Подробно о напряжении светодиода

Параллельное подключение светодиодов

Здесь у нас всё наоборот. Силу тока нужно умножить на количество светодиодов, а падение напряжения посчитать только 1 раз.
Сила тока: I = 0,025 * 15 =0,375 А
Нам потребуется источник питания, способный выдать максимальный ток в 0,375 А. Округлим до 0,35 (помните, что лучше «недолить»?). По напряжению тоже укладываемся: 12 — 2 = 10. Остаётся с большим запасом.

Пытливый читатель, запнувшийся парой абзацев ранее, может воскликнуть: «Погодите! Так зачем нам 12 вольт, если мы можем обойтись и пятью?». «Можем!» — ответим ему мы. Но не торопитесь с выводами, это ещё не конец.

Мы определились, что светодиоды будут подключены параллельно. Необходимо ограничить ток в цепи. Допустим, специального драйвера у нас нет. Возьмём резистор. Рассчитаем необходимое сопротивление по давно известной формуле: 12 В / 0,35 А ~ 35 Ом. Подключим его между источником питания и анодами светодиодов:

Неправильное параллельное подключение трёх светодиодов

Вот, казалось бы, и всё. Но есть проблема:

ТАК ДЕЛАТЬ НЕЛЬЗЯ!!!

Как отмечалось выше, светодиоды не обязательно имеют те характеристики, которые заявлены производителем. Всегда есть разброс. И вот мы задали ток в 0,35 ампер и смотрим на светящуюся линейку светодиодов. Но всем им нужен разный ток. Одному , как мы и рассчитывали 25мА, другому — 20мА, третьему 21мА, а вот нашёлся совсем кривой светодиод, ему нужно всего 15мА. А мы пропускаем через него 25 — почти в 2 раза больше. Светодиод греется и быстро перегорает. В линейке стало на 1 светодиод меньше. Теперь для питания оставшихся светодиодов нам требуется 35мА. Пока всё не выглядит особенно плохо. Мы ограничили ток с запасом. Мы молодцы. Но не выдержал ещё один светодиод. Осталось 13. Теперь весь наш ток делится не на 15, а на 13 светодиодов. На каждый из них приходится по 26мА. Теперь абсолютно все светодиоды работают на повышенном токе. Очень скоро перегреется следующий. Самые стойкие получат уже по 29мА — 116% от номинала. Всего 2 перегоревших светодиода запустили цепную реакцию. Скоро вся линейка перегорит, а вы так и не поймёте почему (ну или поймёте, мы же только что всё разобрали). Собственно, избавиться от такого печального сценария просто. Нужно к каждому светодиоду поставить по собственному токоограничительному резистору. Для тока в 25мА и напряжения 12В нужен резистор на 480 Ом. Это не спасёт от проблемы «кривых» светодиодов, но их перегорание никак не повлияет на остальные.

Достоинства: высочайшая надёжность.Недостатки: высокое потребление тока, высокая стоимость схемы.

Правильное параллельное подключение трёх светодиодов

Параллельное подключение светодиодов — идеальный вариант. Всегда стремитесь к тому, чтобы подключать светодиоды параллельно и ограничивать ток каждого светодиода по отдельности своим резистором.  Если вы используете светодиодные драйверы (стабилизаторы тока), то каждому светодиоду нужно подключать свой драйвер. Именно поэтому параллельные схемы с большим количеством светодиодов становятся слишком дорогими. В реальности приходится идти на компромисс и объединять светодиоды в цепочки.

Прозвонка светодиода мультиметром

Последовательность действий для прозвонки светодиода мультиметром:

1. Подготовить светоизлучающий диод. Для того, чтобы прозвонить СД, находящийся в эксплуатации, его предварительно извлекают (выпаивают) с места установки.
2. Подготовить мультиметр. На шкале переключателя устанавливается положение «проверки диодов» или «прозвонка», которое обозначено схемой диода.

Схематичное обозначение диода на мультиметре

Щупы мультиметра соединяются с контактами LED элемента. Т.к

последнему свойственна «однонаправленность» электрического тока, важно соблюдать полярность: красный щуп соединяют с анодом «плюс», черный – с катодом «минус».

При правильном подключении у светокристалла возникнет небольшое свечение, которое сложно заметить при дневном свете. Поэтому рекомендуется затемнить помещение.

Небольшое свечение обусловлено малым значением тока проверки. По этой же причине СД не потеряет своих рабочих характеристик, в случае не верного соблюдения полярности.

1. Проверить значение показаний мультиметра. При правильном подключении, значение падения напряжения рабочего кристалла превышает единицу. При неверном подключении и/или нерабочем состоянии – значение не изменится и составит единицу.

Прозвонка светодиода мультиметром с учетом соблюдения полярности

Проверить отдельный светодиод на ножках можно тестером при помощи транзисторных гнезд блока PNP. Ножки вставляются в гнезда согласно полярности: «плюс» анода в эмиттер Е, «минус» катода в коллектор С. У исправного LED — диода появляется небольшое свечение.

Проверка светодиода на ножках при помощи блока PNP мультиметра

Мощность светодиода

Не так сложно ответить на вопрос «Как узнать мощность светодиода?». Определить мощность и узнать ток светодиода (узнать на сколько вольт светодиод) вам поможет соответствие размеров, цвета и показателей (значение в ваттах – мощность, значение в мА – номинальный ток).

Маленького размера (от трёх до десяти миллиметров):

Данный способ является более сложным, но в то же время надёжным. Нам потребуются: мультиметр, блок питания и резистор с сопротивлением в 500 Ом. Подключите светодиод к резистору и блоку питания, соблюдая полярность. Увеличивая напряжение на блоке питания, сравните показатели блока и светодиода. Лучше, если на блоке питания имеется индикация напряжения. Также возможно использование двух вольтметров. В начале процедуры напряжение на полюсах блока питания и светодиода будет примерно одинаковым (допускается погрешность 0.1 вт и более). Достигнув определённого значения, увеличение разницы в напряжениях возрастёт

Важно знать, что такая техника не работает в случае с лазерными светодиодами

Теоретический метод

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.

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.

Как узнать какой светодиод стоит в лампе

Самый простой вариант – если лампа полностью исправна. В этом случае надо просто измерить падение напряжения на любом из элементов. Если при подаче питания один или несколько элементов не светят (или все), надо идти другим путем.

Если лампа построена по схеме с драйвером, то на драйвере указано выходное напряжение в виде верхнего и нижнего пределов. Это связано с тем, что драйвер стабилизирует ток. Для этого ему надо изменять напряжение в определенных границах. Фактическое напряжение придется измерить мультиметром и убедиться, что оно в норме. Далее визуально (по дорожкам печатной платы) определить количество параллельных цепочек светодиодов в матрице и количество элементов в цепочке. Напряжение драйвера нужно разделить на число последовательно соединенных элементов. Если напряжение на драйвере не обозначено, то его можно лишь замерить по факту.

Драйвер на рабочий ток 300 мА и выходное напряжение 45-64 В.

Если светильник построен по схеме с балластным резистором и его сопротивление известно (или его можно измерить), то напряжение светодиода можно определить расчетным способом. Для этого надо знать рабочий ток. В этом случае надо рассчитать:

• падение напряжения на резисторе – Uрезистора=Iраб*Rрезистора;
• падение напряжения на цепочке LED – Uled=Uпитания – Uрезистора;
• разделить Uled на количество приборов в цепочке.

Если Iраб неизвестен, его можно принять равным 20-25 мА (схема с резистором применяется для маломощных фонарей). Точность будет приемлема для практических целей.

Зачем нужно знать мощность

Мощность светодиода нужна для выбора подходящего источника питания. Зная потребление светодиода, мы можем подобрать нужный ему блок питания. Расчет по мощности позволит избежать проблем при дальнейшей работе или сэкономить средства.

Рассмотрим примеры, чтобы стало понятно, о чем идет речь. Например, имеем светоизлучающий диод с рабочим напряжением 3,5 Вольта и током 0,1 Ампера. По формуле расчета мощности P=I*U, получаем значение P=3,5*0,1 => P=0,35 Ватт. Мощность десяти составит 3,5 Ватта или 1 Ампер. Отсюда делаем вывод, что для подключения одного светодиода нам потребуется блок питания (БП) мощностью 0,385 Ватта (с запасом 10%). Для подключения десяти понадобится БП на 3,85 Вт (также с запасом 10%).

Определение мощности

Значение рабочей мощности светодиода необходима для его правильного подключения в рабочую схему любого прибора. Многие сталкиваются с проблемой, как узнать мощность светодиода без маркировки на корпусе или упаковки. Есть 2 способа определения этого параметра.

Визуально

Светодиоды производятся различных размеров и цветов. По цвету и размеру можно узнать мощность этой детали:

1. Маленькие инфракрасные работают от напряжения в 20 мА, при мощности менее 2 Ватт.
2. Красные обладают рабочим напряжением до 15 мА при мощности до 1.7 Вт.
3. Маленькие желтые обладают мощностью до 2.2 Вт.
4. Зеленые от 1.9 до 3.6 Вт.
5. Голубые от 2.5 до 3.6 Вт.
6. Фиолетовые от 2.5 до 4 Вт.
7. Большие желтые работают от напряжения до 300 мА, обладают мощностью 2.2 Ватт, при радиаторном охлаждении.
8. Большие белые или розовые потребляют напряжение до 20 мА, при мощности до 3.6 Ватт.

Определить размер светодиода можно обычным штангенциркулем. Маленькими считаются детали от 3 до 10 мм.

Мультиметром

Определить мощность светодиода мультиметром не составит труда, если подключить все компоненты согласно схеме. Далее потребуется:

1. Найти катод светодиода и подсоединить к нему один конец резистора 500 Ом.
2. К аноду подключить «+» выход с блока питания.
3. «Минус» от блока питания подключить ко второму концу резистора.

Для этой схемы потребуется блок питания с регулятором подачи напряжения. Далее:

1. При помощи регулятора поднять напряжение и замерить его до и после проверяемого элемента. Оно должно быть одинаковым.
2. Снова поднять и замерить напряжение.
3. Повторять регулировку и замер напряжения до момента появления разницы.
4. На этом моменте необходимо запомнить последнее значения в вольтах.
5. Сменить резистор 500 Ом на схожий элемент с сопротивлением в 10 Ом.
6. Поднять напряжение до рассчитанного значения.
7. Переключить мультиметр в режим амперметра.
8. Замерить мощность.

Данный способ не требует выпаивания из схемы, если светодиод уже подключен в цепь. Главное правильно определить полярность подключения.

Как подобрать резистор для одиночного светодиода

Для ограничения тока светоизлучающего диода можно использовать резистор, включенный таким образом:

Теперь определяем, какой резистор нужен. Для расчета сопротивления используется формула:

где U пит — напряжение питания,

U пад- падение напряжения на светодиоде,

I — требуемый ток светодиода.

При этом мощность, рассеиваемая на резисторе, будет пропорциональна квадрату тока:

Например, для красного светодиода Cree C503B-RAS типовое падение напряжения составляет 2.1 В при токе 20 мА. При напряжении питания 12 В сопротивление резистора будет составлять

Из стандартного ряда сопротивлений Е24 подбираем наиболее близкое значение номинала – 510 Ом. Тогда мощность, рассеиваемая на резисторе, составит

Таким образом, потребуется гасящий резистор номиналом 510 Ом и мощностью рассеивания 0.25 Вт.

Может сложиться впечатление, что при низких напряжениях питания можно подключать led без резистора. На этом видео наглядно показано, что произойдет со светоизлучающим диодом, включенного таким образом, при напряжении всего 5 В:

Светодиод сначала будет работать, но через несколько минут просто перегорит. Это вызвано нелинейным характером его ВАХ, о чем говорилось в начале статьи.

Как проверить светодиод мультиметром?

Тестирование светодиодных устройств ламп или просто светодиодов гораздо проще с цифровым мультиметром, который даст вам четкое представление о том, насколько сильны каждый из светодиодов. Яркость светодиода при его тестировании также укажет на его качество. Если у вас нет мультиметра для использования, простой держатель батареи для круглых батарей с выводами даст вам знать, работают ли ваши светодиоды.

Как проверить светодиод мультиметром?

Приобретите цифровой мультиметр, который может проверять диоды.  Мультиметры измеряют только показатели, вольт и омы. Для тестирования светодиодных индикаторов вам понадобится мультиметр с настройкой диода. Проверьте онлайн или в местном магазине аппаратных средств для мультиметров среднеценового и высокоценового диапазона, которые, скорее всего, будут иметь эту функцию, в сравнении с  недорогими моделями.

Подключите красный и черный измерительные провода. Красный и черный измерительные провода должны быть подключены к выходам на передней панели мультиметра. Красный провод – положительный заряд. Черный провод является отрицательным и должен быть подключен к входу с надписью «COM».
Поверните колесико мультиметра в положение диода. Поверните циферблат на передней панели мультиметра по часовой стрелке, чтобы отодвинуть его от положения «выключено». Продолжайте поворачивать его, пока не приземлитесь на настройку диода. Если он не помечен явно, настройка диода может быть представлена ​​символом схемы диода.

Символ диода визуально представляет собой как его клеммы, так и катод и анод

Подключите черный зонд к катоду и красный зонд к аноду. Прикоснитесь к черному зонду к катодному концу светодиода, который обычно является более коротким. Затем нажмите красный зонд на анод, который должен быть длинным. Обязательно подключите черный зонд перед красным зондом, так как обратное может не дать вам точного показания.

• Убедитесь, что катод и анод не касаются друг друга во время этого теста, что может препятствовать прохождению тока через светодиодный индикатор и затруднять результаты.
• Черные и красные контакты также не должны касаться друг друга во время теста.
• Выполнение соединений должно привести к тому, что светодиод засветится.

Проверьте значение на цифровом дисплее мультиметра. Когда контакты мультиметра касаются катода и анода, неповрежденный светодиод должен отображать напряжение приблизительно 1600 мВ. Если во время теста на экране не появляется показаний, повторите попытку, чтобы убедиться, что соединения выполнены правильно. Если вы правильно выполнили тест, это может быть признаком того, что светодиодный индикатор не работает.

Метод комфортен для всех типов светоизлучающих диодов, независимо от их выполнения и количества выводов. Замыкая красноватый щуп на анод, а темный на катод исправный светодиод должен засветиться. При смене полярности щупов на дисплее тестера должна оставаться цифра 1. Свечение излучающего диодика во время проверки будет маленький и на неких светодиодах при ярчайшем освещении может быть неприметно. Для четкой проверки разноцветных LED с несколькими выводами следует знать их распиновку. В неприятном случае придется наобум перебирать выводы в поисках общего анода либо катода. Не стоит страшиться тестировать массивные светодиоды с железной подложкой. Мультиметр не способен вывести их из строя, методом замера в режиме прозвонки. Проверку светодиода мультиметром можно выполнить без щупов, используя гнезда для тестирования транзисторов.

Оцените яркость светодиода. Когда вы делаете правильные подключения для проверки своего светодиода, он должен засветится. Отметив показания на цифровом экране, посмотрите на сам светодиод. Если он не нормально светится, выглядит тусклым, это, скорее всего, некачественный светодиод. Если он сияет ярко, это,скорее всего качественный рабочий светодиод.

Мы надеемся, что в данной статье вы нашли все ответы на вопросы

Как узнать падение напряжения?

Для того чтобы определить, на сколько вольт светодиод, можно воспользоваться теоретическим и практическим методами. Они оба хороши и применяются в зависимости от ситуации и сложности испытуемого прибора.

Теоретический метод

Для анализа характеристик светодиода таким способом большую подсказку дают габариты прибора, цвет и форма его корпуса. Примеси различных химических элементов вызывают свечение кристаллов от красного до желтого цвета. Конечно, если видна расцветка корпуса, тогда можно определить некоторые параметры светодиода по внешнему виду. Но при его прозрачности придется воспользоваться мультиметром. Выставляем тестер на «обрыв» и щупами прикасаемся к выводам светодиода. Ток, проходящий через светодиод, вызывает слабое свечение кристалла.

В состав этих изделий входят различные полупроводниковые металлы. Этот фактор и влияет на падение напряжения на p-n-переходе. Чтобы обозначить такие характеристики, независимо от марок и производителей светодиода, их окрашивают в различные цвета. Но стоит знать, что конкретно утверждать, на сколько вольт светодиод, опираясь только на его окраску, будет неверно. Цвета этих приборов дают приблизительные значения для проведения измерений. Примерные параметры по цветовому признаку приведены в таблице.

На прямое напряжение светодиода не воздействуют габариты или вариации корпуса, однако может проглядываться количество кристаллов, которые излучают свет и соединяются последовательно. Бывают виды элементов SMD, где люминофор прячет цепочку кристаллов.

В корпусе SMD-светодиода последовательно соединяются три кристалла белого цвета. Наиболее часто они применяются в лампах на 220 В китайского производства. Из-за того, что такие светодиоды начинают реагировать только от 9,6 вольт, протестировать их мультиметром не удастся, так как его батарейка питания рассчитана на 9,5 В.

Теоретически можно воспользоваться интернетом, скачав специальную программу datasheet, в поисковике которой вписать известные параметры светодиода, его цвет. Это позволит найти приблизительные характеристики, где падение напряжения и значения тока могут быть неточными.

Практический метод

Проведение тестирования практическим способом позволяет получить наиболее точные значения силы тока и падения напряжения. Рассчитанная таким образом характеристика прибора позволяет безопасно и долговременно использовать его по назначению. Для получения неизвестных параметров потребуется вольтметр, мультиметр, блок питания, рассчитанный на 12 В, резистор от 510 Ом.

Принцип измерений аналогичен описанному выше для тестирования светодиода на номинальный ток. Необходимо собрать схему с резистором и вольтметром, после чего увеличивать постепенно напряжение до начала свечения кристалла. При достижении яркости высшей точки показания замедляют рост. Можно снимать с экрана номинальное напряжение светодиода.

При 1,9 вольт может отсутствовать свечение. В этом случае часто проверяется инфракрасный диод. Чтобы это уточнить, необходимо перевести излучатель в телефонную камеру. Если будет видно на экране белое пятно, то это и есть инфракрасный диод.

Если нет возможности применить блок питания на постоянные 12 В, можно использовать батарейку «Крона», рассчитанную на 9 вольт. При отсутствии вышеперечисленных источников питания отлично подойдет стабилизатор сетевого напряжения, который может выдавать необходимое выпрямленное напряжение, только потребуется заново рассчитать номинал сопротивления резистора, задействованного в схеме. В этом случае также нужно повышать напряжение до засвечивания светодиода. Напряжение, при котором произойдет свечение, и будет номинальным, на которое он рассчитан.

При неизвестных характеристиках светодиода обязательно необходимо рассчитывать его значения номинального тока и падения напряжения, чтобы предотвратить быстрый выход из строя.

Рассеяние мощности и тепла

Когда падение U на сопротивлении важно, нужно правильно подобрать резистор, способный рассеивать требуемую мощность. Потребление тока в 20 мА может показаться низким, но рассчитанная мощность говорит об обратном

Так, например, для падения напряжения на 30 В резистор должен рассеивать 1400 Ом. Расчет рассеиваемой мощности P = (Ures x Ures) / R,

• P — значение мощности, рассеиваемой резистором, которая ограничивает ток в светодиоде, Вт;
• U — напряжение на резисторе (в вольтах);
• R — значение резистора, Ом.

P = (28 x 28) / 1400 = 0,56 Вт.

Напряжение питания светодиода 1 вт не выдержало бы перегрев в течение длительного времени, да и 2 Вт тоже слишком быстро выходили бы из строя. Для этого случая необходимо параллельно подключить два резистора 2700 Ом / 0,5 Вт (или два резистора 690 Ом / 0,5 Вт в ряд) для равномерного распределения рассеивания тепла.

Разновидности

Светодиоды используются в различной технике. На данный момент существует 2 основных типа этих деталей:

1. Индикаторные или DIP. Относятся к маломощным светодиодам. Работают при переменном напряжении до 3.5 вольт, с мощностью до 0.06 Вт. Используются в качестве световых индикаторов для различной электронной техники. Эти элементы используют для поверхностного монтажа для осветительных лент.
2. Осветительные или мощные, работают при напряжении до 12 вольт, с мощностью в 2.6–3 Ватт. Используются для ламп и прожекторов освещения.

Технологии не стоят на месте. К лампам обычной конструкции, прибавились различные разновидности, отличающиеся только химическим составом кристалла.

1. Филоментные. Лампы, позволяющие получить белое свечения, за счет покрытия люминофорным составом. Мощность этого типа светодиодов увеличена за счет использования 28 параллельно соединенных кристаллов.
2. COB. Разработано за счет соединения кристаллов на алюминиевой подставке. Яркость свечения увеличивается за счет фокусировки покрытием из люминофора.
3. OLED. Схожи с более ранними типами светодиодов. Яркость и угол свечения увеличены за счет использования полимерных материалов для изготовления светового излучателя.
4. Волоконные. Полностью синтетическая конструкция с добавлением люминофора и полимеров.

Принцип действия этих световых элементов остался прежним. Изменилось только потребляемое напряжение, повысилась мощность и надежность.

Похожие записи:

Chipstarпрограмматоры универсальные Что измеряется в люменах и какие нормы освещенности на 1 квадратный метр? Подключение розетки 380в Пуэ 7 — правила устройства электроустановок Как по количеству изоляторов определить напряжение лэп? Выбор фотореле для уличного освещения