Общее устройство и принцип работы SMD светодиодов
Этот вид светодиодов – плата, на поверхности которой закреплен кристалл, выращенный при помощи технологии металлоорганической эпитаксии. Самый важный этап производства – создание контактов и их покрытие пленками из металла.
Каждый диод монтируется в корпус, оснащается выводами, покрывается составом, отводящим или излучающим свет. Белые светодиоды покрываются люминофором. На кристалл устанавливается купол, фокусирующий свет. Тепло отводится через подложку, если диод мощный, устанавливается радиатор. Электрический ток превращается в свет в p-n- переходе (так же, как в любом другом диоде).
Основное преимущество СМД конструкции – максимальное приближение кристалла к подложке, отводящей тепло. На одну плату монтируется один или несколько светодиодов. Если в одном осветительном приборе их большое количество, свет достаточно мощный без установки дополнительных оптических систем. Достаточно обыкновенного стекла, потери из-за которого не превышают 8%.
Корпуса SMD отличаются по форме и размерам, они напрямую соединяются с монтажной платой при помощи контактной площадки.
Внимание! Благодаря простоте установку может выполнить неспециалист.
Маркировка диодов
Маркировка выводных диодов:
Наиболее распространены следующие системы кодирования:
JEDEC (США) — Стандартизированная система EIA370 нумерации N-серии.
Вид кода: .
Первая цифра – цифра, отражающая количество переходов в элементе (1 для диодов).
Буква – всегда буква “N”.
Серийный номер – двух-, трех- или четырехзначное число, которое отражает порядковый номер регистрации полупроводникового прибора в EIA.
Суффикс – отражает разбивку приборов одного типа на различные типономиналы по характерным параметрам. Суффикс может состоять из одной или нескольких букв.
Например: 1N34A/1N270 (германиевый диод), 1N914/1N4148 (кремниевый диод), 1N4001-1N4007 (кремниевый выпрямительный диод на 1A) и 1N54xx (мощный кремниевый выпрямительный диод на 3A).
PRO ELECTRON (Европа);
Обозначение состоит из четырех элементов.
Первый элемент – буква, обозначающая тип полупроводникового материала, используемого в приборе:
- A – германий;
- B – кремний;
- C – арсенид галлия;
- R – другие полупроводниковые материалы.
Второй элемент – буква, обозначающая тип полупроводникового прибора:
- A – маломощные импульсные и универсальные диоды;
- B – варикапы;
- E – туннельные диоды;
- G – приборы специального назначения (например, генераторные), а также сложные приборы, содержащие в одном корпусе несколько различных компонентов;
- H – магниточувствительные диоды;
- P – светочувствительные приборы (фотодиоды, фототранзисторы и т.п.);
- Q – светоизлучающие приборы (светодиоды, ИК-диоды и т.п.);
- X – умножительные диоды;
- Y – выпрямительные диоды, бустеры;
Третий элемент – буква, которая ставится только для приборов, предназначенных для применения в аппаратуре специального назначения (промышленной, профессиональной, военной и т.п.). Обычно используются буквы “Z”, “Y”, “X” или “W”. В обозначениях приборов общего назначения этот элемент отсутствует.
Четвертый элемент – двух-, трех- или четырехзначный серийный номер прибора.
В обозначении могут присутствовать и некоторые дополнительные элементы. Например, такой же, как и в системе JEDEC суффикс, который отражает разбивку приборов одного типа на различные типономиналы по характерным параметрам.
Для некоторых типов приборов (таких как стабилитроны) может применяться дополнительная классификация. При этом к основному обозначению (может также быть через дефис или дробь) добавляется дополнительный код. Например, часто применяется дополнительный код, содержащий сведения о напряжении стабилизации и его возможном разбросе (“A” – 1%, “B” – 2%, “C” – 5%, “D” – 10%, “E” – 15%). Если напряжение стабилизации – не целое число, то вместо запятой ставится буква V. В дополнительном коде для выпрямительных диодов указывается максимальная амплитуда обратного напряжения.
Например, BZY88C4V7 – это кремниевый стабилитрон специального назначения с регистрационным номером 88, напряжением стабилизации 4.7 В с максимальным отклонением этого напряжения от номинального значения ±5%.
Таблица 1 — Цветовое кодирование диодов (PRO ELECTRON).
JIS (Япония, Азия);
Обозначение состоит из пяти элементов.
Первый элемент – цифра, отражающая количество переходов в элементе (0 – фотодиоды; 1 – диоды).
Второй элемент – буква “S”, обозначающая полупроводниковые приборы (Semiconductors).
Третий элемент – буква, обозначающая тип полупроводникового прибора:
- E – диоды;
- G – диоды Ганна;
- Q – светоизлучающие диоды;
- R – выпрямительные диоды;
- S – слаботочные диоды;
- T – лавинные диоды;
- V – варикапы, p-i-n-диоды, диоды с накоплением заряда;
- Z – стабилитроны, ограничители.
Четвертый элемент – это серийный (регистрационный) номер прибора.
Пятый элемент – модификация прибора (“A” – первая, “B” – вторая и т.д.).
После стандартной маркировки может следовать дополнительный индекс (“N”, “M”, “S”), отражающий некоторые специальные свойства прибора.
Маркировка SMD диодов:
SMD диоды маркируются обычно с помощью буквенно-числового кода. В зависимости от типа корпуса (т.е. его размера) и производителя, применяется та или иная система кодирования. Вполне очевидно, что рассмотреть все виды кодирования не представляется возможным. Поэтому далее будут рассмотрены некоторые коды для наиболее часто применяемых корпусов диодов. Более полную версию систем кодирования SMD диодов Вы можете посмотреть .
Для корпусов SOD80 (MiniMELF):
Пример:
BZV87-1V4 – кремниевый стабилитрон на напряжение стабилизации 1.4 В.
Остальные номиналы стабилитронов кодируются подобным образом.
Цветовая маркировка:
Часто производитель кодирует лишь тип диода:
Для корпусовSOT89:
Краткие технические хаpaктеристики
При изготовлении осветительных приборов производители руководствуются несколькими хаpaктеристиками:
- габаритами платы;
- количеством кристаллов;
- вольтажом и током;
- светопотоком;
- температурой среды эксплуатации.
Таблица самых распространенных SMD светодиодов:
| Тип SMD | Количество кристаллов | Габариты (мм) | Мощность (Вт) | Ток (мА) | Светопоток (лм) | Температура среды |
| 3528 | 1 | 3,5х2,8х1,4 | 0,02 или 0,06 | 20 | 5-7 | -40 – +85 |
| 5050 | 3 или 4 | 5х5х1,6 | 0,02 | 60 или 80 | 18-20 | -40 – +60 |
| 5630 | 1 | 5,6х3х0,75 | 0,2-0,4 | 150 | 58 | -25 – +65 |
| 5730 | 1 или 2 | 5,7х3х0,75 | 0,5 или 1 | 150 или 300 | 50 или 158 | -40 – +65 |
| 3014 | 1 | 3х1,4х0,75 | 0,1-0,12 | 30 | 9-13 | -40 – +85 |
| 2835 | 1 | 2,8х3,5х0,8 | 0,2, 0,5 или 1 | 60, 150 или 300 | 20, 50 или 100 | -40 – +85 |
Эти лампочки могут быть одно-, двух- и многоцветные. Из них можно создавать жесткие и гибкие модули любой формы (круглые, прямоугольные, линейные, с цоколем). Круглый радиатор используется в прожекторах.
Справка! Количество диодов в модуле постепенно уменьшается благодаря появлению высоковольтных SMD (на 15 и даже 45 В).
Цветовая маркировка диодов в корпусах SOD-80
Корпус SOD-80, известный также как MELF, представляет из себя маленький стеклянный цилиндр с металлическими выводами.
Примеры маркировки диодов.
Маркировка 2Y4 к 75Y (E24 серия) BZV49 1W кремниевый стабилитрон (2.4 – 75V) Маркировка C2V4 к C75 (E24 серия) BZV55 500mW кремниевый стабилитрон (2.4 – 75V)
Катодный вывод помечен цветным кольцом.
Маркировка приборов цветными кольцами.
| Вывод катода | Прибор |
| Черный (Black) | BAS32, BAS45, BAV105 LL4148, 50, 51,53, LL4448 BB241,BB249 |
| Черный и кочичневый (Black Brown) | LL4148, LL914 |
| Черный и оранжевый (Black Orange) | LL4150, BB219 |
| Коричневый и зеленый (Brown Green) | LL300 |
| Коричневый и черный (Brown Black) | LL4448 |
| Красный (Red) | BA682 |
| Красный и оранжевый (Red Orange) | BA683 |
| Красный и зеленый (Red Green) | BA423L |
| Красный и белый (Red White) | LL600 |
| Оранжевый и желтый (Orange Yellow) | LL3595 |
| Желтый (Yellow) | BZV55,BZV80,BZV81 series zeners |
| Зеленый (Green) | BAV105, BB240 |
| Зеленый и черный (Green Black) | BAV100 |
| Зеленый и кочичневый (Green Brown) | BAV101 |
| Зеленый и красный (Green Red) | BAV102 |
| Зеленыый и оранжевый (Green Orange) | BAV103 |
| Серый (Gray) | BAS81, 82, 83, 85, 86 |
| Белый (White) | BB219 |
| Белый и зеленый (White Green) | BB215 |
Некоторые SMD-диоды в цилиндрических корпусах MiniMELF (SOD80 / DO213AA / LL34) или MELF (DO213AB / LL41) часто маркируются цветными полосками (первая, ближняя к краю полоска расположена у катода) в соответствии с таблицей слева.
| Тип | 1 полоса | 2 полоса | Эквивалент |
| BA682 | нет | BA482 | |
| BA683 | BA483 | ||
| BAS32 | нет | 1N4148 | |
| BAV100 | BAV18 | ||
| BAV101 | BAV19 | ||
| BAV102 | BAV20 | ||
| BAV103 | BAV21 | ||
| BB215 | BB405B | ||
| BB219 | нет | BB909 |
см. также:
SMD 5630 и 5730
SMD 5630 обозначили новую ступень развития технологии. На производствах используются другие материалы, позволяющие увеличить мощность и световой поток, доступны изделия RGB. В ленты на один метр монтируется 60 шт., в металлические линейки – 72 шт.
SMD 5730 конструктивно похожи на 5630, основные отличия – увеличенный поток света и всего 2 контакта. Модификация с током 300 мА может работать в импульсном режиме, температура кристалла может достигать +130оС. Для повышения мощности СМД 5630 и 5730 устанавливаются на металлическую плату, эффективно отводящую тепло.
Пайка чип-компонентов
Проводить домашнюю пайку можно только в случае крупных элементов. Те детали, чей типоразмер меньше 0805, вручную монтировать затруднительно, тут для спаивания используется специальная печь. Пропайка smd в домашних условиях – дело, требующее внимания и соблюдения множества нюансов, радиолюбители берутся за него нечасто.
Технология монтажа элементов на поверхность платы существенно упростила процедуру сборки, поспособствовав ее автоматизации. Также она позволила удешевить производство и более плотно размещать электронные компоненты.
SMD 2835
У Led 2835 прямоугольная площадка, покрытая люминофором, яркость в 2-3 раза превышает показатели 3528. Корпус тоньше (если сравнивать с 5050), площадки контактов больше. На метр ленты устанавливается 30, 60 или 120 таких диодов.
Справка! Led SMD 3528, 2835, 5050 и 5630 – это один светодиод, отличающийся по количеству кристаллов и форме корпуса. Именно эти параметры определяют яркость и мощность. У 5050 и 5630 (5730) для вывода светового потока более широкое окно, обеспечивающее повышенные показатели эффективности в расчете на лм/Вт.
Цветовая маркировка диодов в корпусах SOD-80
Корпус SOD-80, известный также как MELF, представляет из себя маленький стеклянный цилиндр с металлическими выводами.
Примеры маркировки диодов.
Маркировка 2Y4 к 75Y (E24 серия) BZV49 1W кремниевый стабилитрон (2.4 – 75V) Маркировка C2V4 к C75 (E24 серия) BZV55 500mW кремниевый стабилитрон (2.4 – 75V)
Катодный вывод помечен цветным кольцом.
Маркировка приборов цветными кольцами.
| Вывод катода | Прибор |
| Черный (Black) | BAS32, BAS45, BAV105 LL4148, 50, 51,53, LL4448 BB241,BB249 |
| Черный и кочичневый (Black Brown) | LL4148, LL914 |
| Черный и оранжевый (Black Orange) | LL4150, BB219 |
| Коричневый и зеленый (Brown Green) | LL300 |
| Коричневый и черный (Brown Black) | LL4448 |
| Красный (Red) | BA682 |
| Красный и оранжевый (Red Orange) | BA683 |
| Красный и зеленый (Red Green) | BA423L |
| Красный и белый (Red White) | LL600 |
| Оранжевый и желтый (Orange Yellow) | LL3595 |
| Желтый (Yellow) | BZV55,BZV80,BZV81 series zeners |
| Зеленый (Green) | BAV105, BB240 |
| Зеленый и черный (Green Black) | BAV100 |
| Зеленый и кочичневый (Green Brown) | BAV101 |
| Зеленый и красный (Green Red) | BAV102 |
| Зеленыый и оранжевый (Green Orange) | BAV103 |
| Серый (Gray) | BAS81, 82, 83, 85, 86 |
| Белый (White) | BB219 |
| Белый и зеленый (White Green) | BB215 |
Некоторые SMD-диоды в цилиндрических корпусах MiniMELF (SOD80 / DO213AA / LL34) или MELF (DO213AB / LL41) часто маркируются цветными полосками (первая, ближняя к краю полоска расположена у катода) в соответствии с таблицей слева.
Применение SMD светодиодов
В качестве элементов общего освещения светодиоды СМД стали использовать недавно (после достижения интенсивности излучения 120 лм/Вт). Это позволила производить светодиодные лампы, способные заменить люминесцентные и с нитью накала. Производители заботятся о том, чтобы потребителям при замене не нужно было менять или перестраивать систему освещения, покупать другие светильники и прожекторы. Из СМД Led просто собрать любые матрицы и встроить в стандартные корпуса люминесцентных и галогеновых ламп.
Широко используются:
- конструкции SMD-Led-прожектор-датчик движения в подъездах многоквартирных домов, на территориях частных домов, в бытовых помещениях;
- ленты из СМД 5050 – освещение помещений различного назначения;
- ленты из СМД 5630 в подвесных и натяжных потолках;
- компактные СМД 3014 и СМД 3528 в декоративной подсветке жилых и коммерческих помещений;
- СМД 2825 – в основной источник и подсветка;
- в системах аварийного освещения.
Диоды в узком корпусе крепятся на любые поверхности, для корпуса 3-5 мм требуется алюминиевый профиль, хорошо отводящий тепло. Мощность и цвет света подбирается для каждой сферы. Благодаря широкому углу освещения SMD используются на производствах ламп с самыми распространенными видами цоколей и прожекторов.
Любую ленту из СМД можно разделить и прикрепить как в помещении, так снаружи (в декоративных конструкциях, различных коробах, рекламных конструкциях).
Цветовая маркировка стабилитрона
Для обозначения параметров стабилитрона используются цветные отметки, выполненные в виде опоясывающих корпус полосок. Отрицательный контакт (катод) обозначается черной (иногда серой) полосой. Необходимо учитывать, что у отечественных деталей черное кольцо может обозначать как катод, так и анод. На импортных деталях цветные кольца находятся ближе к отрицательному выводу.
Цвет (или сочетание цветов) полосок обозначает тип стабилитрона. Это несколько усложняет процесс идентификации, так как надо сначала определить сам тип стабилитрона, потом найти сведения о его параметрах. Однако, малый размер деталей не позволяет нанести подробную информацию, поэтому приходится решать вопрос наиболее надежным способом. Маркировка не стирается, не меняет цвет при нагреве, что позволяет определить номинал и тип стабилитрона даже после короткого замыкания прибора.
Плюсы и минусы светодиодов SMD
Небольшие габариты диодов СМД и большой поток света при минимальном энергопотрeблении позволило осуществлять сборку плат автоматизированно.
Кроме таких качеств как экономичность, удобство, надежность, у этих источников света есть и другие достоинства:
- независимость от циклов включения/выключения;
- моментальный розжиг;
- высокая устойчивость к механическим повреждениям и вибрациям благодаря плотному прилеганию (без отверстий) к плате и компактности;
- широкий выбор по цвету (2600К-10000 К);
- цветопередача 75-85 Ra;
- бесшумная работа;
- минимизация риска поражения током благодаря низкому напряжению питания;
- экологическая безопасность (в составе нет вредных веществ, в потоке света нет ультрафиолетовых лучей);
- отсутствие мерцания (при условии, что диод качественный);
- максимальная температура нагрева 90оС;
- колбы ламп с цоколем производятся из пластиков, не создающих осколков при повреждении;
- возможность регулировать не только яркость, но и цвет света;
- простой монтаж и обслуживание;
- стандартная утилизация.
Как у любого источника света, у СМД диодов имеются и недостатки. Основным рядовые потребители считают высокую стоимость. В модули диоды устанавливаются на значительном расстоянии друг от друга, светятся отдельные точки, что не может обеспечить равномерность светового потока. Еще один недостаток – низкая ремонтопригодность осветительных приборов. СМД только теоретически можно перепаять, на пpaктике модуль необходимо отправлять на завод, выпустивший его. В результате ремонт обходится дороже, чем замена модуля.
Для того, чтобы СМД-диод отработал заявленный производителем срок службы, требуются дорогие системы питания и охлаждения (без них кристаллы быстро деградируют).
Основные выводы
Большинство потребителей при покупке источников света ориентируются на срок службы. При выборе светодиодов решающую роль играет стоимость.
Эффективность этих источников света зависит от многих факторов, в том числе качества охлаждения и пускорегулирующего устройства. На пpaктике модули из СМД-диодов часто проигрывают люминесцентным лампам с цоколем по соотношению цены и срока службы.
По-другому складывается ситуация с прожекторами с датчиками движения. Они экономят электроэнергию и удобны в использовании благодаря отсутствию выключателя. Такие приборы служат долго, если изготовлены одним из ведущих производителей. Эти осветительные приборы достаточно широко используются дизайнеры ландшафта.
При покупке любого светодиодного оборудования не стоит ориентироваться на цены, основной критерий – изготовитель. При выборе в интернет-магазине заказывать светодиоды нужно у производителя. Если изделие качественное, обязательно есть описание с указанием размеров, тока, напряжения, массы.
Необходимо так же учесть, что заявленный срок службы чаще всего далек от реального. Этот параметр зависит от пропускаемого через диод тока и качества системы охлаждения. Чем выше ток, тем быстрее деградирует кристалл, поэтому самые мощные изделия служат не более 40-50 тыс. часов. При снижении яркости на 30% осветительное оборудование меняется.
