Как определить параметры светодиода

Как определить параметры светодиода?

В связи с глобальным развитием технологий широкое применение в электронике получили светодиоды. Они обладают множеством особенностей, из которых можно выделить компактность и яркое свечение. Помимо номинального тока, который является их главным параметром, нужно знать рабочее напряжение светодиодов. Этот параметр часто используют для проведения расчетов. Если правильно подобрать параметры устройства, можно продлить срок его службы. Напряжение для светодиода является разницей потенциалов на p-n-переходе, что отмечается в паспортных данных прибора. Бывают случаи, когда нет информации о конкретном изделии, тогда возникает вопрос: «Как определить падение напряжения на светодиоде?».

Определение тока

Для осуществления этого есть несколько методов. Рассмотрим наиболее простой из них. Чтобы определить номинальный ток светодиода, потребуется наличие тестера, называемого мультиметром. Такой метод также применяется для обычных диодов.

Измерение силы тока светодиода

Тестирование проводится следующим образом:

• Щупы мультиметра подключаются плюсовым выводом к аноду, а минусовым к катоду.
• Анодный вывод у светодиода делается длиннее, чем катодный.
• Прозванивать можно светодиоды, у которых небольшое напряжение питания. Если у них большая мощность, применять такой метод нельзя.

Лучше воспользоваться проверенным способом измерения характеристик устройства. Для этого понадобятся:

• блок питания, рассчитанный на 12 В;
• мультиамперметр;
• постоянные резисторы – 2,2 и 1 кОм, а также 560 Ом;
• переменный резистор – 470–680 Ом;
• вольтметр, желательно цифровой;
• провода для коммутации схемы.

Как и в предыдущем случае, потребуется узнать полярность диода. Если по его выводам непонятно, где «+» и «-», тогда придется к одному из выводов подсоединить резистор 2,2 кОм. После этого нужно подключить светодиод к блоку питания. При его свечении нужно отключить питание и промаркировать нужный выход «+».

Теперь нужно заменить резистор 2,2 кОм на 560 Ом. В эту цепь последовательно подсоединяется переменный резистор, а также миллиамперметр для проведения замера. Вольтметр, у которого разрешение 0,1 В, подключается параллельно светодиоду. После этого необходимо установить максимальное сопротивление у переменного резистора.

Мультиметр для замера силы тока и напряжения светодиода

Можно подсоединить собранную схему к блоку питания, соблюдая полярность. После включения у светодиода будет блеклое свечение. Сопротивление постепенно снижают и следят за вольтметром. Определенное время напряжение будет расти до 0,5 В, расти будет и ток, что влияет на увеличение яркости светодиода. Необходимо фиксировать показания каждые 0,1 В. Оптимальный рабочий ток будет достигнут, когда величина напряжения станет расти медленнее силы тока, а яркость перестанет увеличиваться.

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.

Типы и виды светодиодов

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.

Примерные характеристики светодиода можно определить по цвету его корпуса и размерам

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.

Схема проверки падения напряжения на светодиоде

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.

Как проверить светодиод?

Сфера применения светодиодов всё больше растёт: если раньше светодиоды применялись в основном в электронных приборах и средствах индикации, то сейчас сфера их применения значительно расширилась, и осветительные приборы на основе мощных ярких светодиодов прочно вошли в нашу жизнь.

Светодиодные лампы, светодиодная лента, различные светильники, в которых в качестве источника света используются мощные светодиоды, и уж светодиодный фонарик есть у многих.

Сфера применения светодиодов всё больше растёт: если раньше светодиоды применялись в основном в электронных приборах и средствах индикации, то сейчас сфера их применения значительно расширилась, и осветительные приборы на основе мощных ярких светодиодов прочно вошли в нашу жизнь.

Светодиодные лампы, светодиодная лента, различные светильники, в которых в качестве источника света используются мощные светодиоды, и уж светодиодный фонарик есть у многих.

Срок службы светодиодов зависит от качества кристалла и качества корпусировки и может составлять от 30 000 до 100 000 часов, а вот срок жизни осветительного прибора на основе сверхъярких светодиодов зависит от более многих факторов и поэтому всякого рода изделия на основе светодиодов время от времени выходят из строя.

Здесь я покажу два простых способа, как проверить светодиод. Светодиод — это полупроводниковый прибор и имеет два основных электрических параметра, это:

1. Прямое падение напряжения, которое составляет 1.8 — 2.2 вольта для красных, жёлтых, оранжевых светодиодов и 3 — 3.6 вольта для белых, синих, зелёных светодиодов.
2. Максимальный рабочий ток. Указывается производителем для конкретного типа светодиода.

Проверить светодиод не составит труда, если у Вас есть в хозяйстве мультиметр. Например такой

Ставим переключатель мультиметра в режим проверки диодов (режим прозвонки цепей). Вот так —

Возьмём светодиоды: один маломощный 10 мм., второй мощный типа эммиттер.

Как и обычный диод светодиоды имеют плюс (Анод) и минус (Катод), у маломощных диодов положительный вывод немного длинее отрицательного, у мощных светодиодов знак плюса и минуса может быть отштампован на выводах. Если знака нет, то можно определить по длине полок контактов рядом с корпусом: минусовая полка всегда длинее, а у светодиодов SMD, таких как 2835 или 5730, минус обозначается срезом уголка корпуса.

И так, включаем мультиметр, берём светодиоды, подключаем плюсовой щуп мультиметра к плюсу светодиода, минусовой к минусу и смотрим, если кристалл светится, то всё нормально, светодиод работает.

Как Вы заметили, светодиоды можно проверять как по-отдельности, так и распаянные на монтажной плате. На последней фотографии показана проверка светодиодов в точечном светильнике, а так как в нём применены светодиоды 0.5 ватта, включение светодиодов на монтажной плате последовательно-параллельное, то и светятся сразу два светодиода.

Для проверки светодиодов вторым способом нам потребуется любая трёхвольтовая батарейка или две полуторавольтовых. Если батарейки свежие, то для проверки красных и жёлтых светодиодов необходимо рассчитать резистор (60 — 70 Ом.), чтобы ограничить ток. Резистор включаем последовательно со светодиодом. Белые, синии, зелёные можно проверять и без токоограничивающего резистора. Я взял старую батарейку от брелока сигнализации. Брелок от неё уже не работает, а вот для проверки светодиодов она пойдёт. Причём, так как она разряжена, можно проверять светодиоды любого цвета свечения без токоограничивающего резистора. Вот такая батарейка —

Подключаем светодиод, соблюдая полярность и убеждаемся, что он работает (или не работает, как повезёт).

Для проверки мощных светодиодов сделаем щуп из нашей батарейки. Для этого возьмём две иглы от щприцов и скотчем примотаем их к нашей батарейке. Вот так —

Вот такой простой щуп. Начинаем проверять, работают ли наши светодиоды.

Всё работает: и щуп, и светодиоды. Вот таких два простых и доступных способа проверки ярких мощных светодиодов.

Как проверить светодиод тестером

Светодиод – полупроводниковый прибор, по своей структуре напоминающий обычный диод. Поэтому проверить его можно как обычный диод — включением в прямом направлении, т.е. между анодом и катодом приложить положительное напряжение. Проверка не составит труда, если есть на руках обычный тестер. В отличие от обычных кремниевых диодов, прямое напряжение на которых составляет 0,6…0,7 В, светодиод имеет гораздо большее значение этого параметра. В зависимости от цвета и материала, красные имеют напряжение – 1,5…2 В, зеленые – 1,9…4 В, белые – около 3…3,5 В. Эта информация указана в документации производителя.

Еще одной особенностью светоизлучающего диода от обычного – низкое обратное напряжение, которое превышает прямое всего на несколько вольт. Это повышает риск выхода прибора из строя при неправильном включении или вследствие электростатического разряда. Как убедиться в исправности светодиода, прежде чем смонтировать его на плату?

Практически любой цифровой тестер (или мультиметр, кому как больше нравится) позволяет быстро проверить светодиод на работоспособность.

В простейшем случае, чтобы прозвонить светодиод, нужно включить мультиметр в режим проверки диодов, как показано на рисунке ниже.

Далее определим полярность включения. У выводных светодиодов катод обычно короче анода. Если выводы одинаковой длины (кто-то «заботливо» обкусил), то смотрим на просвет. На рисунке видно, что внутри самого корпуса располагаются два электрода, обычно тот который большего размера – катод, но это не всегда так, поэтому не стоит брать это за правило.

Остается только подключить тестер к выводам светодиода. Красный щуп к аноду, черный – к катоду (если, конечно, у вас стандартные цвета щупов). Исправность определяется по свечению.

Этим же способом можно проверить и мощный светодиод. Такие обычно смонтированы на плату с металлической подложкой (MCPCB). Полярность обычно подписана рядом с контактными площадками. Если нет, тогда наугад. Вероятность повредить светодиод тестером очень мала – не та мощность.

Еще проще и удобнее прозвонить выводные светодиоды, если в мультиметре есть функция проверки транзисторов. В этом случае нужно всего лишь вставить в соответствующий разъем выводы. Для секции NPN: анод в отверстие С (коллектор), катод в E (эмиттер). Для секции PNP – с точностью до наоборот. Наглядно проверка показана на рисунке ниже.

Когда дело касается мощных осветительных светодиодов, работающих на токах порядка сотен и тысяч мА, то встречается такой дефект: при «прозвонке» светодиод подсвечивается и признается годным, а когда включается на рабочий ток, то светит словно «в полнакала». Это связано с дефектом кристалла и если замена бракованных светодиодов в готовом изделии (например, прожекторе) затруднена, то необходимо проверить их заранее.

Более тщательная проверка, помимо мультиметра, потребует еще и источника тока. Идеальный вариант – наличие лабораторного источника, но подойдет и адаптер для зарядки мобильных телефонов или других устройств. Главное, чтобы он имел стабилизацию по току.

1. мультиметр переключаем на предел «10 А» (не забываем переставить щуп в соответствующее гнездо) и включаем в цепь последовательно между светодиодом и источником питания;
2. включаем питание, измеряем силу тока, выключаем питание;
3. мультиметр включаем параллельно светодиоду, установив предел измерения «20 В» (опять же не забывая переставить щуп, а то устроим КЗ), источник соединяем напрямую со светодиодом, соблюдая полярность;
4. включаем питание, измеряем падение напряжения на светодиоде, выключаем питание;
5. проверяем исправность по соответствию тока и напряжения по кривой вольтамперной характеристики, приведенной производителем в data sheet.

Ток светодиода. Как определить ток светодиода

Светодиоды широко используются в современной электронной аппаратуре. К числу их несомненных достоинств относятся небольшие размеры и яркое свечение. Но для того чтобы светодиод исправно работал, необходимо правильно установить его рабочий ток.

• — тестер (мультиметр);

Светодиоды могут исправно служить многие годы, одна быстро выходят из строя, если работают при повышенной силе тока. Чтобы правильно рассчитать силу тока, надо знать напряжение, на которое рассчитан конкретный светодиод.

Напряжение питания большинства светодиодов можно определить по цвету их свечения. Так, для белых, синих и зеленых светодиодов напряжение питания обычно составляет 3 В (допустимо до 3,5 В). Красные и желтые светодиоды рассчитаны на питающее напряжение 2 В (1,8 – 2,4 В). Большинство обычных светодиодов рассчитаны на ток 20 мА, хотя есть светодиоды, для которых сила тока может превышать 150 мА.

Оценить номинальный ток неизвестного светодиода при отсутствии справочных материалов достаточно сложно. Смотрите на колбу — чем она больше, тем выше обычно номинальный ток. Одним из признаков того, что установленный ток выше допустимого, может являться изменение спектра излучаемого света. Например, если излучение белого светодиода приобретает синий оттенок, то сила тока явно превышена.

Не забывайте о том, что светодиоды очень чувствительны к превышению питающего напряжения. Например, включив светодиод, рассчитанный на 2 В, в цепь с двумя последовательно соединенными 1,5-вольтовыми батарейками (в сумме 3 В), вы можете его сжечь.

Если используется напряжение питания выше рекомендованного, лишние вольты необходимо погасить добавочным (гасящим) резистором. Рассчитать сопротивление резистора можно по формуле R=U/I. Например, вам надо запитать светодиод на 3 В от бортовой сети автомобиля в 12 В. У вас лишние 9 В. При номинальном токе светодиода 20 мА (0,02 А) вы получите нужное значение, поделив 9 на 0,02 – это будет 450 Ом.

Собрав схему со светодиодом, обязательно измерьте потребляемый им ток, включив тестер в разрыв цепи. Если ток превышает 20 мА, его надо уменьшить, увеличив номинал резистора. Чуть меньший ток – например, 18 мА, только пойдет светодиоду на пользу, увеличив срок его службы.

Следите за правильностью подключения светодиода. К плюсу источника питания подключается анод, к минусу — катод. Катод имеет более короткий вывод, на колбе с его стороны сделан срез (плоская площадка).

Светодиоды с малым током потребления.

Сокращение DIP расшифровывается как Direct In-line Package. Именно их в первую очередь начали массово выпускать в недалеком прошлом.

Трудно представить, но первые неказистые экземпляры для рядовых пользователей стоили от 200$ за штуку.

На сегодняшний день они уже не так распространены, но все же применяются:

• в устройствах индикации

• в панелях электронных приборов

• световых табло

• или елочных украшениях

По форме корпуса они могут быть круглыми, овальными или прямоугольными. Самые популярные типоразмеры с выпуклыми линзами – 3,5,8,10мм.

Напряжение питания 2,5-5В, при токе до 25мА.

Бывают разноцветными и многоцветными (RGB). Это когда в одном корпусе спрятано 3 перехода, а внизу есть 4 вывода.

В электрических схемах все светодиоды обозначаются как обычный диод с двумя стрелочками.

Несмотря на малые размеры и свою “древность”, отдельные модели из-за специфической формы корпуса, могут выдать в 1,5-2 раза больше яркости, чем некоторые SMD.

К тому же потребление энергии у DIP меньше чем SMD, да и стоят они дешевле. Однако SMD технология не стоит на месте и с каждым годом их параметры стремительно сближаются.

Вот таблицы с основными техническими характеристиками (сила света, рабочее напряжение, сила тока, угол свечения, цена) для индикаторных светодиодов DIP разных типоразмеров.

Прямой ток светодиода. Одиночный светодиод

Светодиод (светоизлучающий диод) — полупроводниковый источник излучения в оптическом диапазоне с двумя или более выводами. Монохромные светодиоды обычно имеют два вывода, двухцветные — два или три вывода, трехцветные снабжены четырьмя выводами. Светодиод излучает свет, если к его вывода приложено определенное прямое напряжение.

Обычный инфракрасный светодиод и его условное обозначение на принципиальных схемах (на российских принципиальных схемах светодиоды изображают без разрыва проводника). Квадратный кристалл светодиода установлен на отрицательном электроде (катоде). К положительному электроду (аноду) кристалл подключается с помощью тонкого проводника.

Для подключения светодиода к источнику питания можно использовать простую схему с последовательно включенным токоограничительным резистором. Резистор необходим в связи с тем, что падение напряжение на светодиоде является постоянным в относительно широком диапазоне рабочих токов.

Поведение светодиодов и резисторов в схемах отличается. В соответствии с законом Ома, резисторы имеют линейную зависимость падения напряжения от протекающего через них тока:

Вольтамперные характеристики типичных светодиодов различных цветов

Если напряжение на резисторе увеличивается, ток также пропорционально увеличивается (здесь мы предполагаем, что величина сопротивления резистора остается постоянной). Светодиоды ведут себя не так. Их поведение соответствует поведению обычных диодов. Вольтамперные характеристики светодиодов разного цвета приведены на рисунке. Они показывают, что ток через светодиод не прямо пропорционален падению напряжения на светодиоде. Видно, что имеется экспоненциальная зависимость тока от прямого напряжения. Это означает, что при небольшом изменении напряжения ток может измениться очень сильно.

Если прямое напряжение на светодиоде невелико, его сопротивление очень большое и светодиод не горит. При превышении указанного в технических характеристиках порогового уровня светодиод начинает светиться и его сопротивление быстро падает. Если приложенное напряжение превышает рекомендуемую величину прямого напряжения, которое может быть в пределах 1,5—4 В для светодиодов различных цветов, ток через светодиод резко растет, что может привести к выходу его из строя. Для ограничения этого тока, последовательно со светодиодом включают резистор, который ограничивает ток таким образом, что он не превышал рабочий ток, указанный в характеристиках светодиода.

Как узнать ток потребления светодиода. Как определить параметры светодиода по внешнему виду?

Самый легкий путь – это узнать характеристики светодиода по его внешнему виду. Для этого достаточно набрать в строке поисковой системы такую фразу: «купить светодиод». Далее из предоставленного списка следует выбрать наиболее крупный интернет магазин и найти соответствующий раздел каталога. После чего внимательно просмотреть все имеющиеся позиции и если вам улыбнется удача, то вы найдете то, что ищете. Как правило, в серьёзных интернет-магазинах, где продаются радиоэлектронные элементы, на каждую позицию имеется соответствующая документация, даташит или приводятся основные характеристики. Сопоставив по внешнему виду имеющийся светодиод с тем, что в каталоге, можно таким образом узнать его характеристики.

Следующим подходом пользуются более опытные электронщики. Однако в нем нет ничего сложного. Преимущественное большинство светодиодов разделяется на индикаторные и общего назначения. Индикаторные, как правило, менее ярко светят, чем остальные. Это и понятно, ведь для индикации очень яркий свет не нужен. Индикаторные светодиоды применяются для сигнализации работы различных электронных устройств. Например, при включении в розетку, они показывают, что устройство находится под напряжением. Они встречаются в чайниках, ноутбуках, выключателях, зарядных устройствах, компьютерах и т.п. Электрические параметры их вне зависимости от внешнего вида следующие: ток – 20 мА = 0,02 А; напряжение в среднем 2 В (от 1,8 В до 2,3 В).

Светодиоды общего назначения светят ярче предыдущих, поэтому могут использоваться в качестве осветительных приборов. Однако для индикации тоже пойдут, если снизить ток. Как ни странно, но преобладающее большинство и таких светодиодов имеют значение номинального тока потребления тоже 20 мА. А вот напряжение их может находиться в пределах от 1,8 до 3,6 В. В этом классе находятся и сверхяркие светодиоды. При том же токе напряжение у них, как правило выше – 3,0…3,6 В.

В целом светодиоды подобного типа имеют стандартный размерный ряд, основным параметром которого есть диаметр круга линзы или ширина и толщина стороны, если линза прямоугольной формы.