Светодиоды SMD 5050: характеристики и применение

SMD светодиоды 5050 - настоящие маленькие гиганты в мире полупроводниковых источников света. Эти крошечные чипы обладают уникальным набором преимуществ, которые обеспечили им повсеместное распространение в самых разных областях. Давайте разберемся, что же представляют из себя светодиоды 5050, в чем их особенности и где они могут применяться.

История появления SMD светодиодов 5050

Первые светодиоды форм-фактора 5050 появились в начале 2000-х годов. Их разработкой занимались такие гиганты полупроводниковой промышленности как Samsung , LG и Philips . Новый тип светодиодов отличался компактными размерами при высокой яркости свечения. В отличие от предшественников, 5050 содержали сразу 3 светоизлучающих кристалла. Это позволило увеличить световой поток практически в 3 раза по сравнению, например, с популярными на тот момент 3528 светодиодами.

Помимо яркости, новинка отличалась высокой энергоэффективностью - до 100 лм/Вт. Это было в 2-3 раза выше, чем у ламп накаливания. Еще одним важным преимуществом стала возможность изготовления многоцветных RGB светодиодов на одном кристалле.

Благодаря этим характеристикам 5050 светодиоды быстро завоевали популярность и стали использоваться повсеместно: от RGB-лент до автомобильных фар. С годами технологии производства совершенствовались, повышая яркость и снижая стоимость светодиодов. Сегодня 5050 - это самый распространенный тип светодиодов благодаря оптимальному сочетанию размера, мощности и цены.

Конструкция и материалы

Конструктивно светодиод 5050 представляет собой миниатюрный пластиковый корпус размером 5x5 мм с выводами для поверхностного монтажа и линзой из прозрачной эпоксидной смолы. Внутри корпуса расположены 3 кристалла, от которых и исходит свечение. Кристаллы изготавливаются на основе таких полупроводниковых материалов как AlGaInP, InGaN, GaN.

Наиболее распространены красные и зеленые кристаллы на основе AlGaInP, а также синие на основе InGaN.

Для изготовления корпуса чаще всего используется термостойкий пластик - либо PC, либо PPA. Корпус надежно защищает внутренние компоненты от внешних воздействий. На тыльной стороне корпуса располагаются две крупные контактные площадки для пайки и три меньших теплоотвода.

Технические характеристики и параметры

Рассмотрим подробнее основные технические характеристики светодиодов форм-фактора 5050:

• Габаритные размеры: 5x5 мм
• Напряжение питания: от 2,7 В до 3,6 В
• Прямой ток: от 15 до 30 мА на кристалл
• Световой поток: от 10 до 18 лм на кристалл
• Цвет свечения: красный, зеленый, синий, белый, желтый
• Цветовая температура: 2700-8000 К для белых светодиодов
• Угол свечения: 115-140 градусов
• Срок службы: до 50 000 часов

Более детальные характеристики зависят от конкретной модели светодиода и производителя. Так, например, у передовых светодиодов компании Cree световой поток достигает 72 лм на кристалл, а у Osram - до 77 лм на кристалл.

Как видно из таблицы, ведущие производители постоянно совершенствуют характеристики, повышая яркость свечения. В результате светодиоды 5050 могут обеспечить освещенность до 240 лм из одного светильника!

Принцип работы

Рассмотрим физические процессы, которые приводят к излучению света в светодиодах 5050 при подаче на них напряжения.

1. Электрический ток протекает через p-n переход полупроводникового кристалла.
2. Электроны переходят с более высокого энергетического уровня (зона проводимости) на более низкий (валентная зона).
3. При этом переходе электроны испускают кванты света определенной длины волны и энергии.
4. Излучение проходит через линзу, формируя направленный пучок света.

Таким образом, светодиод преобразует электрическую энергию непосредственно в свет, минуя ненужное тепловое излучение. Это ключевое отличие от ламп накаливания, где бόльшая часть энергии уходит в инфракрасное излучение.

В RGB светодиодах 5050 используются три разноцветных кристалла - красный, зеленый и синий. За счет их комбинации можно получить практически любой цвет свечения, а также регулировать яркость каждого канала.

Подключение и установка

Рассмотрим основные моменты, связанные с монтажом и подключением светодиодов 5050.

Во-первых, это технология монтажа. Светодиоды 5050 предназначены для установки по SMD технологии (Surface Mounted Device). Это означает поверхностный монтаж при помощи пайки контактных площадок к печатной плате. Для монтажа используется специальное SMD оборудование - трафаретный принтер и паяльная печь.

Во-вторых, при подключении крайне важно соблюдать полярность. Катодный вывод помечен небольшим срезом угла корпуса. При неправильном подключении светодиод сгорит.

В-третьих, для ограничения тока и защиты светодиодов обязательно нужны резисторы. Их значение рассчитывается исходя из напряжения питания и рабочего тока светодиодов.

В-четвертых, при монтаже надо правильно выбрать сечение соединительных проводов, чтобы минимизировать падение напряжения. Также важен грамотный выбор блока питания, соответствующего мощности светодиодов.

Подробные инструкции по монтажу и подключению с различными схемами можно найти в специализированной литературе или у производителей светодиодов.

Области применения

Благодаря своим компактным размерам и отличным характеристикам, светодиоды 5050 нашли применение в самых разных областях:

• Бытовые светильники
• Архитектурная подсветка
• Ландшафтное освещение
• Автомобильные лампы
• Светодиодные ленты
• Вывески и реклама
• Медтехника
• Промышленная автоматика

В быту наиболее распространены светильники на основе светодиодов 5050. Они отличаются высокой энергоэффективностью, долговечностью и широкими возможностями по управлению цветом. Также активно применяются гибкие RGB ленты 5050 для декоративной подсветки.

В промышленности светодиоды используются для подсветки станков и оборудования, сигнальных ламп. В медтехнике - для освещения операционных и диагностических приборов. Кроме того, 5050 применяются в датчиках, считывателях штрихкодов и других устройствах автоматики.

Можно с уверенностью сказать, что области использования светодиодов 5050 будут только расширяться с развитием технологий. Эти маленькие чипы имеют огромный потенциал!

Покупка и выбор поставщика

При покупке светодиодов 5050 очень важно выбрать качественную продукцию проверенного производителя. К сожалению, на рынке много подделок с завышенными характеристиками. Чтобы их избежать, вот основные критерии выбора:

• Проверенный бренд производителя
• Наличие сертификатов и гарантии
• Реальные отзывы покупателей
• Соответствие маркировки заявленным характеристикам
• Возможность проверки перед покупкой

Оптовые цены на качественные светодиоды 5050 от известных брендов, таких как Cree, Osram, Lumileds, находятся в диапазоне от 2 до 5 долларов за штуку. Дешевле 1 доллара за штуку скорее всего подделка. Лучше всего приобретать светодиоды у официальных дистрибьюторов производителя. Тогда можно быть уверенным в подлинности и качестве продукции.