Подробности за напрежението на светодиодите - как да определим работния ток
Често се случва ремонтник или любител да получи светодиод без техническа документация. Правилното използване на полупроводникови прибори изисква познаване на техните характеристики, в противен случай бързата повреда на светлоизлъчващия елемент е неизбежна. Въпреки че управляващият параметър за светодиодите е токът, важно е да се знае работното напрежение - ако то бъде превишено, животът на p-n прехода няма да продължи дълго.
Как да разберете кой светодиод е в лампата
Най-простият вариант е лампата да е напълно функционална. В този случай трябва просто да измерите падението на напрежение върху някой от елементите. Ако един или повече от елементите не светнат при подаване на захранването (или всички), трябва да поемете по друг път.
Ако лампата е вградена с драйверна схема, изходното напрежение е посочено на драйвера като горна и долна граница. Това е така, защото драйверът стабилизира тока. За тази цел е необходимо да се променя напрежението в определени граници. Действителното напрежение трябва да се измери с мултицет и да се уверите, че е в нормални граници. След това визуално (по следите на печатната платка) определете броя на паралелните вериги от светодиоди в матрицата и броя на елементите във веригата. Напрежение на водача трябва да се раздели на броя на последователно свързаните елементи. Ако напрежението не е отбелязано върху драйвера, то може да се измери само чрез действителното напрежение.
Ако осветителното тяло е проектирано с баластен резистор и неговото съпротивление е известно (или може да бъде измерено), напрежението на светодиода може да се определи чрез изчисление. За целта трябва да знаете работния ток. В този случай е необходимо да се изчисли:
- пад на напрежение върху резистора - Uresistor=Irab*Rresistor;
- пад на напрежение върху веригата на светодиода - Uled=Uзахранване - Uрезистор;
- Разделете Uled на броя на устройствата във веригата.
Ако Irab не е известен, може да се приеме, че е 20-25 mA (резисторната верига се използва за фенери с ниска мощност). Точността ще бъде приемлива за практически цели.
Колко волта е напрежението в права посока на светодиода
Ако проучите стандартната волт-амперна характеристика на светодиод, ще забележите няколко характерни точки върху нея:
- В точка 1 p-n преходът започва да се отваря. През него започва да тече ток и светодиодът започва да свети.
- С увеличаване на напрежението токът достига работна стойност (в този случай 20 mA) и в точка 2 напрежението е работно за светодиода, а яркостта става оптимална.
- С по-нататъшното нарастване на напрежението токът се увеличава и достига максималната си допустима стойност в точка 3. След това тя бързо се проваля и кривата на CVC нараства само теоретично (прекъснат участък).
Трябва да се отбележи, че след края на инфлексията и достигането на линейния участък CVC е по-стръмна, което води до две последствия:
- При увеличаване на тока (например, когато драйверът не работи или няма баластен резистор) напрежението нараства слабо, така че можем да говорим за постоянен пад на напрежение на p-n прехода, независимо от работния ток (ефект на стабилизация);
- при малко увеличение на напрежението токът нараства бързо.
Поради това не е възможно да се увеличи чувствително напрежението в клетката спрямо работното напрежение.
Колко волта светодиоди могат да се използват
Параметрите на светодиодите зависят най-вече от материала на p-n прехода, въпреки че някои от характеристиките зависят от дизайна. Типичните стойности на работното напрежение и цвета на светене за маломощни елементи при 20 mA са обобщени в таблицата:
| Материал | Цвят на блясъка | Диапазон на директното напрежение, V |
|---|---|---|
| GaAs, GaAlAs | Инфрачервен | 1,1 – 1,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Червено | 1,5 – 2,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Orange | 1,7 – 2,8 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Жълт | 1,7 – 2,5 |
| GaP, InGaN | Зелен | 1,7 – 4 |
| ZnSe, InGaN | Синьо | 3,2 – 4,5 |
| Фосфор | Бял | 2,7 – 4,3 |
Високомощните светодиоди за осветление работят при високи токове. Популярният чип LED 5730 например е проектиран за продължителна работа при ток 150 mA. Но поради стръмната E-V крива, която стабилизира спада на напрежението, неговата Urab е около 3,2 V, което е в рамките на стойността, показана в таблицата.
Как да намерим напрежението
Най-очевидният метод за определяне на напрежението на полупроводниково устройство е да се използва регулируем захранващ блок. Ако захранването се регулира от нулата и е възможно регулиране на тока (или още по-добре - ограничаване на тока), тогава не е необходимо нищо друго.
Необходимо е да се свързване на светодиода до източника, като стриктно се спазва полярността. След това напрежението трябва да се повиши внимателно (до 3...3,5 V). При определено напрежение светодиодът ще мига с пълна мощност. Това ниво ще съответства приблизително на работния ток, който може да се отчете от амперметъра. Ако устройството не разполага с вграден амперметър, е желателно да се следи токът с външен измервателен уред.
Този метод е приложим за оптични далекомери. Сиянието на ултравиолетовите и инфрачервените светодиоди не е видимо за човешкото око, но в последния случай е възможно да се наблюдава включването на светодиода чрез камера на смартфон. Чрез този метод може да се наблюдава появата на инфрачервено излъчване.
Важно! Не превишавайте границата на напрежението от 3...3,5 V! Ако светодиодът не светне при тези условия, полярността на устройството може да е неправилна. Възможно е той да се повреди поради превишаване на границата на обратното напрежение.
Ако няма регулиран източник, може да се използва обикновено захранване с фиксиран изход, за който се знае, че е по-висок от очакваното напрежение на светодиода. Или дори 9 V батерия, но може да се тества само малък светодиод. Към светлоизлъчващия елемент трябва да се запои последователно резистор, така че токът във веригата да не превишава горната граница. Ако се приеме, че светодиодът е маломощен и работи с ток не повече от 20 mA, то за източник с изходно напрежение 12 V резисторът трябва да е около 500 ома. Ако се използва осветително тяло с голяма мощност (напр. размер 5730) с ток 150 mA (батерията не винаги осигурява този ток), резисторът трябва да бъде около 10 ома. Свържете веригата към източник на постоянно напрежение, уверете се, че светодиодът свети, и измерете пада на напрежение върху него.
Съществуват и алтернативни начини за установяване на броя на Волта, за които е предназначен светодиодът..
Използване на мултиметър
При някои мултиметри напрежението, приложено към клемите в режим на изпитване на диода, е достатъчно високо, за да запали светодиода. Такъв уред може да се използва за определяне на работното напрежение на светодиода, като същевременно се проверява изводът на полупроводниковия елемент. Ако е свързан правилно, p-n преходът ще започне да свети, а тестерът ще покаже известно съпротивление (в зависимост от вида на светодиода). Проблемът при този метод е, че ще ви е необходим втори мултицет, за да измерите действителната U-стойност на изводите на светодиода. И още нещо: малко вероятно е измервателното напрежение на мултиметъра да е достатъчно, за да доведе светодиода до текущата му работна точка. Визуално това може да се забележи по недостатъчно яркото светене, докато за целите на измерването това означава, че светодиодът не е достигнал линейната част на ИАК и действителното работно напрежение ще бъде по-високо.
По външен вид
Работното напрежение може да се определи приблизително по външния вид и цвета на светодиодите (понякога цветът може да се определи дори без захранване на устройството). За тази цел може да се използва таблицата по-горе. Въпреки това не е възможно да се определи еднозначно напрежението по цвета на светене на светодиода. Често производителите оцветяват съединението така, че цветът на излъчване на p-n прехода се комбинира с цвета на лещата, за да се получи нов оттенък. Освен това, дори в рамките на един и същи цвят, параметрите на различните видове светодиоди се различават (вж. таблицата). Например при бял светодиод разликата в напрежението може да бъде повече от 50%.
Как да разберете за какъв ток е предназначен светодиодът
Всичко гореизложено се отнася за обикновени светодиоди, работещи без допълнителни вътрешни компоненти. Съществуващата технология позволява включването на допълнителни компоненти. Например демпферни резистори. По този начин се произвеждат светодиоди за по-високи напрежения - 5, 12 или 220 V. Визуално откриване на запалителното напрежение на такива устройства е почти невъзможно.. Следователно има само един начин.
Ако предишните методи са неуспешни и сте сигурни, че светодиодът е повреден, трябва да опитате да му подадете по-високо напрежение. Първо 5 V, след това увеличете напрежението до 12 V, ако няма резултат - можете да опитате да увеличите още, до 220 В. Въпреки това е по-добре да не се експериментира с това напрежение, тъй като то е опасно за хората. Освен това в случай на грешка може да разрушите корпуса на светодиода. Това може да доведе до малка експлозия, разтопяване на изолацията на проводника, пожар и др. В днешно време технологиите са напреднали и светодиодите не са достатъчно скъпи, за да рискувате оборудването и здравето си.
Затвърдете знанията си с видеоклип.
