Сложно представить современный мир без светодиодов: сейчас они проникли практически в каждую индустрию и сферу жизни. Лампы, индикаторы, вывески, зарядки, фары и многое другое сейчас создаётся на основе технологии LED, ведь с ней всё выходит дешевле, ярче и намного удобнее. Правда, просто купить светодиоды и «сделать красиво» не получится: эти диоды делятся на несколько видов со свойственными только им плюшками и недостатками. Хотите понять, какие светодиодные модули лучше всего подойдут именно вашему проекту? — Тогда читайте эту статью!
Архитектура и принцип работы светодиодов
Прежде чем вдаваться в подробности, вспомним основы — из чего вообще состоят светодиоды. Архитектура различных видов этих модулей приблизительно одинаковая: они состоят из кристаллического полупроводника, люминесцентного покрытия, линзы и контактов.
Кристаллические полупроводники — основной элемент, который отвечает за выделение света. Раньше на месте этих полупроводников были электролюминесцентные металлы, вроде галия или кремния. В современном светодиоде эти металлы заменены на кристаллические чипы с сапфировой подложкой.
Люминесцентное покрытие отвечает за яркость светодиода и силу его свечения. Изначальная сила света у полупроводников небольшая: свечение получатся немного тусклым и слишком слабым, для подсветки акрила или скроллерных бумаг его не хватит. Именно поэтому кристаллы покрывают тонким слоем люминофора — он поглощает излучение от кристалла, преобразует его в привычный глазу белый цвет и воспроизводит этот свет с большей силой.
Линза необходима для правильного рассеивания и распределения света, созданного полупроводником. От неё зависит как общая яркость светодиода, так и угол свечения. В современных светодиодах линзы обычно делают из акрила или прозрачного эпоксида с усиливающими оптические свойства добавками.
Контакты необходимы для запитывания светодиодов. Они состоят из катода — «минусового» контакта, и анода — «плюсового» контакта. Полюса контактов обязательно нужно учитывать при подключении модуля, ведь иначе неправильно подключённый светодиод в лучшем случае перегорит, а в худшем выбьет всю сеть.
Также в некоторых случаях полупроводники покрываются специальным фотохромным лаком: он используется тогда, когда цвет от светодиода необходимо скорректировать. Например, в старых японских светодиодах использовались полупроводники из кремния, нитрида и цинка. Длина волны излучения от таких полупроводников находилась между 450 и 500 нм — другими словами, они светились синими. Чтобы исправить этот синий цвет, производители покрывали их составом на основе иттрий-алюминиевого граната: при проходе через него длина волны изменялась до широкого спектра, а свет становился белым.
На этом сходства среди светодиодных модулей LED закончились. Переходим к их отличиям.
Светодиодные модули DIP
Модули прямого подключения (dual in-line package) или просто DIP — классический вид модулей, почти не менявшийся с самого момента изобретения светодиодов. Диоды в них состоят из контактных ножек (одна из которых катод, другая анод), полупроводника, провода и линзы.
При подаче питания на диод ток проходит через анод и поступает на контактный провод, присоединённый к полупроводнику с отражателем: под воздействием тока начинается процесс электрофосфоресценции, свет от которой улавливается люминофором и усиливается рефлектором. Далее, при необходимости, длину волны корректирует фотохромный слой: он переводит излучение в широкий, видимый человеческому глазу спектр и меняет его цвет на привычный белый (или любой другой цвет, предусмотренный производителем). После этого скорректированное излучение фокусируется линзой и покидает корпус диода — другими словами, модуль начинает светиться.
По сравнению с другими диодами, DIP’ы мощнее и ярче: в среднем линза таких модулей рассеивает свет под углом до 80° и свет получается более сфокусированным, в то время как угол других модулей составляет не меньше 120-150°. В результате DIP’ы создают поток света со средней мощностью до 14 000 кандел на квадратный метр — примерно столько же излучают автомобильные ксеноновые фары дальнего света.
Так как питание DIP-диоды получают через свои ножки, подключают их в основном припаиванием к плате. Из-за высокой теплоотдачи и своего размера такие модули располагают на расстоянии не менее 10 мм друг от друга. Из-за такой плотности целостная картинка из подобных модулей получается очень редко: визуально изображение разбивается на отдельные пиксели.
В последнее время обойти эту проблему призваны флэш-модули: они представляют собой «гирлянду», на которой каждый DIP-диод подключен к индивидуальной линии. Впрочем, на широкий рынок такие устройства вышли сравнительно недавно, да и популярность они снискали скорее у радиолюбителей.
Используются DIP’ы преимущественно в наружной рекламе: своей яркостью они выделяются даже днём, а их видимость и читабельность не теряются даже в условиях недостаточной видимости или на больших дистанциях. Именно поэтому самое удачное расположение модулей с этими диодами — на рекламных щитах или фасадах зданий. Для более близких к земле информационных модулей (вроде бегущей строки) диоды DIP тоже подходят, но нужно помнить: на расстоянии 10 метров целостность картинки распадётся в силу пикселизации.
Плюсы и минусы DIP-диодов
К преимуществам подобных модулей можно отнести:
-
Простую и надёжную конструкцию;
-
Высокую яркость и сильный, хорошо видимый свет;
-
Экономный расход электричества в силу своего небольшого размера и низкой плотности размещения;
К недостаткам этих модулей относят:
Светодиодные модули COB
Диоды COB с подключением «прямо на плату» (от англ. «Chip-On-Board») — прямой апгрейд диодов DIP, который решил кучу проблем своего предшественника и открыл ему путь в интерьер. С точки зрения начинки COB’ы отличаются от своих предшественников следующим: на замену ножек пришли ввариваемые в плату алюминиевые контакты, на кристалл напряжение поступает через золотой провод, рефлекторной пластины практически нет, а линзу заменил люминофорный лак.
Принцип работы COB-диодов почти такой же, как и у DIP’ов: поступающий с платы ток проходит через приваренные контакты диода, подаётся на контактный провод и напрямую проходит через полупроводник. Кристалл под воздействием тока начинает излучать свет, который впитывает и воспроизводит люминофор. Фотохромный лак таким диодам практически не нужен: используемые в COB’ах кристаллы ещё на этапе выращивания «подгоняются» под видимую глазу длину волны.
Мощностью в 14 000 кандел на квадрат такие диоды похвастаться не могут, зато у них есть другие преимущества: они очень мало греются, имеют угол рассеивание от 120 до 150° и занимают очень мало места. Поэтому COB’ы отлично подходят для различных матриц с высокой плотностью: их можно спокойно ставить друг между другом с шагом в 0,9 мм и создавать суперплотные кластеры, которые идеально подходят для интерьерного использования в качестве экранов.
Самый популярный пример COB LED’ов — светодиодные ленты всех мастей и, в частности, очень полюбившийся всем гибкий неон. Кроме того, за счёт высокой плотности пикселя из этих диодов получаются впечатляющие интерьерные экраны с физическим разрешением до 8К. За счёт высокой яркости и превосходной цветопередачи COB’ы спокойно конкурируют как с диодами SMD, так и LCD-дисплеями.
Плюсы и минусы COB-диодов
К плюсам подобных диодов можно отнести:
-
Компактность и толщину от 0,4 до 1,2 мм;
-
Защиту кристалла;
-
Ширину угла линзы до 180°;
-
Рассеивание тепла и низкий шанс перегрева;
-
Простой уход
-
Стойкость к воде, коррозии, пыли, статике и кислотам.
-
Стабильную работу при температурах от -30°C до +80°C;
Что касается минусов, то к ним можно отнести:
-
Короткий срок эксплуатации и дорогое обслуживание;
-
Скачки в силе света от диода к диоду;
-
Сложную сборку, подключение и монтаж;
-
Высокую цену
Светодиодные модули SMD
Диоды наружного подключения или просто SMD (Surface-Moundet Device) — наиболее популярное на сегодня решение. Технология и принцип работы этих модулей также строился на основе диодов DIP, но решать SMD должны были немного другую задачу: они были призваны увеличить разрешение светодиодных конструкций, не создавая проблем с теплом. Именно поэтому диоды такого типа, в отличие от предыдущих, привариваются не напрямую к плате — а на теплоотводную подложку с независимым чипом управления и контактами. Другими словами, если диоды DIP’ы и COB’ы ставились скопом на одну плату, то у каждого диода SMD плата и чип свои.
По своему строению SMD отличаются от других больше всего: хотя «начинка» у них примерно такая же, как у DIP/COB диодов, ставится она внутрь теплоотвода. В остальном же принцип работы SMD — нечто среднее между COB’ами и DIP’ами: ток также поступает на выведенные из корпуса контакты, проходит через плату и подаётся на приклеенный к радиатору кристалл через золотые провода. Дальше в работу вступает линза, которая рассеивает и излучение покрытого люминофором кристалла, и модуль начинает светиться в привычном нам видимом спектре.
Выдают такие диоды в среднем 6000-7500 кандел на метр, чего вполне хватает для подсветки бэклитов, букв или коробов сити-формата. За счёт крайне низкой теплоотдачи расположить такие модули можно с шагом от 6 мм и ниже — соответственно, они спокойно подходят для экранов формата P6, P4, P2 и ниже. Конечно, плотностью COB-диодов эти модули похвастаться не могут — впрочем, в интерьере SMD встречается значительно чаще своих более дорогих аналогов.
Используются модули SMD сегодня повсеместно: без них не обходится ни один современный LED-экран, светодиодный щит, знак с подсветкой или скроллерный дисплей. Вне рекламного рынка такие модули можно встретить в светодиодных лентах, фонариках, фарах и различной светотехнике. В целом своей популярности эти модули обязаны относительно простому, налаженному производству, низкой цене и долговечности.
Плюсы и минусы SMD-диодов
К плюсам LED SMD многие относят:
-
Интерьерную плотность пикселя;
-
Огромный выбор различных линз с углами рассеивания от 10° до 170°;
-
Превосходный отвод тепла и безопасность;
-
Низкое энергопотребление;
-
Гибкость и универсальность;
Что касается минусов SMD-диодов, то к ним относят:
-
Относительно слабую яркость;
-
Сложность в сравнении с колбовыми диодами;
-
Тусклый чёрный в экранах с RGB-модулями;
Итог
Диоды DIP, SMD и COB всё-таки слишком разные, чтобы сравнивать их на одном поле: у каждого есть и оптимальные способы размещения, и связанные с ними плюшки:
-
Диоды DIP идеально подходят для создания ярких, заметных и бросающихся в глаза бегущих строк или огромных наружных вывесок — но в интерьере им делать нечего;
-
С SMD вы спокойно можете браться практически за наружные и интерьерные любые проекты, но кристально чистого разрешения или рекордной дешевизны от них ждать не стоит;
-
COB-диоды прямо созданы для топовых интерьерных проектов, но для работы с ними нужен немалый бюджет, прямые руки и много упорства;
Учитывая специфику колбовых диодов и модулей с чипом на плате, мы рекомендуем следующее: если плотность пикселя в вашем проекте решает в последнюю очередь, а на первом месте стоит цена и скорость монтажа — выбирайте SMD и точно не прогадаете.
Ищите надёжного поставщика с широким ассортиментом SMD модулей по привлекательной цене? Тогда обязательно посетите каталог Торгового дома «Папиллонс»! В нём вы найдёте премиальные SMD модули LED от ACL: они превосходно пропускают свет, равномерно рассеивают его под углом до 170 градусов без засветов, а энергопотребление этих модулей значительно меньше, чем у более дешёвых аналогов. Крупный кристалл, цветопередача на 90+Ra, натуральный дневной свет с температурой 6500 Кельвинов и полное отсутствие холодной «синевы» делает модули ACL отличным выбором для любого вашего проекта.
Заказывайте премиальные светодиоды SMD ACL, мощные блоки питания с пассивным охлаждением, транслюцентные материалы и всё необходимое для работы над световыми конструкциями в Торговом доме «Папиллонс». С нами вам точно светит прибыль!
