LED Voltage Details - Como conhecer a corrente de funcionamento
Muitas vezes, um reparador ou hobbyista põe as suas mãos num LED sem documentação técnica. A utilização correcta de dispositivos semicondutores requer o conhecimento das suas características, caso contrário é inevitável uma falha rápida do elemento emissor de luz. Embora o parâmetro de controlo para LEDs seja corrente, saber a tensão de funcionamento é importante - se for excedida, a vida útil da junção p-n não durará muito tempo.
Como descobrir qual o LED que está na lâmpada
A opção mais simples é se a lâmpada estiver totalmente funcional. Neste caso, basta medir a queda de tensão através de qualquer um dos elementos. Se um ou mais dos elementos não se acendem quando a energia é aplicada (ou todos eles), é necessário seguir outro caminho.
Se a lâmpada for construída com um circuito de condutor, a tensão de saída é indicada no condutor como um limite superior e inferior. Isto acontece porque o condutor estabiliza a corrente. Para o fazer, é necessário alterar a voltagem dentro de certos limites. A voltagem real terá de ser medida com um multímetro e certificar-se de que está dentro dos limites normais. Em seguida, visualmente (a partir das pistas PCB) determinar o número de cadeias paralelas de LEDs na matriz e o número de elementos na cadeia. Voltagem do condutor deve ser dividido pelo número de elementos ligados em série. Se a voltagem não estiver marcada no condutor, só pode ser medida pela voltagem real.
Se a luminária for construída com uma resistência de lastro e a sua resistência for conhecida (ou puder ser medida), a tensão do LED pode ser determinada por cálculo. Para o fazer, é necessário conhecer a corrente de funcionamento. Neste caso, é necessário calcular:
- queda de tensão através da resistência - Uresistor=Irab*Rresistor;
- queda de tensão na corrente LED - Uled=Upply - Uresistor;
- Dividir Uled pelo número de dispositivos na cadeia.
Se Irab não for conhecido, pode ser assumido que é 20-25 mA (o circuito de resistência é utilizado para lanternas de baixa potência). A exactidão será aceitável para fins práticos.
Quantos volts é a tensão de avanço do LED
Se estudar uma característica padrão de um LED, notará vários pontos característicos no mesmo:
- No ponto 1, a junção p-n começa a abrir. Uma corrente começa a fluir através dela e o LED começa a brilhar.
- medida que a tensão aumenta, a corrente atinge um valor operacional (neste caso 20 mA) e no ponto 2 a tensão está a funcionar para o LED, a luminosidade torna-se óptima.
- À medida que a tensão aumenta ainda mais, a corrente aumenta e atinge o seu valor máximo admissível no ponto 3. Depois disto, falha rapidamente e a curva CVC só cresce teoricamente (secção tracejada).
É de notar que após o fim da inflexão e o alcance da secção linear, o CVC é mais acentuado, o que leva a duas consequências:
- Com o aumento da corrente (por exemplo, quando o condutor falha ou não há resistência de lastro) a voltagem cresce fraca, pelo que podemos falar de uma queda de voltagem constante na junção p-n, independentemente da corrente de funcionamento (efeito de estabilização);
- com um pequeno aumento de voltagem a corrente cresce rapidamente.
Por conseguinte, não é possível aumentar visivelmente a tensão na célula em relação à tensão de funcionamento.
Quantos LEDs volts podem ser usados
Os parâmetros dos LEDs dependem principalmente do material da junção p-n, embora algumas das características dependam do desenho. Os valores típicos de tensão de funcionamento e cor de luminescência para elementos de baixa potência a 20 mA estão resumidos na tabela:
| Material | Cor cintilante | Gama de tensão directa, V |
|---|---|---|
| GaAs, GaAlAs | Infravermelho | 1,1 – 1,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Vermelho | 1,5 – 2,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Laranja | 1,7 – 2,8 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Amarelo | 1,7 – 2,5 |
| GaP, InGaN | Verde | 1,7 – 4 |
| ZnSe, InGaN | Azul | 3,2 – 4,5 |
| Fósforo | Branco | 2,7 – 4,3 |
Os LEDs de alta potência funcionam com correntes elevadas. O popular chip LED 5730, por exemplo, foi concebido para o funcionamento contínuo a uma corrente de 150 mA. Mas devido à curva E-V íngreme que estabiliza a queda de tensão, o seu Urab é de cerca de 3,2 V, o que está dentro do valor mostrado na tabela.
Como encontrar a voltagem
O método mais óbvio para determinar a tensão de um dispositivo semicondutor é a utilização de uma fonte de alimentação ajustável. Se a alimentação é regulada a partir do zero e o controlo da corrente (ou melhor ainda, a limitação da corrente) é possível, então nada mais é necessário.
É necessário ligar o LED à fonte, observando rigorosamente a polaridade. Em seguida, a tensão deve ser aumentada suavemente (até 3...3.5V). A uma certa voltagem, o LED piscará a toda a potência. Este nível corresponderá aproximadamente à corrente de funcionamento, que pode ser lida a partir do amperímetro. Se o dispositivo não tiver um amperímetro integrado, é altamente desejável monitorizar a corrente com um contador externo.
Este método é aplicável a instrumentos de alcance óptico. O brilho dos LEDs UV e IR não é visível ao olho humano, mas neste último caso é possível monitorizar a ligação dos LEDs através de uma câmara de smartphone. A emergência de radiação infravermelha pode ser monitorizada utilizando este método.
Importante! Não exceder o limite de tensão de 3...3.5 V! Se o LED não acender sob estas condições, a polaridade do dispositivo pode estar incorrecta. Pode falhar devido ao limite de tensão inversa ter sido excedido.
Se uma fonte regulada não estiver disponível, pode ser utilizada uma fonte de alimentação normal com uma saída fixa, conhecida por ser superior à tensão esperada do LED. Ou mesmo uma bateria de 9 V, mas apenas um pequeno LED pode ser testado. Uma resistência deve ser soldada em série ao elemento emissor de luz para que a corrente no circuito não exceda o limite superior. Se se assumir que o LED é de baixa potência e funciona com uma corrente não superior a 20 mA, então para uma fonte com uma tensão de saída de 12 V a resistência deve ser de cerca de 500 ohms. Se for utilizada uma luminária de alta potência (por exemplo, tamanho 5730) com 150 mA (uma bateria nem sempre fornece esta corrente), a resistência deve ser de cerca de 10 ohms. Ligar o circuito a uma fonte de tensão DC, certificar-se de que o LED acende e medir a queda de tensão através dele.
Existem também formas alternativas de descobrir quantos Volts para os quais o LED está classificado..
Usando um multímetro
Com alguns multímetros, a tensão aplicada aos terminais em modo de teste de díodos é suficientemente alta para acender o LED. Tal medidor pode ser utilizado para determinar a tensão de funcionamento do LED, enquanto verifica o pino do elemento semicondutor. Se ligado correctamente, a junção p-n começará a brilhar e o testador mostrará alguma resistência (dependendo do tipo de LED). O problema com este método é que será necessário um segundo multímetro para medir o valor U real nos pinos do LED. E outro ponto: a tensão de medição do multímetro dificilmente será suficiente para levar o LED ao seu ponto de operação actual. Visualmente, isto pode ser visto por um brilho insuficientemente brilhante, enquanto que para efeitos de medição significará que o LED não atingiu a parte linear da IAC e a tensão real de funcionamento será mais alta.
Pela aparência
A tensão de funcionamento pode ser estimada aproximadamente a partir do aspecto externo e da cor dos LED's (por vezes, a cor pode até ser determinada sem alimentar o dispositivo). O quadro acima pode ser utilizado para este fim. Contudo, não é possível determinar a voltagem sem ambiguidade a partir da cor do brilho do LED. Muitas vezes os fabricantes tingem o composto de modo a que a cor de emissão da junção p-n se combine com a cor da lente para produzir uma nova tonalidade. Além disso, mesmo dentro da mesma cor existe uma variação nos parâmetros (ver tabela) para diferentes tipos de LEDs. Por exemplo, para um LED branco, a diferença de voltagem pode ser superior a 50%.
Como saber para quanta corrente o LED é classificado
Tudo o que acima se aplica aos LEDs convencionais que funcionam sem quaisquer componentes internos adicionais. A tecnologia existente permite a incorporação de componentes adicionais. Por exemplo, resistências de amortecimento. Desta forma, são produzidos LEDs para tensões mais elevadas - 5, 12 ou 220 V -. A detecção visual da tensão de ignição de tais dispositivos é quase impossível. Por conseguinte, só há um caminho a seguir.
Se os métodos anteriores falharam e tiver a certeza de que o LED está defeituoso, deve tentar aplicar-lhe uma tensão mais alta. Primeiro 5 V, depois aumente a tensão para 12 V, se não houver resultado - pode tentar aumentar ainda mais, até 220 В. No entanto, é melhor não experimentar esta voltagem, pois é perigosa para as pessoas. Além disso, em caso de erro, pode destruir a caixa LED. Isto pode causar uma pequena explosão, derretimento do isolamento do fio, incêndio, etc. Hoje em dia, a tecnologia tem avançado e os LEDs não são suficientemente caros para arriscar o seu equipamento e a sua saúde.
Reforce os seus conhecimentos com um vídeo.
