Αναλυτικά η τάση LED - πώς να μάθετε το ρεύμα λειτουργίας
Συχνά, τα LED πέφτουν στα χέρια ενός επισκευαστή ή ενός ραδιοερασιτέχνη χωρίς την εφαρμογή τεχνικής τεκμηρίωσης. Για τη σωστή χρήση συσκευών ημιαγωγών, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τα χαρακτηριστικά τους, διαφορετικά η πρόωρη αστοχία του στοιχείου εκπομπής φωτός είναι αναπόφευκτη. Αν και η παράμετρος ελέγχου για μια λυχνία LED είναι τρέχουσα, η γνώση της τάσης λειτουργίας είναι σημαντική - εάν ξεπεραστεί, η διάρκεια ζωής της διασταύρωσης p-n θα είναι μικρή.
Πώς να μάθετε ποιο LED βρίσκεται στη λάμπα
Η πιο εύκολη επιλογή είναι εάν η λάμπα είναι πλήρως λειτουργική. Σε αυτή την περίπτωση, πρέπει απλώς να μετρήσετε την πτώση τάσης σε οποιοδήποτε από τα στοιχεία. Εάν, όταν εφαρμόζεται ρεύμα, ένα ή περισσότερα στοιχεία δεν λάμπουν (ή όλα), πρέπει να πάτε από την άλλη.
Εάν ο λαμπτήρας είναι κατασκευασμένος σύμφωνα με το σχήμα με οδηγό, τότε η τάση εξόδου υποδεικνύεται στον οδηγό με τη μορφή άνω και κάτω ορίων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο οδηγός σταθεροποιεί το ρεύμα. Για να γίνει αυτό, πρέπει να αλλάξει την τάση εντός ορισμένων ορίων.Η πραγματική τάση θα πρέπει να μετρηθεί με ένα πολύμετρο και να βεβαιωθείτε ότι είναι κανονική. Στη συνέχεια, προσδιορίστε οπτικά (κατά μήκος των τροχιών της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος) τον αριθμό των παράλληλων αλυσίδων LED στη μήτρα και τον αριθμό των στοιχείων στην αλυσίδα. Τάση οδηγούς πρέπει να διαιρεθεί με τον αριθμό των στοιχείων που συνδέονται σε σειρά. Εάν η τάση στον οδηγό δεν υποδεικνύεται, τότε μπορεί να μετρηθεί μόνο στην πραγματικότητα.
Εάν το φωτιστικό είναι κατασκευασμένο σύμφωνα με το κύκλωμα με αντίσταση έρματος και η αντίστασή του είναι γνωστή (ή μπορεί να μετρηθεί), τότε η τάση LED μπορεί να προσδιοριστεί με υπολογισμό. Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να γνωρίζετε το ρεύμα λειτουργίας. Σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να υπολογίσετε:
- πτώση τάσης στην αντίσταση - Uresistor \u003d Irab * Αντίσταση.
- πτώση τάσης στην αλυσίδα LED – Uled=Usupply – Uresistor;
- διαιρέστε το Uled με τον αριθμό των συσκευών στην αλυσίδα.
Εάν το Iwork είναι άγνωστο, μπορεί να ληφθεί ίσο με 20-25 mA (ένα κύκλωμα με αντίσταση χρησιμοποιείται για λαμπτήρες χαμηλής ισχύος). Η ακρίβεια θα είναι αποδεκτή για πρακτικούς σκοπούς.
Πόσα βολτ είναι η μπροστινή τάση του LED
Εάν μελετήσετε το τυπικό χαρακτηριστικό ρεύματος τάσης του LED, μπορείτε να παρατηρήσετε πολλά χαρακτηριστικά σημεία σε αυτό:
- Στο σημείο 1 p-n η μετάβαση αρχίζει να ανοίγει. Το ρεύμα ρέει μέσα από αυτό και το LED αρχίζει να ανάβει.
- Καθώς η τάση αυξάνεται, το ρεύμα φτάνει στην τιμή εργασίας (σε αυτή την περίπτωση 20 mA) και στο σημείο 2 η τάση λειτουργεί για αυτό το LED, η φωτεινότητα της λάμψης γίνεται βέλτιστη.
- Με περαιτέρω αύξηση της τάσης, το ρεύμα αυξάνεται και στο σημείο 3 φτάνει τη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή του. Μετά από αυτό, γρήγορα αποτυγχάνει και η καμπύλη CVC μεγαλώνει μόνο θεωρητικά (διακεκομμένη περιοχή).
Πρέπει να σημειωθεί ότι μετά το τέλος της καμπής και φτάνοντας στη γραμμική τομή, το χαρακτηριστικό I–V έχει μεγάλη κλίση, η οποία οδηγεί σε δύο συνέπειες:
- όταν το ρεύμα αυξάνεται (για παράδειγμα, εάν ο οδηγός δυσλειτουργεί ή δεν υπάρχει αντίσταση έρματος), η τάση αυξάνεται ελαφρώς, επομένως μπορούμε να μιλάμε για σταθερή πτώση τάσης στη διασταύρωση p-n, ανεξάρτητα από το ρεύμα λειτουργίας (φαινόμενο σταθεροποίησης).
- Με μια μικρή αύξηση της τάσης, το ρεύμα αυξάνεται γρήγορα.
Επομένως, είναι αδύνατο να αυξηθεί σημαντικά η τάση στο στοιχείο σε σχέση με το λειτουργικό.
Πόσα βολτ είναι τα LED
Οι παράμετροι των LED εξαρτώνται κυρίως από το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται η διασταύρωση p-n, αν και ορισμένα από τα χαρακτηριστικά εξακολουθούν να εξαρτώνται από το σχεδιασμό. Οι τυπικές τιμές της τάσης λειτουργίας και το χρώμα της λάμψης για στοιχεία χαμηλής ισχύος σε ρεύμα 20 mA συνοψίζονται στον πίνακα:
| Υλικό | Χρώμα λάμψης | Εύρος μπροστινής τάσης, V |
|---|---|---|
| GaAs, GaAlAs | Υπέρυθρες | 1,1 – 1,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | το κόκκινο | 1,5 – 2,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Πορτοκάλι | 1,7 – 2,8 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Κίτρινος | 1,7 – 2,5 |
| GaP, InGaN | Πράσινος | 1,7 – 4 |
| ZnSe, InGaN | Μπλε | 3,2 – 4,5 |
| Φώσφορος | άσπρο | 2,7 – 4,3 |
Τα ισχυρά LED φωτισμού λειτουργούν σε υψηλά ρεύματα. Έτσι, το κρύσταλλο του δημοφιλούς LED 5730 έχει σχεδιαστεί για μακροχρόνια λειτουργία σε ρεύμα 150 mA.Αλλά λόγω του απότομου CVC που σταθεροποιεί την πτώση τάσης, το Uwork του είναι περίπου 3,2 V, το οποίο ταιριάζει στην τιμή που υποδεικνύεται στον πίνακα.
Πώς να προσδιορίσετε την τάση
Η πιο προφανής μέθοδος για τον προσδιορισμό της τάσης μιας συσκευής ημιαγωγών είναι η χρήση ενός ρυθμιζόμενου τροφοδοτικού. Εάν η παροχή ρεύματος ρυθμίζεται από την αρχή και ταυτόχρονα είναι δυνατός ο έλεγχος ρεύματος (και ακόμα καλύτερα - ο περιορισμός του), τότε δεν χρειάζεται τίποτα άλλο.
Απαραίτητη συνδέστε το LED στην πηγή, τηρώντας αυστηρά πόλωση. Στη συνέχεια, πρέπει να αυξήσετε ομαλά την τάση (έως 3..3.5 V). Σε μια ορισμένη τάση, η λυχνία LED θα αναβοσβήσει με πλήρη ισχύ. Αυτό το επίπεδο θα αντιστοιχεί κατά προσέγγιση στο ρεύμα λειτουργίας, το οποίο μπορεί να διαβαστεί σε ένα αμπερόμετρο. Εάν η συσκευή δεν διαθέτει ενσωματωμένο αμπερόμετρο, τότε είναι πολύ επιθυμητό να ελέγχετε το ρεύμα χρησιμοποιώντας μια εξωτερική συσκευή.
Αυτή η μέθοδος εφαρμόζεται σε συσκευές στο οπτικό εύρος. Η λάμψη των LED UV και IR δεν είναι ορατή στην ανθρώπινη όραση, αλλά στην τελευταία περίπτωση, μπορείτε να παρακολουθήσετε το LED να ανάβει μέσω της κάμερας του smartphone. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να παρακολουθηθεί η εμφάνιση της υπέρυθρης ακτινοβολίας.
Σπουδαίος! Όταν η τάση αυξάνεται, μην υπερβαίνετε το όριο των 3..3.5 V! Εάν το LED δεν ανάβει κάτω από αυτές τις συνθήκες, η συσκευή μπορεί να συνδεθεί με αντίστροφη πολικότητα. Μπορεί να αποτύχει λόγω υπέρβασης του ορίου αντίστροφης τάσης.
Εάν δεν υπάρχει ρυθμιζόμενη πηγή, μπορείτε να πάρετε ένα συμβατικό τροφοδοτικό με σταθερή έξοδο, η οποία είναι προφανώς υψηλότερη από την αναμενόμενη τάση LED. Ή ακόμα και μια μπαταρία 9 V, αλλά σε αυτήν την περίπτωση θα μπορείτε να ελέγξετε μόνο ένα LED χαμηλής ισχύος.Μια αντίσταση πρέπει να συγκολληθεί σε σειρά στο στοιχείο εκπομπής φωτός έτσι ώστε το ρεύμα στο κύκλωμα να μην υπερβαίνει το ανώτερο όριο. Εάν υποτεθεί ότι το LED είναι χαμηλής ισχύος και λειτουργεί με ρεύμα όχι μεγαλύτερο από 20 mA, τότε για μια πηγή με τάση εξόδου 12 V, η αντίσταση πρέπει να είναι περίπου 500 ohms. Εάν χρησιμοποιείτε ένα ισχυρό φωτιστικό (για παράδειγμα, μέγεθος 5730) με ρεύμα 150 mA (η μπαταρία δεν θα παρέχει πάντα τέτοιο ρεύμα), τότε η αντίσταση πρέπει να είναι περίπου 10 ohms. Είναι απαραίτητο να συνδέσετε το κύκλωμα σε μια πηγή σταθερής τάσης, βεβαιωθείτε ότι το LED ανάβει και μετρήστε την πτώση τάσης σε αυτό.
Υπάρχουν εναλλακτικοί τρόποι για να μάθετε πόσο βολτ υπολογισμένο LED.
πολύμετρο
Με ορισμένα πολύμετρα, η τάση που εφαρμόζεται στους ακροδέκτες στη λειτουργία δοκιμής διόδου είναι αρκετά υψηλή για να ανάψει το LED. Μια τέτοια συσκευή μέτρησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της τάσης λειτουργίας του LED, ενώ ταυτόχρονα ελέγχεται το pinout του στοιχείου ημιαγωγού. Εάν η σύνδεση p-n είναι σωστά συνδεδεμένη, η διασταύρωση θα αρχίσει να λάμπει και ο ελεγκτής θα δείξει κάποια αντίσταση (ανάλογα με τον τύπο του LED). Το πρόβλημα με αυτή τη μέθοδο είναι ότι απαιτείται ένα δεύτερο πολύμετρο για τη μέτρηση της πραγματικής τιμής λειτουργίας U στις ακίδες LED. Και ένα άλλο σημείο: η τάση μέτρησης του πολύμετρου είναι απίθανο να είναι αρκετή για να φέρει το LED στο τρέχον σημείο λειτουργίας. Οπτικά, αυτό γίνεται αντιληπτό από την ανεπαρκώς φωτεινή λάμψη και για μετρήσεις αυτό σημαίνει ότι το LED δεν έχει φτάσει στο γραμμικό τμήμα του CVC και η πραγματική τιμή της τάσης λειτουργίας θα είναι υψηλότερη.
Από εμφάνιση
Η τάση λειτουργίας μπορεί να εκτιμηθεί κατά προσέγγιση από την εμφάνιση και το χρώμα της λάμψης LED (μερικές φορές το χρώμα μπορεί να προσδιοριστεί ακόμη και χωρίς να τροφοδοτηθεί η συσκευή). Για να το κάνετε αυτό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον παραπάνω πίνακα. Αλλά είναι αδύνατο να προσδιοριστεί με σαφήνεια η τάση από το χρώμα της λάμψης LED. Συχνά, οι κατασκευαστές χρωματίζουν την ένωση έτσι ώστε το χρώμα της ακτινοβολίας της διασταύρωσης p-n να σχηματίζεται με το χρώμα του φακού και να λαμβάνεται μια νέα απόχρωση. Επιπλέον, ακόμη και μέσα στο ίδιο χρώμα, υπάρχει διάδοση παραμέτρων (βλ. πίνακα) για LED διαφορετικών τύπων. Έτσι, για ένα λευκό LED, η διαφορά τάσης μπορεί να φτάσει περισσότερο από 50%.
Πώς να μάθετε για ποιο ρεύμα αξιολογείται ένα LED
Όλα τα παραπάνω ισχύουν για συνηθισμένα LED που λειτουργούν χωρίς πρόσθετα ενσωματωμένα στοιχεία. Οι υπάρχουσες τεχνολογίες σάς επιτρέπουν να ενσωματώσετε πρόσθετα εξαρτήματα στη θήκη της συσκευής. Για παράδειγμα, αντιστάσεις απόσβεσης. Έτσι λαμβάνονται τα LED για υψηλότερη τάση - 5,12 ή 220 V. Είναι σχεδόν αδύνατο να προσδιοριστεί οπτικά η τάση ανάφλεξης τέτοιων συσκευών.. Επομένως, υπάρχει μόνο ένας τρόπος.
Εάν οι προηγούμενες μέθοδοι δεν λειτούργησαν και είστε βέβαιοι ότι το LED λειτουργεί, θα πρέπει να προσπαθήσετε να εφαρμόσετε αυξημένη τάση σε αυτό. Πρώτα, 5 V, στη συνέχεια αυξήστε την τάση στα 12 V, εάν δεν υπάρχει αποτέλεσμα, μπορείτε να προσπαθήσετε να αυξήσετε περαιτέρω, μέχρι 220 V. Αλλά είναι καλύτερο να μην πειραματιστείτε σε τέτοιες τιμές - αυτή η τάση είναι επικίνδυνη για τον άνθρωπο. Επιπλέον, σε περίπτωση σφάλματος, μπορείτε να λάβετε την καταστροφή του περιβλήματος LED. Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να συμβεί ένα μικρό σκάσιμο, τήξη της μόνωσης του σύρματος, πυρκαγιά κ.λπ.Προς το παρόν, η τεχνολογία έχει προχωρήσει πολύ μπροστά και το LED δεν είναι τόσο ακριβό ώστε να διακινδυνεύει τον εξοπλισμό και την υγεία εξαιτίας του.
Ενισχύστε τις γνώσεις σας με βίντεο.
