Квилинговые поделки для начинающих – пошаговое описание способов вращения, мастер-классы, фото идеи

Идея квиллинга возникла на рубеже средних веков в Европе. Монахи того времени подрезали золоченые края книг, скручивали их и прицепляли к концам перьев для письма. Затем эта особенность развлечения монахов была перенята знатными дамами, и получила свое развитие в виде нового вида искусства с необычным названием «квиллинг».

Происхождение этого слова объясняется просто: в переводе с английского quill означает «перо птицы».

Был период, когда в 20 веке этот вид рукоделия был подзабыт. Однако, уже в конце столетия мастерицы вновь стали использовать его в качестве хобби.

Итогом этого стало появление квиллинговых школ по всему миру. В настоящее время квиллинг – это современный вид искусства, в котором для создания ручных работ применяют узкие скрученные бумажные полоски.

  1. Используемые в квиллинге инструменты и материалы
  2. Базисные элементы
  3. Способы кручений в квиллинге
  4. Схемы квиллинговых поделок
  5. Цветок в технике квиллинг
  6. Открытка «Влюбленные кошки»
  7. Как техника квиллинг применяется в жизни
  8. Фото идеи поделок из квиллинга

Используемые в квиллинге инструменты и материалы

Перед тем, как приступить к освоению техники квиллинга, следует запастись набором инструментов и материалов. В него входит:

  1. Специальный станок для нарезки равномерных полосок из цветной бумаги. В качестве бюджетного варианта подойдут обычные ножницы. Однако в этом случае на разрезание уйдет намного больше времени, а полоски будут не идеальные по ровности.
  2. Профессиональная вилка для скручивания полосок. Для кручения спиралей также можно применить ножницы для маникюра, зубочистку или шило.
  3. Клей для скрепления деталей между собой и фиксации кончиков полосок.
  4. Специальная линейка для занятий квиллингом. Она имеет пробковое основание для закрепления мелких деталей с помощью иголки. Если такая линейка отсутствует, можно использовать математические линейки.
  5. Пинцет. Он пригодится для склеивания между собой мелких деталей-роллов.
  6. Английские булавки. Ими очень удобно фиксировать детали работы.
  7. Деревянные зубочистки. Они используются для нанесения клея в труднодоступных местах квиллинговой поделки.

Для удобства можно также приобрести коврик с нанесенной разметкой, гребень для спиралей и канцелярский нож.

Для получения ровных и качественных спиралей, при изготовлении бумажных полос должна использоваться бумага, плотность которой не менее 140 г/кв.м. Длина цветных полосок при этом должна быть в пределах от 20 до 50 см.

Базисные элементы

Начинать изготовление квиллинговой поделки следует с освоения основных элементов. «Спираль» является самой распространенной среди них. Ее главными разновидностями являются туго скрученный, ослабленный и свободно скрученный роллы.

Преобразовав эти детали при помощи вытягивания или приминания, можно получить другие элементы квиллинга, например, капля, стрелка, глаз и прочие.

Способы кручений в квиллинге

В данной технике применяют четыре основных способа скручивания цветных полос:

Схемы квиллинговых поделок

Неопытному в искусстве квиллинга мастеру необходимо начинать свою работу с создания схем. Они помогут гармонично расставить мелкие элементы в композиции.

Для этого на листе бумаги следует нарисовать изображение, которое в итоге должно получиться. Затем заготавливается необходимое количество квиллинговых деталей, которые расставляются на схеме. После получения идеальной картинки, все элементы фиксируются для надежности английскими булавками и приклеиваются друг к другу.

Можно использовать уже готовые заготовки схем. Они копируются из детских раскрасок и журналов. Также схемы можно скачать с интернета и распечатать.

Более подробное описание использования схем в квиллинге рассматривается на различных мастер-классах.

Цветок в технике квиллинг

Для начала попробуем изготовить в технике квиллинг простой цветок, состоящий из пяти лепестков. Освоившись с этой легкой поделкой, можно приступать созданию более сложных цветочных композиций, которая без труда станет неповторимой изюминкой любого дизайна.

Для работы потребуются:

Приступим к работе.

  1. Заготавливаем пять спиралей и вытягиваем их лодочкой.
  2. При помощи зубочистки и клея скрепляем лепестки между собой по кругу.
  3. В центральную часть цветочка вклеиваем полубусину.

Открытка «Влюбленные кошки»

Эту простую и необычную работу можно сделать своими руками в течение получаса.

Пошаговое описание процесса изготовления открытки.

  1. Из полоски бумаги белого цвета скручиваем ослабленную спираль и фиксируем ее с помощью клея.
  2. Из полученного ролла методом вытягивания получаем деталь в форме глаза. Это тело будущей кошечки.
  3. Из второй белой полоски делаем ослабленную спираль меньшего размера. Это голова кошки.
  4. Приступаем к изготовлению лапок. Для них приготовим две белые полоски, ширина которых в 2 раза меньше предыдущих. Скручиваем из них ослабленные роллы и придаем им вид капельки. Для этого центр спиралей палочкой смещается в один конец.
  5. Делаем кошке ушки. Из узеньких белых полосок длиной 15 см скручиваем ослабленные спирали и с помощью палочки придаем им форму стрелок.
  6. Для хвостика из белой полоски 10-15 см скручиваем завиток.
  7. Собираем кошечку из полученных деталей. Склеиваем между собой все фигурки, наклонив голову немного в сторону. Это нужно для того, чтобы в итоге кот и кошка могли соприкасаться головами.
  8. Аналогично изготавливаем котика черного цвета. Он должен быть немного больше кошечки, и его голова наклонена в сторону кошки.
  9. Для сердечек приготовим три красные полоски, сгибаем их пополам и делаем завитки с каждого конца по направлению к центру. Фиксируем полученные фигуры клеем.
  10. Начинаем оформлять открытку. На нижнюю часть картонной основы приклеиваем фрагмент круглой бумажной салфетки. Затем двухсторонним скотчем на вершине салфетки закрепляем кошек, соединив их головками. Поверх голов пускаем дорожку из сердечек, прикрепив их при помощи скотча.

Как техника квиллинг применяется в жизни

Рассматривая фото готовых поделок, изготовленных способом квиллинг, можно понять насколько прочно данная техника прижилась в быту. Квиллинговые надписи можно встретить при оформлении различных торжеств, дизайнеры создают необычные статуэтки с использованием бумажных спиралей.

Занятие квиллингом не требует финансовых трат. Даже маленький ребенок сможет скрутить спиральки и подарить маме аленький квиллинговый цветочек на 8 марта.Увлечение этим видом искусства поможет украсить дом и наполнить его теплом готовых композиций.

Квиллинг для начинающих

Квиллинг, или бумагокручение – это искусство создания объемных или плоских изделий из длинных узких бумажных полосок, скрученных в спиральки (их также называют модулями, роллами). В России он появился сравнительно недавно, хотя его история насчитывает несколько столетий. Считается, что его придумали в Европе в 14-15 вв. По легенде средиземноморские монахи срезали золотые обрезы с книжных страниц и скручивали их причудливым образом, чтобы сделать украшения для храмов.

Несмотря на кажущуюся простоту, это очень интересное занятие, требующее усидчивости, скрупулезности, открывающее огромные просторы для творчества. Вы сможете не только украсить необычным декором привычные вещи, но и создать уникальные предметы интерьера и мелочи. Попробуйте и убедитесь сами: квиллинг сделает вашу жизнь ярче, комфортнее.

Содержание

Виды квиллинга

Существует два направления: корейская и европейская школы. Для первой характерны сложные объемные композиции, состоящие из множества мелких деталей. Все элементы выполняются всегда вручную, без использования каких-либо инструментов, и соединяются в один тончайший узор. Европейские мастера обычно пользуются специальным стержнем и трафаретами для скручивания бумажных модулей-роллов. Композиции отличаются лаконичностью и состоят из небольшого количества элементов.

В зависимости от техники различают несколько видов квиллинга.

Контурный

Полоски и готовые элементы фиксируются на основе по заранее намеченным линиям. Эту технику также называют графическим квиллингом. Контуры рисунка могут быть намечены отдельными полосками либо закрыты полностью, либо частично роллами разных цветов и размеров. В качестве основы также часто берут вырезанный силуэт. Готовый рисунок получается изящным и воздушным. Таким образом, можно создать даже пейзаж:

Объемный квиллинг

Подразумевает создание объемных фигурок и предметов. Из полосок предварительно скручивают несколько десятков роллов различной формы, а потом соединяют между собой в определенном порядке. В результате изделие выглядит кружевным и невесомым.

Гофроквиллинг

Это разновидность объемного квиллинга. Элементы скручиваются из микрогофрокартона. Он легко гнется, хорошо держит форму и намного удобнее в работе, чем обычная бумага. Характерный рубчик придает изделию красивую фактуру. Подробнее можно увидеть на видео:

Хастинг

Другие названия: петельчатый, колосковый квиллинг. В этой технике все элементы скручиваются на базе петельки. Для придания детали нужной формы мастера обычно пользуются трафаретом. Чаще всего хастинг применяется для выкладывания растительных рисунков.

Бихайв («пчелиный улей»)

Суть этой техники в том, что пустое пространство заполняется завитушками из одной длинной бумажной полоски, а не из коротких отрезков, как может показаться на первый взгляд. Завитки делают тугими или более-менее свободными, в зависимости от того, как сильно они должны в итоге расправиться внутри контура. Пример работ можно увидеть на видео:

Не бойтесь экспериментировать с цветом и способами скручивания! Кто знает, может, вы изобретете новую оригинальную технику!

Что делают из квиллинга?

Скрутить из бумажных полосок можно все что угодно: от простеньких игрушек для малышей до сложных художественных панно. Итак, что же вы можете сделать в технике квиллинг?

Квиллинг хорош тем, что он доступен не только взрослым, но и малышам. Этот вид рукоделия способен увлечь всю семью Вы проведете немало времени за созданием интересных, красивых поделок и композиций.

Что нужно для квиллинга?

Для бумагокручения вам потребуются следующие материалы и инструменты:

Специальная бумага – цветная с двух сторон, однотонная или с узорами. Она выпускается уже нарезанной на полоски разной ширины – от 2 мм до 7 мм.

Конечно, удобнее всего воспользоваться готовым набором. Но если для композиции нужна какая-то необычная деталь, то можно нарезать полоски из двусторонней бумаги, правда, это довольно трудоемкое занятие. В этом случае вам потребуется макетный нож и специальный коврик.

Основа может быть не только бумажной или картонной. Часто элементы наклеивают непосредственно на декорируемую поверхность – фоторамку, шкатулку, обложку альбома и т. д.

Шило для кручения – ваш основной инструмент. На конце иглы имеется специальная вилочка, куда вставляется кончик бумажной полоски. Это заметно облегчает и ускоряет процесс скручивания роллов.

Специальная линейка-трафарет с отверстиями разной формы и размера необходима для создания большого количества одинаковых элементов. С ее помощью детали получаются ровными, четкими и аккуратными. Пробковая основа линейки позволяет зафиксировать элементы булавками при их выкладывании.

Читайте также:  Площадь помещения

Для финишной отделки работы может понадобиться разноцветное мулине, ленточки, глазки, носики, бусины и другие декоративные элементы.

Основные формы деталей

Прежде чем приступить к созданию шедевра, обязательно изучите, как делать базовые элементы квиллинга. Их принято делить на две группы:

Квиллинговые композиции делают большей частью из роллов, этим и объясняется разнообразие таких элементов. Расскажем подробнее, как делать их основные формы.

Базовые формы деталей

Как мы уже говорили, скроллы имеют свободные кончики, и их формы отличаются только размером и расположением завитков.

Скроллы используются в основном для декорирования композиций. Они придают им легкость, изящество и законченный вид.

Подробнее, как сделать основные элементы квиллинга, показано в видео

Обязательно посмотрите его прежде, чем приступать к скручиванию.

Техника квиллинга

В качестве примера давайте разберем, как сделать небольшое панно с цветочным рисунком.

  1. Возьмите бумажные полоски нескольких цветов, например, розовые – для лепестков цветка, зеленые – для листьев, желтые – для серединки цветка и завитушек.
  2. Сначала мы сделаем лепестки. Для этого нужны 5 элементов «капля» из полосок розового цвета. Чтобы они получились одинакового размера и формы, используйте трафарет.
  3. Для листьев возьмите полоски зеленого цвета, желательно короткие. Скрутите из них ромбовидные роллы. Заострять углы необязательно. Если элементы получаются разными по размеру, ничего страшного: такие «листья» смотрятся более естественно. Сделайте пять больших листьев и пять поменьше.
  4. Из одной желтой полоски скрутите тугой ролл. Из оставшихся – смастерите любые скроллы по своему вкусу.

Теперь, когда все элементы готовы, пришло время их приклеить на основу. Вы можете заранее нанести на нее тонким твердым карандашом примерное расположение деталей. Это упростит работу.

Положите работу на ровную горизонтальную поверхность и дайте клею хорошо просохнуть. Вот и все.

Мастер-классы

Освоить премудрости квиллинга можно только одним способом: постоянно что-то скручивать из разноцветных бумажных полосок. Мы подобрали несколько интересных мастер-классов специально для вас.

Квиллинг – фигурки, открытки и панно своими руками в технике бумагокручения

Квиллинг (другое название – бумагокручение) – это искусство создания картин и объемных композиций из узких полос бумаги, скрученных в спиральки. В переводе с английского слово quilling означает – птичье перо. Считается, что придумали технику квиллинга монахи еще в 14-15 веке. Они накручивали обрезки бумаги с позолоченных книг на кончики птичьих перьев. Именно поэтому так был назван этот вид рукоделия.

Сегодня этим увлекательным творчеством с удовольствием занимаются взрослые и дети. Ведь из простых материалов, приложив немного фантазии, можно создавать простые поделки или целые картины со сложной композицией. Поэтому, если у вас есть немного свободного времени и есть желание заняться творчеством, попробуйте освоить квиллинг для начинающих. Это также отличный способ провести интересно с пользой время на школьных каникулах, в отпуске или на вынужденном карантине.

Почему стоит освоить технику квиллинга

Одно из достоинств квиллинга – это доступность материалов. Ведь вам понадобятся для творчества всего лишь полоски бумаги, клей и некоторые приспособления для закручивания роллов. Базовые элементы, из которых складывается композиция, достаточно просты. С их созданием справится даже ребенок.

Занятия квиллингом для детей весьма полезны. Они:

Квиллинг для начинающих стоит освоить также взрослым. Преимущества занятий этим видом творчества для взрослых также есть. Это:

Освоить технику квиллинг для начинающих полезно также тем людям, которые в силу сложившихся обстоятельств вынуждены долгое время оставаться дома в самоизоляции, например, когда возникают ситуации с эпидемиями или пандемиями.

Виды квиллинга с примерами работ на фото

Квиллинг подразделяется на несколько основных групп:

  1. Хаскинг.
  2. Бихайв.
  3. Контурный.
  4. Объемная техника.

Хаскинг – это техника, которую еще называют петельчатым или колосковым квиллингом. Элементы композиций в этой технике создаются из бумажных петелек различной формы и размера. Делать петельки можно с помощью гребешка или обычной расчески.

Бихайв – это еще одна разновидность бумагокручения, которую по-другому называют – пчелиный улей. Эта техника предполагает заполнение различных форм и контуров множеством завитков, как на работе на фото.

Контурный квиллинг еще называют графическим или силуэтным. Для создания композиции используются полоски бумаги, выложенные по контуру изображения. Для этого сначала делается рисунок на основе (лучше, если не карандашом, а методом продавливания). Затем выкладываются полосы по контуру изображения и крепятся клеем.

Эти техники квиллинга могут использоваться каждая по отдельности. Но, применять их можно также совместно на одной работе. В итоге получаются очень красивые картины и открытки в смешанной технике.

С помощью объемной техники квиллинга можно создавать практически любые трехмерные предметы. Детали сначала изготавливаются каждая по отдельности. Затем, они соединяются в объемный объект. Это могут быть всевозможные фигурки – животные, игрушки, фрукты, вазы, шкатулочки, пасхальные яйца и т. д.

Какой должна быть бумага для квиллинга?

Бумагу для квиллинга можно купить в магазине. Она продается, уже нарезанная на полоски, в наборах.

Приготовить бумажные полоски можно также самостоятельно. Для этого нужно порезать цветную двустороннюю бумагу полосами шириной 3-10 мм. Чем шире будут полосы – тем объемнее получится композиция. Лучше, если бумага будет достаточно плотной. В идеале ее плотность должна находиться в пределах 116-160 гр/м².

Какие нужны еще инструменты и материалы?

Из дополнительных материалов вам понадобится:

  1. Клей. Он должен быть прозрачным и не на водной основе, чтобы бумага не размокала.
  2. Карандаш и резинка для разметки.
  3. Канцелярский нож.
  4. Инструмент для накручивания роллов.

Инструмент для скручивания бумаги представляет собой палочку с прорезью на конце. В эту прорезь вставляется край полоски, которая затем накручивается на инструмент. Такое приспособление можно купить в магазине или сделать самостоятельно, например, из пустого стержня для ручки. Сделайте с одной стороны продольный разрез в трубочке стержня – и инструмент для бумагокручения готов.

Базовые модули для квиллинга

Любая работа в технике квиллинга, будь то панно, открытка или объемный объект, начинается с заготовки базовых модулей. Они могут быть открытыми – завитки и волны или закрытыми: листочки, капли, глаз, треугольники и т. д.

Как выглядят самые простые базовые модули, можно посмотреть на рисунке.

Как изготовить конкретный модуль, показано на видео.

Квиллинг открытки

Чтобы сделать своими руками красивую открытку, например, на 8 марта или день рождения в технике бумагокручения, сначала нужно нарисовать карандашом рисунок. Если для вас это сложно, можете воспользоваться готовыми шаблонами для квиллинга.

Полоски бумаги для открытки лучше брать не широкие. Ведь в этом случае главное – красивая композиция. А эффектный объем работе придаст даже ширина полос в несколько миллиметров.

Примеры и идеи для квиллинг открыток своими руками можно посмотреть на фото.

Когда немного натренируете руку, сможете делать более масштабные работы, например, картины и панно в технике квиллинг. Посмотрите, все эти композиции на фото сделаны руками обычных людей.

Как думаете, смогут ли кого оставить равнодушными эти квиллинг цветы на фото? Конечно же, нет!

А ведь вы тоже можете сделать нечто подобное своими руками. Нужно только захотеть. И тогда вам не будет скучно дома никогда, даже на длительном вынужденном самокарантине.

Как устроен и работает светодиод

С момента открытия монохромных красных светодиодов в 1962 году началось активное развитие полупроводниковых источников света.

Открытие синего и белого диодов перевело технологию на новый уровень.

С тех пор постоянно меняется устройство светодиода, его характеристики и конструкция. Сейчас они широко используются в светотехнике, электронике и других областях.

Что такое светодиод простыми словами

Светодиод – это полупроводниковое устройство, создающее излучение при прохождении через него электрического тока. Из чего состоит светодиод: из кристалла, заключенного в защитный корпус с выводами. Кристалл расположен на непроводящей подложке и излучает определенный цвет. Для получения нужного свечения используются химические составы из различных полупроводников и люминофоры.

Кристалл состоит из двух и более полупроводников разного типа проводимости. Принцип работы светодиода следующий – в прямом направлении через него пропускают электрический ток. В электронно-дырочном переходе на границе двух веществ происходит движение электронов и дырок, в результате чего выделяется энергия в виде кванта света и прибор начинает светить.

Читайте также:  Реконструкция фундамента: технология устройства своими руками

Применение:

Осветительный прибор на основе светодиодов состоит из:

Из крупных производителей светодиодов можно выделить японскую фирму Nichia Corporation и ее подразделение Nichia Chemical. Они являются лидерами по изготовлению сверхъярких диодов синего, белого и зеленого цвета. Также изготовлением излучающих диодов занимаются компании Phillips, Cree, Seoul Semiconduction из российских можно выделить Оптоган и Светлана-Оптоэлектроника.

В Nichia Chemical впервые разработали белый и синий светодиод.

Как устроены и чем отличаются светодиоды разных типов

Светодиоды можно классифицировать по разным критериям. Основное отличие – в технологии и электрических параметрах.

Сокращение DIP пошло от слов Direct In-line Package. Такие светодиоды известны еще с конца прошлого века. Устройство представляет собой стеклянную или пластиковую прозрачную колбу размером 3 или 5 мм, в которой находится полупроводниковый кристалл. Колба является линзой и формирует направленный пучок света. Кристалл закрепляется на катоде, который с помощью провода соединяется с анодом. Из корпуса выходят контакты в виде металлических ножек, через которые светодиод и включается в схему.

По форме бывают круглые, овальные, прямоугольные. Напряжение питания – до 5 В при 25 мА.

Обычно внутри линзы располагается один кристалл, но есть модели с двумя и более разных цветов. Такие модели могут оснащаться тремя и четырьмя выводами. Принцип работы светодиода подобного вида задает микрочип.

Dip светодиоды являются малоточными, они используются в гирляндах, для индикации, в подсветке, уличном освещении. По сравнению с SMD диодами они имеют следующие преимущества:

Основной недостаток – большой размер, от 3 мм.

Важно! С течением времени яркость свечения может уменьшаться. Это связано с деградацией кристалла и материалов, из чего делают светодиоды.

Светодиоды SMD – это приборы для крепления на поверхность. В настоящее время этот тип диодов является самым востребованным. С их появлением расширились возможности создания осветительных систем. Начали уменьшаться размеры светильника, монтаж автоматизирован.

Как устроен светодиод SMD – излучающий кристалл закреплен на подложке, от которой отводится тепло. К ней вмонтированы выходы. Внутри размещен управляющий чип. Защитой является овальная или сферическая линза из стекла или пластика.

SMD светодиоды в смеху включаются при помощи специального клея. Самые маленькие диоды имеют размер 0,6х0,3 мм. Максимальная яркость – 8000 кд/кв.м.

Существует технология, при которой кристалл наносится на проводящую подложку без использования корпуса. В качестве защиты используется специальный слой, который выбирается по назначению светодиодов.

Используются для подсветки интерьеров, уличных билбордов, рекламных экранов с широким разрешением.

Chip On Board (COB) светодиоды имеют большое количество кристаллов на одной подложке. Также их называют светодиодной матрицей. Сверху заливается люминофором.

КОБы активно используются в создании ярких прожекторов и в других светильниках, где требуется акцентированная подсветка.

Важно! Из-за высокого нагрева требуется силиконовая оптика. Она устойчива к высоким температурам. Перед подключением ее нужно подготовить, иначе подложка деформируется и кристалл повредится.

Как работают светодиоды: принцип действия

Электрический ток преобразуется в свет в кристалле. Он состоит из двух полупроводников различного типа проводимости – n и p. N-проводимость обеспечивается легированием электронов в полупроводник, p – дырок.

Принцип действия светодиода заключается в появлении свечения при рекомбинации электронов и дырок в p-n переходе под действием тока, приложенного в прямом направлении. В результате перехода электронов с одного энергетического уровня на другой появляются фотоны.

Не все полупроводниковые материалы способны давать свет при рекомбинации. Для создания светодиодов используются прямозонные полупроводники, в которых разрешен прямой оптический переход зона-зона. К таким материалам относятся A3B5 (InP, GaAs), A2B4 (CdTe). В зависимости от состава можно получать светодиоды от ультрафиолетовых до инфракрасных.

Как работает светодиод, зависит от электронно-дырочного перехода. Условия пропускания света p-n переходом:

Для реализации этих требований одного p-n перехода недостаточно. Нужно создавать многослойные структуры – гетероструктуры, состоящие из нескольких полупроводников.

Получение светодиода определенного цвета

Для получения светодиода того или иного цвета используется три технологии – покрытие люминофором, использование RGB светодиодов и применение разных полупроводниковых материалов.

Покрытие люминофором

Люминофором называется вещество, которое может преобразовать поглощаемую энергию в свет. Получение светодиодов путем нанесения люминофора на поверхность имеет свои преимущества:

К недостаткам относятся:

Люминофор используется в белых светодиодах. С помощью люминофорного покрытия создаются диоды с различной цветовой температурой.

RGB-технология

Смешивание цветов по RGB технологии также помогает получить светодиоды различного спектра (обычно используются для белого). На матрице устанавливаются 3 монокристалла, каждый из них дает свой спектр RGB. Путем конструирования оптической системы цвета смешиваются и дают нужный оттенок.

Отрицательные качества вызваны расположением кристаллов полупроводника на поверхности. Из-за этого качественно организовать RGB модель сложно.

Применение различных примесей и полупроводников

Работа светодиода напрямую зависит от материала, из которого он выполнен. Использование полупроводников с различной шириной запрещенной зоны можно добиться нужного света от диода. От ширины запрещенной зоны зависит длина волны.

Для получения приборов в инфракрасном и красном цветовом спектре используются твердые растворы на основе арсенида галлия. Оранжевые, желтые и зеленые цвета получаются при помощи фосфида галлия. Синие, фиолетовые и ультрафиолетовые изготавливаются на основе нитрида галлия.

Основные выводы

Светодиоды – это компоненты, которые активно используются во многих сферах деятельности. Их можно встретить в освещении улиц и домов, подсветке экранов мобильного телефона и компьютера, в качестве индикаторов. Строение элемента: полупроводниковый кристалл, подложка, линза и электроды.

Излучающие диоды бывают нескольких типов – SMD, DIP, COB, они различаются по конструкции и техническим характеристикам. Получить устройство нужного цвета можно с помощью RGB технологии, нанесения люминофора на поверхность и путем подбора полупроводников для кристалла. Производство светодиодов активно развивается, и появляются все новые приборы с улучшенными характеристиками.

Светодиоды: виды и схема подключения

Светодиодами называют полупроводниковые приборы, которые при подаче напряжения создают оптическое излучение. Их международное буквенное обозначение – LED (LightEmittingDiode).

Содержание статьи

Устройство светодиода

Хотя и существует множество светодиодов, самая распространённая форма состоит из 5-миллиметрового полимерного корпуса с линзой, медного или алюминиевого основания, катода, параболического рефлектора (отражателя) и кристалла, который соединяется с анодом при помощи тонкой золотой проволоки.

Как работает светодиод?

Принцип работы изделия основывается на взаимодействии двух полупроводников, положительного и отрицательного типа (p-n-переход). Когда электрический ток проходит через полупроводники, в месте соприкосновения выделяется энергия, излучающая свет. Это обусловлено переходом от одного типа проводимости к другому, когда ионы положительно заряженных дырок соединяются с отрицательными зарядами электронов.

Виды и основные параметры светодиодов

На схеме светодиод обозначается как обычный диод с двумя параллельными стрелками, направленными наружу и указывающими на его излучающий характер. В продаже имеется большое количество типов светодиодов, которые различаются между собой функциональным назначением, конструкцией, мощностью, цветом свечения и другими свойствами.

По назначению светодиоды разделяют на два вида – индикаторные и осветительные.

Индикаторные светодиоды отличаются малой мощностью и умеренной яркостью свечения. Используются для цветовой индикации режимов работы различных приборов и оборудования, а также для подсветки дисплеев и приборных щитов. Разновидности индикаторных светодиодов:

Осветительные светодиоды встречаются в конструкции фонарей, фар, лент. Отличаются мощностью и яркостью свечения. Большинство осветительных приборов размещают в корпусах для SMT-монтажа. Изготавливаются в двух разновидностях белого цвета:

Осветительный SMD-светодиод представляет собой теплоотводящую подложку, на которой смонтирован излучающий кристалл, обработанный люминофорным составом.

Применение светодиодов

Такая продукция активно применяется в разных областях: световая реклама, домашние и промышленные осветительные приборы, автомобильная светотехника, светофоры и дорожные знаки, дизайн помещений, ландшафтная и архитектурная подсветка, а также многое другое.

Основные правила подключения светодиодов

Конструкция светодиодов рассчитана на их подключение только к источникам постоянного тока с соблюдением полярности. Существует три варианта определения полярности:

Основные характеристики светодиодов

Две главные характеристики, указываемы в паспорте светоизлучающего прибора:

Способы подключения

Простейший вариант – подключение к низковольтному источнику постоянного тока.

Самый удобный и безопасный вариант – подключить светодиод к батарейке или аккумулятору с помощью включения в схему маломощного резистора. Его функция – ограничение тока, протекающего через p-n-переход, определенным значением. Без этого элемента LED быстро утратит рабочие свойства.

Читайте также:  Самоспасатель ГДЗК: когда разрешено применение самоспасателя? Газодымозащитный комплект ГДЗК-EN и другие модификации

Резистор выбирают по сопротивлению и мощности. Расчет сопротивления по формуле:

R = (Uпитания – Uпаспорт.)/Iном., Ом, в которой:

Полученное значение округляют в большую сторону до ближайшей номинальной величины из ряда Е24. После этого рассчитывают мощность, которую должен рассеивать резистор.

P = Iном. 2 х R, где R – выбранное по таблице значение сопротивления.

Провести все эти действия можно быстро и просто с использованием онлайн-калькулятора.

Как подключить светодиоды к сети переменного тока 220 В через блок питания

Существует несколько типов блоков питания:

Способы создания схем из нескольких светодиодов – последовательное и параллельное соединение

При подключении нескольких светоизлучающих приборов к источнику питания может использоваться два варианта соединения – последовательное и параллельное.

Последовательное соединение представляет цепь полупроводниковых приборов, в которой катод первого излучателя спаян с анодом следующего – и так далее. Через все элементы последовательной цепи протекает ток одного значения, а падение напряжения суммируется. Мощность БП выбирается равной или превышающей сумму мощностей каждого элемента.

Минусы последовательного соединения:

В длинных лентах на 60-70 диодов на каждом элементе происходит падение напряжения примерно на 3 В, то есть такие ленты можно присоединять к сети 220 В через выпрямитель.

При параллельном подсоединении напряжение на всех элементах цепи будет равным, а суммируются токи каждого LED. Основная проблема в данном случае состоит в том, что LED-светильники, даже из одной партии, часто имеют различные характеристики. Поэтому, если поставить один общий резистор, на лампочки может подаваться ток разного значения, вследствие чего некоторые элементы будут светить слишком ярко, а некоторые – тускло. Решение проблемы – установка отдельных резисторов для каждого диода.

Минусы параллельного подключения:

Это самый подходящий вариант соединения светодиодов, поскольку он позволяет хотя бы частично скомпенсировать недостатки последовательного и параллельного подключений. В этом случае параллельно соединяются цепочки последовательно расположенных элементов. Этот способ применяется в современных елочных гирляндах или лентах. Преимущество такого решения: если даже выйдут из строя одна или несколько параллельных цепочек, остальные будут исправно светить.

Устройство и принцип работы светодиодов

С момента открытия красного светодиода (1962 г.) развитие твердотельных источников света не останавливалось ни на миг. Каждое десятилетие отмечалось научными достижениями и открывало для ученых новые горизонты. В 1993 году, когда японским ученым удалось получить синий свет, а затем и белый, развитие светодиодов перешло на новый уровень. Перед физиками всего мира стала новая задача, суть которой заключалась в использовании светодиодного освещения в качестве основного.

В наше время можно сделать первые выводы, свидетельствующие об успехах становления светодиодного освещения и продолжающейся модернизации светодиода. На прилавках магазинов появились светильники со светодиодами, изготовленными по технологии COB, COG, SMD, filament.

Как устроен каждый из перечисленных видов, и какие физические процессы вынуждают полупроводниковый кристалл светиться?

Что такое светодиод?

Перед разбором устройства и принципа работы, кратко рассмотрим, что светодиод из себя представляет.

Светодиод – это полупроводниковый компонент с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании электрического тока в прямом направлении.

В отличие от нити накала и люминесцентных источников света, испускаемый свет светодиодом лежит в небольшом диапазоне спектра. То есть кристалл светоизлучающего диода испускает конкретный цвет (в случае со светодиодами видимого спектра). Для получения определенного спектра излучения в светодиодах используют специальный химический состав полупроводников и люминофора.

Устройство, конструкция и технологические отличия

Существует много признаков, по которым можно классифицировать светодиоды на группы. Одним из них является технологическое отличие и небольшое различие в устройстве, которое вызвано особенностью электрических параметров и будущей сферой применения светодиода.

Цилиндрический корпус из эпоксидной смолы с двумя выводами стал первым конструктивом для светоизлучающего кристалла. Закругленный цветной или прозрачный цилиндр служит линзой, формируя направленный пучок света. Выводы вставляются в отверстия печатной платы (DIP) и с помощью пайки обеспечивают электрический контакт.

Излучающий кристалл располагается на катоде, который имеет форму флажка, и соединяется с анодом тончайшим проводом. Существуют модели с двумя и тремя кристаллами разного цвета в одном корпусе с количеством выводов от двух до четырёх. Кроме этого, внутри корпуса может быть встроен микрочип, управляющий очередностью свечения кристаллов либо задающий чистоту его мигания. Светодиоды в DIP корпусе относятся к слаботочным, используется в подсветке, системах индикации и гирляндах.

В попытках нарастить световой поток, появился аналог с усовершенствованным устройством в DIP корпусе с четырьмя выводами, известный как «пиранья». Однако увеличенная светоотдача нивелировалась размерами светодиода и сильным нагревом кристалла, что ограничило область применения «пираньи». А с появлением SMD технологии их производство практически прекратилось.

Полупроводниковые приборы с креплением на поверхность печатной платы коренным образом отличаются от предшественников. Их появление расширило возможности конструирования систем освещения, позволило снизить габариты светильника и полностью автоматизировать монтаж. Сегодня SMD-светодиод – это самый востребованный компонент, используемый для построения источников света любых форматов.

Основа корпуса, на которую крепится кристалл, является хорошим проводником тепла, что в разы улучшило отвод тепла от светоизлучающего кристалла. В устройстве белых светодиодов между полупроводником и линзой присутствует слой люминофора для задания нужной цветовой температуры и нейтрализации ультрафиолета. В SMD-компонентах с широким углом излучения линза отсутствует, а сам светодиод имеет форму параллелепипеда.

Chip-On-Board – одно из новейших практических достижений, которое в ближайшем будущем займет лидерство по производству белых светодиодов в искусственном освещении. Отличительная черта устройства светодиодов по технологии COB заключается в следующем: на алюминиевую основу (подложку) через диэлектрический клей крепят десятки кристаллов без корпуса и подложки, а затем полученную матрицу покрывают общим слоем люминофора. В результате получается источник света с равномерным распределением светового потока, исключающий появление теней.

Разновидностью COB является Chip-On-Glass (COG), которая подразумевает размещение множества мелких кристаллов на поверхности из стекла. В частности, широко известны филаментные лампы на 220 В, в которых излучающим элементом служит стеклянный стержень со светодиодами, покрытыми люминофором.

Принцип работы светодиода

Несмотря на рассмотренные технологические особенности, работа всех светодиодов базируется на общем принципе действия излучающего элемента. Преобразование электрического тока в световой поток происходит в кристалле, который состоит из полупроводников с разным типом проводимости. Материал с n­-проводимостью получают путем его легирования электронами, а материал с p-проводимостью – дырками. Таким образом, в сопредельных слоях создаются дополнительные носители заряда противоположной направленности. В момент подачи прямого напряжения начинается движение электронов и дырок к p-n-переходу. Заряженные частицы преодолевают барьер и начинают рекомбинировать, в результате чего протекает электрический ток. Процесс рекомбинации дырки и электрона в зоне p-n-перехода сопровождается выделением энергии в виде фотона.

Вообще, данное физическое явление применимо ко всем полупроводниковым диодам. Но в большинстве случаев длина волны фотона находится за пределами видимого спектра излучения. Чтобы заставить элементарную частицу двигаться в диапазоне 400-700 нм ученым пришлось провести немало экспериментов с подбором подходящих химических элементов. В результате появились новые соединения: арсенид галлия, фосфид галлия и более сложные их формы, каждая из которых характеризуется своей длиной волны, а значит, и цветом излучения.

Кроме полезного света, испускаемого светодиодом, на p-n-переходе выделяется некоторое количество теплоты, которая снижает эффективность полупроводникового прибора. Поэтому в конструкции мощных светодиодов должна быть продумана возможность реализации эффективного отвода тепла.

Устройство и принцип работы светодиода

В лампах накаливания свет получается от раскаленной до бела вольфрамовой нити, по сути — от тепла. Словно раскаленные угли в печи, подогреваемой тепловым действием электрического тока, когда электроны быстро-быстро колеблются и сталкиваются с узлами кристаллической решетки проводящего металла, при этом излучают видимый свет, на который приходится, однако, всего менее 15 % всей затрачиваемой электрической энергии, питающей лампу.

Светодиоды, в отличие от ламп накаливания, излучают свет вовсе не за счет тепла, а благодаря особенности своей конструкции, принципиально нацеленной на то, чтобы энергия тока шла именно на испускание света, причем определенной длины волны. В результате КПД светодиода, как источника света, превышает 50%.

Ток здесь проходит через p-n-переход, при этом на переходе происходит рекомбинация электронов и дырок с излучением фотонов (квантов) видимого света с определенной частотой, а значит — с определенным цветом.

Любой светодиод принципиально устроен следующим образом. Во-первых, как отмечалось выше, здесь присутствует электронно-дырочный переход, состоящий из контактирующих друг с другом полупроводников p-типа (основные носители тока – дырки) и n-типа (основные носители тока — электроны).

Когда в прямом направлении через этот переход пропускается ток, то в месте контакта полупроводников двух противоположных типов происходит переход заряда (носители заряда перескакивают между энергетическими уровнями) из области с одним типом проводимости — в область с другим типом проводимости.

При этом электроны со своим отрицательным зарядом соединяются с ионами положительно заряженных дырок. В этот то момент и рождаются фотоны света, частота которых пропорциональна разности энергетических уровней атомов (высоте потенциального барьера) между веществами с двух сторон от перехода.

Конструктивно светодиоды бывают различных форм. Наиболее простая форма — пятимиллиметровый корпус – линза. Такие светодиоды часто можно встретить в качестве индикаторных на различной бытовой технике. Сверху корпус светодиода имеет форму линзы. Снизу внутри корпуса установлен параболический рефлектор (отражатель).

На рефлекторе находится кристалл, который излучает свет в месте прохождения тока через p-n-переход. От катода — к аноду, с рефлектора — в сторону тонкой проволочки электроны движутся через кубик — кристалл.

Этот полупроводниковый кристалл — главный элемент светодиода. Здесь он имеет размер 0,3 на 0,3 на 0,25 мм. Кристалл соединяется с анодом перемычкой из тонкой проволоки. Полимерный корпус представляет собой одновременно прозрачную линзу, которая фокусирует свет в определенном направлении, при этом получается ограниченный угол расхождения светового пучка.

На сегодняшний день доступны светодиоды всех цветов радуги, начиная от ультрафиолетового и белого, заканчивая красным и инфракрасным. Наиболее распространены: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и белый цвета светодиодов. И цвет свечения здесь определяется отнюдь не цветом корпуса!

Цвет зависит от длины волны фотонов, излучаемых на p-n-переходе. Например красный цвет красного светодиода имеет характерную длину волны от 610 до 760 нм. Длина волны, в свою очередь, зависит от материала, который использовался в производстве конкретного полупроводника для данного светодиода. Так, для получения цвета от красного до желтого, применяют примеси алюминия, индия, галлия и фосфора.

Для получения цветов от зеленого до голубого — азот, галлий, индий. Для получения белого цвета, к кристаллу добавляют специальный люминофор, который преобразует синий цвет в белый при помощи явления фотолюминесценции.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *