Мастерская LED освещения в Днепре. Мастерская LED освещения в Днепре Вычисляем реальную мощность

Насобиралось у меня немного китайских светиков smd5730, решил рассказать вам немного о них. Всего у меня 4 разных светодиода. Первые - неплохие, китайские светодиоды, они уже обозревались . - самые дешевые 5730 на aliexpress. Я их покупал по $ 1.15 за килограмм 200шт. Третьи и четвертые с самой обычной метровой светодиодной линейки на алюминиевой подложке, купленной в оффлайне за 2$, холодной и теплой цветовой температуры.

Что бы было легче их сравнивать, я разрезал ту же алюминиевую линейку на минимально делимые кусочки, по 3 диода. Две оставил с родными диодами, а на остальных двух перепаял на купленные на Али. Фена, к сожалению, у меня пока нету. Выпаивать светодиоды паяльником как-то не очень - чаще всего он плавится или ломается. Я сделал по простому - нагрел утюг, и положил кусочки линейки на рабочую поверхность на рабочую поверхность утюга. Перед этим, конечно же, диоды промазал флюсом. Я использую польский флюс, купленный в магазине радиотоваров:

pasta do lutowania


Как только алюминиевая подложка нагрелась, снимаю светодиоды пинцетом, и убираю ее с утюга. Намазываю еще раз флюсом, прохожусь по контактам паяльником, для того, что бы на них набралось немного припоя. Потом сверху кладу новые светики и акуратно кладу линейку обратно на утюг. Как только припой расплавился, линейку акуратно, что бы светодиоды не «уплыли», убираю. После того как кусочек линейки остыл, хорошенько протираю его изопропиловым спиртом, что бы смыть остатки паяльной пасты. Припаиваю провода. Получается как-то так:


Когда «подопытные» готовы - проверяю как они светят. Взял чистый белый лист бумаги, Он будет служить фоном. На фотоаппарате выставил ручной баланс белого по листу бумаги. Настройки экспозиции в ручном режиме, для того что бы можно было оценить яркость разных диодов. Кусочки линейки прикладываю перпендикулярно листу бумаги, подав на них напряжение 12в, и фотографирую. Не забываю померить ток. Получилось так:

А теперь питание одинаковым током 50мА:


Как видим, результат тот же самый.
Если кому-то покажется что при меньшем токе линейки светят ярче, скажу сразу - светят они не ярче, а разница из-за выдержки фотоаппарата.

1. «Настоящие smd led 5730», на обзор которых я давал ссылку в начале.
2. Теплые светодиоды с линейки, купленной в оффлайне
3. Такие же, только холодные
4. Самые дешевые диоды с Алиекспресс

Так же решил померить ток и падениенапряжения при 150мА каждого диода по отдельности. Напряжение выбрал среднее - 3,2в. Фотографировать не стал, просто напишу:

ток при 3,2в/напряжение при 150мА
1. 151,1мА/3,2в
2. 84 мА/3,65в
3. 81,2мА/3,55в
4. 49,8мА/4,26в

Как видите, разница большая. Кристаллы у диодов тоже разные:

Итоги:
Первые светодиоды наиболее качественные, кристал у них действительно 0,5Вт. Его размер 15х30mil. Раньше у этого продавца были диоды с еще большим кристаллом - 20х40 mil, но мощность его была такой же. Наверное технология изготовления кристала усовершенствовалась.
Продавец обещает 50-50Lm при 3,0-3,2в и 150мА. Так же есть в наличии диоды с температурой 3000-3500К, 5000-5500К и 6000-6500К.
Вторые и третьи среднего качества, мощность где-то 0,25Вт. Больше о них ничего сказать не могу.
Последние самые дешевые и, соответственно, самые плохие. Мощностью менее 0,2Вт. Кристал мелкий, думаю от 2838. В описании продавец не указывает ни производителя кристалла, ни его параметров. Только то что это smd5730.

Светодиоды этой серии выпускаются уже давно, появилось много более современных моделей, спрос на них не снижается, конструктивные решения в SMD LED-технологии постоянно совершенствуются. Диоды обладают большой мощностью, успешно используются для производства световых лент и ламп.

В корпус старого формата устанавливают современные, более яркие кристаллы, цена на эти изделия немалая, но это компенсируется долгосрочным ресурсом эксплуатации и экономичным режимом потребления электроэнергии.


Конструкция адаптирована для автоматической пайки в заводских условиях производства светотехники, но это не исключает возможности паять диоды вручную. Модель SMD 5730 рассчитана на поверхностный, открытый монтаж в светодиодных осветительных приборах. Для стабильности параметров в процессе эксплуатации светодиоды подключаются через драйвер.

В идеальных условиях при температуре окружающей среды 18–22 ̊С светодиод способен при потреблении 1,1 Вт мощности излучать световой поток в 110 лм. Сила тока достигает 350 мА при напряжении 3,1–3,3 В, в импульсном режиме еще большие показатели – сила тока 800 мА, и свойства кристалла при этом не ухудшаются.


Температура окружающей среды имеет большое влияние на технические характеристики, она оказывает воздействие на величину тока и светового потока, излучаемого диодами. Чем выше температура кристалла, тем меньше световой поток. Поэтому светильники должны иметь хороший радиатор для теплоотвода.

Производители часто экономят на установке полноценных радиаторов в конструкцию осветительных приборов, снижая цену в ущерб качеству. Радиатор делается из расчета максимально допустимой рабочей температуры 65 ̊С. Из приведенных ниже диаграмм зависимости параметров от температуры хорошо видно, что световой поток при снижении температуры можно существенно увеличить.

Чтобы кристаллы светодиода не разрушались, прямой ток устанавливается на уровне 170 мА, что значительно снижает его реальные возможности для создания мощного светового потока. На графиках видно, что максимального светового потока можно достичь при токе в 350 мА, но для этого потребуется хороший радиатор или минусовая температура окружающей среды. Климатические условия от производителей не зависят, а конструктивно в компактной форме на осветительном приборе создать такой радиатор нет возможности.

По цветовой температуре светодиоды SMD 5730 разделяют на четыре интервала по всему спектру излучения:

  • теплый – от 3 000 до 4 000 K (желтоватый спектр);
  • нейтральный – от 4 300 до 4 800 K;
  • чистый – от 5 000 до 5 800 K (белый свет);
  • холодный – от 6 000 до 7 500 K (голубоватый оттенок).

Спектральный состав излучения

Конструктивные особенности

В самом обозначении заложены конструктивные показатели – SMD и 5730, первая аббревиатура в переводе с английского обозначает, что прибор предназначен для поверхностного монтажа. 57 и 30 – это габаритные размеры в миллиметрах. Для излучения света используются кристаллы различных материалов:

  • индий (In);
  • галлий (Ga);
  • нитроген (N).

От этого зависит спектр излучаемого света: желтый, белый или с голубоватым тоном. Корпус представляет собой линзу из термостойкого пластика, закрепленную на подложке эпоксидной смолой.

Конструкция корпуса SMD 5730 считается аналогом предыдущей модели 5630, но новые диоды имеют два варианта:

  • SMD 5730-05 – Потребляемая мощность ½ Вт, максимально допустимый ток 180 мА, при этом вся мощность почти без потерь расходуется на световой поток. В импульсном режиме амплитуда тока достигает 400 мА, создавая мощность светового потока 45 лм.
  • SMD 5730-1 – имеют лучшие показатели: максимальный рабочий ток 350 А, в импульсном режиме до 800 А при напряжении 3,2 В, обеспечивается световой поток 110 лм, потребляемая мощность 1,1 Вт. Встроенный в кристалле р-n-переход способен выдерживать температуру до 130 ̊С, интервал рабочей температуры от -40 до +65 ̊С. Если сравнивать с диодами SMD 5050, то SMD 5730 обеспечивает световой поток в 6 раз сильнее.

Есть уже более современные модели с кристаллом, обеспечивающим лучшие показатели – 158 люмен/Вт.


В нижней части корпуса расположена подложка из теплоотводящего материала, технология производства такова, что она припаивается с контактами + и – (катодом и анодом) одновременно. Со стороны катода для визуального определения полярностей делается на углу корпуса срез (ключ).

Требования к пайке диода

Диоды рекомендуется припаивать легкоплавким припоем JEDEC J-STD-020C, это связано с тем, что максимальная температура, которую кратковременно может выдерживать кристалл – 300 ̊С. При этом надо соблюдать ряд требований:

  • температура жала паяльника не должна быть более 300 ̊С;
  • продолжительность прикосновения жала к контактам диода не более 2–3 сек.;
  • корпус впаивается в осветительный прибор один раз, повторную пайку кристалл может не выдержать;
  • не передвигайте и не переворачивайте плату до тех пор, пока олово на контактах не остынет;
  • не давите сильно на корпус светодиода, особенно в момент нагрева паяльником.

Приобретая осветительные приборы или отдельные светодиоды SMD 5730, просматривая datasheet, надо обращать особое внимание на производителя. SMD 5730 удачно совместили в своей конструкции малые габариты и мощный световой поток, поэтому сейчас многие производители в корпусе SMD 5730 размещают кристаллы низкого качества; пользуясь datasheet, вы увидите характеристики от производителя Samsung. По внешнему виду различия определить практически невозможно. Надо проводить измерения параметров на соответствие заявленным характеристикам. Поэтому будьте внимательны и приобретайте изделия в торговых центрах, имеющих лицензию от производителей LG, Philips, Samsung, других западных фирм. Диоды китайских производителей дают освещение в 4–5 раз меньше, чем фирменные изделия.

LED SMD 5730 – представитель серии высокоэффективных светодиодов, специально разработанных для поверхностного монтажа. Надёжный контакт с платой осуществляется с помощью низкотемпературной паяльной пасты, которая длительно выдерживает негативное температурное воздействие и вибрацию. Внешняя оболочка светодиода выполнена из компаунда, который нейтрален к механическим воздействиям и к повышенной влажности.

Особенности

Корпус светодиода SMD 5730 имеет размер 5,7 на 3,0 мм и высоту не более 1,5 мм с учётом слоя люминофора. С нижней стороны элемента видна теплоотводящая подложка размером 1,2 на 1,7 мм, которая обязательно должна быть припаяна одновременно с выводами анода и катода. Визуально подложка находится немного ближе к аноду. Полярность определяют по срезу в одном из уголков, который размещён ближе к катоду. В рабочем режиме кристалл светодиода SMD 5730 может выдерживать температуру до 130°C, а корпус – до 65°C без снижения яркости. Во время пайки допускается кратковременный нагрев корпуса до температуры 300°C, но не более 2 секунд. В связи с этим рекомендуется пользоваться низкотемпературными оловянными сплавами и придерживаться стандарта JEDEC J-STD-020C (пайка оплавлением).

Применение

Изготовление планарных SMD светодиодов типоразмером 5730 в промышленных масштабах способствовало расширению ассортимента светодиодных светильников общего назначения, увеличению их светоотдачи и снижению размеров. Светодиодные ленты и лампочки на 220В оказались главными потребителями данного типоразмера. Кроме этого, на данных светоизлучающих диодах собирают модули для точечной подсветки, соединяя по три светодиода последовательно с питанием от 12В. В таком форм-факторе осветительные приборы востребованы для организации основного и декоративного освещения, в рекламной сфере и автомобильном транспорте. Десятки последовательно включенных светодиодов SMD 5730 и расположенных на компактных печатных платах, используют для построения прожекторов и уличных фонарей.

Технические характеристики

Планарный светоизлучающий диод SMD 5730 белого свечения в комфортных условиях работы способен рассеивать до 1,1 ватта мощности, создавая при этом световой поток в 110 лм. При этом ток потребления составляет 350 мА, а падение напряжения находится в границах от 3,1 до 3,3В. В импульсном режиме (tи ≤0,1Т) прямой ток можно нарастить до 800 мА без ущерба кристаллу.
Параметр коэффициента цветопередачи у белых SMD 5730 находится на среднем уровне, но не менее 75 единиц. По цветовой температуре они имеют следующую градацию:

  • тёплый – 3000–4000°K;
  • нейтральный – 4300–4800°K;
  • чистый – 5000–5800°K;
  • холодный – 6000–7500°K.

Большую роль в эксплуатации мощных светодиодов SMD 5730 играет температура окружающей среды, измеренная в непосредственной близости от корпуса. С целью снижения стоимости готового светодиодного светильника производители экономят на качестве радиатора и допускают работу светодиодов в предельном температурном режиме, то есть близко к 65°C. А чтобы светодиод не вышел из строя, его ток снижают до значения, указанного на графике ниже. Таким образом, пропуская ток не более 170 мА, можно обойтись дешёвой системой охлаждения.

Естественно с уменьшением тока падает светоотдача. Насколько сильно влияние прямого тока на световой поток показано на одном из графиков характеристик светодиодов SMD 5730. Несложно отметить, что 100% яркость возможна только на токе 350 мА, что в реальных условиях недостижимо.

На график зависимости светового потока от температуры окружающей среды построен при условии, что ток является константой. С нагревом кристалла яркость светоизлучающий диода падает и при Ta=65°C составляет где-то 90% от паспортного значения. Жёсткая взаимосвязь между током, температурой и световым потоком наталкивает на следующий вывод. При выборе светильника на базе светодиодов SMD 5730 необходимо уделять должное внимание конструкции радиатора. При использовании светодиодной ленты, на базе данных чипов, ее необходимо на соответствующий профиль из алюминия. Собирая осветительный прибор на светодиодах SMD 5730 своими руками, рекомендуется тщательно продумывать систему охлаждения, как гарантию стабильной и продолжительной работы всего устройства.

Сегодня в магазинах можно купить различные светодиодные лампы, имеющие стандартные, для существующих светильников, габариты. Но и на рынке хендмэйда сегодня можно купить мнжество готовых модулей, из которых легко собрать светодиодную лампу.

Рассмотрим процесс изготовления LED лампы своими руками на светодиодах SMD 5730 в корпусе от компактной люминесцентной лампы.

Для сборки нам потребуются светодиоды SMD 5730;

Алюминиевая плата под светодиоды SMD 5730;

Драйвер для питания светодиодов SMD 5730;

И, как говорилось выше, корпус от КЛЛ (куда влезет вся схема в сборе).

Имеем корпус от КЛЛ MR 16 с алюминиевым отражателем и пластиковым отсеком для драйвера. Внутренний диаметр отражателя позволяет запихнуть вовнутрь круглые алюминиевые платы со светодиодами диаметром от 26 мм и до 50 мм.

Имея возможность варьировать количеством светодиодов и размерами плат, останавливаем внимание на плате диаметром 40 мм с контактами под распайку восьми полуваттных светодиодов SMD 5730. Приобретаем плату и нужное количество светодиодов.

Теперь необходимо рассчитать драйвер для питания светодиодов от сети 220 вольт. Внимательно рассматриваем плату. Дорожки на плате коммутируют параллельно две группы по четыре светодиода. Исходя из технических характеристик светодиодов выбираем подходящий драйвер.

Технические характеристики светодиодов SMD 5730:

Тип светодиода

Мощность светодиода, Вт

Цвет свечения

Размер, мм

Световой поток, лм

Угол, град.

Ток, мА

Напряжение, В

SMD5730

0,5

белый

5,7×3,0

120

180

3,1-3,3

Драйвер

В общем случае драйвер - это источник тока для светодиодов . Для него обычно не бывает параметра «выходное напряжение». Только выходной ток и мощность. На практике это означает следующее. Допустим, параметры драйвера: ток - 300 миллиампер, мощность - 3 Вт. Делим 3 на 0,3 - получаем 10 вольт. Это максимальное выходное напряжение, которое может обеспечить драйвер. Предположим, что у нас есть три светодиода, каждый из которых рассчитан на 300 мА, а напряжение на светодиоде при этом должно быть около 3 вольт. Если мы подключим один диод к нашему драйверу, то напряжение на его выходе будет 3 вольта, а ток 300 мА. Подключим последовательно цепочку из трех таких светодиодов - напряжение на выходе драйвера будет 9 вольт, а ток 300 мА, так как при последовательном подключении светодиодов потребляемый ток всей цепочки остается равен току 1 светодиода, а падение напряжений на каждом диоде складывается. Рабочий драйвер при любом подключении светодиодов не выдаст больше тока, чем он рассчитан. Поэтому, если к драйверу мощностью 3 Вт и током 300 мА мы подключим две параллельные цепочки светодиодов SMD 5730, то каждая цепочка будет потреблять ток 150 мА, что в сумме составит 300 мА. Максимально допустимый ток светодиода SMD 5730 - 180 мА. Питание светодиода SMD 5730 чуть меньшим током только продлит его срок службы из-за меньшего нагрева. Выбираем для реализации задуманного этот АС-DC драйвер, и отправляемся в мастерскую.


Вначале, чтобы убедиться на практике в правильности своих рассуждений, быстренько впаиваем светодиоды на плату и подключаем к драйверу.

Включаем.

По яркости свечения вполне приличный результат.

Проверяем на нагрев все модули. Плата нагревается до 50 °C, а драйвер всего до 40 °C.

Так как в дальнейшем плата будет находиться в алюминиевом отражателе, который, в свою очередь, будет контактировать с металлическим корпусом светильника, допускаем, что общей площади теплоотвода будет достаточно для охлаждения светодиодов, и будут они жить долго, а светить будут ярко.

Теперь дело за малым. Все эти модули (плата и драйвер) необходимо закрепить и разместить в корпусе от КЛЛ.


Вначале тремя шурупами закрепляем плату с припаянными проводами внутри отражателя на внутренней поверхности отсека драйвера. Затем припаиваем сетевые провода от драйвера к контактам разъема МR 16. Впаиваем провода от платы к драйверу. Проверяем работоспособность. Окончательно собираем. Готово!


Последний штрих.

Кроме вышеперечисленных деталей для сборки LED лампы своими руками на светодиодах SMD 5730, по совсем бросовой цене дополнительно была приобретена хрустальная линза от какого-то светильника R 50.


Несколькими точками суперклея фиксируем хрустальную линзу к алюминиевому отражателю, и получаем суперэксклюзивную LED лампу с разъемом МR 16, сделанную своими руками на светодиодах SMD 5730, которую и помещаем в потолочный светильник R 50.

В итоге - масса удовольствия, куча полезной информации и эксклюзивный свет над столом на 300 Lm, который, кстати, обошелся дешевле магазинной светодиодной лампочки с такими же параметрами. Потребляет такая лампочка от сети всего 3 Вт, что тоже актуально в свете последних тарифов на электроэнергию.

Внимание!

SMD светодиоды 5730 необходимо паять очень быстро, не допуская перегрева, так как они конструктивно выполнены из легкоплавкого пластика, да и лишний перегрев может привести к досрочной деградации кристаллов.

Рассмотрим способы включения лед диодов средней мощности к наиболее популярным номиналам 5В, 12 вольт, 220В. Затем их можно использовать при изготовлении цветомузыкальных устройств, индикаторов уровня сигнала, плавное включение и выключение. Давно собираюсь сделать плавный искусственный рассвет, чтобы соблюдать распорядок дня. К тому же эмуляция рассвета позволяет просыпаться гораздо лучше и легче.

Драйвера с питанием от 5В до 30В

Если у вас есть подходящий источник питания от какой либо бытовой техники, то для включения лучше использовать низковольтный драйвер. Они бывают повышающие и понижающие. Повышающий даже из 1,5В сделает 5В, чтобы светодиодная цепь работала. Понижающий из 10В-30В сделает более низкое, например 15В.

В большом ассортименте они продаются у китайцев, низковольтный драйвер отличается двумя регуляторами от простого стабилизатора Вольт.

Реальная мощность такого стабилизатора будет ниже, чем указал китаец. У параметрах модуля пишут характеристику микросхемы и не всей конструкции. Если стоит большой радиатор, то такой модуль потянет 70% — 80% от обещанного. Если радиатора нет, то 25% — 35%.

Особенно популярны модели на LM2596, которые уже прилично устарели из-за низкого КПД. Еще они сильно греются, поэтому без системы охлаждения не держат более 1 Ампера.

Более эффективны XL4015, XL4005, КПД гораздо выше. Без радиатора охлаждения выдерживают до 2,5А. Есть совсем миниатюрные модели на MP1584 размером 22мм на 17мм.

Включение 1 диода

Чаще всего используются 12 вольт, 220 вольт и 5В. Таким образом делается маломощная светодиодная подсветка настенных выключателей на 220В. В заводских стандартных выключателях чаще всего ставится неоновая лампа.

Параллельное подключение

При параллельном соединении желательно на каждую последовательную цепь диодов использовать отдельный резистор, чтобы получить максимальную надежность. Другой вариант, это ставить одно мощное сопротивление на несколько LED. Но при выходе одного LED из строя увеличится ток на других оставшихся. На целых будет выше номинального или заданного, что значительно сократит ресурс и увеличит нагрев.

Рациональность применений каждого способа рассчитывают исходя из требований к изделию.

Последовательное подключение

Последовательное подключение при питании от 220в используют в филаментных диодах и светодиодных лентах на 220 вольт. В длинной цепочке из 60-70 LED на каждом падает 3В, что и позволяет подсоединять напрямую к высокому напряжению. Дополнительно используется только выпрямитель тока, для получения плюса и минуса.

Такое соединение применяют в любой светотехнике:

  1. светодиодные лампах для дома;
  2. led светильники;
  3. новогодние гирлянды на 220В;
  4. светодиодные ленты на 220.

В лампах для дома обычно используется до 20 LED включенных последовательно, напряжение на них получается около 60В. Максимальное количество используется в китайских лампочках кукурузах, от 30 до 120 штук LED. Кукурузы не имеют защитной колбы, поэтому электрические контакты на которых до 180В полностью открыты.

Соблюдайте осторожность, если видите длинную последовательную цепочку, к тому же на них не всегда есть заземление. Мой сосед схватил кукурузу голыми руками и потом рассказывал увлекательные стихи из нехороших слов.

Подключение RGB LED

Маломощные трёхцветные RGB светодиоды состоят из трёх независимых кристаллов, находящихся в одном корпусе. Если 3 кристалла (красный, зеленый, синий) включить одновременно, то получим белый свет.

Управление каждым цветом происходит независимо от других при помощи RGB контроллера. В блоке управления есть готовые программы и ручные режимы.

Включение COB диодов

Схемы подключения такие же, как у однокристальных и трехцветных светодиодов SMD5050, SMD 5630, SMD 5730. Единственное отличие, вместо 1 диода включена последовательная цепь из нескольких кристаллов.

Мощные светодиодные матрицы имеют в своём составе множество кристаллов включенных последовательно и параллельно. Поэтому питание требуется от 9 до 40 вольт, зависит от мощности.

Подключение SMD5050 на 3 кристалла

От обычных диодов SMD5050 отличается тем, что состоит из 3 кристаллов белого света, поэтому имеет 6 ножек. То есть он равен трём SMD2835, сделанным на этих же кристаллах.

При параллельном включении с использованием одного резистора надежность будет ниже. Если один их кристаллов выходит из строя, то увеличивается сила тока через оставшиеся 2. Это приводит к ускоренному выгоранию оставшихся.

При использовании отдельного сопротивления для каждого кристалла, выше указанный недостаток устраняется. Но при этом в 3 раза возрастает количество используемых резисторов и схема подключения светодиода становится сложней. Поэтому оно не используется в светодиодных лентах и лампах.

Светодиодная лента 12В SMD5630

Наглядным примером подключения светодиода к 12 вольтам является светодиодная лента. Она состоит из секций по 3 диода и 1 резистора, включенных последовательно. Поэтому разрезать её можно только в указанных местах между этими секциями.

Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

В RGB ленте используется три цвета, каждый управляется отдельно, для каждого цвета ставится резистор. Разрезать можно только по указанному месту, чтобы в каждой секции было по 3 SMD5050 и она могла подключатся к 12 вольт.