Светодиоды 101: простой способ определения напряжения

Светодиоды 101: простой способ определения напряжения

Самый очевидный метод определения напряжения полупроводникового прибора – это использовать регулируемый источник питания. Если блок питания регулируется с нуля и при этом возможен контроль тока (а еще лучше – его ограничение), то больше ничего не нужно.

Надок источнику, строго соблюдая. Дальше надо плавно поднимать напряжение (до 3..3,5 В). При определенном напряжении светодиод вспыхнет в полную силу. Этот уровень будет примерно соответствовать рабочему току, который можно считать по амперметру. Если у прибора нет встроенного амперметра, то крайне желательно контролировать ток по внешнему прибору.

Проверка светодиода с помощью регулируемого источника питания.

Такой метод применим к приборам оптического диапазона. Свечение УФ- и ИК-светодиодов не видно человеческим зрением, но в последнем случае можно наблюдать за включением LED через камеру смартфона. Таким методом можно отследить появление инфракрасного излучения.

Свечение ИК-светодиода не видно невооруженным глазом, но наблюдается через камеру смартфона.

Важно! При подъеме напряжения не превышать предел 3..3,5 В! Если светодиод при таких условиях не горит, возможна неверная полярность подключения прибора. Он может выйти из строя из-за превышения предела обратного напряжения.

Если регулируемого источника нет, можно взять обычный блок питания с фиксированным выходом, заведомо превышающим предполагаемое напряжение светодиода. Или даже батарейку на 9 В, но в этом случае можно будет проверить только светодиод небольшой мощности. К светоизлучающему элементу надо последовательно припаять резистор так, чтобы ток в цепи не превысил верхний предел. Если предполагается, что LED маломощный и работает при токе не более 20 мА, то для источника с выходным напряжением 12 В резистор должен быть около 500 Ом. Если используется мощный осветительный прибор (например, типоразмера 5730) с током 150 мА (батарейка такой ток обеспечит не всегда), то резистор должен быть около 10 Ом. Надо подключить цепочку к источнику постоянного напряжения, убедиться в зажигании LED и замерить падение напряжения на нем.

Светодиод с припаянным резистором.

Существуют и альтернативные способы узнать, на сколько вольт рассчитан светодиод .

Мультиметром

Правильная полярность подключения LED к тестеру.

У некоторых мультиметров напряжение, подаваемое на клеммы в режиме тестирования диодов, достаточно велико для зажигания LED. Такой измерительный прибор можно использовать для определения рабочего напряжения светодиода, одновременно проверяя цоколевку полупроводникового элемента. При верном подключении p-n переход начнет светиться, а тестер покажет какое-то сопротивление (зависит от типа LED). Проблема этого метода в том, что для замера фактического значения Uрабочего на выводах светодиода потребуется второй мультиметр. И другой момент: измерительного напряжения мультиметра вряд ли будет достаточно для вывода светодиода в рабочую точку по току. Визуально это заметно по недостаточно яркому свечению, а для замеров это будет означать, что светодиод не вышел на линейную часть ВАХ и фактическое значение рабочего напряжения будет выше.

По внешнему виду

Сигнальные светодиоды различного цвета свечения.

Рабочее напряжение приблизительно можно оценить по внешнему виду и цвету свечения LED (иногда цвет можно определить даже не подавая питание на прибор). Для этого можно воспользоваться таблицей, приведенной выше. Но однозначно определить напряжение по цвету свечения светодиода не получится. Зачастую производители подкрашивают компаунд, чтобы цвет излучения p-n перехода сложился с цветом линзы и получился новый оттенок. К тому же даже в пределах одного цвета существует разброс параметров (см. таблицу) для светодиодов разных типов. Так, для LED белого свечения разница напряжений может достигать более 50%.

Связанные вопросы и ответы:

Что такое светодиод

Внутри устроен совсем по другому, чем диод, но имеет те же самые свойства. Только еще и светится при протекании тока в прямом направлении.Все отличие от диода в некоторых характеристиках. Самое важное – прямое падение напряжения. Оно гораздо больше, чем 0,65 В у обычного диода и зависит в основном от цвета светодиода. Начиная от красного, падение напряжения которого составляет в среднем 1,8 В, и заканчивая белым или синим светодиодом, падение у которых около 3,5 В. Впрочем, у невидимого спектра эти значения шире.По сути падение напряжения здесь – минимальное напряжение зажигания диода. При меньшем напряжении, у источника питания, тока не будет и диод просто не загорится. У мощных осветительных светодиодов падение напряжения может составлять десятки вольт, но это значит лишь, что внутри кристалла много последовательно-параллельных сборок диодов.Но сейчас поговорим об индикаторных светодиодах, как наиболее простых. Их выпускают в различных корпусах, наиболее часто в полуокруглых, диаметром 3, 5, 10 мм.

Любой диод светится в зависимости от протекающего тока. По сути это токовый прибор. Падение напряжения получается автоматически. Ток мы задаем сами. Современные индикаторные диоды более-менее начинают светиться при токе 1 мА, а при 10 мА уже выжигают глаза. Для мощных осветительных диодов надо смотреть документацию.

применение светодиода

имея лишь соответствующий резистор можно задать нужный ток через диод. конечно, понадобится еще и блок питания постоянного напряжения, например, батарейка 4,5 в или любой другой бп.например, зададим ток 1ма через красный светодиод с падением напряжения 1,8 в.на схеме показаны узловые потенциалы, т.е. напряжения относительно нуля. в каком направлении включать светодиод нам подскажет лучше всего мультиметр в режиме прозвонки, поскольку иногда попадаются напрочь китайские светодиоды с перепутанными ногами. при касании щупов мультиметра, в правильном направлении, светодиод должен слабо светиться.поскольку применен красный светодиод, то на резисторе упадет 4,5 — 1,8 = 2,7в. это известно по второму закону кирхгофа: сумма падений напряжения на последовательных участках схемы равно эдс батарейки, т.е. 2,7 + 1,8 = 4,5в. чтобы ограничить ток в 1ма, резистор по закону ома должен обладать сопротивлением r = u / i = 2,7 / 0,001 = 2700 ом, где u и i – напряжение на резисторе и необходимый нам ток. не забываем переводить величины в единицы си, в амперы и вольты. поскольку выпускаемые номиналы сопротивлений стандартизованы выберем ближайший стандартный номинал 3,3ком. конечно, при этом ток изменится и его можно пересчитать по закону ома i = u / r. но зачастую это не принципиально.в этом примере ток, отдаваемый батарейкой, мал, так что внутренним сопротивлением батареи можно пренебречь.с осветительными светодиодами все тоже самое, только токи и напряжения выше. но иногда им уже не требуется резистор, надо смотреть документацию.

что-то еще про светодиод

по сути, светить – это основное назначение светодиода. но есть и другое применение. например, светодиод может выступать в качестве источника опорного напряжения. они необходимы, например, для получения источников тока. в качестве источников опорного напряжения, как менее шумные, применяют красные светодиоды. их включают в схему так же, как и в предыдущем примере. поскольку напряжение батарейки относительно постоянное, ток через резистор и светодиод тоже постоянный, поэтому падение напряжения остается постоянным. от анода светодиода, где 1,8в, делается отвод и используется это опорное напряжение в других участках схемы.для более надежной стабилизации тока на светодиоде, при пульсирующем напряжении источника питания, вместо резистора в схему ставят источник тока. но источники тока и источники опорного напряжения – это тема еще одной статьи. возможно, когда-нибудь я ее напишу.

Как определить напряжение для светодиода

Самый очевидный метод определения напряжения полупроводникового прибора – это использовать регулируемый источник питания. Если блок питания регулируется с нуля и при этом возможен контроль тока (а еще лучше – его ограничение), то больше ничего не нужно.

Надок источнику, строго соблюдая. Дальше надо плавно поднимать напряжение (до 3..3,5 В). При определенном напряжении светодиод вспыхнет в полную силу. Этот уровень будет примерно соответствовать рабочему току, который можно считать по амперметру. Если у прибора нет встроенного амперметра, то крайне желательно контролировать ток по внешнему прибору.

Проверка светодиода с помощью регулируемого источника питания.

Такой метод применим к приборам оптического диапазона. Свечение УФ- и ИК-светодиодов не видно человеческим зрением, но в последнем случае можно наблюдать за включением LED через камеру смартфона. Таким методом можно отследить появление инфракрасного излучения.

Свечение ИК-светодиода не видно невооруженным глазом, но наблюдается через камеру смартфона.

Важно! При подъеме напряжения не превышать предел 3..3,5 В! Если светодиод при таких условиях не горит, возможна неверная полярность подключения прибора. Он может выйти из строя из-за превышения предела обратного напряжения.

Если регулируемого источника нет, можно взять обычный блок питания с фиксированным выходом, заведомо превышающим предполагаемое напряжение светодиода. Или даже батарейку на 9 В, но в этом случае можно будет проверить только светодиод небольшой мощности. К светоизлучающему элементу надо последовательно припаять резистор так, чтобы ток в цепи не превысил верхний предел. Если предполагается, что LED маломощный и работает при токе не более 20 мА, то для источника с выходным напряжением 12 В резистор должен быть около 500 Ом. Если используется мощный осветительный прибор (например, типоразмера 5730) с током 150 мА (батарейка такой ток обеспечит не всегда), то резистор должен быть около 10 Ом. Надо подключить цепочку к источнику постоянного напряжения, убедиться в зажигании LED и замерить падение напряжения на нем.

Светодиод с припаянным резистором.

Существуют и альтернативные способы узнать, на сколько вольт рассчитан светодиод .

Мультиметром

Правильная полярность подключения LED к тестеру.

У некоторых мультиметров напряжение, подаваемое на клеммы в режиме тестирования диодов, достаточно велико для зажигания LED. Такой измерительный прибор можно использовать для определения рабочего напряжения светодиода, одновременно проверяя цоколевку полупроводникового элемента. При верном подключении p-n переход начнет светиться, а тестер покажет какое-то сопротивление (зависит от типа LED). Проблема этого метода в том, что для замера фактического значения Uрабочего на выводах светодиода потребуется второй мультиметр. И другой момент: измерительного напряжения мультиметра вряд ли будет достаточно для вывода светодиода в рабочую точку по току. Визуально это заметно по недостаточно яркому свечению, а для замеров это будет означать, что светодиод не вышел на линейную часть ВАХ и фактическое значение рабочего напряжения будет выше.

По внешнему виду

Сигнальные светодиоды различного цвета свечения.

Рабочее напряжение приблизительно можно оценить по внешнему виду и цвету свечения LED (иногда цвет можно определить даже не подавая питание на прибор). Для этого можно воспользоваться таблицей, приведенной выше. Но однозначно определить напряжение по цвету свечения светодиода не получится. Зачастую производители подкрашивают компаунд, чтобы цвет излучения p-n перехода сложился с цветом линзы и получился новый оттенок. К тому же даже в пределах одного цвета существует разброс параметров (см. таблицу) для светодиодов разных типов. Так, для LED белого свечения разница напряжений может достигать более 50%.

Какие факторы влияют на напряжение светодиода

В основном продолжительность безотказной работы LED-освещения определяется надежностью применяемого источника питания. Поэтому продукция ООО «Релед» комплектуется не только качественными современными светодиодами, но и высококачественными источниками питания. С чем это связано?

Основные параметры светодиодов

По своей сути светодиод является излучающим свет полупроводниковым кристаллом. При подключении светодиодной продукции, во избежание выхода ее из строя, необходимо строгое соблюдение полярности источника питания. При этом под параметром « напряжение светодиода » понимают вовсе не напряжение питания. Важной характеристикой светодиода вместе с силой проходящего через него тока является падение на нем напряжения.

Этот показатель необходим для расчета оставшегося, «не упавшего» на светодиоде напряжения. Именно это напряжение светодиода следует вычесть из питающего, чтобы правильно рассчитать сопротивление ограничивающего ток резистора. Иначе при изменении питающего напряжения всего на 0,1 В ток, протекающий через условный светодиод, значительно возрастет, и он будет продолжать работу, пока не сгорит:

• при потреблении тока LED-элемент будет греться;
• чем больше он разогреется, тем больше тока пропустит;
• с ростом тока возрастет и падения напряжения светодиода и т.д. – вплоть до отказа.

По этой причине источником питания для LED-продукции служит не блок питания, обеспечивающий нужный уровень напряжения, а драйвер, являющийся источником тока. Драйвер характеризуется не выходным напряжением, а выходным током и мощностью. Продукция ReLED оснащается тщательно подобранными драйверами, исключающими возможность выхода из строя светодиода, его чрезмерного потребления и прочих сокращающих срок эксплуатации продукции неприятностей.

Как выбрать правильное напряжение для светодиода

Прекрасной подсказкой в этом случае является цвет свечения, внешняя форма и размеры полупроводникового прибора. Если корпус светодиода выполнен из прозрачного компаунда, то цвет его остаётся загадкой, разгадать которую поможет мультиметр. Для этого переключатель цифрового тестера переводят в положение «проверка на обрыв» и щупами поочерёдно касаются выводов светодиода. У исправного элемента в прямом смещении будет наблюдаться небольшое свечение кристалла. Таким образом, можно сделать вывод не только о цвете свечения, но и о работоспособности полупроводникового прибора. Существуют и другие способы тестирования излучающих диодов, о которых подробно написано в данной статье .

Светоизлучающие диоды разных цветов изготавливают из различных полупроводниковых материалов. Именно химический состав полупроводника во многом определяет напряжение питания светодиодов, точнее, падение напряжение на p-n-переходе. В связи с тем, что в производстве кристаллов используют десятки химических соединений, точного напряжения для всех светодиодов одного цвета не существует. Однако есть определённый диапазон значений, которых зачастую достаточно для проведения предварительных расчетов элементов электронной цепи.С одной стороны, размер и внешний вид корпуса не влияют на прямое напряжение светодиода. Но ,с другой стороны. через линзу можно увидеть количество излучающих кристаллов, которые могут быть соединены последовательно. Слой люминофора в SMD светодиодах может скрывать целую цепочку из кристаллов. Ярким примером является миниатюрные многокристальные светодиоды от компании, падение напряжения на которых зачастую значительно превышает 3 вольта.

В последние годы появились белые SMD светодиоды, в корпусе которых размещено 3 последовательно соединённых кристалла. Их часто можно встретить в китайских светодиодных лампах на 220 вольт. Естественно убедиться в исправности LED-кристаллов в такой лампе при помощи мультиметра не удастся. Стандартная батарейка тестера выдаёт 9 В, а минимальное напряжение срабатывания трёхкристального белого светоизлучающего диода – 9,6 В. Также встречаются двухкристальная модификация с порогом срабатывания от 6 вольт.

Узнать все технические характеристики светодиода можно из интернета. Для этого нужно скачать datasheet на схожую по внешним признакам модель, обязательно такого же цвета свечения, сверить паспортные размеры с действительными и выписать номинальные значения тока и падения напряжения. Следует учитывать, что данная методика весьма приблизительна, так как в одинаковом корпусе могут быть изготовлены светодиоды на 20 мА и на 150 мА с разбросом напряжения до 0,5 вольт.

Что такое рабочее напряжение светодиода

Рабочее напряжение светодиода можно определить не только по его внешнему виду и характеристикам, но и по цветовому свечению LED. Для этого, ознакомьтесь с таблицей ниже.

Как цвет влияет на яркость

Для понимания этого аспекта, следует узнать, что происходит внутри диода и что влияет на тип цвета.

Внутреннее устройство полупроводникового LED — это два полупроводника, рассчитанные на разный уровень проводимости. Электрический ток по первому полупроводнику проходит за счёт физического явления, обеспечивающее перемещение свободных электронов. По второму проводнику ток движется благодаря перемещению «дырок».

«Дырка» ― место, где отсутствует электрон.

В месте соединения полупроводников начинается этап рекомбинации «дырок» и электронов. На место «дырки» прилетает электрон, который делает атом нейтральным ― происходит излучение фотона, то есть появляется цвет.

Цвет способен изменяться, если на него влияют следующие факторы:

• из какого типа полупроводника изготавливался светодиод;
• какие примеси были использованы в местах контакта двух полупроводников;
• ширина запретной зоны (место рекомбинации);
• параметры и величина, оказывающие влияние на силу тока на участке электрической цепи.

Изменение цвета происходит за счёт увеличения или уменьшения электрического тока. Обращаясь к закону Ома, необходимо помнить, что чем больше напряжение, тем больше сила тока. Это означает, что энергия фотона будет также увеличиваться, тем самым приближаясь к более холодному (синему) и яркому свечению.

Как определить рабочее напряжение светодиода

Светодиоды — это невероятно популярные источники света. Они экономичны , долговечны и яркие. Но , как и любая электронная компонента , светодиоды могут выйти из строя. Понимание причин , по которым они перегорают , поможет вам продлить срок их службы и избежать неприятных ситуаций , когда ваш любимый светильник или гаджет внезапно перестает работать.

Давайте разберемся , что может привести к печальному финалу — перегоранию светодиода.

Перейдите к нужной части, нажав на соответствующую ссылку:

Почему сгорел светодиод?
Светодиоды – это полупроводниковые приборы, которые преобразуют электрическую энергию в свет. Они стали популярны благодаря своей экономичности, долговечности и яркости. Однако, как и любая электронная деталь, светодиоды могут выйти из строя, и одной из самых распространенных причин является перенапряжение.
Что происходит при превышении напряжения?
Светодиод – это диод, пропускающий ток только в одном направлении. Когда напряжение на светодиоде превышает допустимое значение, через него начинает проходить слишком большой ток. Это приводит к перегреву p-n перехода, который является сердцем светодиода.
Перегрев и разрушение:
Перегрев p-n перехода – это процесс, который приводит к его разрушению. В результате этого светодиод перестает светить, а иногда даже может физически повредиться – потемнеть, треснуть или даже расплавиться.
Низкое напряжение и ток:
Если же ток и напряжение будут слишком низкими, светодиод просто не будет светить. Это не нанесет ему никакого вреда. Он просто не получит достаточно энергии для генерации света.
Как избежать перегорания?
Чтобы избежать перегорания светодиода, необходимо использовать источник питания с соответствующими параметрами. Важно, чтобы напряжение питания не превышало максимальное допустимое значение, указанное в спецификации светодиода. Также рекомендуется использовать токоограничительный резистор, который будет защищать светодиод от перегрузки током.
⚠️ Будьте внимательны:
При работе со светодиодами важно помнить, что они очень чувствительны к перенапряжению. Следуйте рекомендациям производителя и используйте правильные компоненты, чтобы обеспечить долговечность и надежность работы ваших светодиодных устройств.
Надеемся, что эта информация поможет вам избежать проблем со светодиодами и наслаждаться их ярким светом!