Podrobnosti o napětí LED - Jak zjistit provozní proud
Často se stává, že opravář nebo amatér dostane do rukou LED diodu bez technické dokumentace. Správné použití polovodičových součástek vyžaduje znalost jejich vlastností, jinak je rychlé selhání světelného prvku nevyhnutelné. Ačkoli řídicím parametrem LED diod je proud, důležitá je znalost provozního napětí - pokud je překročeno, životnost p-n přechodu nebude dlouhá.
Jak zjistit, která dioda LED je v lampě
Nejjednodušší možností je, pokud je lampa plně funkční. V tomto případě stačí změřit úbytek napětí na kterémkoli z prvků. Pokud se po připojení napájení nerozsvítí jeden nebo více prvků (nebo všechny), je třeba jít jinou cestou.
Pokud je svítidlo zabudováno s obvodem ovladače, je výstupní napětí uvedeno na ovladači jako horní a dolní mez. Je to proto, že ovladač stabilizuje proud. K tomu potřebuje měnit napětí v určitých mezích. Skutečné napětí je třeba změřit multimetrem a ujistit se, že je v normálních mezích. Poté vizuálně (podle stop na desce plošných spojů) určete počet paralelních řetězců LED v matici a počet prvků v řetězci. Napětí řidiče je třeba vydělit počtem sériově zapojených prvků. Pokud není napětí na ovladači vyznačeno, lze jej měřit pouze podle skutečného napětí.
Pokud je svítidlo vybaveno předřadníkovým odporem a jeho odpor je znám (nebo jej lze změřit), lze napětí LED určit výpočtem. K tomu potřebujete znát provozní proud. V tomto případě je nutné vypočítat:
- úbytek napětí na rezistoru - Urezistor=Irab*Rrezistor;
- úbytek napětí na řetězci LED - Uled=Upply - Uresistor;
- Vydělte Uled počtem zařízení v řetězci.
Pokud není Irab znám, lze předpokládat, že je 20-25 mA (odporový obvod se používá pro svítilny s nízkým výkonem). Přesnost bude pro praktické účely přijatelná.
Kolik voltů je dopředné napětí LED diody
Pokud si prostudujete standardní voltampérovou charakteristiku LED, všimnete si na ní několika charakteristických bodů:
- V bodě 1 se p-n přechod začne otevírat. Začne jím protékat proud a dioda LED začne svítit.
- S rostoucím napětím dosahuje proud provozní hodnoty (v tomto případě 20 mA) a v bodě 2 je napětí pro LED diodu provozní, jas se stává optimálním.
- S dalším nárůstem napětí se zvyšuje proud, který v bodě 3 dosáhne maximální přípustné hodnoty. Poté rychle selže a křivka CVC roste pouze teoreticky (čárkovaný úsek).
Je třeba poznamenat, že po skončení inflexe a dosažení lineárního úseku je CVC strmější, což vede ke dvěma důsledkům:
- S rostoucím proudem (např. při poruše ovladače nebo bez předřadného odporu) napětí roste slabě, takže můžeme hovořit o konstantním úbytku napětí na p-n přechodu bez ohledu na provozní proud (stabilizační efekt);
- při malém zvýšení napětí proud rychle roste.
Proto není možné znatelně zvýšit napětí na článku oproti provoznímu napětí.
Kolik voltů LED lze použít
Parametry LED závisí především na materiálu p-n přechodu, i když některé vlastnosti závisí na konstrukci. Typické hodnoty provozního napětí a barvy luminiscence pro nízkovýkonné prvky při 20 mA jsou shrnuty v tabulce:
| Materiál | Barva záře | Rozsah přímého napětí, V |
|---|---|---|
| GaAs, GaAlAs | Infračervený | 1,1 – 1,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Červená | 1,5 – 2,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Orange | 1,7 – 2,8 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Žlutá | 1,7 – 2,5 |
| GaP, InGaN | Zelená | 1,7 – 4 |
| ZnSe, InGaN | Modrá | 3,2 – 4,5 |
| Fosfor | Bílá | 2,7 – 4,3 |
Vysoce výkonné osvětlovací diody LED pracují s vysokými proudy. Například oblíbený čip LED 5730 je navržen pro trvalý provoz při proudu 150 mA. Vzhledem ke strmé E-V křivce, která stabilizuje úbytek napětí, je však jeho Urab přibližně 3,2 V, což je v rámci hodnoty uvedené v tabulce.
Jak zjistit napětí
Nejzřejmějším způsobem, jak určit napětí polovodičového zařízení, je použití nastavitelného zdroje. Pokud je napájení regulováno od nuly a je možná regulace proudu (nebo ještě lépe omezení proudu), pak není potřeba nic dalšího.
Je nutné připojte LED diodu ke zdroji a přísně dodržovat polarita. Poté je třeba jemně zvýšit napětí (až na 3...3,5 V). Při určitém napětí bude LED dioda blikat plným výkonem. Tato úroveň zhruba odpovídá provoznímu proudu, který lze odečíst z ampérmetru. Pokud zařízení nemá integrovaný ampérmetr, je velmi žádoucí sledovat proud externím měřidlem.
Tato metoda je použitelná pro optické dálkoměry. Záře UV a IR LED diod není viditelná lidským okem, ale v druhém případě je možné sledovat zapnutí LED diody pomocí kamery chytrého telefonu. Touto metodou lze sledovat vznik infračerveného záření.
Důležité! Nepřekračujte mezní napětí 3...3,5 V! Pokud se LED dioda za těchto podmínek nerozsvítí, může být polarita zařízení nesprávná. Může dojít k selhání v důsledku překročení limitu zpětného napětí.
Pokud není k dispozici regulovaný zdroj, lze použít běžný napájecí zdroj s pevným výstupem, o kterém je známo, že je vyšší než očekávané napětí LED. Nebo dokonce 9V baterie, ale lze testovat pouze malou LED diodu. K prvku vyzařujícímu světlo musí být sériově připájen rezistor, aby proud v obvodu nepřekročil horní mez. Předpokládáme-li, že LED dioda má nízkou spotřebu a pracuje s proudem maximálně 20 mA, pak pro zdroj s výstupním napětím 12 V by měl být odpor přibližně 500 ohmů. Pokud je použito vysoce výkonné svítidlo (např. velikost 5730) s proudem 150 mA (baterie tento proud vždy neposkytne), měl by být odpor přibližně 10 ohmů. Připojte obvod ke zdroji stejnosměrného napětí, ujistěte se, že LED dioda svítí, a změřte úbytek napětí na ní.
Existují také alternativní způsoby, jak zjistit, kolik Voltů, na které je LED dioda dimenzována..
Použití multimetru
U některých multimetrů je napětí přivedené na svorky v režimu testování diod dostatečně vysoké, aby LED diodu zapálilo. Takový měřicí přístroj lze použít k určení provozního napětí LED diody a zároveň ke kontrole vývodů polovodičového prvku. Pokud je p-n přechod správně zapojen, začne svítit a tester ukáže určitý odpor (v závislosti na typu LED). Problémem této metody je, že k měření skutečné hodnoty U na vývodech LED budete potřebovat druhý multimetr. A další bod: je nepravděpodobné, že by měřicí napětí multimetru stačilo k tomu, aby LED dioda dosáhla svého aktuálního pracovního bodu. Vizuálně se to projeví nedostatečně jasnou září, zatímco pro účely měření to znamená, že LED nedosáhla lineární části IAC a skutečné provozní napětí bude vyšší.
Podle vzhledu
Provozní napětí lze přibližně odhadnout podle vnějšího vzhledu a barvy LED diod (někdy lze barvu určit i bez napájení zařízení). K tomuto účelu lze použít výše uvedenou tabulku. Napětí však nelze jednoznačně určit podle barvy svitu LED. Výrobci často tónují směs tak, že se barva emise p-n přechodu kombinuje s barvou čočky a vytváří nový odstín. Navíc i v rámci jedné barvy se parametry různých typů LED liší (viz tabulka). Například u bílé LED diody může rozdíl v napětí činit více než 50 %.
Jak zjistit, na jaký proud je LED dioda dimenzována
Vše výše uvedené platí pro běžné LED diody, které pracují bez dalších vnitřních komponent. Stávající technologie umožňuje začlenění dalších komponent. Například tlumicí odpory. Tímto způsobem se vyrábějí LED diody pro vyšší napětí - 5, 12 nebo 220 V. Vizuální detekce zapalovacího napětí těchto zařízení je téměř nemožná.. Proto existuje pouze jedna cesta.
Pokud předchozí metody selhaly a jste si jisti, že je LED dioda vadná, zkuste na ni přivést vyšší napětí. Nejprve 5 V, pak zvyšte napětí na 12 V, pokud se nedostaví žádný výsledek - můžete zkusit zvýšit napětí dále, až na 12 V. 220 В. S tímto napětím však raději neexperimentujte, protože je pro lidi nebezpečné. Kromě toho můžete v případě chyby zničit tělo LED diody. To může způsobit malý výbuch, roztavení izolace vodičů, požár atd. V dnešní době technologie pokročila a LED diody nejsou tak drahé, abyste riskovali své vybavení a zdraví.
Upevněte si své znalosti pomocí videa.
