LED blancos súper brillantes. Salida de luz LED blanca, ángulo de haz y potencia del LED

Las plantas de interior no siempre tienen suficiente luz en casa. Sin esto, su desarrollo será lento o incorrecto. Para evitarlo, puedes instalar LEDs para plantas. Es esta lámpara la que puede proporcionar el espectro de color requerido. Ampliamente utilizado para iluminar invernaderos, invernaderos, jardines interiores y acuarios. Reemplazan bien la luz solar, no requieren grandes gastos y tienen una larga vida útil.

La fotosíntesis de las plantas es un proceso que ocurre con suficiente luz. A la corrección también contribuyen los siguientes factores: temperatura ambiente, humedad, espectro luminoso, duración del día y de la noche y suficiencia de carbono.

Determinar la suficiencia de luz.

Si decide instalar lámparas para plantas, debe hacerlo de la manera más correcta posible. Para hacer esto, debes decidir qué plantas carecen del rayo y cuáles serán superfluas. Si estás diseñando iluminación en un invernadero, entonces necesitas proporcionar zonas con diferentes espectros. A continuación, debe determinar la cantidad de LED. Los profesionales hacen esto con un dispositivo especial: un luxómetro. También puedes hacer el cálculo tú mismo. Pero tendrás que indagar un poco y diseñar el modelo deseado.

Si el proyecto se realiza para un invernadero, existe una regla universal para todo tipo de fuentes de luz. Cuando aumenta la altura de la suspensión, la iluminación disminuye.

LED

El espectro de radiación de color es de gran importancia. La solución óptima serían los LED rojos y azules para plantas en una proporción de dos a uno. Realmente no importa cuántos vatios tendrá el dispositivo.

Pero más a menudo utilizan los de un vatio. Si necesita instalar diodos usted mismo, es mejor comprar cintas ya preparadas. Puedes asegurarlos con pegamento, botones o tornillos. Todo depende de los agujeros previstos. Hay muchos fabricantes de este tipo de productos; es mejor elegir un vendedor conocido, no un vendedor anónimo que no pueda ofrecer una garantía por su producto.

Longitud de onda de la luz

El espectro de la luz solar natural contiene colores azules y rojos. Permiten que las plantas desarrollen masa, crezcan y den frutos. Cuando se irradia únicamente con un espectro azul con una longitud de onda de 450 nm, el representante de la flora quedará atrofiado. Una planta así no puede presumir de una gran masa verde. También dará malos frutos. Al absorber la gama roja con una longitud de onda de 620 nm, desarrollará raíces, florecerá bien y dará frutos.

Ventajas de los LED

Cuando una planta está iluminada, recorre todo el camino: desde el brote hasta el fruto. Al mismo tiempo, durante este tiempo, solo se producirá la floración cuando el dispositivo luminiscente esté en funcionamiento. Los LED para plantas no se calientan, por lo que no es necesario ventilar la habitación con frecuencia. Además, no existe posibilidad de sobrecalentamiento térmico de los representantes de la flora.

Estas lámparas son insustituibles para el cultivo de plántulas. La direccionalidad del espectro de radiación ayuda a que los brotes se fortalezcan en poco tiempo. El bajo consumo de energía también es una ventaja. Los LED ocupan el segundo lugar, pero son diez veces más económicos. Los LED para plantas duran hasta 10 años. - de 3 a 5 años. Una vez instaladas estas lámparas, no tendrá que preocuparse por reemplazarlas durante mucho tiempo. Estas lámparas no contienen sustancias nocivas. A pesar de ello, su uso en invernaderos es muy preferible. Hoy en día, en el mercado hay una gran cantidad de diseños diferentes de este tipo de lámparas: se pueden colgar, montar en la pared o en el techo.

Desventajas

Para aumentar la intensidad de la radiación, los LED se ensamblan en una estructura grande. Esto es una desventaja sólo para habitaciones pequeñas. En invernaderos grandes esto no es significativo. La desventaja puede considerarse el alto costo en comparación con sus contrapartes: las lámparas fluorescentes. La diferencia puede llegar a multiplicarse por ocho. Pero los diodos se amortizarán después de varios años de servicio. Pueden ahorrar energía significativamente. Se observa una disminución del brillo después de que expira el período de garantía. Con una gran superficie de invernadero, se necesitan más puntos de iluminación en comparación con otro tipo de lámparas.

Radiador para lámpara

Es necesario eliminar el calor del dispositivo. Esto se lograría mejor con un radiador hecho de perfil de aluminio o chapa de acero. El uso de un perfil acabado en forma de U requerirá menos mano de obra. Calcular el área del radiador es fácil. Debe ser de al menos 20 cm 2 por 1 vatio. Una vez seleccionados todos los materiales, puedes ensamblar todo en una sola cadena. Es mejor alternar los LED para el crecimiento de las plantas según el color. Esto asegurará una iluminación uniforme.

FitoLED

El último desarrollo, como el fito-LED, puede reemplazar a los análogos convencionales que brillan en un solo color. El nuevo dispositivo combina el espectro necesario de LED para plantas en un solo chip. Es necesario para todas las etapas de crecimiento. El phytolamp más simple suele consistir en una unidad con LED y un ventilador. Este último, a su vez, se puede regular en altura.

Lámparas fluorescentes

Las lámparas fluorescentes se han mantenido durante mucho tiempo en la cima de la popularidad en los huertos familiares y en los huertos. Pero estas lámparas para plantas no se ajustan al espectro de colores. Son cada vez más reemplazadas por fito-LED o lámparas fluorescentes para usos especiales.

Sodio

Una luz con una saturación tan fuerte como la de un aparato de sodio no es adecuada para colocarla en un apartamento. Es aconsejable su uso en grandes invernaderos, jardines e invernaderos donde se iluminen las plantas. La desventaja de estas lámparas es su bajo rendimiento. Convierten dos tercios de la energía en calor y sólo una pequeña parte se utiliza para emitir luz. Además, el espectro rojo de dicha lámpara es más intenso que el azul.

Hacemos el dispositivo nosotros mismos.

La forma más sencilla de hacer una lámpara para plantas es utilizar una tira con LED. Lo necesitamos en los espectros rojo y azul. Se conectarán a la fuente de alimentación. Este último se puede comprar en el mismo lugar que las cintas: en una ferretería. También necesitará un soporte: un panel del tamaño del área de iluminación.

La fabricación debe comenzar limpiando el panel. A continuación, puedes pegar la cinta de diodos. Para ello, retire la película protectora y pegue el lado adhesivo al panel. Si es necesario cortar la cinta, sus piezas se pueden unir con un soldador.

Los LED para plantas no requieren ventilación adicional. Pero si la habitación en sí está mal ventilada, es recomendable instalar la cinta sobre un perfil metálico (por ejemplo, de aluminio). Los modos de iluminación de flores en una habitación pueden ser los siguientes:

• para aquellos que crecen lejos de la ventana, en un lugar sombreado, 1000-3000 lux serán suficientes;
• para plantas que necesitan luz difusa, el valor será de hasta 4000 lux;
• representantes de la flora que necesitan iluminación directa: hasta 6000 lux;
• para tropicales y frutales: hasta 12.000 lux.

Si desea ver plantas de interior sanas y hermosas, debe satisfacer cuidadosamente sus necesidades de iluminación. Entonces, hemos descubierto las ventajas y desventajas para las plantas, así como el espectro de sus rayos.

Ecología del consumo. Ciencia y tecnología: ¿Qué tipo de iluminación se necesita para conseguir una planta completamente desarrollada, grande, fragante y sabrosa con un consumo energético moderado?

La intensidad de la fotosíntesis bajo la luz roja es máxima, pero solo bajo luz roja las plantas mueren o su desarrollo se ve interrumpido. Por ejemplo, investigadores coreanos han demostrado que cuando se ilumina con rojo puro, la masa de lechuga cultivada es mayor que cuando se ilumina con una combinación de rojo y azul, pero las hojas contienen significativamente menos clorofila, polifenoles y antioxidantes. Y la Facultad de Biología de la Universidad Estatal de Moscú ha descubierto que en las hojas de col china bajo luz roja y azul de banda estrecha (en comparación con la iluminación con una lámpara de sodio), se reduce la síntesis de azúcares, se inhibe el crecimiento y no se produce la floración. ocurrir.

Arroz. 1 Leanna Garfield Tech Insider - Aerofarms

¿Qué tipo de iluminación se necesita para conseguir una planta completamente desarrollada, grande, fragante y sabrosa con un consumo energético moderado?

¿Cómo evaluar la eficiencia energética de una lámpara?

Métricas básicas para evaluar la eficiencia energética de phytolight:

• Flujo de fotones fotosintéticos (FPP), en micromoles por julio, es decir, en el número de cuantos de luz en el rango de 400 a 700 nm emitidos por una lámpara que consumía 1 J de electricidad.
• Flujo de fotones de rendimiento (YPF), en micromoles efectivos por julio, es decir, en el número de cuantos por 1 J de electricidad, teniendo en cuenta el multiplicador: la curva McCree.

FPP siempre resulta un poco más alto que YPF(curva McCree normalizado a uno y en la mayor parte del rango menos de uno), por lo que la primera métrica es beneficiosa para los vendedores de lámparas. La segunda métrica es más rentable para los compradores, ya que evalúa más adecuadamente la eficiencia energética.

Eficiencia de DNAT

Las grandes empresas agrícolas con amplia experiencia y que cuentan dinero todavía utilizan lámparas de sodio. Sí, aceptan de buen grado colgar las luces LED que se les proporcionan sobre las camas experimentales, pero no aceptan pagar por ellas.

De la Fig. 2 muestra que la eficiencia de una lámpara de sodio depende en gran medida de la potencia y alcanza un máximo de 600 W. Valor optimista característico YPF para una lámpara de sodio de 600 a 1000 W es 1,5 eff. µmol/J. Las lámparas de sodio de 70 a 150 W son una vez y media menos eficientes.

Arroz. 2. Espectro típico de una lámpara de sodio para plantas. (izquierda). Eficiencia en lúmenes por vatio y en micromoles efectivos de marcas comerciales de luces de sodio para invernaderos Cavita, E-Papillón, "Galad" y "Reflejo" (a la derecha)

Cualquier lámpara LED con una eficiencia de 1,5 eff. µmol/W y un precio razonable, pueden considerarse un sustituto digno de una lámpara de sodio.

La cuestionable eficacia de las fitoluces rojas y azules.

En este artículo no presentamos los espectros de absorción de la clorofila porque es incorrecto hacer referencia a ellos en una discusión sobre el uso del flujo luminoso por parte de una planta viva. Clorofila in vitro, aislada y purificada, sólo absorbe realmente la luz roja y azul. En una célula viva, los pigmentos absorben luz en todo el rango de 400 a 700 nm y transfieren su energía a la clorofila. La eficiencia energética de la luz en una lámina está determinada por la curva " McCree 1972"(Fig. 3).

Arroz. 3. V(λ) - curva de visibilidad para humanos; RQE- eficiencia cuántica relativa de la planta ( McCree 1972); σ r Y σ fr- curvas de absorción de luz roja y roja lejana por el fitocromo; B(λ) - eficiencia fototrópica de la luz azul

Nota: la eficiencia máxima en el rango rojo es una vez y media mayor que la eficiencia mínima en el rango verde. Y si se promedia la eficiencia en una banda algo amplia, la diferencia se vuelve aún menos notoria. En la práctica, la redistribución de parte de la energía de la gama roja a la verde a veces, por el contrario, mejora la función energética de la luz. La luz verde pasa a través del grosor de las hojas hasta los niveles inferiores, el área foliar efectiva de la planta aumenta considerablemente y aumenta el rendimiento de, por ejemplo, la lechuga.

En la obra se estudió la viabilidad energética de la iluminación de plantas con lámparas LED de luz blanca habituales.

La forma característica del espectro de un LED blanco está determinada por:

• el equilibrio de ondas cortas y largas, correlacionándose con la temperatura de color (Fig. 4, izquierda);
• el grado de ocupación espectral, que se correlaciona con la reproducción cromática (Fig. 4, derecha).

Arroz. 4. Espectros de luz LED blanca con la misma reproducción cromática, pero diferente temperatura de color CCT (izquierda) y con la misma temperatura de color y diferente reproducción cromática ra(a la derecha)

Las diferencias en el espectro de diodos blancos con la misma reproducción cromática y la misma temperatura de color son sutiles. En consecuencia, sólo podemos evaluar los parámetros dependientes del espectro mediante la temperatura del color, la reproducción cromática y la eficiencia luminosa, parámetros que están escritos en la etiqueta de una lámpara de luz blanca convencional.

Los resultados del análisis de los espectros de LED blancos de serie son los siguientes:

1. En el espectro de todos los LED blancos, incluso con una temperatura de color baja y una reproducción cromática máxima, como las lámparas de sodio, hay muy poco rojo lejano (Fig. 5).

Arroz. 5. Espectro de LED blanco ( CONDUJO 4000k ra= 90) y luz de sodio ( HPS) en comparación con las funciones espectrales de la sensibilidad de las plantas al azul ( B), rojo ( Arkansas) y luz roja lejana ( A_fr)

En condiciones naturales, una planta sombreada por un dosel de follaje extraño recibe un rojo más lejano que el rojo cercano, lo que en las plantas amantes de la luz desencadena el "síndrome de evitación de la sombra": la planta se estira hacia arriba. Los tomates, por ejemplo, en la etapa de crecimiento (¡no las plántulas!) necesitan un color rojo intenso para estirarse, aumentar el crecimiento y el área total ocupada y, por lo tanto, la cosecha en el futuro.

Por lo tanto, bajo LED blancos y bajo luz de sodio, la planta se siente como si estuviera bajo el sol y no se estira hacia arriba.

2. Se necesita luz azul para la reacción de “seguimiento del sol” (Fig. 6).

Ejemplos de uso de esta fórmula:

A. Calculemos para los valores básicos de los parámetros de la luz blanca cuál debe ser la iluminación para proporcionar, por ejemplo, 300 efectos para una reproducción cromática y una temperatura de color determinadas. µmol/s/m2:

Se puede observar que el uso de luz blanca cálida con alta reproducción cromática permite el uso de niveles de iluminación ligeramente más bajos. Pero si tenemos en cuenta que la eficiencia luminosa de los LED de luz cálida con alta reproducción cromática es algo menor, queda claro que al elegir la temperatura del color y la reproducción cromática no hay ninguna ganancia o pérdida energéticamente significativa. Sólo puedes ajustar la proporción de luz fitoactiva azul o roja.

B. Evaluemos la aplicabilidad de una típica luz de cultivo LED de uso general para el cultivo de microvegetales.

Dejemos que una lámpara de 0,6 × 0,6 m consuma 35 W y tenga una temperatura de color de 4000 A, reproducción cromática Real academia de bellas artes= 80 y eficiencia luminosa 120 lm/W. Entonces su eficiencia será YPF= (120/100)⋅(1,15 + (35⋅80 − 2360)/4000) efectivo. µmol/J = 1,5 eff. µmol/J. Lo cual, multiplicado por los 35 W consumidos, dará como resultado 52,5 eff. µmol/s.

Si una lámpara de este tipo se coloca lo suficientemente baja sobre un lecho de microvegetales con un área de 0,6 × 0,6 m = 0,36 m 2 y evita así la pérdida de luz hacia los lados, la densidad de iluminación será de 52,5 eff. µmol/s / 0,36 m 2 = 145 eff. µmol/s/m2. Esto es aproximadamente la mitad de los valores recomendados habitualmente. Por lo tanto, también se debe duplicar la potencia de la lámpara.

Comparación directa de fitoparámetros de diferentes tipos de lámparas.

Comparemos los fitoparámetros de una lámpara LED de techo de oficina convencional producida en 2016 con fitoluminarias especializadas (Fig. 7).

Arroz. 7. Parámetros comparativos de una lámpara de sodio típica de 600 W para invernaderos, una fitoluz LED especializada y una lámpara para iluminación interior general

Se puede observar que una lámpara de iluminación general ordinaria a la que se le ha quitado el difusor al iluminar plantas no es inferior en eficiencia energética a una lámpara de sodio especializada. También está claro que la lámpara fitolámpara de luz roja y azul (el fabricante deliberadamente no menciona su nombre) se fabrica en un nivel tecnológico más bajo, ya que su eficiencia total (la relación entre la potencia del flujo luminoso en vatios y la potencia consumida de la red) es inferior a la eficiencia de una lámpara de oficina. Pero si la eficiencia de las lámparas rojas, azules y blancas fuera la misma, ¡los fitoparámetros también serían aproximadamente los mismos!

También se desprende claramente de los espectros que la fitoluminaria rojo-azul no es de banda estrecha, su joroba roja es ancha y contiene mucho más rojo lejano que la lámpara LED blanca y de sodio. En los casos en los que se requiera rojo lejano, puede ser aconsejable utilizar dicha luminaria sola o en combinación con otras opciones.

Evaluación de la eficiencia energética del sistema de iluminación en su conjunto:

En el laboratorio se determina la respuesta de la planta a la luz: la intensidad del intercambio de gases, el consumo de nutrientes de la solución y los procesos de síntesis. Las respuestas caracterizan no sólo la fotosíntesis, sino también los procesos de crecimiento, floración y síntesis de sustancias necesarias para el gusto y el aroma.

En la Fig. La Figura 14 muestra la respuesta de la planta a los cambios en la longitud de onda de la luz. La intensidad de la ingesta de sodio y fósforo de la solución nutritiva se midió con menta, fresas y lechuga. Los picos en tales gráficos son señales de que se está estimulando una reacción química específica. Los gráficos muestran que excluir algunos rangos del espectro completo para ahorrar es lo mismo que quitar parte de las teclas del piano y tocar una melodía en las restantes.

Arroz. 14. El papel estimulante de la luz para el consumo de nitrógeno y fósforo en menta, fresas y lechugas.

El principio del factor limitante se puede extender a componentes espectrales individuales; para obtener un resultado completo, en cualquier caso, se necesita todo el espectro. Eliminar algunas gamas del espectro completo no conduce a un aumento significativo de la eficiencia energética, pero el "barril de Liebig" puede funcionar y el resultado será negativo.
Los ejemplos demuestran que la luz LED blanca común y la “fitoluz roja y azul” especializada tienen aproximadamente la misma eficiencia energética al iluminar plantas. Pero el blanco de banda ancha satisface de manera integral las necesidades de la planta, que se expresan no solo en la estimulación de la fotosíntesis.

Quitar el verde del espectro continuo para que la luz pase de blanca a violeta es una estrategia de marketing para compradores que desean una “solución especial” pero que no son clientes calificados.

Ajuste de luz blanca

Los LED blancos de uso general más comunes tienen una reproducción cromática deficiente Real academia de bellas artes= 80, lo que se debe principalmente a la falta de color rojo (Fig. 4).

La falta de rojo en el espectro se puede compensar añadiendo LED rojos a la lámpara. Esta solución la promueve, por ejemplo, la empresa cree. La lógica del “barril de Liebig” sugiere que tal aditivo no hará daño si es realmente un aditivo y no una redistribución de energía de otras gamas a favor del rojo.

En 2013-2016, el Instituto de Problemas Biomédicos de la Academia de Ciencias de Rusia realizó un trabajo interesante e importante: estudiaron cómo la adición de 4000 LED blancos a la luz afecta el desarrollo de la col china. A / Real academia de bellas artes= 70 LED rojos de banda estrecha de 660 nm.

Y descubrimos lo siguiente:

• Bajo la luz LED, el repollo crece aproximadamente igual que bajo la luz de sodio, pero tiene más clorofila (las hojas son más verdes).
• El peso seco del cultivo es casi proporcional a la cantidad total de luz en moles que recibe la planta. Más luz, más repollo.
• La concentración de vitamina C en el repollo aumenta ligeramente al aumentar la iluminación, pero aumenta significativamente al agregar luz roja a luz blanca.
• Un aumento significativo en la proporción del componente rojo en el espectro aumentó significativamente la concentración de nitratos en la biomasa. Fue necesario optimizar la solución nutritiva e introducir parte del nitrógeno en forma de amonio para no exceder la concentración máxima permitida de nitratos. Pero con luz blanca pura sólo era posible trabajar con nitrato.
• Al mismo tiempo, un aumento en la proporción de rojo en el flujo luminoso total casi no tiene ningún efecto sobre el peso del cultivo. Es decir, la reposición de los componentes espectrales faltantes no afecta la cantidad del cultivo, sino su calidad.
• La mayor eficiencia en moles por vatio de un LED rojo significa que agregar rojo al blanco también es energéticamente eficiente.

Por tanto, añadir rojo a blanco es aconsejable en el caso particular de la col china y muy posible en el caso general. Por supuesto, con control bioquímico y la correcta selección de fertilizantes para un cultivo concreto.

Opciones para enriquecer el espectro con luz roja.

La planta no sabe de dónde vino el cuanto del espectro de luz blanca y de dónde vino el cuanto "rojo". No es necesario crear un espectro especial en un LED. Y no es necesario iluminar con luz roja y blanca una lámpara fito especial. Es suficiente utilizar luz blanca de uso general y, además, iluminar la planta con una lámpara de luz roja separada. Y cuando una persona está cerca de la planta, la luz roja se puede apagar usando un sensor de movimiento para que la planta luzca verde y bonita.

Pero la solución opuesta también está justificada: al seleccionar la composición del fósforo, ampliar el espectro del LED blanco hacia ondas largas, equilibrándolo para que la luz siga siendo blanca. Y obtienes luz blanca con una reproducción cromática extra alta, adecuada tanto para plantas como para humanos.

Es especialmente interesante aumentar la proporción de rojo, aumentando el índice general de reproducción cromática, en el caso de la agricultura urbana, un movimiento social para cultivar plantas necesarias para el hombre en la ciudad, que a menudo combina el espacio habitable y, por tanto, el entorno luminoso de humanos y plantas.

Preguntas abiertas

Es posible identificar el papel de la proporción de luz roja lejana y cercana y la conveniencia de utilizar el "síndrome de evitación de la sombra" para diferentes cultivos. Se puede discutir en qué áreas durante el análisis es aconsejable dividir la escala de longitud de onda.

Se puede discutir si la planta necesita longitudes de onda inferiores a 400 nm o superiores a 700 nm para su estimulación o función reguladora. Por ejemplo, hay un informe privado de que la radiación ultravioleta afecta significativamente las cualidades de consumo de las plantas. Entre otras cosas, las variedades de lechuga de hojas rojas se cultivan sin radiación ultravioleta y crecen de color verde, pero antes de la venta se irradian con luz ultravioleta, se vuelven rojas y se envían al mostrador. ¿Y es correcta la nueva métrica? PBAR (planta de radiación biológicamente activa), descrito en la norma ANSI/ASABE S640, Cantidades y Unidades de Radiación Electromagnética para Plantas (Organismos Fotosintéticos), prescribe teniendo en cuenta el rango de 280 a 800 nm.

Conclusión

Las cadenas de tiendas eligen variedades más estables y luego el comprador vota con rublos por frutas más brillantes. Y casi nadie elige el sabor y el aroma. Pero tan pronto como nos volvamos más ricos y empecemos a exigir más, la ciencia proporcionará instantáneamente las variedades y recetas necesarias para la solución nutritiva.

Y para que la planta sintetice todo lo necesario para el sabor y el aroma, necesitará una iluminación con un espectro que contenga todas las longitudes de onda a las que reaccionará la planta, es decir, en el caso general, un espectro continuo. Quizás la solución básica sea la luz blanca con una alta reproducción cromática.

Literatura
1. Hijo K-H, Oh M-M. Forma de la hoja, crecimiento y compuestos fenólicos antioxidantes de dos cultivares de lechuga cultivados bajo varias combinaciones de diodos emisores de luz azules y rojos // Hortscience. – 2013. – Vol. 48. – pág. 988-95.
2. Ptushenko V.V., Avecheva O.V., Bassarskaya E.M., Berkovich Yu A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., Zhigalova T.V., 2015. Posibles razones de una disminución en el crecimiento de la col china bajo luz roja y azul de banda estrecha combinada en comparación con la iluminación con Lámpara de sodio de alta presión. Scientia Horticulturae https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.08.021
3. Sharakshane A., 2017, Entorno luminoso completo de alta calidad para humanos y plantas. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2017.07.001
4. C. Dong, Y. Fu, G. Liu y H. Liu, 2014, Crecimiento, características fotosintéticas, capacidad antioxidante y rendimiento de biomasa y calidad del trigo (Triticum aestivum L.) expuesto a fuentes de luz LED con diferentes combinaciones de espectros
5. Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D. et al. Los efectos de los diodos emisores de luz rojos, azules y blancos sobre el crecimiento, desarrollo y calidad comestible de la lechuga cultivada hidropónicamente (Lactuca sativa L. var. capitata) // Scientia Horticulturae. – 2013. – V. 150. – P. 86–91.
6. Lu, N., Maruo T., Johkan M., et al. Efectos de la iluminación suplementaria con diodos emisores de luz (LED) sobre el rendimiento de tomate y la calidad de plantas de tomate de un solo racimo cultivadas con alta densidad de siembra // Environ. Control. Biol. – 2012. vol. 50. – págs. 63–74.
7. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., O.S. Yakovleva, A.I. Znamensky, I.G. Tarakánov, S.G. Radchenko, S.N. Lapach. Justificación de los regímenes óptimos de iluminación de plantas para el invernadero espacial Vitacycle-T. Medicina aeroespacial y ambiental. 2016. T. 50. No. 4.
8. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Erokhin A.N., Smolyanina S.O., Yakovleva O.S., Znamensky A.I., Tarakanov I.G., Radchenko S.G., Lapach S.N., Trofimov Yu.V., Tsvirko V.I. Optimización del sistema de iluminación LED de un invernadero espacial vitamínico. Medicina aeroespacial y ambiental. 2016. T. 50. No. 3.
9. Konovalova I.O., Berkovich Yu.A., Smolyanina S.O., Pomelova M.A., Erokhin A.N., Yakovleva O.S., Tarakanov I.G. La influencia de los parámetros del régimen de luz en la acumulación de nitratos en la biomasa aérea de col china (Brassica chinensis L.) cuando se cultiva con irradiadores LED. Agroquímica. 2015. N° 11.

Si tienes alguna duda sobre este tema, pregúntale a los expertos y lectores de nuestro proyecto.

Ahora bien, probablemente sólo los sordos no hayan oído hablar de las lámparas LED y los LED superbrillantes. Entre los radioaficionados, el LED ultrabrillante ha sido durante mucho tiempo objeto de minucioso estudio y el elemento principal de los dispositivos innovadores hechos en casa. Sí, no es de extrañar, los LED superbrillantes son interesantes principalmente por su eficiencia y sus buenas características de salida de luz. Los LED tienen buena resistencia mecánica y no temen las vibraciones ni las sacudidas. No es de extrañar que los LED de alta potencia se utilicen cada vez más en la industria automovilística.

Otra cualidad positiva importante de los LED es que comienzan a emitir instantáneamente después de que se les aplica energía. Las lámparas fluorescentes, por ejemplo, son inferiores a las LED en este sentido. Para el funcionamiento prolongado de una lámpara fluorescente, se recomienda un arranque en caliente, cuando los filamentos están precalentados. La lámpara se enciende después de unos segundos.

A principios de los años noventa, Nichia presentó los primeros LED azules y blancos del mundo. Desde entonces, ha comenzado una carrera tecnológica en la producción de LED ultrabrillantes y de alta potencia.

Un LED por sí solo no puede emitir luz blanca, ya que la luz blanca es la suma de todos los colores. Diodo emisor de luz emite luz de una manera estrictamente definida longitud de onda. El color de la radiación LED depende del ancho del intervalo de energía de la transición, donde se produce la recombinación de electrones y huecos.

La amplitud de la brecha energética depende a su vez del material semiconductor. Para obtener luz blanca sobre el cristal. LED azul Se aplica una capa de fósforo que, cuando se expone a la radiación azul, emite luz amarilla y roja. El resultado de mezclar azul, amarillo y rojo es la luz blanca.

Esta es una de varias tecnologías ampliamente utilizadas para producir luz blanca utilizando diodos emisores de luz.

La tensión de alimentación de los LED blancos ultrabrillantes suele oscilar entre 2,8 antes 3,9 voltio. Las características exactas del LED se pueden encontrar en la descripción (hoja de datos).

Los LED blancos potentes y ultrabrillantes, aunque están disponibles, siguen siendo caros en comparación con los LED indicadores rojos y verdes, por lo que se debe tener cuidado al utilizarlos en instalaciones de iluminación. fuente de alimentación LED de alta calidad.

A pesar de que la vida útil de los LED es bastante larga, cualquier emisor de luz semiconductor Muy sensible a la sobrecorriente. Como resultado de una sobrecarga, el LED puede permanecer operativo, pero su potencia luminosa será significativamente menor. En algunos casos, un LED que funciona parcialmente puede provocar fallas en los otros LED conectados a él.

Para evitar la sobrecarga de los LED y, en consecuencia, su fallo, controladores de potencia en microcircuitos especializados. El controlador de potencia no es más que una fuente de corriente estabilizada. Para ajustar el brillo de los LED, se recomienda utilizar modulación de pulso.

Es posible que pronto los fabricantes de LED de alta potencia integren un chip estabilizador de corriente directamente en el diseño de un LED de alta potencia, similar a los LED parpadeantes ( LED parpadeante ), que tienen un chip generador de impulsos incorporado.

Un LED puede funcionar durante décadas, siempre que el cristal emisor de luz no se caliente demasiado debido al flujo de corriente. En los LED modernos de alta potencia, la corriente de suministro puede alcanzar más de 1000 mA(¡1 amperio!) a una tensión de alimentación de 2,5 antes 3,6 – 4 voltio. Por ejemplo, los LED de alta potencia tienen estos parámetros. Lumileds . Para eliminar el exceso de calor en dichos LED, se utiliza un radiador de aluminio, estructuralmente integrado con el cristal LED. Los fabricantes de LED blancos de alta potencia también recomiendan instalarlos en radiadores adicionales. La conclusión es obvia: si desea que el LED funcione a largo plazo, asegúrese de una buena disipación del calor.

Al instalar LED de alta potencia, debe recordar que la base conductora de calor del LED no es eléctricamente neutro. En este sentido, es necesario garantizar el aislamiento eléctrico de las bases LED cuando se montan en un radiador común.

Dado que el voltaje de suministro típico para LED ultrabrillantes es 3,6 voltios, estos LED se pueden utilizar fácilmente para linternas LED junto con baterías recargables del formato AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO.. Para alimentar el LED, necesitará 3 baterías recargables conectadas en serie con un voltaje de 1,2 voltio. El voltaje total será justo el requerido. 3,6 voltio. En este caso no se necesitan convertidores de tensión.

El precio aún elevado de los LED de alta potencia se debe a la complejidad de fabricar un LED de alta potencia. El coste de las modernas instalaciones tecnológicas que producen cristales LED de alta potencia mediante tecnología epitaxial es de 1,5 a 2 millones de dólares.

Estructuralmente, un LED potente es un dispositivo bastante complejo.

La figura muestra el dispositivo del LED ultrabrillante Luxeon III de Lumileds, con una potencia 5 vatios .

Como se puede ver en la figura, LED ultrabrillante moderno Es un dispositivo complejo que requiere muchos pasos tecnológicos en su fabricación.

Actualmente, los fabricantes de LED de alta potencia están probando diferentes tecnologías de fabricación de LED utilizando diferentes materiales y componentes. Todo ello tiene como objetivo reducir el coste de los LED y garantizar la calidad requerida del producto.

Cabe señalar que un LED potente, fabricado en violación del proceso tecnológico y utilizando materiales de baja calidad, después de un tiempo de funcionamiento pierde su potencia luminosa calculada. Como regla general, estos LED son más baratos que sus análogos. LED baratos por primera vez 4000 horas de funcionamiento pierden su brillo 35% . Esto se debe al hecho de que el material epoxi de la bombilla LED se vuelve amarillo y la emisividad del chip LED azul y la capa de fósforo que se le aplica disminuye. LED de alta calidad para 50 000 horas de funcionamiento, el brillo disminuye no más de 20% .

Una banda con un máximo en la zona amarilla (el diseño más común). La emisión del LED y el fósforo, cuando se mezclan, producen luz blanca de varios tonos.

YouTube enciclopédico

1 / 5

✪ LED blancos cortos

✪ Prueba de crecimiento de LED blanco versus LED rojo, azul y blanco - Amazon Lights (Introducción)

✪ LED blanco frío versus blanco neutro en linternas (modelos Thrunite TN12)

✪ Prueba de crecimiento de luz de crecimiento LED blanca versus LED roja/azul - Parte 1 (Educativo) 2016

✪ Prueba de crecimiento de LED blanco versus LED rojo, azul y blanco con lapso de tiempo - Lechuga Ep.1

Subtítulos

Historia de la invención

Los primeros emisores semiconductores rojos para uso industrial los obtuvo N. Kholonyak en 1962. A principios de los años 70 aparecieron los LED amarillos y verdes. La potencia luminosa de estos aparatos, entonces aún ineficaces, alcanzó en 1990 el lumen. En 1993, Shuji Nakamura, ingeniero de Nichia (Japón), creó el primer LED azul de alto brillo. Casi de inmediato aparecieron los dispositivos LED RGB, ya que los colores azul, rojo y verde permitían obtener cualquier color, incluido el blanco. Los LED de fósforo blanco aparecieron por primera vez en 1996. Posteriormente, la tecnología se desarrolló rápidamente y, en 2005, la eficiencia luminosa de los LED alcanzó 100 lm/W o más. Los LED aparecieron con diferentes tonos de brillo, la calidad de la luz hizo posible competir con las lámparas incandescentes y las lámparas fluorescentes ya tradicionales. Ha comenzado el uso de dispositivos de iluminación LED en la vida cotidiana, tanto en iluminación interior como exterior.

LED RGB

Se puede crear luz blanca mezclando emisiones de LED de diferentes colores. El diseño tricromático más común se elabora a partir de fuentes rojas (R), verdes (G) y azules (B), aunque se encuentran variantes bicromáticas, tetracromáticas y más multicromáticas. Un LED multicolor, a diferencia de otros emisores semiconductores RGB (luminarias, lámparas, clusters), tiene una carcasa completa, que suele ser similar a un LED de un solo color. Los chips LED están situados uno al lado del otro y comparten una lente y un reflector comunes. Dado que los chips semiconductores tienen un tamaño finito y sus propios patrones de radiación, estos LED suelen tener características de color angulares desiguales. Además, para obtener la proporción de color correcta, a menudo no es suficiente configurar el diseño actual, ya que la salida de luz de cada chip se desconoce de antemano y está sujeta a cambios durante el funcionamiento. Para configurar las tonalidades deseadas, las lámparas RGB a veces están equipadas con dispositivos de control especiales.

El espectro de un LED RGB está determinado por el espectro de los emisores semiconductores que lo componen y tiene una forma de línea pronunciada. Este espectro es muy diferente del espectro del sol, por lo que el índice de reproducción cromática del LED RGB es bajo. Los LED RGB le permiten controlar fácil y ampliamente el color del brillo cambiando la corriente de cada LED incluido en la "tríada", ajustando el tono de color de la luz blanca que emiten directamente durante el funcionamiento, hasta obtener colores individuales independientes.

Los LED multicolores dependen de la eficiencia luminosa y el color de la temperatura debido a las diferentes características de los chips emisores que componen el dispositivo, lo que resulta en un ligero cambio en el color del brillo durante el funcionamiento. La vida útil de un LED multicolor está determinada por la durabilidad de los chips semiconductores, depende del diseño y, en la mayoría de los casos, supera la vida útil de los LED de fósforo.

Los LED multicolores se utilizan principalmente para iluminación decorativa y arquitectónica, en señalización electrónica y pantallas de vídeo.

LED de fósforo

La combinación de un emisor semiconductor azul (más a menudo), violeta o ultravioleta (no utilizado en la producción en masa) y un convertidor de fósforo permite producir una fuente de luz económica con buenas características. El diseño más común de un LED de este tipo contiene un chip semiconductor de nitruro de galio azul modificado con indio (InGaN) y un fósforo con máxima reemisión en la región amarilla: granate de itrio-aluminio dopado con cerio trivalente (YAG). Parte de la potencia de la radiación inicial del chip sale del cuerpo del LED, disipándose en la capa de fósforo, la otra parte es absorbida por el fósforo y reemitida en la región de valores de energía más bajos. El espectro de reemisión cubre una amplia región del rojo al verde, pero el espectro resultante de un LED de este tipo tiene una caída pronunciada en la región verde-azul-verde.

Dependiendo de la composición del fósforo se producen LED con diferentes temperaturas de color (“cálidas” y “frías”). Combinando diferentes tipos de fósforo se consigue un aumento significativo del índice de reproducción cromática (CRI o Ra). Desde 2017, ya existen paneles LED para fotografía y filmación, donde la reproducción del color es fundamental, pero estos equipos son caros y los fabricantes son pocos y espaciados.

Una de las formas de aumentar el brillo de los LED de fósforo manteniendo o incluso reduciendo su coste es aumentar la corriente a través del chip semiconductor sin aumentar su tamaño, es decir, aumentando la densidad de corriente. Este método está asociado con un aumento simultáneo de los requisitos de calidad del chip en sí y de la calidad del disipador de calor. A medida que aumenta la densidad de corriente, los campos eléctricos en el volumen de la región activa reducen la salida de luz. Cuando se alcanzan las corrientes límite, dado que las secciones del chip LED con diferentes concentraciones de impurezas y diferentes anchos de banda prohibida conducen la corriente de manera diferente, se produce un sobrecalentamiento local de las secciones del chip, lo que afecta la salida de luz y la durabilidad del LED en su conjunto. Para aumentar la potencia de salida manteniendo la calidad de las características espectrales y las condiciones térmicas, se producen LED que contienen grupos de chips LED en una sola carcasa.

Uno de los temas más debatidos en el campo de la tecnología LED policromada es su fiabilidad y durabilidad. A diferencia de muchas otras fuentes de luz, un LED cambia su salida de luz (eficiencia), patrón de radiación y tono de color con el tiempo, pero rara vez falla por completo. Por tanto, para evaluar la vida útil, por ejemplo para iluminación, se toma un nivel de reducción de eficiencia luminosa de hasta el 70% del valor original (L70). Es decir, un LED cuyo brillo ha disminuido un 30% durante el funcionamiento se considera averiado. Para los LED utilizados en iluminación decorativa, se utiliza un nivel de atenuación del 50 % (L50) como estimación de vida útil.

La vida útil de un LED de fósforo depende de muchos parámetros. Además de la calidad de fabricación del propio conjunto LED (el método de fijación del chip al soporte de cristal, el método de fijación de los conductores conductores de corriente, la calidad y las propiedades protectoras de los materiales de sellado), la vida útil depende principalmente de la características del propio chip emisor y de los cambios en las propiedades del fósforo durante el funcionamiento (degradación). Además, como demuestran numerosos estudios, el principal factor que influye en la vida útil de un LED es la temperatura.

Efecto de la temperatura en la vida útil del LED

Durante el funcionamiento, un chip semiconductor emite parte de la energía eléctrica en forma de radiación y otra parte en forma de calor. Además, dependiendo de la eficiencia de dicha conversión, la cantidad de calor es aproximadamente la mitad o más para los emisores más eficientes. El material semiconductor en sí tiene una baja conductividad térmica; además, los materiales y el diseño de la carcasa tienen una cierta conductividad térmica no ideal, lo que conduce al calentamiento del chip a altas temperaturas (para una estructura semiconductora). Los LED modernos funcionan a temperaturas de chip de entre 70 y 80 grados. Y un aumento adicional de esta temperatura cuando se utiliza nitruro de galio es inaceptable. La alta temperatura conduce a un aumento en el número de defectos en la capa activa, a una mayor difusión y a un cambio en las propiedades ópticas del sustrato. Todo esto conduce a un aumento en el porcentaje de recombinación no radiativa y absorción de fotones por parte del material del chip. Se logra un aumento de potencia y durabilidad mejorando tanto la propia estructura del semiconductor (reduciendo el sobrecalentamiento local), como desarrollando el diseño del conjunto de LED y mejorando la calidad de refrigeración del área activa del chip. También se están realizando investigaciones con otros materiales o sustratos semiconductores.

El fósforo también es susceptible a las altas temperaturas. Con una exposición prolongada a la temperatura, los centros reemisores se inhiben y el coeficiente de conversión, así como las características espectrales del fósforo, se deterioran. En los primeros diseños de LED policromados y en algunos modernos, el fósforo se aplica directamente al material semiconductor y se maximiza el efecto térmico. Además de las medidas para reducir la temperatura del chip emisor, los fabricantes utilizan varios métodos para reducir la influencia de la temperatura del chip sobre el fósforo. Las tecnologías de fósforo aislado y los diseños de lámparas LED, en los que el fósforo está físicamente separado del emisor, pueden aumentar la vida útil de la fuente de luz.

La carcasa del LED, hecha de plástico de silicona ópticamente transparente o resina epoxi, está sujeta a envejecimiento bajo la influencia de la temperatura y comienza a oscurecerse y amarillear con el tiempo, absorbiendo parte de la energía emitida por el LED. Las superficies reflectantes también se deterioran cuando se calientan: interactúan con otros elementos de la carrocería y son susceptibles a la corrosión. Todos estos factores juntos conducen al hecho de que el brillo y la calidad de la luz emitida disminuyen gradualmente. Sin embargo, este proceso se puede ralentizar con éxito garantizando una eliminación eficiente del calor.

Diseño LED de fósforo

Un LED de fósforo moderno es un dispositivo complejo que combina muchas soluciones técnicas originales y únicas. El LED tiene varios elementos principales, cada uno de los cuales realiza una función importante, a menudo más de una:

Todos los elementos de diseño LED experimentan estrés térmico y deben seleccionarse teniendo en cuenta el grado de expansión térmica. Y una condición importante para un buen diseño es la capacidad de fabricación y el bajo costo de ensamblar un dispositivo LED e instalarlo en una lámpara.

Brillo y calidad de la luz.

El parámetro más importante no es ni siquiera el brillo del LED, sino su eficiencia luminosa, es decir, la potencia luminosa de cada vatio de energía eléctrica consumida por el LED. La eficiencia luminosa de los LED modernos alcanza los 190 lm/W. El límite teórico de la tecnología se estima en más de 300 lm/W. Al evaluar, es necesario tener en cuenta que la eficiencia de una lámpara basada en LED es significativamente menor debido a la eficiencia de la fuente de energía, las propiedades ópticas del difusor, el reflector y otros elementos estructurales. Además, los fabricantes suelen indicar la eficiencia inicial del emisor a temperatura normal, mientras que la temperatura del chip durante el funcionamiento es mucho mayor. Esto lleva al hecho de que la eficiencia real del emisor es entre un 5 y un 7% menor y la de la lámpara suele ser el doble.

El segundo parámetro igualmente importante es la calidad de la luz producida por el LED. Hay tres parámetros para evaluar la calidad de la reproducción cromática:

LED de fósforo basado en un emisor ultravioleta

Además de la ya extendida combinación de LED azul y YAG, también se está desarrollando un diseño basado en un LED ultravioleta. Un material semiconductor capaz de emitir en la región cercana al ultravioleta está recubierto con varias capas de un fósforo a base de europio y sulfuro de zinc activado por cobre y aluminio. Esta mezcla de fósforos proporciona máximos de reemisión en las regiones verde, azul y roja del espectro. La luz blanca resultante tiene características de muy buena calidad, pero la eficiencia de dicha conversión sigue siendo baja. Hay tres razones para esto [ ]: el primero se debe a que la diferencia entre la energía del incidente y los cuantos emitidos se pierde durante la fluorescencia (se convierte en calor), y en el caso de la excitación ultravioleta es mucho mayor. La segunda razón es que parte de la radiación UV no absorbida por el fósforo no participa en la creación del flujo luminoso, a diferencia de los LED basados ​​​​en un emisor azul, y un aumento en el espesor de la capa de fósforo conduce a un aumento en la absorción de luz luminiscente en él. Y finalmente, la eficiencia de los LED ultravioleta es significativamente menor que la de los azules.

Ventajas y desventajas de los LED de fósforo.

Teniendo en cuenta el alto coste de las fuentes de iluminación LED en comparación con las lámparas tradicionales, existen razones de peso para utilizar dichos dispositivos:

Pero también hay desventajas:

Los LED de iluminación también tienen características inherentes a todos los emisores semiconductores, teniendo en cuenta cuál es la aplicación más exitosa, por ejemplo, la dirección de la radiación. El LED brilla solo en una dirección sin necesidad de reflectores ni difusores adicionales. Las luminarias LED son las más adecuadas para la iluminación local y direccional.

Perspectivas de desarrollo de la tecnología LED blanca.

Se están desarrollando activamente tecnologías para producir LED blancos adecuados para fines de iluminación. La investigación en esta área se ve estimulada por un mayor interés público. La perspectiva de importantes ahorros energéticos está atrayendo inversiones en investigación de procesos, desarrollo tecnológico y búsqueda de nuevos materiales. A juzgar por las publicaciones de los fabricantes de LED y materiales relacionados, especialistas en el campo de los semiconductores y la luminotecnia, se pueden delinear vías de desarrollo en esta área:

ver también

Notas

1. , pag. 19-20.
2. LED MC-E de Cree, que contienen emisores rojos, verdes, azules y blancos Archivado el 22 de noviembre de 2012.
3. LED VLMx51 de Vishay, que contienen emisores rojos, naranjas, amarillos y blancos(Inglés) . Profesional LED. Consultado el 10 de noviembre de 2012. Archivado el 22 de noviembre de 2012.
4. LED multicolores XB-D y XM-L de Cree(Inglés) . Profesional LED. Consultado el 10 de noviembre de 2012. Archivado el 22 de noviembre de 2012.
5. LED XP-C de Cree, que contiene seis emisores monocromáticos(Inglés) . Profesional LED. Consultado el 10 de noviembre de 2012. Archivado el 22 de noviembre de 2012.
6. Nikiforov S.“Clase S” de tecnología de iluminación por semiconductores // Componentes y tecnologías: revista. - 2009. - No. 6. - págs. 88-91.
7. Truson P. Halvardson E. Ventajas de los LED RGB para dispositivos de iluminación // Componentes y Tecnologías: revista. - 2007. - No. 2.
8. , pag. 404.
9. Nikiforov S. Temperatura en la vida y funcionamiento de los LED // Componentes y Tecnologías: revista. - 2005. - No. 9.
10. LED para iluminación interior y arquitectónica(Inglés) . Profesional LED. Consultado el 10 de noviembre de 2012. Archivado el 22 de noviembre de 2012.
11. Xiang Ling Oon. Soluciones LED para sistemas de iluminación arquitectónica // Tecnología de iluminación por semiconductores: revista. - 2010. - No. 5. - págs. 18-20.
12. LED RGB para uso en marcadores electrónicos(Inglés) . Profesional LED. Consultado el 10 de noviembre de 2012. Archivado el 22 de noviembre de 2012.
13. Alto CRI LED Iluminación  | Yuji LED (indefinido) . yujiintl.com. Consultado el 3 de diciembre de 2016.
14. Turkin A. Nitruro de galio como uno de los materiales prometedores en la optoelectrónica moderna // Componentes y tecnologías: Revista. - 2011. - No. 5.
15. LED con valores CRI altos(Inglés) . Profesional LED. Consultado el 10 de noviembre de 2012. Archivado el 22 de noviembre de 2012.
16. Tecnología Cree EasyWhite (Inglés) . Revista LED. Consultado el 10 de noviembre de 2012. Archivado el 22 de noviembre de 2012.
17. Nikiforov S., Arkhipov A. Características de la determinación del rendimiento cuántico de LED basados ​​​​en AlGaInN y AlGaInP a diferentes densidades de corriente a través de un cristal emisor // Componentes y tecnologías: Revista. - 2008. - No. 1.
18. Nikiforov S. Ahora se pueden ver los electrones: los LED hacen muy visible la corriente eléctrica // Componentes y Tecnologías: revista. - 2006. - No. 3.
19. LED con disposición matricial de un gran número de chips semiconductores(Inglés) . Profesional LED. Consultado el 10 de noviembre de 2012. Archivado el 22 de noviembre de 2012.
20. Vida útil de los LED blancos(Inglés) . A NOSOTROS. Departamento de Energía. Consultado el 10 de noviembre de 2012. Archivado el 22 de noviembre de 2012.
21. Tipos de defectos del LED y métodos de análisis.(Inglés) . Profesional LED. Consultado el 10 de noviembre de 2012. Archivado el 22 de noviembre de 2012.
22. , pag. 61, 77-79.
23. LED de SemiLED(Inglés) . Profesional LED. Consultado el 10 de noviembre de 2012. Archivado el 22 de noviembre de 2012.
24. Programa de investigación GaN-on-Si Silicon LED (Inglés) . Profesional LED. Consultado el 10 de noviembre de 2012.
25. La tecnología de fósforo aislado de Cree(Inglés) . Profesional LED. Consultado el 10 de noviembre de 2012. Archivado el 22 de noviembre de 2012.
26. Turkin A. LED semiconductores: historia, hechos, perspectivas // Semiconductor Lighting Engineering: revista. - 2011. - No. 5. - págs. 28-33.
27. Ivanov A.V., Fedorov A.V., Semenov S.M. Lámparas de bajo consumo basadas en LED de alto brillo // Suministro de energía y ahorro de energía - aspecto regional: XII Reunión de toda Rusia: materiales de informes. - Tomsk: Gráficos de San Petersburgo, 2011. - págs. 74-77.
28. , pag. 424.
29. Reflectores para LED basados ​​en cristales fotónicos(Inglés) . Profesional dirigido. Consultado el 16 de febrero de 2013. Archivado el 13 de marzo de 2013.
30. Lámpara XL XP-G3(Inglés) . www.cree.com. Consultado el 31 de mayo de 2017.
31. LED blancos con alto emisión luminosa para necesidades de iluminación (Inglés) . Phys.Org™. Consultado el 10 de noviembre de 2012. Archivado el 22 de noviembre de 2012.

Atrás quedaron los tiempos en los que los LED se utilizaban únicamente como indicadores para encender dispositivos. Los dispositivos LED modernos pueden reemplazar completamente las lámparas incandescentes en el hogar, la industria y. Esto se ve facilitado por las diversas características de los LED, sabiendo cuál puede elegir el LED analógico adecuado. El uso de LED, dados sus parámetros básicos, abre un sinfín de posibilidades en el campo de la iluminación.

Un diodo emisor de luz (denominado LED, LED, LED en inglés) es un dispositivo basado en un cristal semiconductor artificial. Cuando pasa una corriente eléctrica a través de él, se crea el fenómeno de emisión de fotones, lo que da lugar a un resplandor. Este resplandor tiene un rango espectral muy estrecho y su color depende del material semiconductor.

Los LED con emisión roja y amarilla están hechos de materiales semiconductores inorgánicos a base de arseniuro de galio, los verdes y azules están hechos a base de nitruro de indio y galio. Para aumentar el brillo del flujo luminoso, se utilizan varios aditivos o se utiliza el método multicapa, cuando se coloca una capa de nitruro de aluminio puro entre los semiconductores. Como resultado de la formación de varias transiciones de huecos de electrones (p-n) en un cristal, aumenta el brillo de su resplandor.

Hay dos tipos de LED: de indicación y de iluminación. Los primeros se utilizan para indicar la inclusión de varios dispositivos en la red, así como como fuentes de iluminación decorativa. Son diodos de colores colocados en una caja traslúcida, cada uno de ellos tiene cuatro terminales. Los dispositivos que emiten luz infrarroja se utilizan en dispositivos para el control remoto de dispositivos (control remoto).

En el área de iluminación se utilizan LEDs que emiten luz blanca. Los LED se clasifican por color en blanco frío, blanco neutro y blanco cálido. Existe una clasificación de los LED utilizados para la iluminación según el método de instalación. La designación LED SMD significa que el dispositivo consta de un sustrato de aluminio o cobre sobre el que se coloca el cristal del diodo. El sustrato en sí está ubicado en una carcasa cuyos contactos están conectados a los contactos del LED.

Otro tipo de LED se denomina OCB. En un dispositivo de este tipo, se colocan muchos cristales recubiertos con fósforo en una placa. Gracias a este diseño se consigue una alta luminosidad del resplandor. Esta tecnología se utiliza en producción con un gran flujo luminoso en un área relativamente pequeña. A su vez, esto hace que la producción de lámparas LED sea la más accesible y económica.

¡Nota! Al comparar las lámparas basadas en LED SMD y COB, se puede observar que las primeras se pueden reparar reemplazando un LED averiado. Si una lámpara LED COB no funciona tendrás que cambiar toda la placa con diodos.

Características del LED

Al elegir una lámpara LED adecuada para la iluminación, se deben tener en cuenta los parámetros de los LED. Estos incluyen voltaje de suministro, potencia, corriente de operación, eficiencia (salida luminosa), temperatura de brillo (color), ángulo de radiación, dimensiones y período de degradación. Conociendo los parámetros básicos, será posible seleccionar fácilmente dispositivos para obtener un resultado de iluminación particular.

Consumo de corriente LED

Como regla general, para los LED convencionales se proporciona una corriente de 0,02 A. Sin embargo, hay LED con una clasificación de 0,08 A. Estos LED incluyen dispositivos más potentes, cuyo diseño involucra cuatro cristales. Están ubicados en un edificio. Dado que cada uno de los cristales consume 0,02 A, en total un dispositivo consumirá 0,08 A.

La estabilidad de los dispositivos LED depende del valor actual. Incluso un ligero aumento de la corriente ayuda a reducir la intensidad de la radiación (envejecimiento) del cristal y a aumentar la temperatura del color. En última instancia, esto hace que los LED se vuelvan azules y fallen prematuramente. Y si la corriente aumenta significativamente, el LED se quema inmediatamente.

Para limitar el consumo de corriente, los diseños de lámparas y luminarias LED incluyen estabilizadores de corriente para LED (controladores). Convierten la corriente llevándola al valor requerido por los LED. En el caso de que necesite conectar un LED separado a la red, debe utilizar resistencias limitadoras de corriente. La resistencia de un LED se calcula teniendo en cuenta sus características específicas.

¡Consejo útil! Para elegir la resistencia adecuada, puede utilizar la calculadora de resistencias LED disponible en Internet.

voltaje del LED

¿Cómo saber el voltaje del LED? El hecho es que los LED no tienen un parámetro de tensión de alimentación como tal. En su lugar, se utiliza la característica de caída de voltaje del LED, lo que significa la cantidad de voltaje que genera el LED cuando la corriente nominal lo atraviesa. El valor de tensión indicado en el embalaje refleja la caída de tensión. Conociendo este valor, puedes determinar el voltaje restante en el cristal. Es este valor el que se tiene en cuenta en los cálculos.

Dado el uso de varios semiconductores para los LED, el voltaje para cada uno de ellos puede ser diferente. ¿Cómo saber cuántos voltios tiene un LED? Puedes determinarlo por el color de los dispositivos. Por ejemplo, para los cristales azules, verdes y blancos el voltaje es de aproximadamente 3V, para los cristales amarillos y rojos es de 1,8 a 2,4V.

Al utilizar una conexión en paralelo de LED de idéntica potencia con un valor de voltaje de 2 V, puede ocurrir lo siguiente: como resultado de variaciones en los parámetros, algunos diodos emisores fallarán (se quemarán), mientras que otros brillarán muy débilmente. Esto sucederá debido al hecho de que cuando el voltaje aumenta incluso en 0,1 V, la corriente que pasa a través del LED aumenta 1,5 veces. Por lo tanto, es muy importante asegurarse de que la corriente coincida con la clasificación del LED.

Salida de luz, ángulo de haz y potencia del LED

El flujo luminoso de los diodos se compara con el de otras fuentes de luz, teniendo en cuenta la intensidad de la radiación que emiten. Los dispositivos que miden unos 5 mm de diámetro producen de 1 a 5 lúmenes de luz. Mientras que el flujo luminoso de una lámpara incandescente de 100W es de 1000 lm. Pero a la hora de comparar hay que tener en cuenta que una lámpara normal tiene luz difusa, mientras que una LED tiene luz direccional. Por tanto, hay que tener en cuenta el ángulo de dispersión de los LED.

El ángulo de dispersión de diferentes LED puede oscilar entre 20 y 120 grados. Cuando se iluminan, los LED producen una luz más brillante en el centro y reducen la iluminación hacia los bordes del ángulo de dispersión. Así, los LED iluminan mejor un espacio concreto consumiendo menos energía. Sin embargo, si es necesario aumentar el área de iluminación, se utilizan lentes divergentes en el diseño de la lámpara.

¿Cómo determinar la potencia de los LED? Para determinar la potencia de una lámpara LED necesaria para sustituir una lámpara incandescente, es necesario aplicar un coeficiente de 8. Así, es posible sustituir una lámpara convencional de 100W por un dispositivo LED con una potencia de al menos 12,5W (100W/8 ). Para mayor comodidad, puede utilizar los datos de la tabla de correspondencia entre la potencia de las lámparas incandescentes y las fuentes de luz LED:

Potencia de lámpara incandescente, W	Potencia correspondiente de la lámpara LED, W
100	12-12,5
75	10
60	7,5-8
40	5
25	3

Cuando se utilizan LED para iluminación, es muy importante el indicador de eficiencia, que está determinado por la relación entre el flujo luminoso (lm) y la potencia (W). Comparando estos parámetros para diferentes fuentes de luz, encontramos que la eficiencia de una lámpara incandescente es de 10-12 lm/W, una lámpara fluorescente es de 35-40 lm/W y una lámpara LED es de 130-140 lm/W.

Temperatura de color de las fuentes LED.

Uno de los parámetros importantes de las fuentes LED es la temperatura de incandescencia. Las unidades de medida de esta cantidad son grados Kelvin (K). Cabe señalar que todas las fuentes de luz se dividen en tres clases según su temperatura de incandescencia, entre las cuales el blanco cálido tiene una temperatura de color inferior a 3300 K, el blanco de luz diurna, de 3300 a 5300 K, y el blanco frío, superior a 5300 K.

¡Nota! La cómoda percepción de la radiación LED por parte del ojo humano depende directamente de la temperatura de color de la fuente LED.

La temperatura de color suele estar indicada en el etiquetado de las lámparas LED. Se designa con un número de cuatro dígitos y la letra K. La elección de lámparas LED con una determinada temperatura de color depende directamente de las características de su uso para la iluminación. La siguiente tabla muestra opciones para usar fuentes LED con diferentes temperaturas de brillo:

color del LED		Temperatura de color, K	Casos de uso de iluminación
Blanco	Cálido	2700-3500	Iluminación para locales domésticos y de oficinas como el análogo más adecuado de una lámpara incandescente.
	Neutro (diurno)	3500-5300	La excelente reproducción cromática de estas lámparas permite su utilización para iluminar lugares de trabajo en producción.
	Frío	más de 5300	Se utiliza principalmente para alumbrado público y también en linternas de mano.
Rojo		1800	Como fuente de decoración y fitoiluminación.
Verde		-
Amarillo		3300	Diseño de iluminación de interiores.
Azul		7500	Iluminación de superficies en el interior, fitoiluminación.

La naturaleza ondulatoria del color permite expresar la temperatura de color de los LED mediante longitud de onda. El marcado de algunos dispositivos LED refleja la temperatura del color precisamente en forma de un intervalo de diferentes longitudes de onda. La longitud de onda se denomina λ y se mide en nanómetros (nm).

Tamaños estándar de LED SMD y sus características.

Teniendo en cuenta el tamaño de los LED SMD, los dispositivos se clasifican en grupos con diferentes características. Los LED más populares con tamaños estándar son 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 y 5630. Las características de los LED SMD varían según el tamaño. Por lo tanto, los diferentes tipos de LED SMD difieren en brillo, temperatura de color y potencia. En las marcas LED, los dos primeros dígitos indican la longitud y el ancho del dispositivo.

Parámetros básicos de los LED SMD 2835.

Las principales características de los LED SMD 2835 incluyen un área de radiación aumentada. En comparación con el dispositivo SMD 3528, que tiene una superficie de trabajo redonda, el área de radiación del SMD 2835 tiene forma rectangular, lo que contribuye a una mayor salida de luz con una altura de elemento más pequeña (aproximadamente 0,8 mm). El flujo luminoso de dicho dispositivo es de 50 lm.

La carcasa del LED SMD 2835 está hecha de polímero resistente al calor y puede soportar temperaturas de hasta 240°C. Cabe señalar que la degradación por radiación en estos elementos es inferior al 5% durante 3000 horas de funcionamiento. Además, el dispositivo tiene una resistencia térmica bastante baja de la unión cristal-sustrato (4 C/W). La corriente máxima de funcionamiento es de 0,18 A, la temperatura del cristal es de 130 °C.

Según el color de la luz, hay blanco cálido con una temperatura de luz de 4000 K, blanco diurno - 4800 K, blanco puro - de 5000 a 5800 K y blanco frío con una temperatura de color de 6500-7500 K. Vale la pena Tenga en cuenta que el flujo luminoso máximo es para dispositivos con brillo blanco frío, el mínimo es para LED de color blanco cálido. El diseño del dispositivo tiene almohadillas de contacto ampliadas, lo que contribuye a una mejor disipación del calor.

¡Consejo útil! Los LED SMD 2835 se pueden utilizar para cualquier tipo de instalación.

Características de los LED SMD 5050

El diseño de carcasa SMD 5050 contiene tres LED del mismo tipo. Las fuentes LED de colores azul, rojo y verde tienen características técnicas similares a los cristales SMD 3528. La corriente de funcionamiento de cada uno de los tres LED es de 0,02 A, por lo que la corriente total de todo el dispositivo es de 0,06 A. Para garantizar que los LED no fallen, se recomienda no exceder este valor.

Los dispositivos LED SMD 5050 tienen una tensión directa de 3-3,3 V y una salida de luz (flujo de red) de 18-21 lm. La potencia de un LED es la suma de tres valores de potencia de cada cristal (0,7 W) y asciende a 0,21 W. El color del brillo emitido por los dispositivos puede ser blanco en todos los tonos, verde, azul, amarillo y multicolor.

La disposición cercana de LED de diferentes colores en un paquete SMD 5050 hizo posible implementar LED multicolores con control separado de cada color. Para regular las luminarias que utilizan LED SMD 5050, se utilizan controladores, de modo que el color del brillo se puede cambiar suavemente de una a otra después de un tiempo determinado. Normalmente, estos dispositivos tienen varios modos de control y pueden ajustar el brillo de los LED.

Características típicas del LED SMD 5730.

Los LED SMD 5730 son representantes modernos de los dispositivos LED, cuya carcasa tiene unas dimensiones geométricas de 5,7x3 mm. Pertenecen a LED ultrabrillantes, cuyas características son estables y cualitativamente diferentes de los parámetros de sus predecesores. Fabricados con nuevos materiales, estos LED se caracterizan por una mayor potencia y un flujo luminoso altamente eficiente. Además, pueden funcionar en condiciones de alta humedad, son resistentes a cambios de temperatura y vibraciones y tienen una larga vida útil.

Hay dos tipos de dispositivos: SMD 5730-0.5 con una potencia de 0,5 W y SMD 5730-1 con una potencia de 1 W. Una característica distintiva de los dispositivos es la capacidad de funcionar con corriente pulsada. La corriente nominal del SMD 5730-0.5 es de 0,15 A; durante el funcionamiento por impulsos, el dispositivo puede soportar una corriente de hasta 0,18 A. Este tipo de LED proporciona un flujo luminoso de hasta 45 lm.

Los LED SMD 5730-1 funcionan con una corriente constante de 0,35 A, en modo pulsado, hasta 0,8 A. La eficiencia luminosa de un dispositivo de este tipo puede ser de hasta 110 lm. Gracias al polímero resistente al calor, el cuerpo del dispositivo puede soportar temperaturas de hasta 250°C. El ángulo de dispersión de ambos tipos de SMD 5730 es de 120 grados. El grado de degradación del flujo luminoso es inferior al 1% cuando funciona durante 3000 horas.

Especificaciones de los LED Cree

La empresa Cree (EE. UU.) se dedica al desarrollo y producción de LED ultrabrillantes y potentes. Uno de los grupos de LED Cree está representado por la serie de dispositivos Xlamp, que se dividen en un solo chip y varios chips. Una de las características de las fuentes monocristalinas es la distribución de la radiación a lo largo de los bordes del dispositivo. Esta innovación permitió producir lámparas con un gran ángulo luminoso utilizando un número mínimo de cristales.

En la serie de fuentes LED de alta intensidad XQ-E, el ángulo del haz varía de 100 a 145 grados. Con pequeñas dimensiones geométricas de 1,6x1,6 mm, la potencia de los LED ultrabrillantes es de 3 voltios y el flujo luminoso es de 330 lm. Este es uno de los desarrollos más recientes de Cree. Todos los LED, cuyo diseño se basa en un solo cristal, tienen una reproducción cromática de alta calidad dentro de CRE 70-90.

Artículo relacionado:

Cómo hacer o reparar tú mismo una guirnalda LED. Precios y principales características de los modelos más populares.

Cree ha lanzado varias versiones de dispositivos LED multichip con los últimos tipos de energía de 6 a 72 voltios. Los LED multichip se dividen en tres grupos, que incluyen dispositivos con alto voltaje, potencia de hasta 4W y superior a 4W. Las fuentes de hasta 4W contienen 6 cristales en carcasas tipo MX y ML. El ángulo de dispersión es de 120 grados. Puedes comprar LED Cree de este tipo con colores blancos cálidos y fríos.

¡Consejo útil! A pesar de la alta fiabilidad y calidad de la luz, se pueden comprar potentes LED de las series MX y ML a un precio relativamente bajo.

El grupo de más de 4W incluye LED formados por varios cristales. Los más grandes del grupo son los dispositivos de 25W representados por la serie MT-G. El nuevo producto de la empresa son los LED modelo XHP. Uno de los dispositivos LED grandes tiene un cuerpo de 7x7 mm, su potencia es de 12W y la salida de luz es de 1710 lm. Los LED de alto voltaje combinan pequeñas dimensiones y un alto rendimiento lumínico.

Diagramas de conexión de LED

Existen ciertas reglas para conectar LED. Teniendo en cuenta que la corriente que pasa a través del dispositivo se mueve solo en una dirección, para un funcionamiento estable y a largo plazo de los dispositivos LED es importante tener en cuenta no solo un cierto voltaje, sino también el valor de corriente óptimo.

Esquema de conexión de LED a red de 220V.

Dependiendo de la fuente de alimentación utilizada, existen dos tipos de circuitos para conectar LED a 220V. En uno de los casos se utiliza con corriente limitada, en el segundo, una especial que estabiliza el voltaje. La primera opción tiene en cuenta el uso de una fuente especial con una cierta intensidad actual. No se requiere una resistencia en este circuito y la cantidad de LED conectados está limitada por la potencia del controlador.

Para designar los LED en el diagrama, se utilizan dos tipos de pictogramas. Sobre cada imagen esquemática hay dos pequeñas flechas paralelas que apuntan hacia arriba. Simbolizan el brillo brillante del dispositivo LED. Antes de conectar el LED a 220V mediante una fuente de alimentación, debes incluir una resistencia en el circuito. Si no se cumple esta condición, la vida útil del LED se reducirá significativamente o simplemente fallará.

Si utiliza una fuente de alimentación al realizar la conexión, solo el voltaje en el circuito será estable. Teniendo en cuenta la insignificante resistencia interna de un dispositivo LED, encenderlo sin un limitador de corriente provocará que el dispositivo se queme. Por eso se introduce una resistencia correspondiente en el circuito de conmutación del LED. Cabe señalar que las resistencias vienen en diferentes valores, por lo que deben calcularse correctamente.

¡Consejo útil! El aspecto negativo de los circuitos para conectar un LED a una red de 220 voltios mediante una resistencia es la disipación de alta potencia cuando es necesario conectar una carga con mayor consumo de corriente. En este caso, la resistencia se reemplaza por un condensador de extinción.

Cómo calcular la resistencia de un LED

Al calcular la resistencia de un LED, se guían por la fórmula:

U = IxR,

donde U es voltaje, I es corriente, R es resistencia (ley de Ohm). Digamos que necesita conectar un LED con los siguientes parámetros: 3V - voltaje y 0.02A - corriente. Para que al conectar un LED a 5 Voltios en la fuente de alimentación no falle, es necesario quitar los 2V extra (5-3 = 2V). Para hacer esto, es necesario incluir en el circuito una resistencia con una cierta resistencia, que se calcula utilizando la ley de Ohm:

R = U/I.

Por lo tanto, la relación de 2 V a 0,02 A será de 100 ohmios, es decir Esta es exactamente la resistencia necesaria.

A menudo sucede que, teniendo en cuenta los parámetros de los LED, la resistencia de la resistencia tiene un valor que no es estándar para el dispositivo. Estos limitadores de corriente no se pueden encontrar en los puntos de venta, por ejemplo, 128 o 112,8 ohmios. Entonces deberías usar resistencias cuya resistencia sea el valor más cercano al valor calculado. En este caso, los LED no funcionarán a plena capacidad, sino solo al 90-97%, pero esto será invisible a la vista y tendrá un efecto positivo en la vida útil del dispositivo.

Hay muchas opciones para calculadoras de cálculo LED en Internet. Tienen en cuenta los parámetros principales: caída de voltaje, corriente nominal, voltaje de salida, número de dispositivos en el circuito. Al especificar los parámetros de los dispositivos LED y las fuentes de corriente en el campo del formulario, puede conocer las características correspondientes de las resistencias. Para determinar la resistencia de los limitadores de corriente codificados por colores, también existen cálculos en línea de resistencias para LED.

Esquemas de conexión en serie y en paralelo de LED.

Al ensamblar estructuras de varios dispositivos LED, se utilizan circuitos para conectar LED a una red de 220 voltios con conexión en serie o en paralelo. Al mismo tiempo, para una correcta conexión se debe tener en cuenta que cuando los LED se conectan en serie, el voltaje requerido es la suma de las caídas de voltaje de cada dispositivo. Mientras que cuando los LED se conectan en paralelo, la intensidad actual se suma.

Si los circuitos utilizan dispositivos LED con diferentes parámetros, entonces para un funcionamiento estable es necesario calcular la resistencia para cada LED por separado. Cabe señalar que no hay dos LED exactamente iguales. Incluso los dispositivos del mismo modelo tienen pequeñas diferencias en los parámetros. Esto lleva al hecho de que cuando se conecta una gran cantidad de ellos en un circuito en serie o en paralelo con una resistencia, pueden degradarse y fallar rápidamente.

¡Nota! Cuando se utiliza una resistencia en un circuito en paralelo o en serie, solo se pueden conectar dispositivos LED con características idénticas.

La discrepancia en los parámetros al conectar varios LED en paralelo, digamos 4-5 piezas, no afectará el funcionamiento de los dispositivos. Pero si conecta muchos LED a dicho circuito, será una mala decisión. Incluso si las fuentes LED tienen una ligera variación en sus características, esto hará que algunos dispositivos emitan luz brillante y se quemen rápidamente, mientras que otros brillarán débilmente. Por lo tanto, cuando se conecta en paralelo, siempre se debe utilizar una resistencia independiente para cada dispositivo.

En cuanto a la conexión en serie, aquí se produce un consumo económico, ya que todo el circuito consume una cantidad de corriente igual al consumo de un LED. En un circuito en paralelo, el consumo es la suma del consumo de todas las fuentes LED incluidas en el circuito.

Cómo conectar LED a 12 Voltios

En el diseño de algunos dispositivos, se proporcionan resistencias en la etapa de fabricación, lo que permite conectar LED a 12 voltios o 5 voltios. Sin embargo, estos dispositivos no siempre se pueden encontrar a la venta. Por lo tanto, en el circuito para conectar LED a 12 voltios, se proporciona un limitador de corriente. El primer paso es conocer las características de los LED conectados.

Un parámetro como la caída de tensión directa para dispositivos LED típicos es de aproximadamente 2 V. La corriente nominal de estos LED corresponde a 0,02A. Si necesita conectar un LED de este tipo a 12 V, entonces los 10 V "extra" (12 menos 2) deben apagarse con una resistencia limitadora. Usando la ley de Ohm puedes calcular la resistencia. Obtenemos que 10/0,02 = 500 (Ohmios). Por lo tanto, se requiere una resistencia con un valor nominal de 510 ohmios, que es la más cercana en el rango de componentes electrónicos E24.

Para que dicho circuito funcione de manera estable, también es necesario calcular la potencia del limitador. Usando la fórmula según la cual la potencia es igual al producto del voltaje y la corriente, calculamos su valor. Multiplicamos un voltaje de 10V por una corriente de 0,02A y obtenemos 0,2W. Por lo tanto, se requiere una resistencia cuya potencia nominal estándar sea de 0,25 W.

Si es necesario incluir dos dispositivos LED en el circuito, se debe tener en cuenta que la caída de voltaje entre ellos ya será de 4V. En consecuencia, la resistencia tendrá que apagar no 10 V, sino 8 V. En consecuencia, se realizan cálculos adicionales de la resistencia y la potencia de la resistencia en función de este valor. La ubicación de la resistencia en el circuito se puede proporcionar en cualquier lugar: en el lado del ánodo, en el lado del cátodo, entre los LED.

Cómo probar un LED con un multímetro

Una forma de comprobar el estado de funcionamiento de los LED es realizar una prueba con un multímetro. Este dispositivo puede diagnosticar LED de cualquier diseño. Antes de verificar el LED con un probador, el interruptor del dispositivo se coloca en el modo "prueba" y las sondas se aplican a los terminales. Cuando la sonda roja está conectada al ánodo y la sonda negra al cátodo, el cristal debería emitir luz. Si se invierte la polaridad, la pantalla del dispositivo debería mostrar "1".

¡Consejo útil! Antes de probar la funcionalidad del LED, se recomienda atenuar la iluminación principal, ya que durante la prueba la corriente es muy baja y el LED emitirá luz tan débil que con iluminación normal puede no ser perceptible.

Las pruebas de dispositivos LED se pueden realizar sin utilizar sondas. Para hacer esto, inserte el ánodo en los orificios ubicados en la esquina inferior del dispositivo en el orificio con el símbolo "E" y el cátodo en el orificio con el indicador "C". Si el LED está en condiciones de funcionar, debería encenderse. Este método de prueba es adecuado para LED con contactos suficientemente largos a los que se les ha quitado la soldadura. La posición del interruptor no importa con este método de verificación.

¿Cómo comprobar los LED con un multímetro sin desoldar? Para hacer esto, debe soldar trozos de un clip normal a las sondas del probador. Como aislamiento es adecuada una junta de textolita, que se coloca entre los cables y luego se trata con cinta aislante. La salida es una especie de adaptador para conectar sondas. Los clips se mueven bien y se fijan de forma segura en los conectores. De esta forma, puede conectar las sondas a los LED sin quitarlas del circuito.

¿Qué puedes hacer con LED con tus propias manos?

Muchos radioaficionados practican el montaje de varios diseños de LED con sus propias manos. Los productos autoensamblados no son inferiores en calidad y, a veces, incluso superan a sus homólogos fabricados. Estos pueden ser dispositivos de color y música, diseños de LED intermitentes, luces de marcha LED de bricolaje y mucho más.

Conjunto estabilizador de corriente de bricolaje para LED

Para evitar que la vida útil del LED se agote antes de lo previsto, es necesario que la corriente que circula por él tenga un valor estable. Se sabe que los LED rojos, amarillos y verdes pueden soportar una mayor carga de corriente. Mientras que las fuentes LED azul-verde y blanca, incluso con una ligera sobrecarga, se queman en 2 horas. Por lo tanto, para que el LED funcione normalmente, es necesario resolver el problema con su fuente de alimentación.

Si montas una cadena de LED conectados en serie o en paralelo, puedes proporcionarles una radiación idéntica si la corriente que los atraviesa tiene la misma intensidad. Además, los pulsos de corriente inversa pueden afectar negativamente la vida útil de las fuentes LED. Para evitar que esto suceda, es necesario incluir un estabilizador de corriente para los LED en el circuito.

Las características cualitativas de las lámparas LED dependen del controlador utilizado: un dispositivo que convierte el voltaje en una corriente estabilizada con un valor específico. Muchos radioaficionados ensamblan un circuito de alimentación LED de 220 V con sus propias manos basado en el microcircuito LM317. Los elementos para dicho circuito electrónico son de bajo coste y dicho estabilizador es fácil de construir.

Cuando se utiliza un estabilizador de corriente en el LM317 para LED, la corriente se ajusta dentro de 1A. Un rectificador basado en LM317L estabiliza la corriente a 0,1A. El circuito del dispositivo utiliza solo una resistencia. Se calcula utilizando una calculadora de resistencia de LED en línea. Los dispositivos disponibles son adecuados para el suministro de energía: fuentes de alimentación de una impresora, computadora portátil u otros dispositivos electrónicos de consumo. No es rentable montar usted mismo circuitos más complejos, ya que es más fácil comprarlos ya preparados.

DRL LED de bricolaje

El uso de luces de circulación diurna (DRL) en los automóviles aumenta significativamente la visibilidad del automóvil durante las horas del día por parte de otros usuarios de la vía. Muchos entusiastas de los automóviles practican el autoensamblaje de DRL utilizando LED. Una de las opciones es un dispositivo DRL de 5-7 LED con una potencia de 1W y 3W para cada bloque. Si utiliza fuentes LED menos potentes, el flujo luminoso no cumplirá con los estándares para este tipo de luces.

¡Consejo útil! Al hacer DRL con sus propias manos, tenga en cuenta los requisitos de GOST: flujo luminoso 400-800 cd, ángulo luminoso en el plano horizontal - 55 grados, en el plano vertical - 25 grados, área - 40 cm².

Para la base, puede utilizar un tablero de perfil de aluminio con almohadillas para montar LED. Los LED se fijan a la placa mediante un adhesivo termoconductor. La óptica se selecciona según el tipo de fuentes LED. En este caso son adecuadas lentes con un ángulo luminoso de 35 grados. Las lentes se instalan en cada LED por separado. Los cables se encaminan en cualquier dirección conveniente.

A continuación, se realiza una carcasa para los DRL, que también sirve como radiador. Para ello puedes utilizar un perfil en forma de U. El módulo LED terminado se coloca dentro del perfil y se fija con tornillos. Todo el espacio libre se puede rellenar con sellador transparente a base de silicona, dejando solo las lentes en la superficie. Este recubrimiento servirá como barrera contra la humedad.

La conexión del DRL a la fuente de alimentación requiere el uso obligatorio de una resistencia, cuya resistencia se calcula y prueba previamente. Los métodos de conexión pueden variar según el modelo de automóvil. Los diagramas de conexión se pueden encontrar en Internet.

Cómo hacer que los LED parpadeen

Los LED intermitentes más populares, que se pueden comprar confeccionados, son dispositivos controlados por el nivel de potencial. El parpadeo del cristal se produce debido a un cambio en la fuente de alimentación en los terminales del dispositivo. Así, un dispositivo LED bicolor rojo-verde emite luz dependiendo de la dirección de la corriente que lo atraviesa. El efecto de parpadeo en el LED RGB se logra conectando tres pines de control separados a un sistema de control específico.

Pero puede hacer parpadear un LED normal de un solo color si tiene un mínimo de componentes electrónicos en su arsenal. Antes de hacer que un LED parpadee, debe elegir un circuito que funcione, que sea simple y confiable. Puede utilizar un circuito LED intermitente, que se alimentará desde una fuente de 12V.

El circuito consta de un transistor de baja potencia Q1 (es adecuado el silicio de alta frecuencia KTZ 315 o sus análogos), una resistencia R1 de 820-1000 ohmios, un condensador C1 de 16 voltios con una capacidad de 470 μF y una fuente LED. Cuando se enciende el circuito, el condensador se carga a 9-10 V, después de lo cual el transistor se abre por un momento y transfiere la energía acumulada al LED, que comienza a parpadear. Este circuito solo se puede implementar cuando se alimenta desde una fuente de 12V.

Puedes montar un circuito más avanzado que funcione de forma similar a un multivibrador de transistores. El circuito incluye transistores KTZ 102 (2 piezas), resistencias R1 y R4 de 300 ohmios cada una para limitar la corriente, resistencias R2 y R3 de 27000 ohmios cada una para configurar la corriente base de los transistores, condensadores polares de 16 voltios (2 piezas .con una capacidad de 10 uF) y dos fuentes LED. Este circuito está alimentado por una fuente de voltaje de 5 V CC.

El circuito funciona según el principio del "par Darlington": los condensadores C1 y C2 se cargan y descargan alternativamente, lo que hace que un transistor en particular se abra. Cuando un transistor suministra energía a C1, se enciende un LED. A continuación, C2 se carga suavemente y la corriente base de VT1 se reduce, lo que provoca el cierre de VT1 y la apertura de VT2 y se enciende otro LED.

¡Consejo útil! Si utiliza un voltaje de suministro superior a 5 V, necesitará usar resistencias con un valor diferente para evitar fallas en los LED.

Montaje de música en color LED de bricolaje

Para implementar circuitos de música en color bastante complejos en LED con sus propias manos, primero debe comprender cómo funciona el circuito de música en color más simple. Consta de un transistor, una resistencia y un dispositivo LED. Un circuito de este tipo se puede alimentar desde una fuente de 6 a 12 V. El funcionamiento del circuito se produce gracias a la amplificación en cascada con un radiador (emisor) común.

La base VT1 recibe una señal con amplitud y frecuencia variables. Cuando las fluctuaciones de la señal exceden un umbral específico, el transistor se abre y el LED se enciende. La desventaja de este esquema es la dependencia del parpadeo del grado de señal de sonido. Por lo tanto, el efecto de la música en color aparecerá sólo a un cierto nivel de volumen del sonido. Si aumentas el sonido. El LED estará encendido todo el tiempo, y cuando disminuya, parpadeará ligeramente.

Para lograr un efecto completo, utilizan un circuito de música en color mediante LED, dividiendo el rango de sonido en tres partes. El circuito con un convertidor de audio de tres canales se alimenta desde una fuente de 9V. Se puede encontrar una gran cantidad de esquemas de música en color en Internet en varios foros de radioaficionados. Estos pueden ser esquemas de música en color utilizando una tira de un solo color, una tira de LED RGB, así como un esquema para encender y apagar suavemente los LED. También puede encontrar diagramas de luces LED en funcionamiento en línea.

Diseño de indicador de voltaje LED de bricolaje

El circuito indicador de voltaje incluye la resistencia R1 (resistencia variable 10 kOhm), resistencias R1, R2 (1 kOhm), dos transistores VT1 KT315B, VT2 KT361B, tres LED: HL1, HL2 (rojo), HLЗ (verde). X1, X2: fuentes de alimentación de 6 voltios. En este circuito se recomienda utilizar dispositivos LED con un voltaje de 1,5V.

El algoritmo de funcionamiento de un indicador de voltaje LED casero es el siguiente: cuando se aplica voltaje, se enciende la fuente LED verde central. En caso de caída de tensión, se enciende el LED rojo situado a la izquierda. Un aumento de voltaje hace que se encienda el LED rojo de la derecha. Con la resistencia en la posición media, todos los transistores estarán en la posición cerrada y el voltaje solo fluirá hacia el LED verde central.

El transistor VT1 se abre cuando el control deslizante de la resistencia se mueve hacia arriba, aumentando así el voltaje. En este caso, el suministro de voltaje a HL3 se detiene y se suministra a HL1. Cuando el control deslizante se mueve hacia abajo (el voltaje disminuye), el transistor VT1 se cierra y el VT2 se abre, lo que proporcionará energía al LED HL2. Con un ligero retraso, el LED HL1 se apagará, HL3 parpadeará una vez y HL2 se encenderá.

Un circuito de este tipo se puede ensamblar utilizando componentes de radio de equipos obsoletos. Algunos lo montan sobre un tablero de textolita, observando una escala 1:1 con las dimensiones de las piezas para que todos los elementos quepan en el tablero.

El potencial ilimitado de la iluminación LED permite diseñar de forma independiente varios dispositivos de iluminación a partir de LED con excelentes características y un costo bastante bajo.