Podrobnosti o napätí LED - Ako zistiť prevádzkový prúd
Často sa stáva, že opravár alebo hobbyista dostane do rúk LED bez technickej dokumentácie. Správne používanie polovodičových zariadení si vyžaduje znalosť ich vlastností, inak je rýchle zlyhanie svetelného prvku nevyhnutné. Hoci kontrolným parametrom LED diód je prúd, dôležitá je znalosť prevádzkového napätia - ak sa prekročí, životnosť p-n prechodu nebude dlhá.
Ako zistiť, ktorá dióda LED je v lampe
Najjednoduchšia možnosť je, ak je lampa plne funkčná. V tomto prípade stačí zmerať úbytok napätia na ktoromkoľvek z prvkov. Ak sa po pripojení napájania nerozsvieti jeden alebo viacero prvkov (alebo všetky), musíte ísť inou cestou.
Ak je svietidlo zabudované s obvodom ovládača, výstupné napätie je na ovládači uvedené ako horná a dolná hranica. Dôvodom je, že vodič stabilizuje prúd. Na tento účel musí meniť napätie v určitých medziach. Skutočné napätie je potrebné zmerať multimetrom a uistiť sa, že je v normálnych medziach. Potom vizuálne (zo stôp PCB) určte počet paralelných reťazcov LED v matici a počet prvkov v reťazci. Napätie vodiča treba vydeliť počtom prvkov zapojených do série. Ak napätie nie je na ovládači označené, možno ho merať len podľa skutočného napätia.
Ak je svietidlo vybavené predradníkovým odporom a jeho odpor je známy (alebo sa dá zmerať), napätie LED sa dá určiť výpočtom. Na to potrebujete poznať prevádzkový prúd. V tomto prípade je potrebné vypočítať:
- úbytok napätia na rezistore - Urezistor=Irab*Rezistor;
- úbytok napätia na reťazci LED - Uled=Unapájanie - Urezistor;
- Vydelte Uled počtom zariadení v reťazci.
Ak Irab nie je známy, možno predpokladať, že je 20-25 mA (odporový obvod sa používa pre svietidlá s nízkym výkonom). Presnosť bude prijateľná na praktické účely.
Koľko voltov je dopredné napätie LED diódy
Ak si preštudujete štandardnú voltampérovú charakteristiku LED, všimnete si na nej niekoľko charakteristických bodov:
- V bode 1 sa p-n prechod začne otvárať. Začne cez ňu tiecť prúd a LED začne svietiť.
- S rastúcim napätím dosahuje prúd prevádzkovú hodnotu (v tomto prípade 20 mA) a v bode 2 je napätie pre LED diódu prevádzkové, jas sa stáva optimálnym.
- S ďalším zvyšovaním napätia prúd rastie a v bode 3 dosiahne maximálnu prípustnú hodnotu. Potom rýchlo zlyhá a krivka CVC rastie len teoreticky (prerušovaný úsek).
Treba poznamenať, že po skončení inflexie a dosiahnutí lineárneho úseku je CVC strmší, čo vedie k dvom dôsledkom:
- S rastúcim prúdom (napr. pri poruche ovládača alebo bez predradného odporu) napätie rastie slabo, takže môžeme hovoriť o konštantnom poklese napätia na p-n prechode bez ohľadu na prevádzkový prúd (stabilizačný efekt);
- pri malom zvýšení napätia prúd rýchlo rastie.
Preto nie je možné výrazne zvýšiť napätie na článku v porovnaní s prevádzkovým napätím.
Koľko voltov LED možno použiť
Parametre LED diód závisia najmä od materiálu p-n prechodu, hoci niektoré vlastnosti závisia od konštrukcie. Typické hodnoty prevádzkového napätia a farby luminiscencie pre nízkovýkonné prvky pri 20 mA sú zhrnuté v tabuľke:
| Materiál | Farba žiary | Priamy rozsah napätia, V |
|---|---|---|
| GaAs, GaAlAs | Infračervený | 1,1 – 1,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Červená | 1,5 – 2,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Oranžová | 1,7 – 2,8 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Žltá | 1,7 – 2,5 |
| GaP, InGaN | Zelená | 1,7 – 4 |
| ZnSe, InGaN | Modrá | 3,2 – 4,5 |
| Fosfor | Biela | 2,7 – 4,3 |
Výkonné osvetľovacie LED diódy pracujú pri vysokých prúdoch. Napríklad obľúbený čip LED 5730 je navrhnutý na nepretržitú prevádzku pri prúde 150 mA. Ale kvôli strmej krivke E-V, ktorá stabilizuje úbytok napätia, je jeho Urab približne 3,2 V, čo je v rámci hodnoty uvedenej v tabuľke.
Ako zistiť napätie
Najzrejmejšou metódou určovania napätia polovodičového zariadenia je použitie nastaviteľného zdroja. Ak je napájanie regulované od nuly a je možná regulácia prúdu (alebo ešte lepšie obmedzenie prúdu), potom nie je potrebné nič iné.
Je potrebné pripojte LED diódu k zdroju a prísne dodržiavať polarita. Potom by sa malo napätie jemne zvýšiť (na 3...3,5 V). Pri určitom napätí bude LED blikať na plný výkon. Táto úroveň bude približne zodpovedať prevádzkovému prúdu, ktorý možno odčítať z ampérmetra. Ak zariadenie nemá integrovaný ampérmeter, je veľmi vhodné sledovať prúd pomocou externého merača.
Táto metóda je použiteľná pre optické diaľkomery. Žiarenie UV a IR LED diód nie je viditeľné ľudským okom, ale v druhom prípade je možné sledovať zapnutie LED diódy pomocou kamery smartfónu. Touto metódou možno sledovať vznik infračerveného žiarenia.
Dôležité! Neprekračujte limit napätia 3...3,5 V! Ak sa za týchto podmienok LED nerozsvieti, môže byť polarita zariadenia nesprávna. Môže zlyhať z dôvodu prekročenia limitu spätného napätia.
Ak nie je k dispozícii regulovaný zdroj, možno použiť bežný napájací zdroj s pevným výstupom, o ktorom je známe, že je vyšší ako očakávané napätie LED. Alebo aj 9 V batériu, ale testovať sa dá len malá LED dióda. K svetelnému prvku musí byť sériovo pripájaný rezistor, aby prúd v obvode neprekročil hornú hranicu. Ak sa predpokladá, že LED dióda má nízku spotrebu a pracuje s prúdom maximálne 20 mA, pre zdroj s výstupným napätím 12 V by mal byť odpor približne 500 ohmov. Ak sa používa vysokovýkonné svietidlo (napr. veľkosť 5730) s prúdom 150 mA (batéria nie vždy poskytuje tento prúd), odpor by mal byť približne 10 ohmov. Pripojte obvod k zdroju jednosmerného napätia, uistite sa, že sa LED dióda rozsvieti, a zmerajte úbytok napätia na nej.
Existujú aj alternatívne spôsoby, ako zistiť, koľko V, na ktoré je LED dimenzovaná..
Používanie multimetra
Pri niektorých multimetroch je napätie privedené na svorky v režime testovania diód dostatočne vysoké na to, aby zapálilo LED diódu. Takýto merač možno použiť na určenie prevádzkového napätia LED diódy a zároveň skontrolovať vývody polovodičového prvku. Pri správnom zapojení začne p-n prechod svietiť a tester ukáže určitý odpor (v závislosti od typu LED). Problémom tejto metódy je, že na meranie skutočnej hodnoty U na vývodoch LED budete potrebovať druhý multimeter. A ešte jedna vec: je nepravdepodobné, že by meracie napätie multimetra stačilo na to, aby sa LED dióda dostala do aktuálneho pracovného bodu. Vizuálne sa to prejavuje nedostatočne jasným svitom, zatiaľ čo na účely merania to znamená, že LED nedosiahla lineárnu časť IAC a skutočné prevádzkové napätie bude vyššie.
Podľa vzhľadu
Prevádzkové napätie sa dá približne odhadnúť podľa vonkajšieho vzhľadu a farby LED diód (niekedy sa farba dá určiť aj bez napájania zariadenia). Na tento účel môžete použiť vyššie uvedenú tabuľku. Napätie však nie je možné jednoznačne určiť na základe farby svietenia LED. Výrobcovia často tónujú zlúčeninu tak, aby sa emisná farba p-n prechodu spojila s farbou šošovky a vytvorila nový odtieň. Okrem toho aj v rámci rovnakej farby existujú rozdiely v parametroch (pozri tabuľku) pre rôzne typy LED. Napríklad pri bielej LED môže byť rozdiel v napätí viac ako 50 %.
Ako zistiť, na aký prúd je LED dimenzovaná
Všetky vyššie uvedené skutočnosti sa vzťahujú na bežné LED diódy fungujúce bez ďalších vnútorných komponentov. Existujúca technológia umožňuje zabudovanie ďalších komponentov. Napríklad tlmiace odpory. Takto sa vyrábajú LED diódy pre vyššie napätia - 5, 12 alebo 220 V. Vizuálne zistiť zápalné napätie takýchto zariadení je takmer nemožné. Preto existuje len jedna cesta.
Ak predchádzajúce metódy zlyhali a ste si istí, že LED dióda je chybná, skúste na ňu priložiť vyššie napätie. Najprv 5 V, potom zvýšte napätie na 12 V, ak sa nedostaví žiadny výsledok - môžete skúsiť zvýšiť napätie ďalej, až na 220 В. S takýmto napätím však radšej neexperimentujte, pretože je pre ľudí nebezpečné. Okrem toho môžete v prípade chyby zničiť telo LED. To môže spôsobiť malý výbuch, roztavenie izolácie vodičov, požiar atď. V súčasnosti technológia pokročila a LED diódy nie sú dostatočne drahé na to, aby ste riskovali svoje zariadenie a zdravie.
Upevnite si svoje vedomosti pomocou videa.
