Λεπτομέρειες τάσης LED - Πώς να γνωρίζετε το ρεύμα λειτουργίας
Συχνά, ένας επισκευαστής ή χομπίστας παίρνει στα χέρια του μια λυχνία LED χωρίς τεχνική τεκμηρίωση. Η σωστή χρήση των διατάξεων ημιαγωγών απαιτεί γνώση των χαρακτηριστικών τους, διαφορετικά είναι αναπόφευκτη η ταχεία βλάβη του στοιχείου εκπομπής φωτός. Παρόλο που η παράμετρος ελέγχου για τις λυχνίες LED είναι το ρεύμα, η γνώση της τάσης λειτουργίας είναι σημαντική - εάν ξεπεραστεί, η διάρκεια ζωής της ένωσης p-n δεν θα διαρκέσει πολύ.
Πώς να βρείτε ποια λυχνία LED βρίσκεται στο λαμπτήρα
Η απλούστερη επιλογή είναι αν ο λαμπτήρας είναι πλήρως λειτουργικός. Σε αυτή την περίπτωση πρέπει απλώς να μετρήσετε την πτώση τάσης σε οποιοδήποτε από τα στοιχεία. Εάν ένα ή περισσότερα από τα στοιχεία δεν λειτουργούν ή δεν ανάβουν όλα, πρέπει να ακολουθήσετε διαφορετική προσέγγιση.
Εάν ο λαμπτήρας είναι κατασκευασμένος με κύκλωμα οδήγησης, η τάση εξόδου αναγράφεται στον οδηγό ως άνω και κάτω όριο. Αυτό συμβαίνει επειδή ο οδηγός σταθεροποιεί το ρεύμα. Για να το κάνει αυτό, πρέπει να μεταβάλλει την τάση εντός ορισμένων ορίων. Η πραγματική τάση θα πρέπει να μετρηθεί με ένα πολύμετρο και να βεβαιωθείτε ότι βρίσκεται εντός των φυσιολογικών ορίων. Στη συνέχεια, προσδιορίστε οπτικά (από τα ίχνη της πλακέτας) τον αριθμό των παράλληλων αλυσίδων LED στον πίνακα και τον αριθμό των στοιχείων στην αλυσίδα. Τάση του οδηγού πρέπει να διαιρεθεί με τον αριθμό των στοιχείων που είναι συνδεδεμένα σε σειρά. Εάν η τάση δεν αναγράφεται στον οδηγό, μπορεί να μετρηθεί μόνο από την πραγματική τάση.
Εάν το φωτιστικό είναι κατασκευασμένο με μια αντίσταση ballast και η αντίστασή της είναι γνωστή (ή μπορεί να μετρηθεί), η τάση LED μπορεί να προσδιοριστεί με υπολογισμό. Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να γνωρίζετε το ρεύμα λειτουργίας. Σε αυτή την περίπτωση είναι απαραίτητο να υπολογιστεί:
- πτώση τάσης στον αντιστάτη - Uresistor=Irab*Rresistor,
- πτώση τάσης στην αλυσίδα LED - Uled=Upply - Uresistor,
- Διαιρέστε το Uled με τον αριθμό των συσκευών στην αλυσίδα.
Εάν το Irab δεν είναι γνωστό, μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι 20-25 mA (το κύκλωμα αντίστασης χρησιμοποιείται για φανάρια χαμηλής ισχύος). Η ακρίβεια θα είναι αποδεκτή για πρακτικούς σκοπούς.
Πόσα βολτ είναι η μπροστινή τάση του LED
Εάν μελετήσετε μια τυπική χαρακτηριστική τάση-άμπρας μιας λυχνίας LED, θα παρατηρήσετε διάφορα χαρακτηριστικά σημεία σε αυτήν:
- Στο σημείο 1 η επαφή p-n αρχίζει να ανοίγει. Ένα ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσα από αυτό και η λυχνία LED αρχίζει να λάμπει.
- Καθώς η τάση αυξάνεται, το ρεύμα φτάνει σε μια τιμή λειτουργίας (στην προκειμένη περίπτωση 20 mA) και στο σημείο 2 που η τάση λειτουργεί για το LED, η φωτεινότητα γίνεται βέλτιστη.
- Καθώς η τάση αυξάνεται περαιτέρω, το ρεύμα αυξάνεται και φτάνει στη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή του στο σημείο 3. Μετά από αυτό, αποτυγχάνει γρήγορα και η καμπύλη CVC αυξάνεται μόνο θεωρητικά (διακεκομμένο τμήμα).
Πρέπει να σημειωθεί ότι μετά το τέλος της καμπής και φτάνοντας στο γραμμικό τμήμα η CVC είναι πιο απότομη, γεγονός που οδηγεί σε δύο συνέπειες:
- Με την αύξηση του ρεύματος (π.χ. όταν ο οδηγός αποτυγχάνει ή δεν υπάρχει αντίσταση ballast) η τάση αυξάνεται ασθενώς, οπότε μπορούμε να μιλάμε για σταθερή πτώση τάσης στην επαφή p-n, ανεξάρτητα από το ρεύμα λειτουργίας (φαινόμενο σταθεροποίησης),
- με μια μικρή αύξηση της τάσης το ρεύμα αυξάνεται γρήγορα.
Επομένως, δεν είναι δυνατή η αισθητή αύξηση της τάσης στην κυψέλη σε σχέση με την τάση λειτουργίας.
Πόσα βολτ μπορούν να χρησιμοποιηθούν LED
Οι παράμετροι των LED εξαρτώνται κυρίως από το υλικό της ένωσης p-n, αν και ορισμένα από τα χαρακτηριστικά εξαρτώνται από το σχεδιασμό. Οι τυπικές τιμές για την τάση λειτουργίας και το χρώμα φωταύγειας για στοιχεία χαμηλής ισχύος στα 20 mA συνοψίζονται στον πίνακα:
| Υλικό | Χρώμα λάμψης | Εύρος άμεσης τάσης, V |
|---|---|---|
| GaAs, GaAlAs | Υπέρυθρες | 1,1 – 1,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Κόκκινο | 1,5 – 2,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Πορτοκαλί | 1,7 – 2,8 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Κίτρινο | 1,7 – 2,5 |
| GaP, InGaN | Πράσινο | 1,7 – 4 |
| ZnSe, InGaN | Μπλε | 3,2 – 4,5 |
| Φώσφορος | Λευκό | 2,7 – 4,3 |
Τα LED φωτισμού υψηλής ισχύος λειτουργούν σε υψηλά ρεύματα. Το δημοφιλές τσιπ LED 5730, για παράδειγμα, έχει σχεδιαστεί για συνεχή λειτουργία σε ρεύμα 150 mA. Αλλά λόγω της απότομης καμπύλης E-V που σταθεροποιεί την πτώση τάσης, η Urab του είναι περίπου 3,2 V, η οποία είναι εντός της τιμής που φαίνεται στον πίνακα.
Πώς να βρείτε την τάση
Η πιο προφανής μέθοδος προσδιορισμού της τάσης μιας διάταξης ημιαγωγών είναι η χρήση ενός ρυθμιζόμενου τροφοδοτικού. Εάν η τροφοδοσία ρεύματος ρυθμίζεται από το μηδέν και είναι δυνατός ο έλεγχος ρεύματος (ή ακόμα καλύτερα ο περιορισμός ρεύματος), τότε δεν χρειάζεται τίποτε άλλο.
Είναι απαραίτητο να συνδέστε το LED στην πηγή, τηρώντας αυστηρά την πολικότητα. Στη συνέχεια, η τάση θα πρέπει να αυξηθεί απαλά (έως τα 3...3,5V). Σε μια συγκεκριμένη τάση η λυχνία LED θα αναβοσβήνει σε πλήρη ισχύ. Αυτό το επίπεδο θα αντιστοιχεί περίπου στο ρεύμα λειτουργίας, το οποίο μπορεί να διαβαστεί από το αμπερόμετρο. Εάν η συσκευή δεν διαθέτει ενσωματωμένο αμπερόμετρο, είναι ιδιαίτερα επιθυμητό να παρακολουθείτε το ρεύμα με εξωτερικό μετρητή.
Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται σε όργανα οπτικής εμβέλειας. Η λάμψη των LED UV και IR δεν είναι ορατή με το ανθρώπινο μάτι, αλλά στην τελευταία περίπτωση είναι δυνατή η παρακολούθηση της ενεργοποίησης των LED μέσω μιας κάμερας smartphone. Η εμφάνιση υπέρυθρης ακτινοβολίας μπορεί να παρακολουθείται με αυτή τη μέθοδο.
Σημαντικό! Μην υπερβαίνετε το όριο τάσης των 3...3,5 V! Εάν η λυχνία LED δεν ανάψει υπό αυτές τις συνθήκες, η πολικότητα της συσκευής μπορεί να είναι λανθασμένη. Μπορεί να αποτύχει λόγω υπέρβασης του ορίου ανάστροφης τάσης.
Εάν δεν υπάρχει διαθέσιμη ρυθμιζόμενη πηγή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα συνηθισμένο τροφοδοτικό με σταθερή έξοδο, η οποία είναι γνωστό ότι είναι υψηλότερη από την αναμενόμενη τάση της λυχνίας LED. Ή ακόμη και μια μπαταρία 9 V, αλλά μόνο μια μικρή λυχνία LED μπορεί να δοκιμαστεί. Μια αντίσταση πρέπει να συγκολληθεί σε σειρά με το στοιχείο εκπομπής φωτός, ώστε το ρεύμα στο κύκλωμα να μην υπερβαίνει το ανώτατο όριο. Εάν υποθέσουμε ότι η λυχνία LED είναι χαμηλής ισχύος και λειτουργεί με ρεύμα όχι μεγαλύτερο από 20 mA, τότε για μια πηγή με τάση εξόδου 12 V η αντίσταση θα πρέπει να είναι περίπου 500 Ω. Εάν χρησιμοποιείται ένα φωτιστικό υψηλής ισχύος (π.χ. μέγεθος 5730) με 150 mA (μια μπαταρία δεν παρέχει πάντα αυτό το ρεύμα), η αντίσταση θα πρέπει να είναι περίπου 10 Ω. Συνδέστε το κύκλωμα σε μια πηγή συνεχούς τάσης, βεβαιωθείτε ότι η λυχνία LED ανάβει και μετρήστε την πτώση τάσης σε αυτήν.
Υπάρχουν επίσης εναλλακτικοί τρόποι για να μάθετε πόσοι Volts για τα οποία είναι ονομαστική η λυχνία LED..
Χρήση πολυμέτρου
Με ορισμένα πολύμετρα, η τάση που εφαρμόζεται στους ακροδέκτες στη λειτουργία δοκιμής διόδου είναι αρκετά υψηλή για να αναφλέξει το LED. Ένα τέτοιο μετρητή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της τάσης λειτουργίας του LED, ενώ παράλληλα ελέγχεται η διάταξη ακροδεκτών του ημιαγωγικού στοιχείου. Εάν συνδεθεί σωστά, η ένωση p-n θα αρχίσει να λάμπει και ο ελεγκτής θα δείξει κάποια αντίσταση (ανάλογα με τον τύπο της λυχνίας LED). Το πρόβλημα με αυτή τη μέθοδο είναι ότι θα χρειαστείτε ένα δεύτερο πολύμετρο για να μετρήσετε την πραγματική τιμή U στις ακίδες της λυχνίας LED. Και ένα άλλο σημείο: η τάση μέτρησης του πολυμέτρου είναι απίθανο να είναι επαρκής για να φέρει το LED στο τρέχον σημείο λειτουργίας του. Οπτικά, αυτό μπορεί να φανεί από μια ανεπαρκώς φωτεινή λάμψη, ενώ για σκοπούς μέτρησης σημαίνει ότι η λυχνία LED δεν έχει φτάσει στο γραμμικό τμήμα της IAC και η πραγματική τάση λειτουργίας θα είναι υψηλότερη.
Με την εμφάνιση
Η τάση λειτουργίας μπορεί να εκτιμηθεί κατά προσέγγιση από την εξωτερική εμφάνιση και το χρώμα των λυχνιών LED (μερικές φορές το χρώμα μπορεί να προσδιοριστεί ακόμη και χωρίς να τροφοδοτηθεί η συσκευή). Ο παραπάνω πίνακας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το σκοπό αυτό. Ωστόσο, δεν είναι δυνατόν να προσδιοριστεί η τάση με σαφήνεια από το χρώμα της λάμψης της λυχνίας LED. Συχνά οι κατασκευαστές χρωματίζουν την ένωση έτσι ώστε το χρώμα εκπομπής της ένωσης p-n να συνδυάζεται με το χρώμα του φακού για να παράγει μια νέα απόχρωση. Επιπλέον, ακόμη και εντός ενός χρώματος υπάρχει διαφοροποίηση στις παραμέτρους (βλέπε πίνακα) για διαφορετικούς τύπους LED. Για παράδειγμα, για μια λευκή λυχνία LED, η διαφορά τάσης μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 50%.
Πώς να μάθετε για πόσο ρεύμα είναι ονομαστικό το LED
Όλα τα παραπάνω ισχύουν για τις συμβατικές λυχνίες LED που λειτουργούν χωρίς πρόσθετα εσωτερικά εξαρτήματα. Η υπάρχουσα τεχνολογία επιτρέπει την ενσωμάτωση πρόσθετων στοιχείων. Για παράδειγμα, αντιστάσεις απόσβεσης. Με αυτόν τον τρόπο παράγονται λυχνίες LED για υψηλότερες τάσεις - 5, 12 ή 220 V. Η οπτική ανίχνευση της τάσης ανάφλεξης τέτοιων συσκευών είναι σχεδόν αδύνατη.. Επομένως, υπάρχει μόνο ένας τρόπος να προχωρήσουμε.
Εάν οι προηγούμενες μέθοδοι απέτυχαν και είστε σίγουροι ότι η λυχνία LED είναι ελαττωματική, θα πρέπει να δοκιμάσετε να εφαρμόσετε υψηλότερη τάση σε αυτήν. Πρώτα 5 V, στη συνέχεια αυξήστε την τάση στα 12 V, εάν δεν υπάρχει αποτέλεσμα - μπορείτε να προσπαθήσετε να αυξήσετε περαιτέρω, μέχρι τα 12 V. 220 В. Ωστόσο, είναι προτιμότερο να μην πειραματιστείτε με αυτή την τάση, καθώς είναι επικίνδυνη για τους ανθρώπους. Επιπλέον, σε περίπτωση σφάλματος μπορεί να καταστραφεί το σώμα της λυχνίας LED. Αυτό μπορεί να προκαλέσει μικρή έκρηξη, λιώσιμο της μόνωσης του καλωδίου, πυρκαγιά κ.λπ. Σήμερα, η τεχνολογία έχει εξελιχθεί και οι λυχνίες LED δεν είναι αρκετά ακριβές ώστε να κινδυνεύει ο εξοπλισμός και η υγεία.
Ενισχύστε τις γνώσεις σας με ένα βίντεο.
