Звичайний світлодіод. Хороші і погані схеми включення світлодіодів

У попередніх статтях були описані різні питання підключення світлодіодів. Але в одній статті все не написати, тому доведеться цю тему продовжити. Тут мова піде про різних способах   включення світлодіодів.

Як було сказано в згаданих статтях, тобто струм через нього повинен бути обмежений за допомогою резистора. Як розрахувати цей резистор, було вже розказано, повторюватися тут не будемо, але формулу, про всяк випадок, наведемо ще раз.

Малюнок 1.

Тут Uпит. - напруга живлення, Uпад. - падіння напруга на світлодіоді, R - опір обмежує резистора, I - струм через світлодіод.

Однак, незважаючи на всю теорію, китайська промисловість випускає всілякі сувеніри, брелоки, запальнички, в яких світлодіод включений без обмежувального резистора: просто дві-три дискових батарейки і один світлодіод. У цьому випадку струм обмежується внутрішнім опором батареї, потужності якої просто не вистачає, щоб спалити світлодіод.

Але тут, крім перегоряння, є і ще одна неприємна властивість - деградація світлодіодів, найбільше властиве светодиодам білого і синього кольорів: через деякий час яскравість світіння стає зовсім незначною, хоча ток через світлодіод протікає цілком достатній, на рівні номінального.

Не можна сказати, що не світить зовсім, світіння ледве помітно, але це вже не ліхтарик. Якщо при номінальному струмі деградація відбувається не раніше, ніж через рік безперервного світіння, то при підвищеному струмі дочекатися цього явища можна через півгодини. Таке включення світлодіода слід назвати поганим.

Подібну схему можна пояснити лише прагненням заощадити на одному резисторі, припої, і трудовитратах, що при масових масштабах виробництва, мабуть, виправдано. Крім того, запальничка або брелок річ одноразова, копійчана: скінчився газ або села батарейка - сувенір просто викинули.

Малюнок 2. Схема погана, але застосовується досить часто.

Дуже цікаві речі виходять (звичайно, випадково), якщо за такою схемою підключити світлодіод до блоку живлення з вихідною напругою 12В і струмом не менше 3А: відбувається сліпучий спалах, лунає досить гучний хлопок, димок, і залишається задушливий запах. Так і згадується ось така притча: «Чи можна подивитися на Сонце в телескоп? Так, але тільки два рази. Один раз лівим оком, інший правим ». До речі, підключення світлодіода без обмежувального резистора найбільш поширена помилка у початківців, і про неї хотілося б попередити.

Щоб виправити це становище, продовжити термін служби світлодіода, схему варто було б трішки змінити.

Малюнок 3. Хороша схема, правильна.

Саме таку схему слід вважати доброю чи правильною. Щоб перевірити, чи правильно вказано номінал резистора R1, можна скористатися формулою, показаної на малюнку 1. Будемо вважати, що падіння напруги на світлодіоді 2В, ток 20мА, напруга живлення 3В обумовлено застосуванням двох пальчикових батарейок.

А взагалі не треба прагнути обмежити струм на рівні гранично допустимих 20мА, можна живити світлодіод меншим струмом, ну, хоча б, міліампер 15 ... 18. При цьому відбудеться зовсім незначне зменшення яскравості, який очей людини, в силу особливостей пристрою, не помітить зовсім, а от термін служби світлодіода набагато збільшиться.

Ще один приклад поганого включення світлодіодів можна зустріти в різних ліхтариках, вже більш потужних, ніж брелоки та запальнички. В цьому випадку деяка кількість світлодіодів, іноді досить велика, просто включено паралельно, і теж без обмежувального резистора, в ролі якого знову ж виступає внутрішній опір батареї. Такі ліхтарики досить часто потрапляють в ремонт саме через вигоряння світлодіодів.

Малюнок 4. Зовсім погана схема включення.

Здавалося б, виправити становище може схема, показана на малюнку 5. Всього один резистор, і справа, здавалося б, пішло на поправку.

Малюнок 5. Так вже трохи краще.

Але і таке включення допоможе мало. Справа в тому, що в природі просто не знайти двох однакових напівпровідникових приладів. Саме тому, наприклад, транзистори одного типу мають різний коефіцієнт посилення, навіть якщо вони з однієї виробничої партії. Тиристори й сімістори теж бувають різні. Деякі відкриваються легко, а інші настільки тяжко, що від їх застосування доводиться відмовитися. Те ж можна сказати і про світлодіодах - двох абсолютно однакових, тим більше трьох або цілої купи, знайти просто неможливо.

Зауваження на тему. У DataSheet на світлодіодну збірку SMD-5050 (три незалежних світлодіода в одному корпусі) включення, показане на малюнку 5, не рекомендується. Мовляв, через розкиду параметрів окремих світлодіодів, може бути помітна різниця в їх світіння. А здавалося б, в одному корпусі!

Ніякого коефіцієнта посилення у світлодіодів, звичайно ж, немає, зате є такий важливий параметр, як пряме падіння напруги. І якщо навіть світлодіоди взяті з однієї технологічної партії, з однієї упаковки, то двох однакових в ній просто не буде. Тому струм у всіх світлодіодів буде різний. Той світлодіод, у якого струм буде більше всіх, і рано чи пізно перевищить номінальний, згорить раніше всіх.

У зв'язку з цим сумним подією весь можливий струм піде через два залишилися в живих світлодіода, природно, перевищуючи номінальний. Адже резистор-то розраховувався «на трьох», на три світлодіода. Підвищений струм викличе і підвищене нагрівання кристалів світлодіодів, і той, який виявиться «слабкіше», теж згорає. Останньому светодиоду також не залишається нічого іншого, як наслідувати приклад своїх товаришів. Така ось ланцюгова реакція виходить.

В даному випадку під словом «згорить» мається на увазі просто розрив ланцюга. Але може статися, що в одному з світлодіодів вийде елементарно коротке замикання, шунтуючі інші два світлодіода. Природно, що вони обов'язково згаснуть, хоча і залишаться в живих. Резистор при такій несправності буде посилено грітися і врешті-решт, може бути, згорить.

Щоб такого не сталося, схему треба трохи змінити: для кожного світлодіода встановити свій резистор, що і показано на малюнку 6.

Малюнок 6. А ось так світлодіоди прослужать дуже довго.

Тут все, як потрібно, все за правилами схемотехніки: ток кожного світлодіода буде обмежений своїм резистором. У такій схемі струми через світлодіоди не залежать одне від одного.

Але і це включення не викликає особливого захоплення, оскільки кількість резисторів дорівнює кількості світлодіодів. А хотілося б, щоб світлодіодів було побільше, а резисторів поменше. Як же бути?

Вихід із цього становища досить простий. Кожен світлодіод треба замінити ланцюжком послідовно включених світлодіодів, як показано на малюнку 7.

Малюнок 7. Паралельне включення гірлянд.

Платою за таке вдосконалення буде збільшення напруги живлення. Якщо для одного світлодіода достатньо всього трьох вольт, то навіть два світлодіода, включених послідовно, від такої напруги вже не запалити. Так яке ж напруга знадобиться для включення гірлянди з світлодіодів? Або по-іншому, скільки світлодіодів можна підключити до джерела живлення з напругою, наприклад, 12В?

Зауваження. Під назвою «гірлянда» тут і далі слід розуміти не тільки ялинкова прикраса, але також будь-який освітлювальний світлодіодний прилад, в якому світлодіоди з'єднані послідовно або паралельно. Головне, що світлодіод не один. Гірлянда, вона і в Африці гірлянда!

Щоб отримати відповідь на це питання, досить напруга живлення просто розділити на падіння напруги на світлодіоді. У більшості випадків при розрахунках цю напругу приймається 2В. Тоді виходить 12/2 = 6. Але не треба забувати, що якась частина напруги повинна залишитися для резистором, хоча б вольта 2.

Виходить, що на світлодіоди залишається тільки 10В, і кількість світлодіодів стане 10/2 = 5. При такому положенні справ, щоб отримати струм 20мА, обмежувальний резистор повинен мати номінал 2В / 20мА = 100Ом. Потужність резистора при цьому складе P = U * I = 2В * 20мА = 40мВт.

Такий розрахунок цілком справедливий, якщо пряме напруга світлодіодів в гірлянді, як було зазначено, 2В. Саме це значення часто приймається при розрахунках, як деякий середнє. Але насправді це напруга залежить від типу світлодіодів, від кольору світіння. Тому при розрахунках гірлянд слід орієнтуватися на тип світлодіодів. Падіння напруги для світлодіодів різних типів приведені в таблиці, показаної на малюнку 8.

Малюнок 8. Падіння напруги на світлодіодах різних кольорів.

Таким чином, при напрузі джерела живлення 12В, за вирахуванням падіння напруги на струмообмежуючі резистор, всього можна підключити 10 / 3,7 = 2,7027 білих світлодіодів. Але шматочок від Світлодіоди не отрежешь, тому підключити можливо тільки два світлодіода. Такий результат виходить якщо з таблиці взяти максимальне значення падіння напруги.

Якщо ж до уваги підставити 3В, то абсолютно очевидно, що підключити можливо три світлодіода. При цьому кожен раз доведеться ретельно перераховувати опір обмежувального резистора. Якщо реальні світлодіоди виявляться з падінням напруги 3,7 В, а може вище, три світлодіода можуть і не запалитися. Так що краще зупинитися на двох.

Принципово не важливо, якого кольору будуть світлодіоди, просто при розрахунку доведеться враховувати різні падіння напруги в залежності від кольору світіння світлодіода. Головне, щоб вони були розраховані на один струм. Не можна зібрати послідовну гірлянду з світлодіодів, частина яких з струмом 20мА, а інша частина з 10-ти мілліамперних.

Зрозуміло, що при струмі 20мА світлодіоди з номінальним струмом 10мА просто згорять. Якщо ж обмежити струм на рівні 10мА, то 20-ти мілліамперние засвітяться недостатньо яскраво, приблизно як у вимикачі з світлодіодом: вночі видно, вдень немає.

Щоб полегшити собі життя, радіоаматори розробляють різні програми-калькулятори, що полегшують всілякі рутинні розрахунки. Наприклад, програми для розрахунку індуктивностей, фільтрів різного типу, стабілізаторів струму. Є така програма і для розрахунку світлодіодних гірлянд. Скріншот такої програми приведений на малюнку 9.

Малюнок 9. Скріншот програми «Расчет_сопротівленія_резістора__Ledz_».

Програма працює без установки в системі, просто її треба завантажити і користуватися. Все настільки просто і зрозуміло, що ніяких пояснень до скриншоту зовсім не потрібно. Природно, що всі світлодіоди повинні бути одного кольору і з однаковим струмом.

Обмежувальні резистори це, звичайно, добре. Але тільки тоді, коли відомо, що ось ця гірлянда буде харчуватися від постійної напруги 12В, і струм через світлодіоди не перевищить розрахункового значення. А як бути, якщо просто немає джерела з напругою 12В?

Така ситуація може виникнути, наприклад, у вантажному автомобілі з напругою бортової мережі 24В. Вийти з такої кризової ситуації допоможе стабілізатор струму, наприклад, «SSC0018 - Регульований стабілізатор струму 20..600мА». Його зовнішній вигляд показаний на малюнку 10. Такий пристрій можна купити в інтернет-магазинах. Ціна питання 140 ... 300 рублів: все залежить від фантазії і нахабства продавця.

Малюнок 10. Регульований стабілізатор струму SSC0018

Технічні характеристики стабілізатора показані на малюнку 11.

Малюнок 11. Технічні характеристики стабілізатора струму SSC0018

Спочатку стабілізатор струму SSC0018 був розроблений для застосування в світлодіодних світильниках, Але може також застосовуватися для зарядки малогабаритних акумуляторів. Користуватися пристроєм SSC0018 досить просто.

Опір навантаження на виході стабілізатора струму може бути нульовим, просто можна замкнути вихідні клеми. Адже стабілізатори і джерела струму не бояться коротких замикань. При цьому струм на виході буде номінальним. Якщо вже встановили 20мА, то стільки і буде.

Зі сказаного можна зробити висновок, що до виходу стабілізатора струму можна «безпосередньо» підключити міліамперметр постійного струму. Починати таке підключення слід з самого великого межі вимірювань, адже який там відрегульований струм нікому не відомо. Далі простим обертанням підлаштування резистора встановити потрібний струм. При цьому, звичайно, не забути підключити стабілізатор струму SSC0018 до блоку живлення. На малюнку 12 показана схема включення SSC0018 для живлення світлодіодів, з'єднаних паралельно.

Малюнок 12. Підключення для живлення світлодіодів, з'єднаних паралельно

Тут все зрозуміло зі схеми. Для чотирьох світлодіодів зі струмом споживання 20мА на кожен на виході стабілізатора треба виставити струм 80мА. При цьому на вході стабілізатора SSC0018 потрібно напруга трохи більше, ніж падіння напруги на одному светодиоде, про що було сказано вище. Звичайно, підійде і більшу напругу, але це призведе лише до додаткового нагрівання мікросхеми стабілізатора.

Зауваження. Якщо для обмеження струму за допомогою резистора напруга джерела живлення повинна перевищувати загальну напругу на світлодіодах незначно, всього вольта на два, то для нормальної роботи стабілізатора струму SSC0018 це перевищення має бути трохи вище. Ніяк не менше, ніж 3 ... 4В, інакше просто не відкриється регулюючий елемент стабілізатора.

На малюнку 13 показано підключення стабілізатора SSC0018 при використанні гірлянди з декількох послідовно з'єднаних світлодіодів.

Малюнок 13. Харчування послідовної гірлянди через стабілізатор SSC0018

Малюнок взятий з технічної документації, тому спробуємо розрахувати кількість світлодіодів в гірлянді і постійна напруга, що потрібне від блоку живлення.

Зазначений на схемі струм, 350мА, дозволяє зробити висновок, що гірлянда зібрана з потужних білих світлодіодів, адже як було сказано трохи вище, основне призначення стабілізатора SSC0018 це джерела освітлення. Падіння напруги на білому светодиоде знаходиться в межах 3 ... 3,7. Для розрахунку слід взяти максимальне значення 3,7.

Максимальна вхідна напруга стабілізатора SSC0018 становить 50В. Віднімаємо з цього значення 5В, необхідних для роботи самого стабілізатора, залишається 45В. Цим напругою можна «засвітити» 45 / 3,7 = 12,1621621 ... світлодіодів. Очевидно, що це треба округлити до 12.

Кількість світлодіодів може бути і менше. Тоді вхідна напруга доведеться зменшити (при цьому вихідний струм не зміниться, так і залишиться 350мА як був відрегульований), навіщо на 3 світлодіода, нехай навіть потужних, подавати 50В? Таке знущання може закінчитися плачевно, адже потужні світлодіоди аж ніяк недешеві. Яке буде потрібно напруга для підключення трьох потужних світлодіодів бажаючі, а вони завжди знайдуться, можуть порахувати самі.

Регульований стабілізатор струму SSC0018 пристрій досить гарне. Але все питання в тому, чи завжди воно потрібно? Та й ціна девайса трохи бентежить. Який же може бути вихід із ситуації? Все дуже просто. Прекрасний стабілізатор струму виходить з інтегральних стабілізаторів напруги, наприклад, серії 78XX або LM317.

Для створення такого стабілізатора струму на базі стабілізатора напруги потрібно всього 2 деталі. Власне сам стабілізатор і один єдиний резистор, опір і потужність якого допоможе розрахувати програма StabDesign, скріншот якої показаний на малюнку 14.

Рісунок14. Розрахунок стабілізатора струму за допомогою програми StabDesign.

Особливих пояснень програма не вимагає. У випадаючому меню Type вибирається тип стабілізатора, в рядку Iн задається необхідний струм і натискається кнопочка Calculate. В результаті виходить опір резистора R1 і його потужність. На малюнку розрахунок проведено для струму 20мА. Це для випадку, коли світлодіоди з'єднані послідовно. Для паралельного з'єднання струм підраховується так само, як показано на малюнку 12.

Світлодіодна гірлянда підключається замість резистора Rн, який символізує навантаження стабілізатора струму. Можливо навіть підключення всього одного світлодіода. При цьому катод підключається до загального проводу, а анод до резистору R1.

Вхідна напруга розглянутого стабілізатора струму знаходиться в межах 15 ... 39В, оскільки застосований стабілізатор 7812 з напругою стабілізації 12В.

Здавалося б, на цьому розповідь про світлодіодах можна закінчити. Але є ще світлодіодні стрічки, про які буде розказано в наступній статті.

Борис Аладишкін

P.S.   Якщо стаття "Хороші і погані схеми включення світлодіодів" була для Вас була корисна, то клікніть на іконку соціальних мереж і поділитьесь   посиланням на статтю зісвоїми друзями!

Светоизлучающему диоду, як і людині, необхідно харчуватися правильно. Тільки в цьому випадку він гарантує багаторічну і безвідмовну роботу. Світлодіоди мають нелінійну вольтамперних характеристику, схожу зі звичайним діодом. Тому їх харчування повинно здійснюватися стабільним струмом - це один з ключових принципів.Якщо його не дотримуватися, наслідки для світлодіодів можуть бути самі жалюгідні.

Щоб визначити, яка схема харчування буде оптимальною в тому чи іншому випадку, необхідно для початку дізнатися вихідні дані:

• параметри світлодіода, нормовані виробником;
• параметри мережі живлення (мережа 220 В, акумулятор, батарейки або щось інше).

Найважливіші параметри - це номінальний і максимальний струм. При номінальному зазвичай нормуються світлові характеристики - сила світла в канделах або світловий потік в люменах. Максимальний струм - це граничне значення, при якому можна експлуатувати даний прилад. Значення цих параметрів в сучасних однокристальних приладах варіюються від декількох мА до 3 А.

Пряме падіння напруги - напруга живлення світлодіодів, яке падає на p-n-переході при номінальному струмі. Його значення в нагоді при розрахунку вихідних параметрів джерела живлення.

Максимальна температура корпусу і p-n-переходу, максимальне зворотне напруга - параметри теж важливі, але у випадках, коли дотримуються струмові режими і схема не передбачає зворотного включення, на них можна не звертати уваги.

Параметри мережі живлення

При виготовленні будь-якого пристрою своїми руками, необхідно визначити параметри джерела, який буде здійснювати харчування світлодіодів. Мережа 220 В, автомобільний акумулятор на напругу 12 В або прості батарейки - в будь-якому випадку необхідно визначити діапазон напруги живлення, тобто мінімальне і максимальне його значення. На мережу 220 В дається (але не завжди дотримується) допуск ± 10%. Для акумулятора береться в розрахунок напруга при повній зарядці і в розрядженому стані. З батарейками і так все зрозуміло.

У випадку з автономними джерелами живлення важливо також дізнатися їх ємність і максимальний вихідний струм.

найпростіша схема

Наприклад, потрібно зробити своїми руками примітивний, який живиться від однієї батареї. Візьмемо, наприклад, світлодіод C503C (CREE) з номінальним струмом I LED = 20 мА і падінням напруги U LED = 3,2 В.

В якості джерела живлення використовуємо літієвий акумулятор на 3,7 (якщо використовувати пальчикові батарейки, то однією не обійдешся).

Якщо включати світлодіод безпосередньо, то сила струму через світлодіод буде обмежуватися тільки внутрішнім опором батарейки, що в кращому випадку буде приводити до дуже швидкого її розряду, а в гіршому до виходу з ладу світлодіода. Найпростіша схема включення показана на малюнку нижче.

Для обмеження струму використовується е R = (U Б -U LED) / I LED. У нашому випадку опір складе 25 Ом.

При збільшенні потужності діода, схема буде ускладнюватися, тому що при великих токах застосовувати резистор недоцільно - занадто великі втрати потужності. Якщо напруга живлення має великий діапазон, ця схема теж не годиться, тому що не забезпечує стабілізацію струму.

розвиваємо тему

Харчування потужних світлодіодів здійснюється із застосуванням стабілізаторів струму -. Вони можуть бути виконані як на основі дискретних компонентів, так і з застосуванням спеціалізованих мікросхем. Драйвер можна придбати в готовому вигляді, а можна виготовити своїми руками - це не складно, з огляду на, що схем і рекомендацій в інтернеті з надлишком.

Ще один важливий момент організації харчування напівпровідникових джерел світла: при об'єднанні світлодіодів в групи, рекомендується їх. Це обумовлено тим, що падіння напруги на p-n-переході має певний розкид від приладу до приладу, і при струми через них будуть відрізнятися.

Харчування світлодіодів від 220 В мережі, організовується за допомогою так званих мережевих драйверів. По суті, це імпульсні джерела живлення для світлодіодів, вони перетворять мережеве напруга в стабільний постійний струм. Виготовляти таке джерело своїми руками - досить складно, якщо ви не фахівець в цій області, а з огляду на широку номенклатуру, представлену на сучасному ринку ще і недоцільно.

Світлодіоди різного кольору мають свою робочу зону напруги. Якщо ми бачимо світлодіод на 3 вольта, то він може давати білий, блакитний або зелене світло. Безпосередньо підключати його до джерела живлення, який генерує більше 3 вольт можна.

Розрахунок опору резистора

Щоб знизити напругу на світлодіоді, в ланцюг перед ним послідовно включають резистор.   Основне завдання електрика або любителя полягатиме в тому, щоб правильно підібрати опір.

В цьому немає особливої ​​складності. Головне, знати електричні параметри світлодіодним лампочки, згадати закон Ома і визначення потужності струму.

R = Uна резистори / Iсветодіода

Iсветодіода - це допустимий струм для світлодіода. Він обов'язково вказується в характеристиках приладу разом з прямим падінням напруги. Не можна, щоб струм, що проходить по ланцюгу, перевищив допустиму величину. Це може вивести світлодіодний прилад з ладу.

Найчастіше на готових до використання світлодіодних приладах пишуть потужність (Вт) і напруга або струм. Але знаючи дві з цих характеристик, завжди можна знайти третю. Найпростіші освітлювальні прилади споживають потужність порядку 0,06 Вт.

При послідовному включенні загальну напругу джерела живлення U складається з Uна рез. і Uна светодиоде. Тоді Uна рез. = U-Uна светодиоде

Припустимо, необхідно підключити світлодіодну лампочку з прямим напругою 3 вольта і струмом 20 мА до джерела живлення 12 вольт. отримуємо:

R = (12-3) / 0,02 = 450 Ом.

Зазвичай, опір беруть з запасом. Для того ток множать на коефіцієнт 0,75. Це рівносильно множенню опору на 1,33.

Отже, необхідно взяти опір 450 * 1,33 = 598,5 = 0,6 кОм або трохи більше.

потужність резистора

Для визначення потужності опору застосовується формула:

P = U² / R = Iсветодіода * (U-Uна светодиоде)

У нашому випадку: P = 0,02 * (12-3) = 0,18 Вт

Такої потужності резистори не випускаються, тому необхідно брати найближчий до нього елемент з великим значенням, а саме 0,25 вата. Якщо у вас немає резистора потужність 0,25 Вт, то можна включити паралельно два опору меншої потужності.

Кількість світлодіодів в гірлянді

Аналогічним чином розраховується резистор, якщо в ланцюг послідовно включено кілька світлодіодів на 3 вольта. У цьому випадку від загальної напруги віднімається сума напруг всіх лампочок.

Всі світлодіоди для гірлянди з декількох лампочок слід брати однаковими, щоб через ланцюг проходив постійний однаковий струм.

Максимальна кількість лампочок можна дізнатися, якщо розділити U мережі на U одного світлодіода і на коефіцієнт запасу 1,15.

N = 12: 3: 1,15 = 3,48

До джерела в 12 вольт можна спокійно підключити 3 випромінюючих світло напівпровідника з напругою 3 вольта і отримати яскраве світіння кожного з них.

Потужність такої гірлянди досить маленька. В цьому і полягає перевага світлодіодних лампочок. Навіть велика гірлянда буде споживати у вас мінімум енергії. Цим з успіхом користуються дизайнери, прикрашаючи інтер'єри, роблячи підсвічування меблів і техніки.

На сьогоднішній день випускаються сверхяркие моделі з напругою 3 вольта і підвищеним припустимим струмом. Потужність кожного з них досягає 1 Вт і більше, і застосування у таких моделей вже дещо інше. Світлодіод, що споживає 1-2 Вт, застосовують в модулях для прожекторів, ліхтарів, фар і робочого освітлення приміщень.

Прикладом може служити продукція компанії CREE, яка пропонує світлодіодні продукти потужністю 1 Вт, 3Вт і т. Д. Вони створені за технологіями, які відкривають нові можливості в цій галузі.

Незважаючи на те що електричний параметр №1 для світлодіода - це номінальний струм, часто для розрахунків необхідно знати напруга на його висновках. Під поняттям «напруга світлодіода» розуміють різницю потенціалів на p-n-переході у відкритому стані. Воно є довідковим параметром і разом з іншими характеристиками вказується в паспорті до напівпровідникового приладу. Але іноді в руки потрапляють екземпляри, про яких нічого не відомо. Як дізнатися падіння напруги на світлодіоді? Про це і піде мова.

теоретичний метод

Прекрасної підказкою в цьому випадку є колір світіння, зовнішня форма і розміри напівпровідникового приладу. Якщо корпус світлодіода виконаний з прозорого компаунда, то колір його залишається загадкою, розгадати яку допоможе мультиметр. Для цього перемикач цифрового тестера переводять в положення «перевірка на обрив» і щупами черзі стосуються висновків світлодіода. У справного елемента в прямому зміщенні буде спостерігатися невелике світіння кристала. Таким чином, можна зробити висновок не тільки про колір світіння, а й про працездатність напівпровідникового приладу. Існують і інші способи тестування випромінюючих діодів, про які докладно написано в.

Світловипромінюючі діоди різних кольорів виготовляють з різних напівпровідникових матеріалів. Саме хімічний склад напівпровідника багато в чому визначає напруга живлення світлодіодів, точніше, падіння напруга на p-n-переході. У зв'язку з тим, що у виробництві кристалів використовують десятки хімічних сполук, точного напруги для всіх світлодіодів одного кольору не існує. Однак є певний діапазон значень, яких найчастіше досить для проведення попередніх розрахунків елементів електронної ланцюга. З одного боку, розмір і зовнішній вигляд корпусу не впливають на пряме напруга світлодіода. Але з іншого боку. через лінзу можна побачити кількість випромінюючих кристалів, які можуть бути з'єднані послідовно. Шар люмінофора в SMD світлодіодах може приховувати цілий ланцюжок з кристалів. Яскравим прикладом є мініатюрні багатокристальні світлодіоди від компанії, падіння напруги на яких найчастіше значно перевищує 3 вольта.

В останні роки з'явилися білі SMD світлодіоди, в корпусі яких розміщено 3 послідовно з'єднаних кристала. Їх часто можна зустріти в китайських світлодіодних лампах   на 220 вольт. Природно переконатися в справності led-кристалів в такий лампі за допомогою мультиметра не вдасться. Стандартна батарейка тестера видає 9В, а мінімальна напруга спрацьовування трёхкрістального білого светоизлучающего діода - 9,6В. Також зустрічаються двухкрістальная модифікація з порогом спрацьовування від 6 вольт.

Дізнатися все технічні характеристики світлодіода можна з інтернету. Для цього потрібно завантажити datasheet на схожу за зовнішніми ознаками модель, обов'язково такого ж кольору світіння, звірити паспортні розміри з дійсними і виписати номінальні значення струму і падіння напруги. Слід враховувати, що дана методика дуже приблизна, тому що в однаковому корпусі можуть бути виготовлені світлодіоди на 20 мА і на 150 мА з розкидом напруги до 0,5 вольт.

практичний метод

Найточніші дані про прямому падінні напруги на світлодіоді можна отримати шляхом проведення практичних вимірювань. Для цього знадобиться регульований блок живлення (БП) постійного струму з напруга від 0 до 12 вольт, вольтметр або мультиметр і резистор на 510 Ом (можна більше). Лабораторна схема для тестування показана на малюнку.

Тут все просто: резистор обмежує струм, а вольтметр відстежує пряме напруга світлодіода. Плавно збільшуючи напругу від джерела живлення, спостерігають за зростанням показань на вольтметрі. У момент досягнення порогу спрацьовування світлодіод почне випромінювати світло. У якийсь момент яскравість досягне номінального значення, а показання вольтметра перестануть різко наростати. Це означає, що p-n-перехід відкритий, і подальший приріст напруги з виходу БП буде прикладатися тільки до резистори.

Поточні показання на екрані і будуть номінальним прямим напругою світлодіода. Якщо ще продовжити нарощувати харчування схеми, то рости буде тільки струм через напівпровідник, а різниця потенціалів на ньому зміниться не більше ніж на 0,1-0,2 вольт. Надмірне перевищення струму призведе до перегріву кристала і електричного пробою p-n-переходу.

Якщо робоча напруга на світлодіоді встановилося близько 1,9 вольт, але при цьому світіння отсутствует, то можливо тестується інфрачервоний діод. Щоб переконатися в цьому, потрібно направити потік випромінювання на включену фотокамеру телефону. На екрані має з'явитися біла пляма.

У відсутності регульованого блоку живлення можна скористатися «кроною» на 9В. Також можна задіяти в вимірах мережевий адаптер, який видає випрямлена стабілізовану напругу, і перерахувати номінал опору резистора.

Читайте також