Детально про напругу світлодіода - як дізнатися робочий струм

Найчастіше до рук ремонтника чи радіоаматора потрапляють світлодіоди без застосування технічної документації. Для правильного застосування напівпровідникових приладів потрібно знати їх характеристики, інакше швидкий вихід із ладу світловипромінюючого елемента неминучий. Хоча керуючим параметром для LED є струм, знання робочої напруги є важливим – при його перевищенні життя p-n переходу виявиться недовгим.

Як дізнатися який світлодіод стоїть у лампі

Найпростіший варіант – якщо лампа повністю справна. В цьому випадку треба просто виміряти падіння напруги на будь-якому з елементів. Якщо при подачі живлення один або кілька елементів не світять (або всі), треба йти іншим шляхом.

Якщо лампа побудована за схемою з драйвером, то на драйвері вказано вихідну напругу у вигляді верхньої та нижньої меж. Це з тим, що драйвер стабілізує струм. Для цього йому треба змінювати напругу у певних межах. Фактичне напруження доведеться виміряти мультиметром і переконатися, що воно в нормі. Далі візуально (по доріжках друкованої плати) визначити кількість паралельних ланцюжків світлодіодів у матриці та кількість елементів у ланцюжку. Напругу драйвера потрібно розділити на число послідовно з'єднаних елементів. Якщо напруга на драйвері не позначено, його можна лише заміряти за фактом.

Драйвер на робочий струм 300 мА та вихідна напруга 45-64 В.

Цей спосіб дає точний результат лише з справною лампою. Якщо частина елементів (або всі повністю) не горять, то для стабілізації струму драйвер зменшуватиме або збільшуватиме напругу в межах 10%.Для практичних цілей такої похибки може бути достатньо, але треба пам'ятати.

Якщо світильник побудований за схемою з баластовим резистором та його опір відомий (або його можна виміряти), то напругу світлодіода можна визначити розрахунковим способом. Для цього потрібно знати робочий струм. В цьому випадку треба розрахувати:

• падіння напруги на резисторі - Uрезістора = Iраб * Rрезистора;
• падіння напруги на ланцюжку LED - Uled = U харчування - Uрезістора;
• розділити Uled на кількість приладів у ланцюжку.

Якщо Iраб невідомий, його можна прийняти рівним 20-25 мА (схема з резистором застосовується для малопотужних ліхтарів). Точність буде прийнятною для практичних цілей.

Скільки вольт має пряму напругу світлодіода

Якщо вивчити стандартну вольт-амперну характеристику світлодіода, можна побачити кілька характерних точок:

1. У точці 1 p-n перехід починає відкриватися. Через нього починає йти струм, і LED починає світитися.
2. При збільшенні напруги струм досягає робочого значення (в даному випадку 20 мА), і в точці напруга 2 є робочим для даного LED, яскравість світіння стає оптимальною.
3. При подальшому збільшенні напруги струм зростає, і в точці 3 досягає максимально допустимого значення. Після цього він швидко виходить з ладу, а крива ВАХ росте лише теоретично (штрихова ділянка).

Треба зауважити, що після закінчення перегину та виходу на лінійну ділянку ВАХ має велику крутість, що веде до двох наслідків:

• при збільшенні струму (наприклад, при несправності драйвера або відсутності баластного резистора) напруга зростає слабо, тому можна говорити про постійне падіння напруги на p-n переході незалежно від робочого струму (ефект стабілізації);
• при невеликому збільшенні напруги струм зростає швидко.

Тому помітно збільшувати напругу на елементі щодо робітника не можна.

На скільки вольт бувають світлодіоди

Параметри світлодіодів здебільшого залежать від матеріалу, з якого виготовлений p-n перехід, хоча частина характеристик все ж таки залежить від конструктиву. Типові значення робочої напруги та колір світіння для малопотужних елементів при струмі 20 мА зведені в таблицю:

Потужні освітлювальні світлодіоди працюють при великих струмах. Так, кристал популярного LED 5730 призначений для тривалої експлуатації за струму 150 мА. Але через круту ВАХ, що стабілізує падіння напруги, його Uраб становить близько 3,2 В, що вкладається у вказане в таблиці значення.

Як визначити напругу

Найочевидніший метод визначення напруги напівпровідникового приладу – це використовувати регульоване джерело живлення. Якщо блок живлення регулюється з нуля і при цьому можливий контроль струму (а ще краще його обмеження), то більше нічого не потрібно.

Треба підключити LED до джерела, суворо дотримуючись полярності. Далі треба плавно піднімати напругу (до 3...3,5 В). При певному напрузі світлодіод спалахне на повну силу. Цей рівень приблизно відповідатиме робочому струму, який можна вважати за амперметром. Якщо прилад немає вбудованого амперметра, то вкрай бажано контролювати струм по зовнішньому приладу.

Перевіряє світлодіод за допомогою регульованого джерела живлення.

Такий метод застосовується до приладів оптичного діапазону.Світіння УФ- та ІЧ-світлодіодів не видно людським зором, але в останньому випадку можна спостерігати за включенням LED через камеру смартфона. Таким способом можна відстежити виникнення інфрачервоного випромінювання.

Світіння ІЧ-світлодіода не видно неозброєним оком, але спостерігається через камеру смартфона.

Важливо! При підйомі напруги не перевищувати межу 3..3,5! Якщо світлодіод за таких умов не світиться, можлива неправильна полярність підключення приладу. Він може вийти з ладу через перевищення межі зворотної напруги.

Якщо регульованого джерела немає, можна взяти звичайний блок живлення з фіксованим виходом, що явно перевищує передбачувану напругу світлодіода. Або навіть батарейку на 9, але в цьому випадку можна буде перевірити тільки світлодіод невеликої потужності. До світловипромінюючого елемента треба послідовно припаяти резистор так, щоб струм у ланцюзі не перевищив верхню межу. Якщо передбачається, що LED малопотужний і працює при струмі не більше 20 мА, то для джерела з вихідною напругою 12 резистор повинен бути близько 500 Ом. Якщо використовується потужний освітлювальний прилад (наприклад, типорозміру 5730) зі струмом 150 мА (батарейка такий струм не завжди забезпечить), то резистор повинен бути близько 10 Ом. Потрібно підключити ланцюжок до джерела постійної напруги, переконатися в запаленні LED та замірити падіння напруги на ньому. Світлодіод із припаяним резистором.

Існують і альтернативні способи дізнатися, на скільки вольт розрахований світлодіод.

Мультиметр

У деяких мультиметрів напруга, що подається на клеми в режимі тестування діодів, досить велика для запалення LED.Такий вимірювальний прилад можна використовувати для визначення робочої напруги світлодіода одночасно перевіряючи цоколівку напівпровідникового елемента. При правильному підключенні p-n перехід почне світитися, а тестер покаже якийсь опір (залежить від типу LED). Проблема цього у тому, що з виміру фактичного значення Uробочого на выводах светодиода знадобиться другий мультиметр. І інший момент: вимірювального напруження мультиметра навряд чи буде достатньо для виведення світлодіода в робочу точку струму. Візуально це помітно недостатньо яскравому світінню, а для вимірів це означатиме, що світлодіод не вийшов на лінійну частину ВАХ і фактичне значення робочої напруги буде вищим.

На вигляд

Робочу напругу приблизно можна оцінити за зовнішнім виглядом і кольором LED (іноді колір можна визначити навіть не подаючи живлення на прилад). Для цього можна скористатися таблицею, наведеною вище. Але однозначно визначити напругу за кольором світіння світлодіода не вдасться. Найчастіше виробники підфарбовують компаунд, щоб колір випромінювання p-n переходу склався з кольором лінзи та вийшов новий відтінок. До того ж, навіть у межах одного кольору існує розкид параметрів (див. таблицю) для світлодіодів різних типів. Так, для LED білого світіння різниця напруги може досягати більше 50%.

Як дізнатися на який струм розрахований світлодіод

Все сказане вище відноситься до звичайних LED, що працюють без додаткових вбудованих елементів. Існуючі технології дозволяють вбудовувати до корпусу приладу додаткові комплектуючі. Наприклад, що гасять резистори. Так отримують світлодіоди на більшу напругу – 5,12 чи 220 В. Візуально визначити напругу запалювання таких приладів практично неможливо. Тож залишається один шлях.

Якщо попередні способи не дали результату і є впевненість, що LED справний, треба намагатися подавати на нього підвищену напругу. Спочатку 5 В, потім збільшити напругу до 12 В, якщо результату немає – можна спробувати підвищувати далі, аж до 220 В. Але до таких величин краще не експериментувати – ця напруга є небезпечною для людини. Крім того, у разі помилки можна отримати руйнування корпусу світлодіода. При цьому може статися невелика бавовна, оплавлення ізоляції проводів, загоряння тощо. В даний час технології зробили крок далеко вперед, і світлодіод коштує не настільки дорого, щоб через нього ризикувати обладнанням і здоров'ям.

Закріплюємо знання за допомогою відео.

Все про напругу світлодіода, а також як дізнатися на скільки вольт він розрахований

Перед використанням світлодіода необхідно ознайомитись з його технічною документацією, ― правильне застосування світловипромінюючого елемента захищає його від передчасної поломки. Головний параметр світлодіода - струм, але слід враховувати і його робочу напругу - про ці два фактори і поговоримо у статті.

Поняття напруги падіння (робоче)

Світлодіод (він же LED) має одну важливу характеристику - робоча напруга або напруга падіння. Це значення показує, на скільки вольт зменшиться напруга при проходженні через світлодіод при послідовному з'єднанні.

Для розуміння, варто навести невеликий покроковий приклад:

1. Діод має падіння 3,4, а напруга живлення 12 В.
2. Після харчування першого діода з 12 В залишиться 8,6 (12-3,4 = 8,6).
3. На другому загубиться ще 3,4, а залишиться 5,2 (8,6-3,4 = 5,2).
4. Після третього ми отримаємо 1,8 (5,2-3,4=1,8).

Кінцеве значення менше, ніж падіння напруги світловипромінюючого діода, отже, запитати їх більше не вийде.

На величину робочої напруги впливає матеріал, з якого виготовляється LED. За робочою напругою вони поділяються на:

1. LED з напругою від 3 до 3,8 В: синій, білий, синьо-зелений.
2. LED з напругою від 1,8 до 2,1 В: червоний, жовтий, помаранчевий, зелений.

На скільки вольт бувають

Робочу напругу світлодіода можна визначити не лише за його зовнішнім виглядом та характеристиками, але й за кольоровим світлом LED. Для цього ознайомтеся з таблицею нижче.

Колір LED

Напруга,

Як колір впливає на яскравість

Для розуміння цього аспекту слід дізнатися, що відбувається всередині діода і що впливає на тип кольору.

Внутрішній пристрій напівпровідникового LED – це два напівпровідники, розраховані на різний рівень провідності. Електричний струм по першому напівпровіднику проходить рахунок фізичного явища, що забезпечує переміщення вільних електронів. По другому провіднику струм рухається завдяки переміщенню дірок.

"Дірка" - місце, де відсутня електрон.

У місці з'єднання напівпровідників починається етап рекомбінації дірок і електронів. На місце «дірки» прилітає електрон, який робить атом нейтральним – відбувається випромінювання фотона, тобто з'являється колір.

Колір здатний змінюватися, якщо на нього впливають такі фактори:

• з якого типу напівпровідника виготовлявся світлодіод;
• які домішки були використані у місцях контакту двох напівпровідників;
• ширина забороненої зони (місце рекомбінації);
• параметри та величина, що впливають на силу струму на ділянці електричного ланцюга.

Зміна кольору відбувається за рахунок збільшення або зменшення електричного струму. світіння.

Як дізнатися на скільки вольт розрахований

За допомогою блока живлення

Один із швидких способів визначення напруги світлодіода - використання регульованого джерела живлення. Блок живлення повинен регулюватися з нуля і при цьому давати можливість контролювати струм, а ще краще - його обмеження.

Для вимірювання виконайте такі кроки:

1. Підключіть світлодіод до джерела, дотримуючись полярності.
2. Поступово піднімайте напругу до 3-3,5В.

У певний момент діод загориться на повну силу - це означає, що рівень напруги відповідає робочому струму (його можна вважати по амперметру).

У момент підйому напруги не можна перетинати межу в 3,5 В. Якщо світлодіод при цих показниках не спалахує, перевірте полярність підключення приладу.

На вигляд

Приблизну силу робочої напруги можна оцінити за зовнішнім виглядом, маркуванням та кольором світла світлодіода.

Стандартного маркування не існує, кожен виробник вказує на ній свої параметри. Маркування зазвичай вказується на пакувальній тарі (коробках та пакетах).

Мультиметр

Для вимірювання робочої напруги світлодіода мультиметром виконайте такі кроки:

1. Увімкніть мультиметр, а поворотний перемикач встановіть у позицію перевірка діодів.
2. Світлодіод має два висновки та полярність: короткий (мінусовий висновок), довгий (плюсовий висновок). Підключіть позитивний (червоний) щуп мультиметра до позитивного виведення світлодіода, а негативний (чорний) щуп прикладіть до негативного.
3. Якщо світлодіод справний, лампочка загориться.

Як визначити струм

Дізнатися, який номінальний струм має світлодіод, не використовуючи спеціальних довідників, не так просто. На вигляд, силу струму можна визначити по колбі діода: чим вона більше, тим більше струм. Якщо під час перевірки ви перетинаєте допустиму межу, колір діода зміниться. Наприклад, жовтий колір може перейти в білий або синій відтінок.

Більшість стандартних світлодіодів розраховані на струм 20 мА.

Сучасні технології дозволяють доповнювати корпус новими комплектуючими. Найчастіше використовуються резистори, що гасять. У такий спосіб можна отримати світлодіод з напругою 5,12 або 220 В.

Крім цього, номінальний струм світлодіода визначається тим самим мультиметром. Коли лампочка загориться, зверніть увагу на екран приладу, на ньому буде відображено напругу, знаючи її і закон Ома, можна без проблем визначити струм світлодіода.

Подивившись відео, можна зрозуміти, як перевірити різні типи світлодіодів за допомогою мультиметра.

Напруга світлодіодних ламп

Сучасні світлодіодні лампи, що виготовляються для домашнього користування та з метою промисловості, призначені для змінної напруги живлення 110 - 220 В. Цей показник досягається за допомогою об'єднання кількох чіпів.За зниження напруги та отримання постійного струму в цьому випадку відповідає драйвер, що вбудовується у кожну лампу.

Самі світлодіоди в лампі розраховані на нижчу напругу постійного типу. У більшості ламп використовуються світлодіоди SMD 5050 або SMD 2835. У китайських лампах типу Кукурудза використовуються LED SMD 3014. Всі ці світлодіоди розраховані на робочу напругу 2-3,2 В (постійний струм), більш точне значення залежить від випромінюваного кольору, падіння напруги у всіх різне, від 1,8 до 3 ст.

Напруга світлодіодних стрічок

У світлодіодних стрічках використовуються такі ж світлодіоди, як і в лампах, тому все, що написано вище, застосовується і до них, тобто. робоча напруга для світлодіода стрічки становить 2-3,2 Ст.

Підбиваючи підсумки, варто відзначити те, що кожен світлодіод має свої індивідуальні характеристики, у тому числі і за напругою. Для того, щоб точно дізнатися, наскільки розрахований конкретний світловипромінюючий діод, потрібно ознайомитися з його мануалом, так званим Datasheet.