Dane dotyczące napięcia diod LED - jak poznać prąd roboczy
Często zdarza się, że serwisant lub hobbysta dostaje w swoje ręce diodę LED bez dokumentacji technicznej. Prawidłowe stosowanie przyrządów półprzewodnikowych wymaga znajomości ich właściwości, w przeciwnym razie szybkie uszkodzenie elementu emitującego światło jest nieuniknione. Chociaż parametrem kontrolnym dla diod LED jest natężenie prądu, ważna jest znajomość napięcia roboczego - jeśli zostanie ono przekroczone, żywotność złącza p-n nie będzie długa.
Jak sprawdzić, która dioda LED znajduje się w lampie
Najprostsza opcja to taka, w której lampa jest w pełni sprawna. W tym przypadku wystarczy zmierzyć spadek napięcia na dowolnym elemencie. Jeśli jeden lub więcej elementów nie świeci się po włączeniu zasilania (lub wszystkie), trzeba pójść inną drogą.
Jeżeli lampa jest wyposażona w obwód sterownika, napięcie wyjściowe jest wskazywane na sterowniku jako górna i dolna granica. Dzieje się tak dlatego, że sterownik stabilizuje natężenie prądu. W tym celu musi zmieniać napięcie w określonych granicach. Rzeczywiste napięcie należy zmierzyć multimetrem i upewnić się, że mieści się ono w normalnych granicach. Następnie wizualnie (na podstawie ścieżek na płytce drukowanej) określ liczbę równoległych łańcuchów diod LED w matrycy oraz liczbę elementów w łańcuchu. Napięcie kierowcy należy podzielić przez liczbę elementów połączonych szeregowo. Jeśli napięcie nie jest oznaczone na sterowniku, można je zmierzyć tylko na podstawie rzeczywistego napięcia.
Jeżeli oprawa oświetleniowa jest wyposażona w opornik statecznika, a jego oporność jest znana (lub można ją zmierzyć), napięcie diody LED można wyznaczyć obliczeniowo. Aby to zrobić, należy znać natężenie prądu roboczego. W tym przypadku konieczne jest wykonanie obliczeń:
- spadek napięcia na rezystorze - Uresistor=Irab*Rresistor;
- spadek napięcia na łańcuchu diod LED - Uled=Upply - Uresistor;
- Podzielić liczbę Uled przez liczbę urządzeń w łańcuchu.
Jeśli Irab nie jest znany, można przyjąć, że wynosi on 20-25 mA (obwód rezystorowy jest stosowany w latarniach o małej mocy). Dokładność będzie akceptowalna dla celów praktycznych.
Ile woltów wynosi napięcie przewodzenia diody LED?
Jeśli przestudiujemy standardową charakterystykę woltowo-amperową diody LED, zauważymy na niej kilka charakterystycznych punktów:
- W punkcie 1 zaczyna się otwierać złącze p-n. Zaczyna płynąć przez nią prąd, a dioda LED zaczyna świecić.
- Wraz ze wzrostem napięcia prąd osiąga wartość roboczą (w tym przypadku 20 mA), a w punkcie 2, w którym napięcie działa na diodę LED, jasność staje się optymalna.
- Wraz z dalszym wzrostem napięcia wzrasta natężenie prądu i osiąga maksymalną dopuszczalną wartość w punkcie 3. Następnie szybko przestaje działać, a krzywa CVC rośnie tylko teoretycznie (odcinek przerywany).
Należy zauważyć, że po zakończeniu przegięcia i osiągnięciu odcinka liniowego CVC jest bardziej strome, co prowadzi do dwóch konsekwencji:
- Przy wzroście prądu (np. gdy zawiedzie sterownik lub nie ma rezystora balastowego) napięcie rośnie słabo, więc możemy mówić o stałym spadku napięcia na złączu p-n, niezależnie od prądu roboczego (efekt stabilizacji);
- przy niewielkim wzroście napięcia prąd szybko rośnie.
Dlatego nie jest możliwe zauważalne zwiększenie napięcia w ogniwie w stosunku do napięcia roboczego.
Ile napięć mogą mieć diody LED
Parametry diod LED zależą głównie od materiału, z którego wykonane jest złącze p-n, choć niektóre właściwości zależą od konstrukcji. Typowe wartości napięcia roboczego i barwy luminescencji dla elementów małej mocy przy prądzie 20 mA zestawiono w tabeli:
| Materiał | Kolor blasku | Bezpośredni zakres napięcia, V |
|---|---|---|
| GaAs, GaAlAs | Podczerwień | 1,1 – 1,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Czerwony | 1,5 – 2,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Pomarańczowa | 1,7 – 2,8 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Żółty | 1,7 – 2,5 |
| GaP, InGaN | Zielona | 1,7 – 4 |
| ZnSe, InGaN | Niebieski | 3,2 – 4,5 |
| Fosfor | Biała | 2,7 – 4,3 |
Diody LED o dużej mocy działają przy dużym natężeniu prądu. Na przykład popularny układ LED 5730 jest przeznaczony do pracy ciągłej przy prądzie 150 mA. Jednak ze względu na stromą krzywą E-V, która stabilizuje spadek napięcia, napięcie Urab wynosi około 3,2 V, czyli mieści się w granicach wartości podanych w tabeli.
Jak znaleźć napięcie
Najbardziej oczywistą metodą ustalania napięcia urządzenia półprzewodnikowego jest użycie regulowanego zasilacza. Jeśli zasilanie jest regulowane od zera i możliwa jest kontrola (lub jeszcze lepiej - ograniczenie) prądu, to nic więcej nie jest potrzebne.
Konieczne jest podłączyć diodę LED do źródła, ściśle przestrzegając polaryzacja. Następnie należy delikatnie podnieść napięcie (do 3...3,5 V). Przy określonym napięciu dioda LED będzie migać z pełną mocą. Poziom ten będzie w przybliżeniu odpowiadał prądowi roboczemu, który można odczytać z amperomierza. Jeśli urządzenie nie jest wyposażone w zintegrowany amperomierz, bardzo wskazane jest monitorowanie prądu za pomocą zewnętrznego miernika.
Metoda ta ma zastosowanie do dalmierzy optycznych. Blask diod LED UV i IR nie jest widoczny dla ludzkiego oka, ale w tym drugim przypadku możliwe jest monitorowanie włączania się diod LED za pomocą kamery w smartfonie. Za pomocą tej metody można monitorować pojawianie się promieniowania podczerwonego.
Ważne! Nie wolno przekraczać limitu napięcia 3...3,5 V! Jeśli w tych warunkach dioda LED nie świeci się, polaryzacja urządzenia może być nieprawidłowa. Może on ulec awarii z powodu przekroczenia limitu napięcia wstecznego.
Jeśli nie jest dostępne źródło regulowane, można użyć zwykłego zasilacza o stałej mocy wyjściowej, o której wiadomo, że jest wyższa niż oczekiwane napięcie diody LED. Może to być nawet bateria 9 V, ale można przetestować tylko małą diodę LED. Do elementu emitującego światło należy przylutować szeregowo rezystor, aby prąd w obwodzie nie przekroczył górnego limitu. Jeśli przyjmiemy, że dioda LED jest małej mocy i pracuje z prądem nie większym niż 20 mA, to dla źródła o napięciu wyjściowym 12 V rezystor powinien mieć wartość około 500 omów. Jeśli używana jest oprawa oświetleniowa dużej mocy (np. rozmiar 5730) o prądzie 150 mA (akumulator nie zawsze zapewni taki prąd), rezystor powinien mieć około 10 omów. Podłącz obwód do źródła napięcia stałego, sprawdź, czy dioda LED świeci, i zmierz spadek napięcia na niej.
Istnieją również alternatywne sposoby ustalania liczby Napięcie, na jakie może być zasilana dioda LED..
Korzystanie z multimetru
W niektórych multimetrach napięcie przyłożone do zacisków w trybie testowania diody jest wystarczająco wysokie, aby spowodować zapłon diody. Taki miernik można wykorzystać do określenia napięcia roboczego diody LED, sprawdzając jednocześnie wyprowadzenia elementów półprzewodnikowych. Przy prawidłowym podłączeniu złącze p-n zacznie się żarzyć, a tester wskaże pewien opór (w zależności od typu diody LED). Problem z tą metodą polega na tym, że do zmierzenia rzeczywistej wartości współczynnika U na stykach diody LED potrzebny jest drugi multimetr. I jeszcze jedna uwaga: napięcie pomiarowe multimetru raczej nie wystarczy do doprowadzenia diody LED do aktualnego punktu pracy. Wizualnie można to rozpoznać po niewystarczająco jasnym świeceniu, natomiast dla celów pomiarowych oznacza to, że dioda nie osiągnęła liniowej części IAC i rzeczywiste napięcie robocze będzie wyższe.
Przez wygląd
Napięcie robocze można z grubsza oszacować na podstawie wyglądu zewnętrznego i koloru diod LED (czasami kolor można określić nawet bez włączania urządzenia do prądu). W tym celu można skorzystać z powyższej tabeli. Jednak na podstawie koloru świecenia diody LED nie można jednoznacznie określić napięcia. Często producenci barwią mieszankę w taki sposób, że kolor emisji złącza p-n łączy się z kolorem soczewki, tworząc nowy odcień. Ponadto, nawet w obrębie jednego koloru występują różnice w parametrach (patrz tabela) dla różnych typów diod LED. Na przykład w przypadku białej diody LED różnica w napięciu może wynosić ponad 50%.
Jak sprawdzić, do jakiego natężenia prądu jest przystosowana dioda LED
Wszystko to dotyczy konwencjonalnych diod LED działających bez dodatkowych zintegrowanych elementów. Istniejąca technologia pozwala na wbudowanie dodatkowych komponentów. Na przykład rezystory tłumiące. W ten sposób powstają diody LED na wyższe napięcia - 5, 12 lub 220 V. Wizualne wykrycie napięcia zapłonu w takich urządzeniach jest prawie niemożliwe.. W związku z tym istnieje tylko jedna droga.
Jeśli poprzednie metody zawiodły i jesteś pewien, że dioda LED jest uszkodzona, spróbuj przyłożyć do niej wyższe napięcie. Najpierw 5 V, następnie zwiększyć napięcie do 12 V, jeśli nie ma rezultatu - można próbować dalej zwiększać napięcie, aż do 220 В. Lepiej jednak nie eksperymentować z takimi napięciami, ponieważ są one niebezpieczne dla ludzi. Ponadto w przypadku błędu można zniszczyć obudowę diody LED. Może to spowodować niewielką eksplozję, stopienie izolacji przewodów, pożar itp. Obecnie technologia jest na tyle zaawansowana, że diody LED nie są na tyle drogie, aby narażać sprzęt i zdrowie użytkownika.
Wzmocnij swoją wiedzę dzięki filmowi.
