Шкала цветовых температур распространённых источников света.
Диапазоны цветовой температуры для ламп. Маркировка цвета свечения.
Маркировка люминесцентных ламп по цветовой температуре.
Светодиод 3 мм характеристики. Основные параметры светодиодов в светодиодных лампах, ленте, светильниках
При выборе светотехнического устройства необходимо принимать во внимание параметры установленных в нем светоизлучающих диодов. Рассмотрим главные характеристики.
Ток
Однокристальные светодиоды имеют среднюю величину рабочего тока в пределах 200 mA. В многокристальных чипах ток соответственно выше. Нестабильность тока, выдаваемого драйвером (блоком питания), негативно сказывается на интенсивности свечения и длительности службы. Увеличение тока является причиной повышения цветовой температуры и оттенка свечения чипа.
Напряжение
Для электропитания светодиодов используются специальные драйверы, обеспечивающие стабильность тока. Напряжение «плавает» в границах, отличающихся для различных моделей. В таблице ниже можно посмотреть виды светодиодов по напряжению.
Цвет
Длина волны
Напряжение
Инфракрасный
от 769 нм
до 1.9 В
Красный
610-760 нм
от 1.6 до 2.03 В
Оранжевый
590-610 нм
от 2.03 до 2.1 В
Желтый
570-590 нм
от 2.1 до 2.2 В
Зеленый
500-570 нм
от 2.2 до 3.5 В
Синий
450-500 нм
от 2.5 до 3.7 В
Фиолетовый
400-450 нм
от 2.8 до 4 В
УльтраФиолетовый
до 400 нм
от 3.1 до 4.4 В
Белый
широкий спектр
от 3 до 3.7 В
А вот светодиодная лента запитывается стабилизированным напряжением. Токовая характеристика задается токоограничивающими резисторами.
Мощность
Этот параметр требуется для расчета нагрузки и подбора блока электропитания. Он вычисляется с помощью простой формулы P = U х I.
Мощность led может быть:
малой – менее 0,5 ватт;
средней – 0,5-3 ватта;
большой – от 3 ватт.
Световой поток
Светодиоды формируют световой поток с углом рассеивания 100-120 градусов. Для лучшей фокусировки излучения устанавливаются специальные купольные линзы.
Многоцветные RGB ленты позволяют принудительно изменять цвет свечения в широком диапазоне оттенков. Подобный эффект достигается за счет совмещения в одной ленте по сути трёх цветных: красной (Red), зеленой (Green) и синей (Blue). Оптическое смешение этих цветов и даёт многообразие палитры.
За регулировку цвета отвечает специальный контроллер. Базовые модели контроллеров способны передавать около 3 миллионов цветов. Продвинутые — до 16 миллионов. Кроме этого контроллер позволяет настраивать алгоритмы автоматической смены цвета, управлять яркостью свечения и дистанционно включать/выключать подсветку.
RGBW – светодиодная лентаОсобой разновидностью многоцветных лент является RGBW. В ней к RGB-светодиодам добавлен диод «холодного» белого цвета (около 6000 кельвин). Отдельный белый канал может работать в независимом режиме или же дополнять цветные, смягчая их интенсивность.ОткрытыеВ базовом исполнении светодиодные ленты выпускаются открытыми. Все элементы — печатная плата, светодиоды, резисторы — ничем не защищены.Открытая светодиодная лента белого цветаВ таком виде светодиодная лента уязвима к воздействию влаги или механическим повреждениям, но зато отличается низкой ценой . Поэтому этот тип применяют в качестве скрытой подсветки в мебели и декоративных конструкциях интерьера. Или же ее закладывают в специальные световые короба, выполняющие функцию внешней защитной оболочки.ГерметичныеДля защиты светодиодов от внешнего воздействия — влаги, пыли или предметов покрупнее — на ленту наносят слой прозрачного герметика, не проводящего ток.Герметичная светодиодная лента класса IP65Варьируя состав и толщину герметика, производители выпускают изделия разной степени защищенности.Класс защищенности присваивается по системе Ingress Protection Rating (IP), соответствующей международному стандарту IEC 60529. Первая цифра в кодировке — защита от проникновения предметов. Вторая цифра — защита от влаги.
Класс
Защита от предметов
Защита от влаги
IP33
от крупных предметов диаметром более 2,5 мм
от дождя и брызгов, падающих под углом 60°
IP65
полная защита контакта от пыли
от водяных струй с любого направления
IP67
полная защита контакта от пыли
от кратковременного погружения в воду на 1 метр
Сфера применения герметичных лент — это в первую очередь помещения с повышенной влажностью (ванные комнаты, бани, сауны, бассейны). За счет того, что герметик защищает еще и от механических воздействий — случайных ударов, упавших предметов или наступания ногой, такие ленты подходят для монтажа в полу или на ступенях лестниц.Ленты «Бегущий огонь»В светодиодных лентах типа «Бегущий огонь» за счет особой конструкции печатной платы, в которую вмонтированы адресные микросхемы управления, можно задавать цвет и яркость каждого светодиода в отдельности.Светодиодная RGB-лента «Бегущий огонь»В результате с помощью контроллера можно создавать сценарии освещения, которые недоступны обычным монохромным и RGB-лентам. Например, создать эффекты переливающихся цветов или мерцания, огней, бегущих в разных направления и с разной интенсивностью.«Бегущий огонь» излюбленный способ декорирования и организации освещения в развлекательных заведениях, клубах и ресторанах.Ленты бокового свеченияВ лентах бокового свечения применяются цилиндрические светодиоды, которые припаяны к торцу платы.Лента бокового свеченияТорцевое расположение светодиодов изменяет направление света — светодиоды светят вдоль освещаемой плоскости. Подобные ленты часто используются для подсветки плазменных экранов и мониторов, а также в рекламных конструкциях.Технические характеристики светодиодной лентыЧтобы подобрать светодиодную ленту, максимально соответствующую текущей задаче по освещению, необходимо правильно определить технические параметры. К ним относятся рабочее напряжение, вид светодиодов, число на метр ленты, цвет свечения, цвет основы, класс защищенности и параметры резки.Рабочее напряжениеСтандартное рабочее напряжение составляет 12В. Такие ленты комплектуются блоком питания постоянного тока.
Чем заменить сгоревший светодиод в лампочке если нет светодиода. Причины выхода из строя
Почему вообще сгорают светодиодные лампы, если, как заявляют производители светодиодов, ресурс светоизлучающих полупроводников составляет минимум 15-20 тысяч часов? Практически все драйверы не имеют механических элементов и контактов, значит, у них наработка на отказ должна быть не меньше. Но лампы горят, порой не выработав даже свой гарантийный срок, и это факт. Причин поломки лампочки может быть несколько:
Производственный брак . Увы, от этого никто не застрахован. Особенно, если производители комплектующих и светодиодов – наши китайские братья, работающие в гараже и на коленках.
Неправильная эксплуатация . К примеру, плохая вентиляция в закрытом светильнике. В таких источниках света лампа перегревается, и тут уж выйти из строя может все что угодно – от драйвера до светодиодов. Сюда же можно отнести пыль, влагу, «искрящий» выключатель, выключатель с подсветкой и т. п.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос эксперту
Если в твоем выключателе стоит подсветка, то это верный путь к быстрой гибели светодиодной лампы. Либо снимай подсветку, либо вкрути в один из рожков люстры обычную лампочку накаливания любой, даже самой малой мощности.
Такая подсветка выключателя удобна, но вызывает «подмигивание» светодиодной лампы и сокращает срок ее службы в десятки раз
Плохое питание . Если напряжение постоянно скачет или оно ненормально завышено, тут даже самый качественный драйвер может “потерять терпение”. Сюда же отнесем постоянные выбросы напряжения, к примеру, при пуске мощных моторов или сварочного оборудования, и импульсные помехи.
Резистор для светодиода. Подбор токоограничивающего резистора для светодиода
Светодиод – это полупроводниковый элемент электрической схемы. Его особенностью является нелинейная вольт-амперная характеристика. Стабильность и срок службы прибора во многом обусловлены силой тока. Малейшие перегрузки приведут к ухудшению качества светодиода (деградации) или его поломке.
Зачем резистор перед светодиодом.
В идеале для работы диоды следует подключать к источнику постоянного тока. В этом случае элемент будет работать стабильно. Но на практике для подключения чаще всего используют более распространенные блоки питания с постоянным напряжением. При этом для ограничения силы тока, которая протекает через LED элемент, нужно включать в электрическую цепь дополнительное сопротивление − резистор. В статье рассмотрены методы расчета резистора для светодиода.
Когда следует подключать светодиод через резистор
Существует несколько случаев, когда такая электрическая схема уместна. Во-первых, токоограничивающий резистор стоит использовать, если эффективность схемы не первоочередная задача. В качестве примера можно привести применение светодиода в качестве индикатора в приборах. В таком случае важно самом свечение, а не его яркость.
Во-вторых, применение резистора оправдано в случаях, когда необходимо выяснить полярность и работоспособность LED элемента. Одним из методов является подключение прибора к блоку питания. В этом качестве часто используют аккумуляторы от мобильных телефонов или батарейки. Напряжение на них может достигать 12 В. Это очень высокая величина, и прямое подключение светодиода приведет к поломке. Для ограничения напряжения в цепь вставляют резистор.
В-третьих, резистор используют в исследовательских целях для изучения работы новых образцов светодиодов.
В других случаях можно воспользоваться драйвером – прибором, стабилизирующим ток.
Математический расчет.
Для подбора сопротивления придется вспомнить школьный курс физики.
На рисунке представлена простая последовательная электрическая схема соединения резистора и диода. На схеме применены следующие обозначения:
U – входное напряжение блока питания;
R – резистор с падением напряжения UR;
LED – светодиод с падением напряжения ULED(паспортное значение) и дифференциальным сопротивлением RLED;
Поскольку элементы соединены последовательно, то сила тока I в них одинакова.
По второму закону Кирхгофа:
U = UR+ ULED. (1)
Одновременно используем закон Ома:
U=I*R. (2)
Подставим формулу (2) в формулу (1) и получим:
U = I*R + I*RLED. (3)
Путем простых математических преобразований из формул (1) и (3) найдем искомое сопротивление резистора R:
R = (U — ULED) / I. (4)
Для более точного подбора можно рассчитать мощность рассеивания резистора Р.
Р = U*I. (5)
Примем напряжение блока питания U = 10 В.
Характеристики диода: ULED = 2В, I = 40 мА = 0,04A.
Подставим нужные цифры в формулу (4), получим: R = (10 — 2) / 0,04 = 200 (Ом).
Стоит учесть, что если полученной величины нет в стандартном ряду сопротивлений, то следует выбирать более высокоомный элемент.
Мощность рассеивания (5): составит Р = (10 – 2) * 0,04 = 0,32 (Вт).
Графический расчет.
При наличии вольт-амперной характеристики несложно определить сопротивление резистора графическим способом. Метод применяется редко, но полезно про него знать.
Для определения искомого сопротивления нужно знать ток нагрузки ILEDи напряжение блока питания U. Далее следует перпендикуляр, соответствующий значению тока, до пересечения с вольт-амперной кривой. Затем через точку на графике и значению U провести прямую, которая покажет на оси тока максимальное его значение IMAX. Эти цифры подставляем в закон Ома (2) и вычисляем сопротивление резистора.
Например, ILED= 10 мА, а U = 5 В. По графику IMAX примерно равна 25 мА.
По закону Ома (2) R = U / IMAX= 5 / 0,025 = 200 (Ом).
Примеры вычислений сопротивления для светодиода.
Разберем некоторые наглядные случаи вычисления сопротивления элемента в конкретных схемах.
Вычисление токоограничивающего сопротивления при последовательном соединении нескольких светодиодов.
Из курса физики известно, что в такой схеме значение тока постоянное, а напряжение на LED элементах суммируется.
Возьмем напряжение источника питания U = 12 В.
Характеристики диодов одинаковы: ULED = 2В, I= 10 мА.
Цветовая температура (ЦТ) – это характеристика интенсивности излучения источника света. Физически представляет собой функцию длины волны в оптическом диапазоне. Применяется в точных науках: физике, астрономии, колориметрии, спектрофотомерии.
Что такое цветовая температура.
ЦТ искусственных источников света.
Цветовая температура — это температура абсолютно черного тела, при которой оно излучает тот же цвет, что и рассматриваемое излучение. При нагреве все металлы, из которых состоят светоиспускающие элементы ламп, излучают разные оттенки света. Каждому цвету соответствует своя температура свечения.
Таким образом, ЦТ показывает, какую длину волны излучает источник света. А длине волны соответствует цвет. Это важная характеристика при подборе источника света для дома и офиса. Обычная лампа накаливания светит теплым желтым светом. А люминесцентные и светодиодные источники светят разными оттенками.
Единица измерения цветовой температуры.
Измеряется в Кельвинах (К) во всех областях, кроме фотографии. Для удобства работы фотографов ввели единицу измерения Миред (Майред).
Температура упоминавшегося абсолютно черного тела принята за 0 К. Тело полностью поглощает падающий на него свет. Если его разогреть до 500-1000°С, то оно станет красным (800-1300 К). Черное тело превратится в оранжевое (2000 К) при нагреве до 1700°С. Дальнейший нагрев превратит тело в желтое (2500 К), белое (5500 К) и голубое(9000 К). Впрочем, последнее возможно только в термоядерной реакции.
Появление цвета при нагреве абсолютно черного тела.
Все эти цвета встречаются в природе. Например, желтый цвет (2500 К) наблюдается при восходе солнца, а белый (5500 К) – когда оно в зените. На небе облачно? Тогда цветовая температура составит около 7000 К. К сумеркам она увеличивается еще на 1000 К. А ясное небо зимой имеет температуру около 15000 К.
Первым ученым, который начал изучать абсолютно черное тело, был Макс Планк. При его участии разработана цветовая модель XYZ − диаграмма цветности.
Диаграмма цветности.
Кривая на рисунке – это кривая Планка. Она характеризует цветовую температуру цветов. Согласно этой кривой регулируются настройки фотоаппаратов, видеокамер, графических редакторов. Рассчитывают ЦТ целых сцен. Например, лесной пейзаж в солнечный день имеет температуру в 5500 К. Эта цифра, равная температуре дневного света, получается как среднее арифметическое от сумм отдельных цветов на фотографии.
Расчет ЦТ лесного пейзажа в солнечный день.
На закате солнца картинка будет другая.
Расчет ЦТ пейзажа на закате.
Последний пример – водный пейзаж в сумерках.
Расчет ЦТ пейзажа в сумерках.
Человеческий глаз видит не весь спектр цветов. Мы воспринимаем диапазон от 800К до 25000К. А интервал 4500К-5200К самый комфортный для человека, приближенный к естественному свету.
Шкала цветовых температур распространённых источников света.
Свет искусственных источников света делится следующим образом:
Цветовая градация искусственных источников света.
Диапазоны цветовой температуры для ламп. Маркировка цвета свечения.
Для разных типов ламп диапазон цветовой температуры будет различаться.
Типы ламп
Диапазон ЦТ,К
Лампы накаливания и галогеновые
2700-3500
Дуговые ртутные
3800-5000
Натриевая лампа высокого давления
Не более 2200
Металлогалогенные
Люминесцентные
2700-6500
Компактные люминесцентные
2700-6500
Светодиодные
2200-7000
Точный цвет света зависит от вида и мощности лампы. Например, двухсотваттная лампа накаливания имеет цветность равную 3000 К, хотя в целом разброс цветности невелик.
Наибольший диапазон ЦТ у светодиодных источников света. Разнообразие связано с их конструкцией: для изготовления светодиодов используются разные материалы. Свет даже одинаковых led различается в зависимости от производителя. Для точной индексации температуры свечения разработан стандарт ANSI C78.377A. Цветовое свечение светодиодных ламп разбивается на 8 классов:
2725±145 (К);
3045±175 (К);
3465±245 (К);
3985±275 (К);
4503±243 (К);
5028±283 (К);
5665±355 (К);
Даже в рамках одного класса свечение у разных лампочек различается. Производители придумали разбивать классы на подклассы (бины). Унификации пока не достигнуто: каждый изготовитель предлагает свою линейку цветовых температур. Поэтому лучше в один светильник вставлять лампочки одной фирмы. Иначе будут расхождения в цвете свечения.
На упаковке led-ламп кроме значения цветовой температуры указывается подгруппа цветности.
Маркировка люминесцентных ламп по цветовой температуре.
Российский ГОСТ выделяет пять разновидностей цвета. Они обозначаются буквами.
