается с увеличением электрического тока. Уровень нагрева также возрастает с увеличением тока, что снижает срок службы устройства. Эти эффекты накладывают практические ограничения на ток, пропускаемый через светодиод.
• Влияние насекомых. Светодиоды гораздо более привлекательны для насекомых, чем лампы накаливания или натриевые газоразрядные лампы.
• Использование в зимних условиях. Они не выделяют большое количества тепла в сравнении с традиционными электрическими лампами, светофоры с SMD-диодами остаются покрыты снегом.

Как выбрать

• Упаковка должна быть сухой, чистой и без повреждений.
• Правильность написания названия продукции и производителя.
• Обязательное наличие штрихкода (и/или QR-кода).
• Все параметры и характеристики указаны на упаковке.
• Наличие паспорта и/или инструкции.

Благодаря своей широкой сфере применения данного типа светодиодов, они являются прекрасным выбором для решения разных дизайнерских и строительных задач. Более того, они прекрасно подойдут для декоративных и рекламных целей, а высокие стандарты защиты дают возможность размещать ленты в помещениях с высокой влажностью и даже под водой, создавая неповторимую и оригинальную подсветку, а вместе с компактными светодиодными лампами GX53 свечение станет разнообразнее и качественнее.