Де взяти світлодіоди. Блог\u003e Світлодіоди. Позначення світлодіода на схемі

Так як світлодіод є напівпровідниковим приладом, то при включенні в ланцюг необхідно дотримуватись полярності. Світлодіод має два висновки, один з яких катод ( "мінус"), а інший - анод ( "плюс").

Світлодіод буде "горіти" тільки   при прямому включенні, як показано на малюнку

При зворотному включенні світлодіод "горіти" не буде. Більш того, можливий вихід з ладу світлодіода при малих допустимих значеннях зворотної напруги.

Залежності струму від напруги при прямому (синя крива) і зворотному (червона крива) включених показані на наступному малюнку. Не важко визначити, що кожному значенню напруги відповідає своя величина струму, що протікає через діод. Чим вище напруга, тим вище значення струму (і тим вище яскравість). Для кожного світлодіода існують допустимі значення напруги харчування Umax і Umaxобр (відповідно для прямого і зворотного включень). При подачі напруги понад цих значень настає електричний пробій, в результаті якого світлодіод виходить з ладу. Існує і мінімальне значення напруги харчування Umin, при якому спостерігається світіння світлодіода. Діапазон живлячих напруг між Umin і Umax називається "робочої" зоною, так як саме тут забезпечується робота світлодіода.

1. Є один світлодіод, як його підключити правильно в найпростішому випадку?

Що б правильно підключити світлодіод в найпростішому випадку, необхідно підключити його через струмообмежуючі резистор.

приклад 1

Є світлодіод з робочою напругою 3 вольта і робочим струмом 20 мА. Необхідно підключити його до джерела з напругою 5 вольт.

Розрахуємо опір струмообмежувального резистора

R = Uгасящее / Iсветодіода
  Uгасящее = Uпітанія - Uсветодіода
  Uпітанія = 5 В
  Uсветодіода = 3 В
  Iсветодіода = 20 мА = 0.02 А
  R = (5-3) /0.02= 100 Ом = 0.1 кОм

Тобто, треба взяти резистор опором 100 Ом

P.S. Ви можете скористатися on-line калькулятором розрахунку резистора для світлодіода

2. Як підключити кілька світлодіодів?

Кілька світлодіодів підключаємо послідовно або паралельно, розраховуючи необхідні опору.

Приклад 1.

Є світлодіоди з робочою напругою 3 вольта і робочим струмом 20 мА. Треба підключити 3 світлодіода до джерела 15 вольт.

Виконуємо розрахунок: 3 світлодіода на 3 вольта = 9 вольт, тобто 15 вольта джерела досить для послідовного включення світлодіодів

Розрахунок аналогічний попередньому прикладу

R = Uгасящее / Iсветодіода

  Uпітанія = 15 В
  Uсветодіода = 3 В
  Iсветодіода = 20 мА = 0.02 А
  R = (15-3 * 3) /0.02 = 300 Ом = 0.3 кОм

Приклад 2.

Нехай є світлодіоди з робочою напругою 3 вольта і робочим струмом 20 мА. Треба підключити 4 світлодіода до джерела 7 вольт

Виконуємо розрахунок: 4 світлодіода на 3 вольта = 12 вольт, значить нам не вистачить напруги для послідовного підключення світлодіодів, тому будемо підключати їх послідовно-паралельно. Розділимо їх на дві групи по 2 світлодіоди. Тепер треба зробити розрахунок токоограничивающих резисторів. Аналогічно попереднім пунктам робимо розрахунок струмообмежувальні резисторів для кожної гілки.

R = Uгасящее / Iсветодіода
  Uгасящее = Uпітанія - N * Uсветодіода
  Uпітанія = 7 В
  Uсветодіода = 3 В
  Iсветодіода = 20 мА = 0.02 А
  R = (7-2 * 3) /0.02 = 50 Ом = 0.05 кОм

Так як світлодіоди в гілках мають однакові параметри, то опору в гілках однакові.

Приклад 3.

Якщо є світлодіоди різних марок то комбінуємо їх таким чином, щоб в кожній гілці були світлодіоди тільки ОДНОГО типу (або з однаковим робочим струмом). При цьому необов'язково дотримуватися однаковість напруг, тому що ми для кожної гілки розраховуємо своє власне опір

Наприклад є 5 різних світлодіодів:
  1-ий червоний напруга 3 вольта 20 мА
  2-ий зелений напруга 2.5 вольта 20 мА
  3-ий синій напруга 3 вольта 50 мА
  4-ий білий напруга 2.7 вольта 50 мА
  5-ий жовтий напруга 3.5 вольта 30 мА

Так як поділяємо світлодіоди по групам по току
  1) 1-ий і 2-ий
  2) 3-ий і 4-ий
  3) 5-ий

розраховуємо для кожної гілки резистори:
  R = Uгасящее / Iсветодіода
Uгасящее = Uпітанія - (UсветодіодаY + UсветодіодаX + ...)
  Uпітанія = 7 В
  Uсветодіода1 = 3 В
  Uсветодіода2 = 2.5 В
  Iсветодіода = 20 мА = 0.02 А
  R1 = (7- (3 + 2.5)) / 0.02 = 75 Ом = 0.075 кОм

аналогічно
  R2 = 26 Ом
  R3 = 117 Ом

Аналогічно можна розташувати будь-яку кількість світлодіодів

ВАЖЛИВЕ ЗАУВАЖЕННЯ !!!

При підрахунку струмообмежувальні опору виходять числові значення яких немає в стандартному ряді опорів, ТОМУ підбираємо резистор з опором трохи більшим ніж розрахували.

3. Що буде якщо є напруга джерело з напругою 3 вольта (і менше) і світлодіод з робочою напругою 3 вольта?

Припустимо (АЛЕ НЕБАЖАНО) включати світлодіод в ланцюг без струмообмежувальні опору. Мінуси очевидні - яскравість залежить від напруги живлення. Краще використовувати dc-dc конвертери (перетворювачі підвищують напругу).

4. Чи можна включати кілька світлодіодів з однаковим робочим напругою 3 вольта паралельно один одному до джерела 3 вольта (і менш)? У «китайських» ліхтариках але ж і зроблено.

Знову, це допустимо в радіоаматорського практиці. Мінуси такого включення: так як світлодіоди мають певний розкид за параметрами, то буде спостерігатися наступна картина, одні будуть світиться яскравіше, а інші тьмяніше, що не є естетичним, що ми і спостерігаємо в наведених вище ліхтариках. Краще використовувати dc-dc конвертери (перетворювачі підвищують напругу).

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