Сверхяркие светодиоды: хаpaктеристика диодов с высокой яркостью свечения, понятие суперярких и ультраярких

Светодиодные приборы появились сравнительно недавно, но уже заметно потеснили другие виды осветительной техники. Они превосходят их по долговечности, экономичности и надежности в несколько раз. Единственным недостатком LED ламп до недавнего времени считалась высокая цена, но и этот вопрос производителям удалось успешно преодолеть.

Одним из последних новшеств стало появление светильников нового поколения. Они называются сверхяркие светодиоды, демонстрируют высокие эксплуатационные показатели по сравнению с более старыми образцами. Рассмотрим их внимательнее.

Содержание

• 1 Хаpaктеристика сверхъярких светодиодов
• 2 Виды
• 3 Область применения
• 4 Конструкция
• 5 Особенности монтажа
• 6 Основные выводы

Хаpaктеристика сверхъярких светодиодов

Светодиоды высокой яркости (так более точно следует их называть) представляют собой результат развития технологий и научных изысканий. К этой группе светильников принято относить элементы мощностью от 1 Вт и силой тока от 300 мА. Поскольку четкой классификации LED приборов не вводилось, для обозначения этих устройств используются разные синонимы — суперяркие, ультраяркие или сверхяркие светодиоды.

Все эти термины являются следствием вольного перевода английского HB LED (High Brightness LED) — светодиоды высокой яркости. Никакого принципиального различия между ними нет, все эти названия относятся к единой группе светильников.

Более точную идентификацию можно произвести по анализу технологии изготовления. В производстве сверхярких светодиодов используются два типа полупроводников:

• AlInGaP. На базе этого материала создают красные, оранжевые, желтые и зеленые элементы;
• InGaN. Служит основой для изготовления синих, сине-зеленых, зеленых и белых светодиодов. Для производства последних дополнительно используется фосфор.

Интересно! Один 5-мм светодиод способен продемонстрировать яркость свечения в несколько сотен мкд (милликандел). С возрастанием роли сверхярких LED ламп появилась необходимость в использовании более удобных единиц измерения светового потока, поэтому для обозначения принято использовать люмены. Они более реалистично отображают ситуацию, поскольку человеческий глаз неодинаково воспринимает световые волны разной длины.

Виды

Существует несколько разновидностей светодиодов повышенной яркости. Они различаются по названию фирм-изготовителей этих устройств или по типу монтажа на несущую поверхность:

• Epistar. Название этих изделий пошло от наименования тайваньской компании-производителя. Это компактные высококачественные сверхяркие светодиоды, которые имеют большой срок службы. Широко используются в разных областях светотехники;
• Cree. Такие лампы — детище американской одноименной компании. Светодиоды отличаются низким энергопотрeблением, продолжительным сроком эксплуатации и высоким качеством. Это является причиной дороговизны элементов Cree;
• SMD. Название означает способ монтажа — непосредственно на несущую поверхность (surface mount device). Эта группа устройств наиболее распространена и обширна. Состоит из элементов в корпусе PLCC различных серий — LN, LA, LN, LP и т.д.
• STD. Стандартные и всем известные круглые или овальные светодиоды сигнального типа. Серии — 374, 503, 4SM, 5SM и т.п.;
• P4 (Пиранья). Светодиод, напоминающий по форме корпуса SMD, но приподнятый над поверхностью несущей плоскости для увеличения вентиляции и отведения тепла. Серии — P41, P42, P43.

Существуют также мощные сверхяркие LED-элементы фирмы Cree, известные как XLamp. Они оснащены радиаторами для теплоотведения, поскольку высокая мощность способствует увеличенному нагреву, который губителен для светодиодов. Выпускается три разновидности светильников — XR, XP и MC. Они активно используются для установки в автомобильную систему освещения.

Область применения

Сверхяркие конструкции используются в различных областях применения. Различают два основных направления:

• сигнальное применение;
• освещение.

Разница между ними состоит в принципе пользования — сигнальные устройства выполняют функции оповещения, передачи информации. Они широко используются в светофорах, электронных табло, указателях и т.п. Проще говоря, сигнальные приборы человек рассматривает, а осветительные используются только как сторонние источники света. Области применения ультраярких светодиодов:

• наружные рекламные стенды, объемные конструкции;
• внутреннее и наружное освещение автомобилей;
• оформление дорожных оповещающих знаков;
• основное освещение жилых, общественных или производственных помещений;
• трaнcпортная сигнализация, в т.ч. на железной дороге, авиации, судоходстве;
• ландшафтная, подводная подсветка;
• медицинские приборы — эндоскопия, дерматология и прочие установки.

Поскольку потрeбление энергии сверхярких элементов значительно ниже, чем у альтернативных разновидностей светильников, использование этих приборов для наружного освещения или дальней индикации вполне обосновано. Кроме того, большой срок службы позволяет не слишком активно участвовать в работе сверхярких светильников, обходясь периодической очисткой от загрязнений и мелким ремонтом.

Конструкция

Суперяркие LED приборы принципиально не отличаются от устройства обычных светодиодов. Единственными дополнениями для них стал теплоотвод, на который монтируется элемент, тогда как обычные устройства крепятся на простое основание. В остальном это такие же светоизлучающие диоды.

Устройство мощных сверхярких ламп типа XR представляет собой металлический корпус, который одновременно выполняет функции рефлектора. Кристаллы изготовлены из карбида кремния, из него же в связке с нитридом алюминия делается подложка. Такое сочетание позволяет решить проблему теплового расширения материалов. Линза изготовлена из кварцевого стекла.

Важно! Она не имеет жесткого крепления к корпусу и удерживается благодаря липкой поверхности корпуса, покрытого специальным герметизирующим составом. Благодаря такой системе крепления появляется возможность избежать температурных напряжений. Кроме того, плавающая линза может выполнять автофокусировку несмотря на температуру в данный момент времени.

Возможности сверхярких устройств напрямую зависят от типа и размера излучающих кристаллов, использованных в данной модели светильника. Первые образцы делались на базе сравнительно небольших образцов, однако, в настоящее время появились технологии выращивания более крупных кристаллов.

Особенности монтажа

Важными условиями работы ультраярких светодиодов являются:

• правильное соблюдение полярности при подключении;
• обеспечение качественного теплоотведения.

Монтаж производится на специальные теплоотводящие основания. Они способны проводить электричество (чаще всего, изготовлены из металла), поэтому во время монтажных работ надо сразу обеспечивать качественную изоляцию. Кроме этого, необходимо действовать аккуратно, поскольку сверхяркие светильники довольно хрупкие. Если к ним отнестись без осторожности, можно сломать или вывести конструкцию из строя.

В остальном монтажные работы ничем не отличаются от обычных. При пайке рекомендуется использовать теплоотвод или ограничить время прикосновения паяльника к контактам до 10 секунд (не более).

Основные выводы

Сверхяркие светодиоды представляют собой LED элементы нового поколения. Они демонстрируют повышенную яркость свечения, обладают длительным сроком службы и низким энергопотрeблением. Высокие эксплуатационные качества сделали сверхяркие приборы востребованными в разных областях светотехники, рекламы и прочих направлениях.

Свои варианты использования сверхярких светодиодов излагайте в комментариях.