Podstawowe kryteria, którymi należy się kierować, wybierając odpowiednią diodę LED dla Twojego urządzenia

Chociaż dioda LED jest na pierwszy rzut oka dość prostym komponentem, warto jednak zwrócić większą uwagę na kilka parametrów tego niewielkiego urządzenia, aby mieć pewność, że będzie nam ona służyć długo i niezawodnie.

Jeżeli zajmujesz się projektowaniem urządzeń przemysłowych, dokładnie przemyśl wszystkie poniższe aspekty.

1. Dioda typu SMT czy THT?

Diody typu SMT są z pewnością łatwiejsze i wygodniejsze w użyciu, zarówno ze względu na prosty, automatyczny montaż, jak i możliwość lutowania rozpływowego – zakładając oczywiście, iż rozwiązania tego typu są dla Ciebie akceptowalne pod względem poziomu widoczności diody i oferowanych przez nią funkcji.

Jednak z drugiej strony klasyczne diody LED z wyprowadzeniami drutowymi (THT) nadal cieszą się popularnością. Stosunkowo prostym i niedrogim rozwiązaniem jest umieszczenie elementu sygnalizacyjnego np. na przedniej płycie; dzięki temu nie ma konieczności stosowania dodatkowych światłowodów. Warto skorzystać podkładek dystansowych (o różnej długości) dla diod LED, które znacznie ułatwiają montaż oraz są gwarancją pewnego przymocowania diod LED.

2. Kolor diody czy dokładna długość fali?

Wybór koloru jest zazwyczaj kwestią indywidualną. Większość osób prawdopodobnie kojarzy zielone światło z pozytywnym statusem, natomiast czerwone ze statusem błędu.

Na ogół jednak kolory przypisywane są do odpowiednich statusów według uznania osoby projektującej urządzenie. Długość fali emitowanego światła jest najlepszym wskaźnikiem rzeczywistego koloru diody LED.

Zwykle pod terminem „długość fali” kryją się dwa parametry:

• Wartość szczytowa współczynnika lambda – czyli dokładna wartość, przy której dioda LED świeci maksymalnie jasnym światłem. 
• Dominanta współczynnika lambda – rzeczywista wartość długości fali (barwy), czyli światło jakim świeci dioda; przebieg jasności zależny od czynnika lambda i nie jest symetryczny po obu stronach wartości szczytowej.

Różni producenci oznaczają kolory w różny sposób (np. kolor czerwony vs kolor pomarańczowy)

Pod podstawowymi nazwami kolorów, takimi jak zielony, czerwony, żółty, pomarańczowy itd., znajdziemy szeroki zakres długości fal. Podczas wyboru diody LED należy kierować się długością fali, a nie tylko na ogólną klasyfikacją kategorii kolorów.

Producenci nie mają jednego ujednoliconego sposobu klasyfikowania kolorów. Tak więc często zdarza się, że np. diody LED o długości fali około 600 nm są klasyfikowane przez niektórych producentów jako diody pomarańczowe, a innych jako diody czerwone. Podobnie rzecz ma się w przypadku klasyfikacji zielonych diod (kolor zielony często może przybierać żółtawy odcień). Z czasem na rynku pojawiły się tzw. diody „true green” emitujące światło o krótszej długości fali, w przypadku których barwa zielona jest „czystsza” lub też – z fotograficznego punktu widzenia – chłodniejsza (kolor zbliżony do niebieskiego).

3. Jasność

Parametr ten wskazuje, jak jasne jest światło emitowane przez daną diodę przy określonym natężeniu prądu. Jednostką, w jakiej podaje się zwykle jasność jest mcd (milikandele), zaś strumień świetlny – lm (lumeny). Jasność w mcd określa poziom jasności diody LED w sytuacji, kiedy patrzymy na nią pod kątem prostym. Natomiast strumień świetlny odpowiada całkowitej mocy świetlnej emitowanej przez diodę LED.

Jeśli porównamy dwie diody LED wyposażone w ten sam chip i dwa różne układy optyczne, wówczas dioda o węższym kącie wiązki będzie miała znacznie wyższą jasność, ponieważ strumień świetlny w głównej osi promieniowania osiąga znacznie większą wartość wyrażoną w lumenach. W praktyce jednak nie zawsze jest to zaleta, ponieważ takie diody LED wydają się znacznie ciemniejsze, gdy patrzy się na nie pod kątem innym niż prosty.

4. Kąt wiązki

Jak wspomnieliśmy powyżej, kąt wiązki ma istotny wpływ na kierunek strumienia świetlnego.

Diody LED SMT bez optyki zwykle mają szeroki wzór promieniowania, w niektórych przypadkach nawet zbliżający się do teoretycznego maksimum, czyli 180°.

Diody THT z klasyczną soczewką na górze, a także diody SMT z kopułką mają znacznie węższy zakres promieniowania.

5. Prąd maksymalny i minimalny

Dane dotyczące maksymalnych parametrów można łatwo znaleźć w specyfikacji produktu. Nie znajdziemy tam natomiast informacji na temat minimalnych wartości prądu, ponieważ nie ma to wpływu na funkcjonowanie diody LED. Przykładowo: klasyczna 3-milimetrowa okablowana dioda LED o prądzie szczytowym Imax 20-30 mA może również pracować przy natężeniu 1 mA lub nawet mniejszym, wykorzystując fakt, że strumień świetlny diod LED jest niemal liniowo zależny od prądu.

Mniejsze natężenie prądu pozytywnie wpływa na całkowite zużycie urządzenia. Nowoczesne diody LED mają zwykle znacznie wyższą jasność przy natężeniu 10–20 mA niż jest to konieczne dla konkretnego zastosowania. Mniejsze natężenie prądu zmniejsza obciążenie termiczne diody LED i przedłuża jej żywotność. Renomowani producenci w specyfikacjach produktu zwykle wspominają również o zależności między jasnością poszczególnych modeli diod LED a natężeniem prądu.

6. Napięcie przewodzenia – VF

Wartość tego parametru uzależniona jest od technologii produkcji diody. Klasyczne diody LED, w zależności od barwy, osiągają napięcie przewodzenia VF 1,2-1,8 V.

Nowsze i bardziej wydajne modele charakteryzuje zazwyczaj wyższe napięcie przewodzenia. Najczęściej niebieskie i białe diody LED mają najwyższe napięcie przewodzenia VF (ok. 2,9-3,5 V).

Z pewnością chciałbyś, aby Twoja dioda osiągała odpowiednie wartości parametru VF nawet jeżeli masz ograniczony wybór ze względu na niskie napięcie, którym zasilane jest Twoje urządzenie (np. 3 V).

7. Oznaczenie rozmiaru obudowy SMT

Jeżeli już zdecydujesz się na zakup diody w wersji SMT, niech nie zdziwi Cię fakt, iż ta sama dioda LED (ten sam chip), jest często montowana w obudowach o różnej wielkości – na przykład 1206, 0805, ale także 0402 i tak dalej.

Z praktycznego punktu widzenia, zdecydowanie korzystniejsze jest stosowanie obudów o stosunkowo dużych rozmiarach, takich jak np. 1206 lub 0805. Duże obudowy ułatwiają obsługę komponentu oraz umożliwiają użytkownikowi bezproblemowy, automatyczny lub ręczny montaż w prototypach urządzeń.

Mówiąc o oznaczaniu rozmiarów obudów SMT, należy wspomnieć, iż rozróżniamy rozmiary wyrażone w jednostkach metrycznych oraz w jednostkach imperialnych. Jednostki imperialne są częściej stosowane; przykładowo: obudowa 0805 = 2012 (jednostki metryczne) = 2,0 x 1,25 mm / 0402 (jednostki imperialne) = 1005 (jednostki metryczne) = 1,0 x 0,5 mm i tak dalej.

Firma Kingbright stosuje jednostki metryczne do oznaczania swoich diod LED, dlatego np. seria KP 1608 = „0603” (jednostki imperialne) i KPG-0603 = „0201” (jednostki imperialne).

8. Ultracienkie i ultramałe...

Obecnie dostępne są również diody LED o wymiarach 0,2 x 0,1 mm i wysokości zaledwie 0,1 mm. Należy jednak wziąć pod uwagę, iż w przypadku zwykłych projektów mogą się one nie sprawdzić. Tego typu diody mają wyjątkowo mały rozmiar – są nie większe niż główka igły.

Oczywiście w przypadku niektórych zastosowań o krytycznym znaczeniu niewielki rozmiar może stanowić ogromną korzyść.

9. Obudowa przezroczysta czy półprzezroczysta?

Diody THT są najczęściej dostępne w obudowach całkowicie przezroczystych, półprzezroczystych, a nawet kolorowych lub półprzezroczystych kolorowych, w przypadku których obudowa ma kolor diody LED, która znajduje się w środku.

Z drugiej strony wielu użytkowników powiedziałoby, iż dioda LED z przezroczystą obudową świeci jaśniejszym światłem. W przypadku zastosowań narażonych na bezpośrednie działanie promieni słonecznych lepiej sprawdzą się diody w przezroczystej obudowie, ponieważ obudowy półprzezroczyste oświetlone przez słońce lub inne silne źródło światła wydają się białe, przez co znacznie trudniej jest rozpoznać, czy dioda świeci, czy nie.

10. Światłowody

Światłowody to estetyczne rozwiązanie umożliwiające uzyskanie światła z diody SMT LED zamontowanej na przednim panelu urządzenia. Ogromną zaletą światłowodów jest fakt, iż są dostępne w różnych rozmiarach, dzięki czemu można je dopasować do przedniego panelu urządzenia. Jednocześnie dostępne są duże pola („klastry”) światłowodów, np. 1x12 lub 3x10 itp. W ten sposób, używając kilku niewielkich rozmiarów diod SMT możemy zbudować niestandardowe kontrolki, co byłby praktycznie niewykonalne, jeżeli chcielibyśmy wykorzystać diody THT ze względu na brak miejsca.

Obecnie na rynku znaleźć można niezliczoną liczbę światłowodów różnego typu. Chętnie pomożemy Ci dokonać właściwego wyboru oraz dostarczymy dowolny światłowód bezpośrednio od wiodących producentów.

11. Rozwiązania niestandardowe – montaż odwrotny, prostokątna dioda LED

Oprócz klasycznych diod SMT znajdziemy też diodę pozornie przypominającą standardowe rozwiązanie, która w rzeczywistości jest diodą „odwróconą”. Dioda taka przeznaczona jest do przylutowania do tylnej części płytki drukowanej tak, aby emitowane przez nią światło przechodziło przez wycięcie w przedniej części płytki.

Podstawową zaletą odwróconej diody LED jest to, że jej korpus jest w dużej mierze osadzony w płytce z wycięciem, dzięki czemu nie wystaje na drugą stronę płytki. Tego rodzaju diody są idealnym rozwiązaniem dla ultra cienkich urządzeń, w przypadku których komponenty umieszczane są tylko po jednej stronie płytki. Szerzej pisaliśmy na ten temat w artykule Niskoprofilowa dioda LED – czy to możliwe?

Dioda prostokątna świeci wzdłuż płytki drukowanej, dzięki czemu doskonale sprawdzi się w przypadku zastosowań, gdzie światło musi dochodzić od bocznej strony.

12. Obsługa i instalacja diod LED

Chociaż dioda LED jest stosunkowo prostym, niewielkim komponentem, należy pamiętać o przestrzeganiu podstawowych zasad montażu, projektowania płytek drukowanych, a także obsługi samej diody LED.

Przykładowo: nie należy zginać przewodów diody LED THT blisko obudowy, ani odkształcać ich w jakikolwiek sposób w celu uniknięcia naprężeń mechanicznych w pobliżu obudowy, w wyniku których dioda może zostać uszkodzona.

Nie wolno również zapominać, że zazwyczaj diody LED są elementami wrażliwymi na wyładowania elektrostatyczne, dlatego powinniśmy przestrzegać wszystkich zasad w zakresie zabezpieczenia miejsca pracy przed tego rodzaju wyładowaniami.

W przypadku diod LED SMT kształt pól lutowniczych ma zasadnicze znaczenie dla utrzymania stabilnej pozycji diody LED podczas lutowania rozpływowego. Równie ważny jest rozmiar pól, np. przy chłodzeniu mocniejszych diod LED.

Wszystkie zasady, którymi należy się kierować podczas pracy z diodami zostały jasno podsumowane w dokumentacji opracowanej przez producenta – uwagi techniczne Kingbright.

13. Żywotność diod LED

Żywotność diody, czyli właściwie jasność emitowanego przez nią światła w zależności od czasu pracy, podawana jest zwykle w dziesiątkach tysięcy godzin. Wartość ta wskazuje czas, po którym jasność danej diody LED spada do 50% wartości pierwotnej w określonych warunkach.

Po upływie tego czasu dioda nadal będzie działać, jednak jasność emitowanego przez nią światła będzie znacznie niższa.

Wnioski

Podsumowaliśmy najważniejsze kryteria, które pomogą Ci wybrać odpowiedni model spośród szerokiej gamy diod LED dostępnych na rynku. W praktyce napotkamy wiele innych kryteriów w zależności od konkretnych zastosowań, ale o tym napiszemy w kolejnym artykule.

W naszym asortymencie znaleźć można diody LED w wersjach standardowych, migających, diody o wysokiej mocy, a także diody ultrafioletowe i podczerwonych. Oferujemy również rezystory LED, paski i żarówki LED oraz szeroką gamę wyposażenia dodatkowego, między innymi gniazda, światłowody i inne akcesoria do diod LED różnych producentów.

Wybierz odpowiednie diody LED z naszego asortymentu lub wyślij nam zapytanie.

Jeśli potrzebujesz dodatkowych informacji na temat diod LED, z przyjemnością odpowiemy na Twoje pytania. Napisz do nas pod adresem info@soselectronic.pl