LED-spændingsoplysninger - Sådan kender du driftsstrømmen
Ofte får en reparatør eller hobbyist fat i en LED uden teknisk dokumentation. Korrekt anvendelse af halvlederkomponenter kræver kendskab til deres egenskaber, da det ellers er uundgåeligt, at det lysemitterende element hurtigt går i stykker. Selv om den styrende parameter for lysdioder er strømmen, er det vigtigt at kende driftsspændingen - hvis den overskrides, vil p-n-forbindelsen ikke holde længe.
Sådan finder du ud af, hvilken LED der er i lampen
Den enkleste løsning er, hvis lampen er fuldt funktionsdygtig. I dette tilfælde skal du blot måle spændingsfaldet over et af elementerne. Hvis et eller flere af elementerne ikke virker, eller hvis alle elementerne ikke lyser, skal du gå anderledes til værks.
Hvis lampen er udstyret med et driverkredsløb, er udgangsspændingen angivet på driveren som en øvre og nedre grænse. Det skyldes, at driveren stabiliserer strømmen. For at gøre dette skal den ændre spændingen inden for visse grænser. Den faktiske spænding skal måles med et multimeter for at sikre, at den ligger inden for de normale grænser. Bestem derefter visuelt (ud fra PCB-sporene) antallet af parallelle kæder af lysdioder i matrixen og antallet af elementer i kæden. Spænding af føreren skal divideres med antallet af elementer, der er serieforbundet. Hvis spændingen ikke er markeret på driveren, kan den kun måles ved hjælp af den faktiske spænding.
Hvis armaturet er bygget med en forkoblingsmodstand, og hvis modstanden er kendt (eller kan måles), kan LED-spændingen bestemmes ved beregning. For at gøre dette skal du kende driftsstrømmen. I dette tilfælde er det nødvendigt at beregne:
- spændingsfald over modstanden - Uresistor=Irab*Resistor;
- spændingsfald på LED-kæden - Uled=Upply - Uresistor;
- Divider Uled med antallet af enheder i kæden.
Hvis Irab ikke er kendt, kan den antages at være 20-25 mA (modstandskredsløb anvendes til lanterner med lav effekt). Nøjagtigheden vil være acceptabel til praktiske formål.
Hvor mange volt er LED'ens fremadrettede spænding?
Hvis du studerer en standard volt-ampere-karakteristik for en LED, vil du bemærke flere karakteristiske punkter på den:
- I punkt 1 begynder p-n-forbindelsen at åbne. Der begynder at løbe en strøm gennem den, og LED'en begynder at lyse.
- Efterhånden som spændingen stiger, når strømmen en driftsværdi (i dette tilfælde 20 mA), og ved punkt 2 er spændingen i drift for LED'en, og lysstyrken bliver optimal.
- Efterhånden som spændingen stiger yderligere, stiger strømmen og når sin maksimalt tilladte værdi i punkt 3. Herefter svigter den hurtigt, og CVC-kurven vokser kun teoretisk (stiplet afsnit).
Det skal bemærkes, at efter afslutningen af bøjningen og når den lineære sektion er CVC'en stejlere, hvilket har to konsekvenser:
- Ved stigende strøm (f.eks. når driveren svigter, eller der ikke er nogen ballastmodstand) vokser spændingen svagt, så vi kan tale om et konstant spændingsfald ved p-n-forbindelsen, uanset driftsstrømmen (stabiliseringseffekt);
- ved en lille stigning i spændingen vokser strømmen hurtigt.
Det er derfor ikke muligt at øge spændingen ved cellen mærkbart i forhold til driftsspændingen.
Hvor mange volt LED'er kan anvendes
Lysdiodernes parametre afhænger hovedsagelig af p-n-forbindelsens materiale, selv om nogle af egenskaberne afhænger af designet. De typiske værdier for driftsspænding og luminescensfarve for lav-effektelementer ved 20 mA er opsummeret i tabellen:
| Materiale | Glød farve | Direkte spændingsområde, V |
|---|---|---|
| GaAs, GaAlAs | Infrarød | 1,1 – 1,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Rød | 1,5 – 2,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Orange | 1,7 – 2,8 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Gul | 1,7 – 2,5 |
| GaP, InGaN | Grøn | 1,7 – 4 |
| ZnSe, InGaN | Blå | 3,2 – 4,5 |
| Phosphor | Hvid | 2,7 – 4,3 |
Lysdioder med høj effekt til belysning arbejder ved høje strømme. Den populære LED 5730-chip er f.eks. designet til kontinuerlig drift ved en strømstyrke på 150 mA. Men på grund af den stejle E-V-kurve, der stabiliserer spændingsfaldet, er dens Urab ca. 3,2 V, hvilket ligger inden for den værdi, der er vist i tabellen.
Sådan finder du spændingen
Den mest indlysende metode til at bestemme spændingen i en halvlederanordning er at bruge en justerbar strømforsyning. Hvis strømforsyningen er reguleret fra nul og strømstyring (eller endnu bedre, strømbegrænsning) er mulig, er der ikke behov for andet.
Det er nødvendigt at tilslutte LED'en til kilden, under nøje overholdelse af polariteten. Derefter skal spændingen øges forsigtigt (op til 3...3,5V). Ved en bestemt spænding blinker LED'en med fuld styrke. Dette niveau svarer nogenlunde til driftsstrømmen, som kan aflæses på amperemeteret. Hvis enheden ikke har et integreret amperemeter, er det meget ønskeligt at overvåge strømmen med et eksternt måleinstrument.
Denne metode kan anvendes til optiske afstandsinstrumenter. UV- og IR-lysdiodernes glød er ikke synlig for det menneskelige øje, men i sidstnævnte tilfælde er det muligt at overvåge LED'ernes tænding via et smartphone-kamera. Med denne metode kan man overvåge fremkomsten af infrarød stråling.
Vigtigt! Spændingsgrænsen på 3...3,5 V må ikke overskrides! Hvis lysdioden ikke lyser under disse forhold, er enhedens polaritet muligvis forkert. Den kan fejle, fordi grænsen for omvendt spænding overskrides.
Hvis der ikke er en reguleret kilde til rådighed, kan der anvendes en almindelig strømforsyning med en fast udgang, som vides at være højere end LED'ens forventede spænding. Eller endda et 9 V-batteri, men kun en lille LED kan testes. Der skal loddes en modstand i serie med det lysemitterende element, således at strømmen i kredsløbet ikke overstiger den øvre grænse. Hvis det antages, at LED'en har lav effekt og arbejder med en strømstyrke på højst 20 mA, skal modstanden for en kilde med en udgangsspænding på 12 V være ca. 500 ohm. Hvis der anvendes et højtydende lysarmatur (f.eks. størrelse 5730) med 150 mA (et batteri kan ikke altid levere denne strømstyrke), skal modstanden være ca. 10 ohm. Tilslut kredsløbet til en jævnspændingskilde, sørg for, at LED'en lyser, og mål spændingsfaldet over den.
Der er også alternative måder at finde ud af, hvor mange Volt, som LED'en er beregnet til..
Brug af et multimeter
Med nogle multimetre er den spænding, der påføres terminalerne i diode-testtilstand, høj nok til at antænde LED'en. Et sådant måleapparat kan bruges til at bestemme LED'ens driftsspænding, samtidig med at man kontrollerer halvlederelementets pinout. Hvis den er korrekt tilsluttet, vil p-n-forbindelsen begynde at gløde, og testeren vil vise en vis modstand (afhængigt af LED-typen). Problemet med denne metode er, at du skal bruge et andet multimeter til at måle den faktiske U-værdi ved LED'ens pins. Og endnu et punkt: multimeterets målespænding er sandsynligvis ikke tilstrækkelig til at bringe LED'en til dens nuværende driftspunkt. Visuelt kan dette ses ved en utilstrækkeligt lysende glød, mens det til måleformål betyder, at LED'en ikke har nået den lineære del af IAC, og at den faktiske driftsspænding vil være højere.
Efter udseende
Driftsspændingen kan groft vurderes ud fra LED'ernes ydre udseende og farve (nogle gange kan farven endda bestemmes uden at tænde for enheden). Ovenstående tabel kan anvendes til dette formål. Det er imidlertid ikke muligt at bestemme spændingen entydigt ud fra farven på LED'ens lys. Producenterne farver ofte forbindelsen, så p-n-forbindelsens emissionsfarve kombineres med linsens farve for at frembringe en ny nuance. Desuden er der selv inden for den samme farve en variation i parametrene (se tabel) for forskellige typer LED'er. For en hvid LED kan spændingsforskellen f.eks. være mere end 50 % for en hvid LED.
Sådan finder du ud af, hvor meget strøm LED'en er normeret til
Alt det ovenstående gælder for konventionelle lysdioder, der fungerer uden yderligere interne komponenter. Den eksisterende teknologi gør det muligt at indarbejde yderligere komponenter. F.eks. dæmpningsmodstande. På denne måde produceres der LED'er til højere spændinger - 5, 12 eller 220 V. Det er næsten umuligt at påvise tændingsspændingen i sådanne anordninger visuelt. Derfor er der kun én vej at gå.
Hvis de foregående metoder ikke har virket, og du er sikker på, at LED'en er defekt, skal du prøve at sætte en højere spænding på den. Først 5 V, derefter øges spændingen til 12 V, hvis der ikke er noget resultat - du kan prøve at øge yderligere, op til 220 В. Det er dog bedre ikke at eksperimentere med denne spænding, da det er farligt for mennesker. Desuden kan du i tilfælde af en fejl ødelægge LED'ens krop i tilfælde af en fejl. Dette kan forårsage en lille eksplosion, smeltning af ledningsisolering, brand osv. I dag er teknologien avanceret, og LED'er er ikke dyre nok til at risikere dit udstyr og dit helbred.
Styrk din viden med en video.
