Détails sur la tension des LED - Comment connaître le courant de fonctionnement
Il arrive souvent qu'un réparateur ou un amateur mette la main sur une DEL sans documentation technique. L'utilisation correcte des dispositifs à semi-conducteurs nécessite la connaissance de leurs caractéristiques, sinon une défaillance rapide de l'élément émetteur de lumière est inévitable. Bien que le paramètre de contrôle des LED soit le courant, il est important de connaître la tension de fonctionnement - si elle est dépassée, la durée de vie de la jonction p-n ne sera pas longue.
Comment savoir quelle LED se trouve dans la lampe ?
L'option la plus simple est que la lampe soit entièrement fonctionnelle. Dans ce cas, il suffit de mesurer la chute de tension à travers l'un des éléments. Si un ou plusieurs éléments ne fonctionnent pas, ou si tous ne s'allument pas, vous devez adopter une approche différente.
Si la lampe est construite avec un circuit d'attaque, la tension de sortie est indiquée sur le circuit d'attaque comme une limite supérieure et inférieure. Ceci est dû au fait que le driver stabilise le courant. Pour ce faire, il doit modifier la tension dans certaines limites. Il faudra mesurer la tension réelle avec un multimètre et s'assurer qu'elle se situe dans les limites normales. Ensuite, déterminez visuellement (à partir des pistes du circuit imprimé) le nombre de chaînes parallèles de DEL dans la matrice et le nombre d'éléments dans la chaîne. Tension du conducteur doit être divisé par le nombre d'éléments connectés en série. Si la tension n'est pas indiquée sur le conducteur, elle ne peut être mesurée que par la tension réelle.
Si le luminaire est construit avec une résistance de ballast et que sa résistance est connue (ou peut être mesurée), la tension de la LED peut être déterminée par calcul. Pour ce faire, vous devez connaître le courant de fonctionnement. Dans ce cas, il est nécessaire de calculer :
- chute de tension aux bornes de la résistance - Urésistance=Irab*Résistance ;
- chute de tension sur la chaîne de LED - Uled=Upply - Uresistor ;
- Divisez Uled par le nombre de dispositifs dans la chaîne.
Si Irab n'est pas connu, on peut supposer qu'il est de 20-25 mA (le circuit à résistance est utilisé pour les lanternes de faible puissance). La précision sera acceptable à des fins pratiques.
Combien de volts représente la tension directe de la LED ?
Si vous étudiez la caractéristique standard volt-ampère d'une LED, vous remarquerez plusieurs points caractéristiques sur celle-ci :
- Au point 1, la jonction p-n commence à s'ouvrir. Un courant commence à y circuler et la LED se met à briller.
- Au fur et à mesure que la tension augmente, le courant atteint une valeur de fonctionnement (dans ce cas 20 mA) et au point 2 la tension est opérationnelle pour la LED, la luminosité devient optimale.
- Lorsque la tension augmente encore, le courant augmente et atteint sa valeur maximale admissible au point 3. Après cela, elle échoue rapidement et la courbe CVC ne croît que théoriquement (section en pointillés).
Il faut noter qu'après la fin de l'inflexion et en atteignant la section linéaire, le CVC est plus raide, ce qui entraîne deux conséquences :
- Lorsque le courant augmente (par exemple, lorsque le driver est défaillant ou qu'il n'y a pas de résistance de ballast), la tension croît faiblement, de sorte que l'on peut parler d'une chute de tension constante à la jonction p-n, indépendamment du courant de fonctionnement (effet de stabilisation) ;
- avec une petite augmentation de la tension, le courant croît rapidement.
Par conséquent, il n'est pas possible d'augmenter sensiblement la tension de la cellule par rapport à la tension de fonctionnement.
Combien de volts de LEDs peuvent être utilisés
Les paramètres des LED dépendent principalement du matériau de la jonction p-n, bien que certaines caractéristiques dépendent de la conception. Les valeurs typiques de la tension de fonctionnement et de la couleur de luminescence pour les éléments de faible puissance à 20 mA sont résumées dans le tableau :
| Matériau | Couleur de l'éclat | Plage de tension directe, V |
|---|---|---|
| GaAs, GaAlAs | Infrarouge | 1,1 – 1,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Rouge | 1,5 – 2,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Orange | 1,7 – 2,8 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Jaune | 1,7 – 2,5 |
| GaP, InGaN | Vert | 1,7 – 4 |
| ZnSe, InGaN | Bleu | 3,2 – 4,5 |
| Phosphore | Blanc | 2,7 – 4,3 |
Les LED d'éclairage haute puissance fonctionnent à des courants élevés. La célèbre puce LED 5730, par exemple, est conçue pour un fonctionnement continu à un courant de 150 mA. Mais en raison de la forte courbe E-V qui stabilise la chute de tension, son Urab est d'environ 3,2 V, ce qui se situe dans la valeur indiquée dans le tableau.
Comment trouver la tension
La méthode la plus évidente pour déterminer la tension d'un dispositif semi-conducteur consiste à utiliser une alimentation réglable. Si l'alimentation est régulée à partir de zéro et que le contrôle du courant (ou mieux encore, la limitation du courant) est possible, alors rien d'autre n'est nécessaire.
Il est nécessaire de connecter la LED à la source, en respectant strictement la polarité. Ensuite, la tension doit être augmentée doucement (jusqu'à 3...3.5V). À une certaine tension, la DEL clignote à pleine puissance. Ce niveau correspondra approximativement au courant de fonctionnement, qui peut être lu sur l'ampèremètre. Si l'appareil ne dispose pas d'un ampèremètre intégré, il est hautement souhaitable de surveiller le courant avec un compteur externe.
Cette méthode est applicable aux instruments de portée optique. La lueur des LED UV et IR n'est pas visible à l'œil humain, mais dans ce dernier cas, il est possible de surveiller l'allumage des LED via la caméra d'un smartphone. Cette méthode permet de surveiller l'émergence du rayonnement infrarouge.
Important ! Ne pas dépasser la limite de tension de 3...3.5 V ! Si le voyant ne s'allume pas dans ces conditions, la polarité de l'appareil est peut-être incorrecte. Il peut tomber en panne en raison du dépassement de la limite de tension inverse.
Si une source régulée n'est pas disponible, une alimentation ordinaire avec une sortie fixe, connue pour être supérieure à la tension attendue de la LED, peut être utilisée. Ou même une pile de 9 V, mais seule une petite LED peut être testée. Une résistance doit être soudée en série à l'élément émetteur de lumière afin que le courant dans le circuit ne dépasse pas la limite supérieure. Si l'on suppose que la DEL est de faible puissance et qu'elle fonctionne à un courant ne dépassant pas 20 mA, pour une source dont la tension de sortie est de 12 V, la résistance doit être d'environ 500 ohms. Si l'on utilise un appareil d'éclairage à haute puissance (par exemple, de taille 5730) avec 150 mA (une batterie ne fournira pas toujours ce courant), la résistance doit être d'environ 10 Ohms. Connectez le circuit à une source de tension continue, assurez-vous que la LED s'allume et mesurez la chute de tension à ses bornes.
Il existe également d'autres moyens de déterminer le nombre de Volts pour lesquels la DEL est conçue..
Utilisation d'un multimètre
Avec certains multimètres, la tension appliquée aux bornes en mode test de diode est suffisamment élevée pour enflammer la DEL. Un tel appareil peut être utilisé pour déterminer la tension de fonctionnement de la DEL, tout en vérifiant le brochage de l'élément semi-conducteur. Si la connexion est correcte, la jonction p-n commencera à briller et le testeur indiquera une certaine résistance (selon le type de LED). Le problème de cette méthode est que vous aurez besoin d'un deuxième multimètre pour mesurer la valeur U réelle au niveau des broches de la DEL. Autre point : il est peu probable que la tension de mesure du multimètre soit suffisante pour amener la DEL à son point de fonctionnement actuel. Visuellement, cela se traduit par une lueur insuffisamment brillante, tandis qu'à des fins de mesure, cela signifie que la LED n'a pas atteint la partie linéaire de la CAI et que la tension de fonctionnement réelle sera plus élevée.
Par apparence
La tension de fonctionnement peut être estimée approximativement à partir de l'aspect extérieur et de la couleur des LED (parfois, la couleur peut même être déterminée sans mettre l'appareil sous tension). Le tableau ci-dessus peut être utilisé à cette fin. Cependant, il n'est pas possible de déterminer la tension sans ambiguïté à partir de la couleur de la lueur de la LED. Souvent, les fabricants teintent le composé de sorte que la couleur d'émission de la jonction p-n se combine avec la couleur de la lentille pour produire une nouvelle teinte. En outre, même au sein d'une même couleur, il existe une variation des paramètres (voir tableau) pour les différents types de LED. Par exemple, pour une LED blanche, la différence de tension peut être supérieure à 50 %.
Comment déterminer le courant nominal d'une DEL ?
Tout ce qui précède s'applique aux LED classiques fonctionnant sans aucun composant interne supplémentaire. La technologie existante permet d'incorporer des composants supplémentaires. Par exemple, les résistances d'amortissement. De cette manière, des LED pour des tensions plus élevées - 5, 12 ou 220 V - sont produites. Il est presque impossible de détecter visuellement la tension d'allumage de ces dispositifs.. Par conséquent, il n'y a qu'une seule façon de procéder.
Si les méthodes précédentes ont échoué et que vous êtes sûr que la DEL est défectueuse, vous devez essayer de lui appliquer une tension plus élevée. D'abord 5 V, puis augmentez la tension jusqu'à 12 V, s'il n'y a pas de résultat - vous pouvez essayer d'augmenter encore, jusqu'à 220 В. Cependant, il est préférable de ne pas expérimenter cette tension, car elle est dangereuse pour les personnes. En outre, en cas d'erreur, vous risquez de détruire le boîtier de la LED. Cela peut provoquer une petite explosion, la fusion de l'isolation du fil, un incendie, etc. Aujourd'hui, la technologie a beaucoup progressé et les LED ne sont pas assez chères pour mettre en danger votre équipement et votre santé.
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