Detalles de la tensión del LED - Cómo saber la corriente de funcionamiento
A menudo, un reparador o un aficionado se hace con un LED sin documentación técnica. El uso correcto de los dispositivos semiconductores requiere el conocimiento de sus características, ya que, de lo contrario, es inevitable un rápido fallo del elemento emisor de luz. Aunque el parámetro de control de los LEDs es la corriente, es importante conocer la tensión de funcionamiento: si se supera, la vida de la unión p-n no durará mucho.
Cómo saber cuál es el LED de la lámpara
La opción más sencilla es que la lámpara sea totalmente funcional. En este caso, basta con medir la caída de tensión en cualquiera de los elementos. Si uno o varios de los elementos no funcionan, o todos ellos no se iluminan, hay que adoptar un enfoque diferente.
Si la lámpara se construye con un circuito conductor, la tensión de salida se indica en el conductor como límite superior e inferior. Esto se debe a que el conductor estabiliza la corriente. Para ello, necesita modificar la tensión dentro de ciertos límites. Habrá que medir la tensión real con un multímetro y asegurarse de que está dentro de los límites normales. A continuación, determine visualmente (a partir de las pistas de la placa de circuito impreso) el número de cadenas paralelas de LEDs de la matriz y el número de elementos de la cadena. Tensión del conductor debe dividirse por el número de elementos conectados en serie. Si la tensión no está marcada en el conductor, sólo se puede medir por la tensión real.
Si la luminaria se construye con una resistencia de balasto y se conoce su resistencia (o se puede medir), se puede determinar la tensión del LED mediante un cálculo. Para ello, es necesario conocer la corriente de funcionamiento. En este caso es necesario calcular:
- caída de tensión a través de la resistencia - Uresistor=Irab*Rresistor;
- caída de tensión en la cadena de LEDs - Uled=Ualimentación - Uresistencia;
- Divide Uled por el número de dispositivos de la cadena.
Si se desconoce Irab, se puede suponer que es de 20-25 mA (el circuito de resistencias se utiliza para linternas de baja potencia). La precisión será aceptable a efectos prácticos.
¿Cuántos voltios tiene la tensión directa del LED?
Si se estudia la característica voltio-amperio estándar de un LED, se observarán varios puntos característicos en ella:
- En el punto 1 la unión p-n comienza a abrirse. Una corriente comienza a fluir a través de él y el LED comienza a brillar.
- A medida que la tensión aumenta, la corriente alcanza un valor de funcionamiento (en este caso 20 mA) y en el punto 2 la tensión es operativa para el LED, la luminosidad se vuelve óptima.
- A medida que la tensión aumenta más, la corriente aumenta y alcanza su valor máximo permitido en el punto 3. Después de esto, falla rápidamente y la curva CVC sólo crece teóricamente (sección punteada).
Cabe destacar que tras el final de la inflexión y al llegar al tramo lineal el CVC es más pronunciado, lo que conlleva dos consecuencias:
- Con el aumento de la corriente (por ejemplo, cuando el conductor falla o no hay resistencia de lastre) la tensión crece débilmente, por lo que podemos hablar de una caída de tensión constante en la unión p-n, independientemente de la corriente de funcionamiento (efecto de estabilización);
- con un pequeño aumento de la tensión la corriente crece rápidamente.
Por lo tanto, no es posible aumentar notablemente la tensión en la célula en relación con la tensión de funcionamiento.
Cuántos voltios pueden utilizar los LEDs
Los parámetros de los LED dependen sobre todo del material de la unión p-n, aunque algunas de las características dependen del diseño. Los valores típicos de la tensión de funcionamiento y del color de la luminiscencia para elementos de baja potencia a 20 mA se resumen en la tabla:
| Material | Color de brillo | Rango de tensión directa, V |
|---|---|---|
| GaAs, GaAlAs | Infrarrojos | 1,1 – 1,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Rojo | 1,5 – 2,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Naranja | 1,7 – 2,8 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Amarillo | 1,7 – 2,5 |
| GaP, InGaN | Verde | 1,7 – 4 |
| ZnSe, InGaN | Azul | 3,2 – 4,5 |
| Fósforo | Blanco | 2,7 – 4,3 |
Los LEDs de iluminación de alta potencia funcionan con corrientes elevadas. El popular chip LED 5730, por ejemplo, está diseñado para un funcionamiento continuo con una corriente de 150 mA. Pero debido a la pronunciada curva E-V que estabiliza la caída de tensión, su Urab es de unos 3,2 V, que está dentro del valor indicado en la tabla.
Cómo encontrar la tensión
El método más obvio para determinar la tensión de un dispositivo semiconductor es utilizar una fuente de alimentación ajustable. Si la fuente de alimentación está regulada desde cero y es posible el control de la corriente (o mejor aún, la limitación de la corriente), entonces no se necesita nada más.
Es necesario conecte el LED a la fuente, respetando estrictamente la polaridad. A continuación, hay que subir la tensión suavemente (hasta 3...3,5V). A un determinado voltaje, el LED parpadeará a plena potencia. Este nivel corresponderá aproximadamente a la corriente de funcionamiento, que puede leerse en el amperímetro. Si el aparato no tiene un amperímetro integrado, es muy conveniente controlar la corriente con un medidor externo.
Este método es aplicable a los instrumentos de alcance óptico. El brillo de los LEDs UV e IR no es visible para el ojo humano, pero en este último caso es posible controlar el encendido de los LEDs a través de la cámara de un smartphone. Con este método se puede controlar la aparición de la radiación infrarroja.
Importante: ¡No sobrepase el límite de tensión de 3...3,5 V! Si el LED no se enciende en estas condiciones, es posible que la polaridad del aparato sea incorrecta. Puede fallar debido a que se supera el límite de tensión inversa.
Si no se dispone de una fuente regulada, se puede utilizar una fuente de alimentación ordinaria con una salida fija, que se sabe que es superior a la tensión prevista del LED. O incluso una pila de 9 V, pero sólo se puede probar un pequeño LED. Debe soldarse una resistencia en serie al elemento emisor de luz para que la corriente en el circuito no supere el límite superior. Si se supone que el LED es de baja potencia y funciona con una corriente no superior a 20 mA, entonces para una fuente con una tensión de salida de 12 V la resistencia debe ser de unos 500 ohmios. Si se utiliza una luminaria de alta potencia (por ejemplo, tamaño 5730) con 150 mA (una batería no siempre proporcionará esta corriente), la resistencia debe ser de unos 10 ohmios. Conecta el circuito a una fuente de tensión continua, asegúrate de que el LED se ilumina y mide la caída de tensión a través de él.
También hay formas alternativas de averiguar cuántos Voltios para los que está preparado el LED..
Utilizar un multímetro
Con algunos multímetros, la tensión aplicada a los terminales en el modo de prueba de diodos es lo suficientemente alta como para encender el LED. Este medidor puede utilizarse para determinar la tensión de funcionamiento del LED, al tiempo que se comprueba la disposición de los pines del elemento semiconductor. Si se conecta correctamente, la unión p-n comenzará a brillar y el comprobador mostrará cierta resistencia (dependiendo del tipo de LED). El problema de este método es que necesitarás un segundo multímetro para medir el valor U real en las patillas del LED. Y otro punto: es poco probable que la tensión de medición del multímetro sea suficiente para llevar el LED a su punto de funcionamiento actual. Visualmente, esto se aprecia por un brillo insuficiente, mientras que a efectos de medición significará que el LED no ha alcanzado la parte lineal del CAI y la tensión real de funcionamiento será mayor.
Por apariencia
La tensión de funcionamiento puede estimarse aproximadamente a partir del aspecto externo y el color de los LED (a veces, el color puede determinarse incluso sin alimentar el aparato). Para ello, se puede utilizar la tabla anterior. Sin embargo, no es posible determinar la tensión de forma inequívoca a partir del color del brillo del LED. A menudo, los fabricantes tiñen el compuesto para que el color de emisión de la unión p-n se combine con el color de la lente para producir un nuevo tono. Además, incluso dentro del mismo color hay una variación en los parámetros (ver tabla) para los diferentes tipos de LED. Por ejemplo, para un LED blanco, la diferencia de tensión puede ser superior al 50%.
Cómo saber la intensidad de corriente que puede soportar el LED
Todo lo anterior se aplica a los LED convencionales que funcionan sin componentes internos adicionales. La tecnología existente permite la incorporación de componentes adicionales. Por ejemplo, las resistencias de amortiguación. De este modo, se producen LEDs para tensiones más altas -5, 12 o 220 V-. Detectar visualmente la tensión de encendido de estos dispositivos es casi imposible. Por lo tanto, sólo hay un camino a seguir.
Si los métodos anteriores han fallado y estás seguro de que el LED está defectuoso, debes intentar aplicarle una tensión más alta. Primero 5 V, luego aumentar la tensión a 12 V, si no hay resultado - se puede tratar de aumentar más, hasta 220 В. Sin embargo, es mejor no experimentar con este voltaje, ya que es peligroso para las personas. Además, en caso de error puede destruir la carcasa del LED. Esto puede provocar una pequeña explosión, la fusión del aislamiento de los cables, un incendio, etc. Hoy en día, la tecnología ha avanzado y los LED no son tan caros como para arriesgar el equipo y la salud.
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