Podrobnosti o napetosti LED - Kako vedeti delovni tok
Pogosto v rokah serviserja ali radioamaterja LED diode padejo brez uporabe tehnične dokumentacije. Za pravilno uporabo polprevodniških elementov je potrebno poznati njihove lastnosti, sicer je hitra okvara svetlečega elementa neizogibna. Čeprav je krmilni parameter za LED trenutni, je pomembno poznati delovno napetost - če je presežena, življenjska doba p-n spoja ne bo trajala dolgo.
Kako vedeti, katera LED je v svetilki
Najlažji način je, če je svetilka popolnoma delujoča. V tem primeru morate samo izmeriti padec napetosti na katerem koli od elementov. Če eden ali več elementov ne sveti (ali vsi), ko je napajanje vklopljeno, morate iti drugače.
Če je svetilka zgrajena z gonilnim vezjem, ima gonilnik izhodno napetost navedeno kot zgornjo in spodnjo mejo. To je zato, ker gonilnik stabilizira tok. Da bi to naredili, mora spremeniti napetost v določenih mejah. Dejansko napetost bo treba izmeriti z multimetrom in se prepričati, da je normalna. Nato vizualno (na tirih PCB) določite število vzporednih verig LED v matriki in število elementov v verigi. Napetost voznika je treba deliti s številom zaporedno povezanih elementov.Če napetost na gonilniku ni označena, jo lahko merite le dejansko.
Če je svetilka zgrajena po shemi z balastnim uporom in je njegova upornost znana (ali jo je mogoče izmeriti), se lahko napetost LED določi z izračunom. Za to morate poznati delovni tok. V tem primeru je treba izračunati:
- padec napetosti na uporu - Uresistor=Irab*Rresistor;
- padec napetosti na verigi LED - Uled=Upply - Uresistor;
- Uled delite s številom naprav v verigi.
Če Irab ni znan, se lahko vzame kot 20-25 mA (uporno vezje se uporablja za luči z nizko močjo). Natančnost bo sprejemljiva za praktične namene.
Koliko voltov je prednja napetost LED
Če preučujete standardno volt-ampersko karakteristiko LED, boste na njej opazili več značilnih točk:
- V točki 1 se p-n spoj začne odpirati. Skozi njo začne teči tok in LED dioda začne svetiti.
- Z naraščajočo napetostjo tok doseže delovno vrednost (v tem primeru 20 mA) in v točki 2 napetost deluje za to LED, svetlost sijaja postane optimalna.
- Z nadaljnjim naraščanjem napetosti tok raste in doseže najvišjo dovoljeno vrednost v točki 3. Nato hitro odpove in CVC krivulja raste le teoretično (črtkan del).
Upoštevati je treba, da je po koncu pregiba in doseganju linearnega odseka CVC bolj strm, kar vodi do dveh posledic:
- Ko se tok poveča (na primer, če gonilnik odpove ali ni balastnega upora), napetost raste šibko, zato lahko govorimo o konstantnem padcu napetosti na p-n spoju, ne glede na delovni tok (učinek stabilizacije);
- z majhnim povečanjem napetosti tok hitro raste.
Zato ni mogoče opazno povečati napetosti na elementu glede na delovno napetost.
Koliko voltov LED je na voljo
Parametri LED diod so odvisni predvsem od materiala, iz katerega je narejen p-n spoj, nekatere značilnosti pa so še vedno odvisne od zasnove. Tipične vrednosti delovne napetosti in barve sijaja za elemente nizke moči pri 20 mA so povzete v tabeli:
| Material | Barva sijaja | Območje neposredne napetosti, V |
|---|---|---|
| GaAs, GaAlAs | Infrardeči | 1,1 – 1,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | rdeča | 1,5 – 2,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Oranžna | 1,7 – 2,8 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Rumena | 1,7 – 2,5 |
| GaP, InGaN | Zelena | 1,7 – 4 |
| ZnSe, InGaN | Modra | 3,2 – 4,5 |
| Fosfor | Bela | 2,7 – 4,3 |
Svetleče diode z visoko močjo delujejo pri visokih tokovih. Na primer, kristal priljubljene LED 5730 je zasnovan za dolgotrajno delovanje pri toku 150 mA. Toda zaradi strme krivulje E-V, ki stabilizira padec napetosti, je njegov Urab približno 3,2 V, kar ustreza vrednosti, prikazani v tabeli.
Kako najti napetost
Najbolj očiten način določanja napetosti polprevodniške naprave je uporaba nastavljivega napajalnika. Če je napajanje regulirano od nič in je mogoč tokovni nadzor (ali še bolje, tokovna omejitev), potem ni potrebno nič drugega.
Moraš priključite LED do vira, strogo upoštevanje polarnost. Nato gladko dvignite napetost (do 3...3,5 V). Pri določeni napetosti bo LED utripala s polno močjo. Ta raven bo približno ustrezala delovnemu toku, ki ga je mogoče odčitati z ampermetra. Če instrument nima vgrajenega ampermetra, je zelo zaželeno spremljanje toka z zunanjim merilnikom.
Ta metoda se uporablja za naprave z optičnim dosegom. Sijaj UV in IR LED ni viden človeškemu očesu, v slednjem primeru pa lahko opazujete vklop LED preko kamere pametnega telefona. Na ta način lahko spremljate pojav infrardečega sevanja.
Pomembno! Pri dvigovanju napetosti ne prekoračite meje 3...3,5 V! Če lučka LED ne zasveti pod temi pogoji, je polarnost naprave morda napačna. Lahko odpove zaradi prekoračitve omejitve povratne napetosti.
Če ni reguliranega vira, lahko vzamete navaden napajalnik s fiksnim izhodom, za katerega veste, da je višji od pričakovane napetosti LED. Ali celo 9-voltno baterijo, vendar v tem primeru lahko preizkusite le majhno moč LED. Na svetlobni element je treba zaporedno spajkati upor, tako da tok v tokokrogu ne preseže zgornje meje. Če se domneva, da je LED nizke moči in deluje s tokom največ 20 mA, potem mora biti za vir z izhodno napetostjo 12 V upor približno 500 ohmov. Če se uporablja visokozmogljiva svetlobna naprava (npr. Velikost 5730) s tokom 150 mA (baterija ne zagotavlja vedno tega toka), mora biti upor približno 10 ohmov. Vezje je treba priključiti na vir enosmerne napetosti, se prepričati, da LED sveti in izmeriti padec napetosti na njej.
Obstajajo tudi alternativni načini, kako ugotoviti, koliko Volti, za katere je LED ocenjena..
Z multimetrom
V nekaterih multimetrih je napetost, uporabljena na sponkah v načinu testiranja diod, dovolj visoka, da vžge LED. Takšen merilnik se lahko uporablja za določanje delovne napetosti LED, medtem ko preverja pinout polprevodniškega elementa.Če je pravilno priključen, bo p-n spoj začel svetiti, tester pa bo pokazal nekaj upora (odvisno od vrste LED). Težava pri tej metodi je, da boste potrebovali drugi multimeter za merjenje dejanske U-vrednosti na nožicah LED. In še ena točka: merilna napetost multimetra verjetno ne bo zadostovala, da bi LED pripeljala do trenutne delovne točke. Vizualno se to opazi po premalo svetlem siju, pri meritvah pa bo to pomenilo, da LED ni dosegla linearnega dela CVC in bo dejanska vrednost delovne napetosti višja.
Po videzu
Obratovalno napetost lahko približno ocenimo po videzu in barvi LED (včasih lahko barvo določimo tudi brez napajanja naprave). Če želite to narediti, lahko uporabite zgornjo tabelo. Vendar ne morete enolično določiti napetosti glede na barvo sijaja LED. Proizvajalci pogosto obarvajo spojino, tako da se emisijska barva p-n spoja oblikuje z barvo leče in dobi nov odtenek. Poleg tega tudi znotraj ene same barve obstaja razpršenost parametrov (glej tabelo) za različne vrste LED. Na primer, za belo LED je lahko razlika v napetosti več kot 50%.
Kako vedeti, kakšna je trenutna zmogljivost LED
Vse navedeno velja za običajne LED diode, ki delujejo brez dodatnih vgrajenih elementov. Obstoječa tehnologija omogoča vgradnjo dodatnih komponent v telo naprave. Na primer, dušilni upori. Tako dobite LED diode za višjo napetost - 5, 12 ali 220 V. Vizualno določite napetost vžiga takšnih naprav je skoraj nemogoče. Ostaja torej ena pot.
Če prejšnje metode niso uspele in ste prepričani, da je LED pokvarjena, poskusite nanjo uporabiti višjo napetost.Najprej 5 V, nato povečajte napetost na 12 V, če ni rezultata - lahko poskusite še povečati, do 220 V. Vendar je bolje, da ne eksperimentirate do te napetosti, saj je nevarno za zdravje ljudi. Poleg tega lahko v primeru napake uničite telo LED. To lahko povzroči majhno eksplozijo, stopljeno izolacijo žice, požar itd. Dandanes je tehnologija napredovala in LED diode niso dovolj drage, da bi zaradi njih tvegali svojo opremo in zdravje.
Utrdimo svoje znanje s pomočjo videa.
