Ak-montazh.ru

Интернет-энциклопедия по ремонту
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое светодиод: как работает, как узнать его мощность

Светодиод это: что такое, назначение, как определить для чего нужен

Светодиод это: что такое, назначение, как определить для чего нужен

Светодиод – это полупроводник, превращающий электроток в световое излучение. Общепринятое обозначение – LED (диод, излучающий свет). Все светодиоды делятся на индикаторные и осветительные. Первые маломощные, поэтому неяркие, используются в роли индикаторов в электроприборах и для подсветки. Вторые яркие и мощные, применяются для изготовления осветительных приборов. Массовый переход на этот вид освещения обусловлен отсутствием в конструкции вредных веществ и стекла, простотой утилизации.

Принцип работы и устройство световых диодов

Диод, излучающий свет, состоит из подложки и кристалла. Подложка может быть любой формы, самая распространенная квадратная. На корпус накладывается рефлектор и линза. Кристалл укладывается на рефлектор. Свет излучается во время прохождения электротока через p-n-переход кристалла.

Для присоединения к сети имеются два (или больше) выводов (анодов и катодов), некоторые из них соединены с кристаллом. Линза чаще всего изготовлена из прозрачного полимера, основное предназначение – определить направленность луча и угол рассеивания.

Причина свечения кристалла – рекомбинация электронов и дырок на p-n-переходе, образованном двумя полупроводниками с различной проводимостью. Перемещение частиц обеспечивают примеси (доноры и акцепторы). Важно, чтобы у кристалла не было дефектов, препятствующих излучению видимого светового луча. Для обеспечения таких хаpaктеристик на пpaктике кристалл производится многослойным.

Чтобы получить свечение белого цвета, необходимо:

  • смешать цвета по технологии RGB;
  • нанести на кристалл, излучающий ультрафиолет, люминофор, создающий красный, зеленый и гoлyбой цвет;
  • нанести на гoлyбой диод зеленый и красный люминофор.

Каждый из этих методов обладает плюсами и минусами. RGB позволяет получать различные температуры цвета и менять ток, проходящий по диодам, для изменения оттенка. Наличие в корпусе нескольких кристаллов дает возможность увеличить силу и поток света. Недостаток – не одинаковый оттенок цвета по краям и в середине, что приводит к перегреву и неравномерности старения.

Использование люминофора позволяет снизить стоимость светодиодов, не теряя качества белого цвета. Но светоотдача ниже, сложно люминофор нанести равномерно, поэтому температура света определяется не точно. Основной недостаток заключается в том, что люминофор стареет быстрее, чем кристалл.

Внимание! Область применения светодиодов зависит от технологии производства. Для изготовления осветительных приборов используются в основном диоды с люминофором (из RGB производятся только ленты).

По конструкции светодиоды делятся на:

  • DIP;
  • SMD;
  • мощные;
  • филаментные;
  • COB;
  • OLED;
  • волоконные.

DIP-светодиоды нужны для изготовления световых индикаторов. Диаметр корпуса 3 или 5 мм, в корпус установлен кристалл и провод, соединяющий его с анодом, и рассеиватель. Для присоединения к сети на корпусе 2 вывода – катод и анод.

Мощные диоды создают интенсивный световой поток при токе до 1,4 А. Кристалл выделяет много тепла, поэтому устанавливается на радиатор из алюминия, одновременно выполняющий функции отражателя. Для обеспечения требуемого уровня электротока в схему включается специальный ограничивающий драйвер, одновременно стабилизирующий напряжение.

Светодиодные лампы filament пользуются популярностью у дизайнеров благодаря внешнему сходству с лампами накаливания. Корпус из обычного или сапфирового стекла толщиной до 1,5 мм, покрытого люминофором, 28 полупроводников соединены последовательно и установлены на подложку. Основное преимущество – угол рассеивания света до 360 градусов.

COB-светодиод (или Chip-On-Board) относится к группе самых современных. На подложку из алюминия (или стекла) размещается большое количество кристаллов и покрывается люминофором. COB светит равномерно по всей площади линзы. Эти светящиеся диоды используются при производстве планшетов, ноутбуков и телевизоров. Работают они так же, как DIP.

Светодиоды OLED, применяемые при производстве миниатюрных смартфонов, планшетов, телевизоров, состоят из:

  • подложки (пластик, стекло, фольга);
  • прослойки из полимера;
  • органического вещества, проводящего ток;
  • анода из олова и оксида индия;
  • катода из алюминия.

Принцип действия аналогичен SMD, но поток света и угол свечения больше, органика служит дольше, чем обычный полупроводник. К достоинствам можно отнести так же низкую себестоимость, угол свечения до 270 градусов, минимальные размеры.

Волоконные диоды производятся из нитей терефталата полиэтилена, обработанных специальным раствором и полимером, покрытых тонким слоем суспензии литий-алюминиевого фторида. Для бытового применения производятся кабели в трубках ПВД как для подсветки, так для освещения.

Основные хаpaктеристики

Выбирая светодиодные осветительные приборы важно знать технические и оптические хаpaктеристики: напряжение, ток, мощность, светоотдачу, температуру свечения, угол рассеивания, размеры и срок службы.

Ток потрeбления светодиода

Стандартный светодиодный кристалл работает на токе 20 мА. Если в чипе несколько кристаллов, эта цифра умножается на 2,3,4. Определить точное значение необходимо при выборе резистора, так как существуют модули, потрeбляющие ток до 1 А.

От величины тока зависит стабильность работы осветительного прибора. Интенсивность излучения снижается при малейшем отклонении вниз, одновременно снижается температура света и появляется синий оттенок в потоке.

Важно! Светодиод перегорает при минимальном повышении тока.

Все осветительные приборы подключаются через резистор, обеспечивающий требуемый уровень тока. При подключении одного светодиода блок можно заменить резистором. Сопротивление зависит от хаpaктеристик источника света.

Номинальное напряжение

Напряжение, необходимое кристаллу в SMD или DIP, зависит от его цвета и варьирует в пределах 1,8-3,5 В. Самое низкое напряжение требуется для источников, излучающих желтый и красный цвет (1,8-2,4 В). Для работы белых, синих и зеленых чипов требуется 3-3,5 В. Сколько вольт требуется осветительному прибору, зависит от количества чипов. Обычно это 2-12 В для маломощных изделий и 12-36 В для мощных ламп и прожекторов.

Значение этого параметра особенно важно при параллельном подключении, так как при отклонении всего на 0,1 В ток повышается в 1,5 раз, источник света выходит из строя.

Читайте так же:
Как сделать прокладку труб системы отопления: в частном доме, в полу, в земле

Сопротивление

Сопротивление светодиода меняется в зависимости от типа подключения (величины тока и напряжения).

Согласно закону Ома, сопротивление равно соотношению напряжения к току. Сразу после подключения к источнику питания сопротивление большое, после открытия p-n перехода снижается благодаря снижению напряжения и росту тока. При протекании электротока в обратном направлении сопротивление очень высокое, так как диоды проводят электричество только в одном направлении.

Важно! Типовое значение сопротивления указывается в технической документации.

Светоотдача и угол свечения

Светодиод DIP c диаметром 5 мм излучает поток в 1-5 лм, мощная лампа – до 350 лм. Свет более яркий в центре, по краям угла рассеивания яркость снижается. Площадь освещенности увеличивается при помощи линз. Угол рассеивания зависит от формы диода, варьирует в пределах 20-120 градусов.

Мощность светодиодных ламп

Мощность светодиода определяется умножением тока на падение напряжения. Например, для СМД 5050 ток 0,06 А, падение напряжения для белого кристалла 3,3В, мощность 0,06*3,3 = 0,198 Вт.

При замене лампы накаливания на светодиодную используется простой расчет. Мощность «лампочки Ильича» делится на 8. Например, для замены источника на 100 Вт требуется светодиодный прибор на 100/8 = 12,5 Вт. Но такой расчет подходит только при покупке качественного источника света.

Цветовая температура

Температура обеспечивает комфортность восприятия света, излучаемого конкретным прибором. В маркировке этот параметр обозначается как 4 цифры и буква «К».

Цвет светодиодов лампах:

  • 1800 К (красный) – декоративная подсвета, подсветка растений;
  • 2700-330 (желтый) – подсветка интерьеров;
  • 30000-3500 К (теплый белый) – для замены ламп накаливания в жилых и офисных помещениях;
  • 3500-5300 К (дневной) – для освещения рабочих мест на производстве;
  • От 5300 (холодный белый) – для уличного освещения;
  • 6000-7000 К (синий) – подсветка растений.

Внимание! Некоторые производители определяют температуру по длине волн и обозначают как λ или нм.

Размер чипа Led элемента

Измерить светодиод при покупке нельзя, можно определить количество кристаллов, если нет люминофора. Размеры SMD указываются в маркировке. Первые 2 цифры – длина чипа, последние – ширина.

Ток определяется не по размеру чипа, а по размеру кристалла.

В квадратных моделях обычные кристаллы 30mil или 45mil с мощностью 1 или 2 Вт. В диодах с мощность 10-100 Вт кристаллы 24 milх24mil, 24 milх44mil либо 44 milх44mil. В маломощных изделиях может быть несколько элементов различных размеров, соединенных параллельно или последовательно.

Виды светодиодов по назначению

По сфере применения светодиоды делятся на 2 группы: индикационные и осветительные. Оба вида могут быть разноцветные (с тремя кристаллами). Существуют так же диоды, излучающие ультрафиолетовый и инфpaкрасный свет.

Индикаторные светодиоды отличительные особенности

Индикаторные светодиоды используются для подсветки и индикации панелей и дисплеев электроприборов, изготовления световых табло, игрушек, елочных украшений. По форме они прямоугольные, овальные или круглые, самые популярные имеют диаметр 3-10 мм, мощность до 0,2 Вт, яркость умеренная.

Индикаторные диоды делятся на:

  • DIP – цилиндрические, одно- и многоцветные с углом рассеивания 20 градусов;
  • Super Flux «Piranha – с прямоугольным корпусом, могут крепиться на плате, температура свечения разная, угол рассеивания 40-120 градусов, предназначены для использования на трaнcпортных средствах и вывесках;
  • Straw Hat – с большим радиусом линзы и небольшой высотой, угол рассеивания 100-140 градусов.

По типу кристаллов индикаторные изделия бывают:

  • двойные (фосфор и галлий), цвет оранжевый или зеленый;
  • тройные (галлий, мышьяк, алюминий), цвет желтый или оранжевый;
  • тройные (фосфор, мышьяк, галлий), цвет желто-зеленый или красный.

Справка! SMD 3528 используются как для индикации, так для освещения.

Осветительные светодиоды отличительные особенности

Назначение осветительных диодов – стать частью приборов освещения различного назначения (лент, ламп, фар, прожекторов, ручных фонариков). Большинство изделий этого вида обладают сравнительно большой мощностью и излучает белый свет.

К этой группе относятся:

  • все СМД-диоды на медной или алюминиевой подложке с углом рассеивания 100-130 градусов;
  • COB-диоды с большим количеством кристаллом и мощным потоком света;
  • Filament LED со спектром свечения, близким к лампам накаливания.

Справка! В большинстве осветительных приборов установлены СМД-диоды.

Достоинства и недостатки осветительных светодиодов

Человечество пока не изобрело идеальный источник света. Каждый вид имеет свои плюсы и минусы.

К достоинствам светодиодов потребители относят:

  • преобразование электроэнергии в свет с минимальными потерями;
  • малый нагрев при надлежащем уровне теплоотвода;
  • чистоту излучаемого света;
  • отсутствие инфpaкрасной и ультрафиолетовой составляющей;
  • надежность и механическую прочность;
  • срок службы до 100 тыс. часов (если изделие качественное);
  • безопасность благодаря низкому напряжению потрeбляемого тока;
  • экономичность при большом потоке света;
  • высокую светоотдачу (до 250 лм/Вт);
  • небольшие размеры;
  • широкую область применения;
  • возможность организовать систему освещения пpaктически любого цвета;
  • угол рассеивания, позволяющий подобрать вариант для любого помещения;
  • оптимальный коэффициент пульсации;
  • экологичность (отсутствие вредных веществ);
  • простоту утилизации.

При создании или замене системы освещения стоит вспомнить о недостатках:

  • необходимости в качественном драйвере;
  • старении светодиодов в процессе эксплуатации;
  • высокой стоимости.

Основная причина недоверия рядовых потребителей – наличие на рынке большого объема некачественной продукции. При покупке требуется не только драйвер, но и устройство качественной системы охлаждения.

Основные выводы

Четкой классификации светодиодов по сферам применения не существует, так как эти источники света пpaктически никогда не изготавливаются для какой-то конкретной цели.

Осветительные диоды монтируются в различные приборы:

  • традиционные лампы с цоколем;
  • цилиндрические лампы «кукуруза»;
  • ленты (одно- и многоцветные);
  • точечные светильники;
  • панели;
  • прожекторы;
  • переносные фонари.

Потребители выбирают осветительные приборы не только по виду диодов, но и по другим параметрам:

  • световому потоку;
  • мощности;
  • цвету света;
  • виду цоколя;
  • уровню пульсации;
  • углу рассеивания;
  • степени защищенности.
Читайте так же:
Как отрезать трубу с газом: порядок, правила и этапы проведения работ

У качественного светодиодного источника имеется маркировка, по которой можно определить мощность, световой поток, уровень пульсации, угол рассеивания. Вероятность приобрести некачественное изделие снижается, если покупки совершаются больших магазинах. Предпочтения нужно отдать продукции известных производителей: Philips; Osram; Eurolamp.

При создании системы освещения в новом доме или квартире для расчетов лучше пригласить специалиста. Он нужен для того, чтобы не тратить время на изучение всех источников света, предлагаемых на рынке, из классификации, особенностей, преимуществ и недостатков. Самостоятельно выбрать светодиод можно при необходимости заменить лампы в имеющихся светильниках или покупке одного или двух осветительных приборов.

Как определить мощность светодиода

С годами рынок предлагает все большее разнообразие светодиодов. Они отличаются цветом, напряжением, мощностью и т.д.
Если вам в руки попался светодиод и вы хотите его использовать, то непременно нужно разобраться какой мощности это устройство, иначе можно элементарно спалить его.
Как определить мощность светодиода? Об этом расскажем в данной статье.
Светодиод представляет собой полупроводниковый кристалл. Он может быть в корпусе или без него, но в любом случае у него будет два вывода: положительный и отрицательный. Мощностью светодиодов часто называют показатели в ваттах. Однако это не совсем верно. Это делается для простоты понимания. У светодиодов есть показатель максимума рабочего тока, при котором он может работать. А мощность зависит от количества тока, который вы ему дадите.

Светодиоды малой мощности

Так же их называют индикаторными. Их смело можно назвать самым распространенным видом светодиодов. Они небольшого размера (2-20 миллиметров в диаметре). Индикаторными их называют по самому частому применению – вы наверняка их видели практически во всей бытовой технике. Практически все белые маломощные светодиоды обладают параметрами 20МА 3,2 вольт. То есть его мощность – 0,06ватт.
Так же к этому виду светодиодов относят светодиоды поверхностного монтажа или SMD – светодиоды. Это светодиоды, которые подсвечивают экраны, кнопки и т.п. Так же из них делают светодиодные ленты, часто используемые для декорирования помещений.
Ленты бывают либо SMD 3528, либо 5050. SMD 3528 делается как раз из таких индикаторных светодиодов. А вот SMD 5050 сделаны из соединенных по трое светодиодов. Их мощность – в районе 0,2 ватта.

tuning_04

Мощные светодиоды

Условно можно поделить на:

  • Брендовые (фирмы CREE, Nichia, Osram и другие…)
  • Китайские

Что касается брендовых, они всем хороши, кроме, пожалуй, завышенной цены. Зато приобретая такие светодиоды, вы будете уверены в их качестве, к тому же все показатели, в том числе и мощность, указаны в инструкции. Так же нужно учитывать, что подобные компании выпускают светодиоды для заводской сборки. Вручную это тоже можно сделать, но будет гораздо сложнее.
Китайские светодиоды обладают гораздо большим ассортиментом. Но при всем многообразии китайские светодиоды грешат отклонениями от стандартов (точнее одних стандартов просто нет), и невысоким качеством.
Обычный светодиод китайского производства обладает мощностью примерно в 2,6 ватта.
Так же выпускают светодиоды с увеличенным кристаллом.

smd-5050-500x500

Какой ток даст максимальную мощность светодиода?

Если вам нужно добиться максимальной экономичности светильника – используйте светодиоды, которые дают около 120 Лм на ватт. Ток для них должен быть не более 300 мА. При хорошем отводе тепла такие светодиоды будут работать бесконечно долго.
Если главное яркость, то чипы 35-38 mil на токе в 600мА будут неплохим решением.

Как определить мощность светодиода?

Допустим, вы просто нашли у себя на столе светодиод. Никаких данных о нем нет. Как быть в таком случае?
Самый простой способ – включаете его на низковольтном питании последовательно с резистором на 1 – 1,5 кОМ. Практически любой светодиод будет работать. Но если нужны более точные показатели, делаем следующее: соотносим показатели по внешнему виду.
Маленькие (3-10 мм):

  • Инфракрасный (ток – менее 2 ватт, напряжение – около 20 мА)
  • Красный (ток – от1,7 до 2 ватт, напряжение – от 15 до 20 мА)
  • Оранжевый (ток –около 2 ватт, напряжение –20 мА)
  • Желтый (ток – 2,1-2,2 ватт, напряжение – 20 мА)
  • Зеленый (ток – 1,9-3,6 ватт, напряжение – 20 мА)
  • Голубой (ток — 2,5-3,6 ватт, напряжение – 20 мА)
  • Фиолетовый (ток – 2,7-4 ватт, напряжение –20 мА)

Большие:

  • Желтый (обычно на радиаторе) (ток – 2,1-2,2 ватт, напряжение –300 мА)
  • Белый, розовый (ток – 3,2-3,6 ватт, напряжение –20 мА)

F9TBGLSG51G641T.MEDIUM

Светодиодные ленты (ток – 12 или 24 ватт, напряжение – рассчитывается в зависимости от длины ленты).

Точное определение мощности

Вам понадобятся:

  • Мультиметр
  • Блок питания, в котором можно плавно повышать напряжение
  • Резистор на 500 Ом

К лазерным светодиодам эта техника неприменима!
Подключаете светодиод к резистору и блоку питания. Соблюдайте полярность! Ее тоже можно определить с помощью мультиметра.
Плавно увеличивайте напряжение на блоке питания, сравнивая показатели на нем и на светодиоде.
Удобнее будет использовать блок питания, который показывает рабочее напряжение, или использовать два вольтметра.
Что будет происходить? одинаковое изначально напряжение будет постепенно изменяться на блоке и светодиоде. Важно, чтобы светодиод светился с нормальной яркостью.

Почему он может не светится?

  • если он инфракрасный
  • если он сломан
  • если напряжение на двух точках пропорционально меняется от нуля до максимума, но светится он начинает с 3 воль, значит внутри светодиода находится резистор, ограничивающий подачу тока. В этом варианте ограничиваете тока на значении не больше 20 мА, смотря на то, как ярко светится светодиод.

Далее на блоке питания ставим 0 вольт, подключаем напрямую (или через резистор на 10Ом) светодиод. В цепь подключаем и миллиамперметр. Постепенно поднимаете напряжение до рассчитанного.

Читайте так же:
Какая должна быть толщина у стенок вентиляции

DSC00123

Совет
Не зная точных показателей светодиода, не давайте ему ток более 350 мА. Если все-таки необходимо больше – подготовьте сильный теплоотвод. Примерно при токе в 700мА светодиоду будет нужно около 80 кв. см радиатора. Оптимальная температура – 60 по Цельсию.

Светодиоды – как работает, полярность, расчет резистора

Светодиоды – одни из самых популярных электронных компонентов, использующиеся практически в любой схеме. Словосочетание “помигать светодиодами” часто используется для обозначений первой задачи при проверке жизнеспособности схемы. В этой статье мы узнаем, как работают светодиода, сделаем краткий обзор их видов, а также разберемся с такими практическими вопросами как определение полярности и расчет резистора.

Устройство светодиода

Светодиоды — полупроводниковые приборы с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра. Иными словами, его кристалл изначально излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона) — в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где нужный цвет можно получить лишь применением внешнего светофильтра. Диапазон излучения светодиода во многом зависит от химического состава использованных полупроводников.

Устройство светодиодов

Светодиод состоит из нескольких частей:

  • анод, по которому подается положительная полуволна на кристалл;
  • катод, по которому подается отрицательная полуволна на кристалл;
  • отражатель;
  • кристалл полупроводника;
  • рассеиватель.

Эти элементы есть в любом светодиоде, вне зависимости от его модели.

Светодиод является низковольтным прибором. Для индикаторных видов напряжение питания должно составлять 2-4 В при токе до 50 мА. Диоды для освещения потребляют такое же напряжение, но их ток выше – достигает 1 Ампер. В модуле суммарное напряжение диодов оказывается равным 12 или 24 В.

Подключать светодиод нужно с соблюдением полярности, иначе он выйдет из строя.

Цвета светодиодов

Светодиоды бывают разных цветов. Получить нужный оттенок можно несколькими способами.

Первый – покрытие линзы люминофором. Таким способом можно получить практически любой цвет, но чаще всего эта технология используется для создания белых светодиодов.

RGB технология. Оттенок получается за счет применения в одном кристалле трех светодиодов красного, зеленого и синего цветов. Меняется интенсивность каждого из них, и получается нужное свечение.

Применение примесей и различных полупроводников. Подбираются материалы с нужной шириной запрещенной зоны, и из них делается кристалл светодиода.

Принцип работы светодиодов

Любой светодиод имеет p-n-переход. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в электронно-дырочном переходе. P-n переход создается при соединении двух полупроводников разного типа электропроводности. Материал n-типа легируется электронами, p-типа – дырками.

При подаче напряжения электроны и дырки в p-n-переходе начинают перемещаться и занимать места. Когда носители заряда подходят к электронно-дырочному переходу, электроны помещаются в материал p-типа. В результате перехода электронов с одного энергетического уровня на другой выделяются фотоны.

Не всякий p-n переход может излучать свет. Для пропускания света нужно соблюсти два условия:

  • ширина запрещенной зоны должна быть близка к энергии кванта света;
  • полупроводниковый кристалл должен иметь минимум дефектов.

Реализовать подобное в структуре с одним p-n-переходом не получится. По этой причине создаются многослойные структуры из нескольких полупроводников, которые называются гетероструктурами.

Для создания светодиодов используются прямозонные проводники с разрешенным прямым оптическим переходом зона-зона. Наиболее распространенные материалы группы А3В5 (арсенид галлия, фосфид индия), А2В4 (теллурид кадмия, селенид цинка).

Цвет светоизлучающего диода зависит от ширины запрещенной зоны, в которой происходит рекомбинация электронов и дырок. Чем больше ширина запрещенной зоны и выше энергия квантов, тем ближе к синему излучаемый свет. Путем изменения состава можно добиться свечения в широком оптическом диапазоне – от ультрафиолета до среднего инфракрасного излучения.

Светодиоды инфракрасного, красного и желтого цветов изготавливаются на основе фосфида галлия, зеленый, синий и фиолетовый – на основе нитридов галлия.

Виды светодиодов, классификация

По предназначению выделяют индикаторные и осветительные светодиоды. Первые используются для стилизации, декоративной подсветки – например, украшение зданий, рекламные баннеры, гирлянды. Осветительные приборы используются для создания яркого освещения в помещении.

По типу исполнения выделяют:

Dip светодиоды

    Dip светодиоды. Они представляют собой кристаллы, заключенные в цилиндрическую линзу. Относятся к индикаторным светодиодам. Существуют монохромные и многоцветные устройства. Используются редко из-за своих недостатков: большой размер, малый угол свечения (до 120 градусов), падение яркости излучения при долгом функционировании на 70%, слабый поток света.

  • В отдельную группу выделяются светодиоды, излучающие в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Они могут быть с выводами, так и в виде smd исполнения. Используются в пультах дистанционного управления, бактерицидных и кварцевых лампах, стерилизаторах для аквариумов.

Светодиоды могут быть:

  • мигающими – используются для привлечения внимания;
  • многоцветными мигающими;
  • трехцветными – в одном корпусе есть несколько несвязанных между собой кристаллов, которые работают как по отдельности, так и все вместе;
  • RGB;
  • монохромными.

Светодиоды классифицируются по цветовой гамме. Для максимально точной идентификации цвета в документации прибора указывается его длина волны излучения.

Белые светодиоды классифицируются по цветовой температуре. Они бывают теплых оттенков (2700 К), нейтральных (4200 К) и холодных (6000 К).

По мощности выделяют светодиоды, потребляющие единицы мВт до десятков Вт. Напрямую от мощности зависит сила света.

Полярность светодиодов

Полярность светодиодов

При неправильном включении светодиод может сломаться. Поэтому важно уметь определять полярность источника света. Полярность – это способность пропускать электрический ток в одном направлении.

Полярность моно определить несколькими способами:

  • Визуально. Это самый простой способ. Для нахождения плюса и минуса у цилиндрического диода со стеклянной колбой нужно посмотреть внутрь. Площадь катода будет больше, чем площадь анода. Если посмотреть внутрь не получится, полярность определяется по контактам – длинная ножка соответствует положительному электроду. Светодиоды типа SMD имеют метки, указывающие на полярность. Они называются скосом или ключом, который направлен на отрицательный электрод. На маленькие smd наносятся пиктограммы в виде треугольника, буквы Т или П. Угол или выступ указывают на направление тока – значит, этот вывод является минусом. Также некоторые светодиоды могут иметь метку, которая указывает на полярность. Это может быть точка, кольцевая полоска.
  • При помощи подключения питания. Путем подачи малого напряжения можно проверить полярность светодиода. Для этого нужен источник тока (батарейка, аккумулятор), к контактом которого прикладывается светодиод, и токоограничивающий резистор, через который происходит подключение. Напряжение нужно повышать, и светодиод должен загореться при правильном включении.
  • При помощи тестеров. Мультиметр позволяет проверить полярность тремя способами. Первый – в положении проверка сопротивления. Когда красный щуп касается анода, а черный катода, на дисплее должно загореться число , отличное от 1. В ином случае на экране будет светиться цифра 1. Второй способ – в положении прозвонка. Когда красный щуп коснется анода, светодиод загорится. В ином случае он не отреагирует. Третий способ – путем установки светодиода в гнездо для транзистора. Если в отверстие С (коллектор) будет помещен катод – светодиод загорится.
  • По технической документации. Каждый светодиод имеет свою маркировку, по которой можно найти информацию о компоненте. Там же будет указана полярность электродов.
Читайте так же:
Ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками: технология сборки ветряка и разбор ошибок

Выбор способа определения полярности зависит от ситуации и наличия у пользователя нужного инструмента.

Расчет сопротивления для светодиода

Диод имеет малое внутреннее сопротивление. При подключении его напрямую к блоку питания, элемент перегорит. Чтобы этого не случилось, светодиод подключается к цепи через токоограничивающий резистор. Расчет производится по закону Ома: R=(U-Uled)/I, где R – сопротивление токоограничивающего резистора, U – питание источника; Uled – паспортное значение напряжения для светодиода, I – сила тока. По полученному значению и подбирается мощность резистора.

Важно правильно рассчитать напряжение. Оно зависит от схемы подключения элементов.

Можно не производить расчет сопротивления, если использовать в цепи мощный переменный или подстроечный резистор. Токоограничивающие резисторы существуют разного класса точности. Есть изделия на 10%, 5% и 1 % – это значит, что погрешность варьируется в указанном диапазоне.

Выбирая токоограничивающий резистор, нужно обратить внимание и на его мощность. почти всегда, если при малом рассеивании тепла устройство будет перегреваться и выйдет из строя. Это приведет к разрыву электрической цепи.

Когда нужно использовать токоограничивающий резистор:

  • когда вопрос эффективности схемы не является основным – например, индикация;
  • лабораторные исследования.

В остальных случаях лучше подключать светодиоды через стабилизатор – драйвер, что особенно это актуально в светодиодных лампах.

Подробно о напряжении светодиода — как узнать рабочий ток

Зачастую в руки ремонтника или радиолюбителя попадают светодиоды без приложения технической документации. Для правильного применения полупроводниковых приборов требуется знать их характеристики, в противном случае скорый выход из строя светоизлучающего элемента неизбежен. Хотя управляющим параметром для LED является ток, знание рабочего напряжения является важным – при его превышении жизнь p-n перехода окажется недолгой.

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.

Подробно о напряжении светодиода — как узнать рабочий ток

Стариков Михаил

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.

Сколько вольт имеет прямое напряжение светодиода

Подробно о напряжении светодиода — как узнать рабочий ток

Если изучить стандартную вольт-амперную характеристику светодиода, можно заметить на ней несколько характерных точек:

  1. В точке 1 p-n переход начинает открываться. Через него начинает идти ток и LED начинает светиться.
  2. При увеличении напряжения ток достигает рабочего значения (в данном случае 20 мА), и в точке 2 напряжение является рабочим для данного LED, яркость свечения становится оптимальной.
  3. При дальнейшем увеличении напряжения ток растет, и в точке 3 достигает своего максимально допустимого значения. После этого он быстро выходит из строя, а кривая ВАХ растет только теоретически (штриховой участок).

Надо заметить, что после окончания перегиба и выхода на линейный участок ВАХ имеет большую крутизну, что ведет к двум последствиям:

  • при увеличении тока (например, при неисправности драйвера или отсутствии балластного резистора) напряжение растет слабо, поэтому можно говорить о постоянном падении напряжения на p-n переходе, независимо от рабочего тока (эффект стабилизации);
  • при небольшом увеличении напряжения ток растет быстро.

Поэтому заметно увеличивать напряжение на элементе относительно рабочего нельзя.

На сколько вольт бывают светодиоды

Параметры светодиодов большей частью зависят от материала, из которого изготовлен p-n переход, хотя часть характеристик все же зависит от конструктива. Типовые значения рабочего напряжения и цвет свечения для маломощных элементов при токе 20 мА сведены в таблицу:

Читайте так же:
Как устранить засор в раковине: как и чем пробить засорившийся участок в трубопроводе
МатериалЦвет свеченияДиапазон прямых напряжений, В
GaAs, GaAlAsИнфракрасный1,1 – 1,6
GaAsP, GaP, AlInGaPКрасный1,5 – 2,6
GaAsP, GaP, AlInGaPОранжевый1,7 – 2,8
GaAsP, GaP, AlInGaPЖелтый1,7 – 2,5
GaP, InGaNЗеленый1,7 – 4
ZnSe, InGaNГолубой3,2 – 4,5
ЛюминофорБелый2,7 – 4,3

Мощные осветительные светодиоды работают при больших токах. Так, кристалл популярного LED 5730 предназначен для длительной эксплуатации при токе 150 мА. Но из-за крутой ВАХ, стабилизирующей падение напряжения, его Uраб составляет около 3,2 В, что укладывается в указанное в таблице значение.

Как определить напряжение

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.

Надо подключить LED к источнику, строго соблюдая полярность. 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.

Подробно о напряжении светодиода — как узнать рабочий ток

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.

Подробно о напряжении светодиода — как узнать рабочий ток

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.

Подробно о напряжении светодиода — как узнать рабочий ток

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

Мультиметром

Подробно о напряжении светодиода — как узнать рабочий ток

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

Подробно о напряжении светодиода — как узнать рабочий ток

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%.

Как узнать на какой ток рассчитан светодиод

Все вышесказанное относится к обычным LED, работающим без дополнительных встроенных элементов. Существующие технологии позволяют встраивать в корпус прибора добавочные комплектующие. Например, гасящие резисторы. Так получают светодиоды на большее напряжение – 5,12 или 220 В. Визуально определить напряжение зажигания таких приборов практически невозможно. Поэтому остается один путь.

Если предыдущие способы не дали результата и есть уверенность, что LED исправен, надо пробовать подавать на него повышенное напряжение. Сначала 5 В, потом увеличить напряжение до 12 В, если результата нет – можно попробовать повышать далее, вплоть до 220 В. Но до таких величин лучше не экспериментировать – это напряжение опасно для человека. Кроме того, в случае ошибки можно получить разрушение корпуса светодиода. При этом может произойти небольшой хлопок, оплавление изоляции проводов, возгорание и т.д. В настоящее время технологии шагнули далеко вперед, и светодиод стоит не настолько дорого, чтобы из-за него рисковать оборудованием и здоровьем.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию