Tensione LED in dettaglio: come scoprire la corrente di esercizio
Spesso i LED cadono nelle mani di un riparatore o di un radioamatore senza l'applicazione di documentazione tecnica. Per il corretto utilizzo dei dispositivi a semiconduttore è necessario conoscerne le caratteristiche, altrimenti è inevitabile il guasto precoce dell'elemento emettitore di luce. Sebbene il parametro di controllo per un LED sia la corrente, conoscere la tensione operativa è importante: se viene superata, la vita della giunzione p-n sarà breve.
Come scoprire quale LED è nella lampada
L'opzione più semplice è se la lampada è completamente funzionante. In questo caso, devi solo misurare la caduta di tensione su uno qualsiasi degli elementi. Se, quando viene applicata la potenza, uno o più elementi non brillano (o tutti), devi andare dall'altra parte.
Se la lampada è costruita secondo lo schema con un driver, la tensione di uscita viene indicata sul driver sotto forma di limiti superiore e inferiore. Ciò è dovuto al fatto che il driver stabilizza la corrente. Per fare ciò, deve modificare la tensione entro determinati limiti.La tensione effettiva dovrà essere misurata con un multimetro e assicurarsi che sia normale. Successivamente, determina visivamente (lungo le tracce del circuito stampato) il numero di catene parallele di LED nella matrice e il numero di elementi nella catena. Voltaggio autisti deve essere diviso per il numero di elementi collegati in serie. Se la tensione sul driver non è indicata, può essere misurata solo di fatto.
Se l'apparecchio è costruito secondo il circuito con un resistore di zavorra e la sua resistenza è nota (o può essere misurata), la tensione del LED può essere determinata mediante calcolo. Per fare ciò, è necessario conoscere la corrente operativa. In questo caso devi calcolare:
- caduta di tensione attraverso il resistore - Uresistor \u003d Irab * Rresistor;
- caduta di tensione attraverso la catena LED – Uled=Usupply – Uresistor;
- dividere Uled per il numero di dispositivi nella catena.
Se Iwork è sconosciuto, può essere preso pari a 20-25 mA (per le lampade a bassa potenza viene utilizzato un circuito con un resistore). L'accuratezza sarà accettabile per scopi pratici.
Quanti volt è la tensione diretta del LED
Se studi la caratteristica corrente-tensione standard del LED, puoi notare diversi punti caratteristici su di esso:
- Al punto 1 p-n la transizione inizia ad aprirsi. La corrente scorre attraverso di essa e il LED inizia a illuminarsi.
- All'aumentare della tensione, la corrente raggiunge il valore di lavoro (in questo caso 20 mA), e al punto 2 la tensione sta lavorando per questo LED, la luminosità del bagliore diventa ottimale.
- Con un ulteriore aumento della tensione, la corrente aumenta e al punto 3 raggiunge il suo valore massimo consentito. Dopodiché, fallisce rapidamente e la curva CVC cresce solo teoricamente (area tratteggiata).
Va notato che dopo la fine dell'inflessione e raggiunto il tratto lineare, la caratteristica I–V ha una forte pendenza, che porta a due conseguenze:
- all'aumentare della corrente (ad esempio se il driver non funziona correttamente o non è presente la resistenza di zavorra), la tensione sale leggermente, quindi si può parlare di una caduta di tensione costante ai capi della giunzione p-n, indipendentemente dalla corrente di funzionamento (effetto stabilizzazione);
- Con un piccolo aumento di tensione, la corrente aumenta rapidamente.
Pertanto, è impossibile aumentare significativamente la tensione sull'elemento rispetto a quella funzionante.
Quanti volt sono i LED
I parametri dei LED dipendono principalmente dal materiale con cui è realizzata la giunzione p-n, sebbene alcune caratteristiche dipendano ancora dal design. I valori tipici della tensione di esercizio e del colore del bagliore per elementi a bassa potenza alla corrente di 20 mA sono riassunti nella tabella:
| Materiale | Colore brillante | Intervallo di tensione diretta, V |
|---|---|---|
| GaAs, GaAlAs | Infrarossi | 1,1 – 1,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Rosso | 1,5 – 2,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Arancia | 1,7 – 2,8 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Giallo | 1,7 – 2,5 |
| GaP, InGaN | Verde | 1,7 – 4 |
| ZnSe, InGaN | Blu | 3,2 – 4,5 |
| Fosforo | Bianco | 2,7 – 4,3 |
I potenti LED di illuminazione funzionano a correnti elevate. Pertanto, il cristallo del popolare LED 5730 è progettato per un funzionamento a lungo termine con una corrente di 150 mA.Ma a causa del ripido CVC che stabilizza la caduta di tensione, il suo Uwork è di circa 3,2 V, che rientra nel valore indicato nella tabella.
Come determinare la tensione
Il metodo più ovvio per determinare la tensione di un dispositivo a semiconduttore è utilizzare un alimentatore regolato. Se l'alimentazione è regolata da zero e allo stesso tempo è possibile il controllo della corrente (e ancora meglio - la sua limitazione), non è necessario nient'altro.
Necessario collegare il LED alla fonte, rigorosamente osservando polarità. Successivamente, è necessario aumentare gradualmente la tensione (fino a 3..3,5 V). Ad una certa tensione, il LED lampeggerà a piena forza. Questo livello corrisponderà all'incirca alla corrente di esercizio, che può essere letta su un amperometro. Se il dispositivo non dispone di un amperometro integrato, è altamente auspicabile controllare la corrente utilizzando un dispositivo esterno.
Questo metodo è applicabile ai dispositivi nel campo ottico. Il bagliore dei LED UV e IR non è visibile alla vista umana, ma in quest'ultimo caso è possibile osservare l'accensione del LED attraverso la fotocamera dello smartphone. In questo modo è possibile monitorare l'aspetto della radiazione infrarossa.
Importante! Quando la tensione aumenta, non superare il limite di 3..3,5 V! Se il LED non si accende in queste condizioni, il dispositivo potrebbe essere collegato con polarità inversa. Potrebbe non funzionare a causa del superamento del limite di tensione inversa.
Se non c'è una sorgente regolata, puoi prendere un alimentatore convenzionale con uscita fissa, che è ovviamente superiore alla tensione del LED prevista. O anche una batteria da 9 V, ma in questo caso sarà possibile controllare solo un LED a bassa potenza.Un resistore deve essere saldato in serie all'elemento emettitore di luce in modo che la corrente nel circuito non superi il limite superiore. Se si presume che il LED sia a bassa potenza e funzioni con una corrente non superiore a 20 mA, per una sorgente con una tensione di uscita di 12 V, il resistore dovrebbe essere di circa 500 ohm. Se si utilizza un potente apparecchio di illuminazione (ad esempio, taglia 5730) con una corrente di 150 mA (la batteria non fornirà sempre tale corrente), la resistenza dovrebbe essere di circa 10 ohm. È necessario collegare il circuito a una sorgente di tensione costante, assicurarsi che il LED si accenda e misurare la caduta di tensione ai suoi capi.
Ci sono modi alternativi per scoprire quanto LED calcolato in volt.
multimetro
Con alcuni multimetri, la tensione applicata ai terminali in modalità test diodi è sufficientemente alta per accendere il LED. Tale dispositivo di misurazione può essere utilizzato per determinare la tensione di esercizio del LED, controllando contemporaneamente la piedinatura dell'elemento semiconduttore. Se la giunzione p-n è collegata correttamente, la giunzione inizierà a illuminarsi e il tester mostrerà una certa resistenza (a seconda del tipo di LED). Il problema con questo metodo è che è necessario un secondo multimetro per misurare il valore di lavoro U effettivo sui pin del LED. E un altro punto: è improbabile che la tensione di misurazione del multimetro sia sufficiente per portare il LED all'attuale punto di funzionamento. Visivamente, questo è evidente dal bagliore non sufficientemente luminoso, e per le misurazioni ciò significa che il LED non ha raggiunto la parte lineare del CVC e il valore effettivo della tensione di esercizio sarà più alto.
Per apparenza
La tensione di esercizio può essere stimata approssimativamente dall'aspetto e dal colore della luce del LED (a volte il colore può essere determinato anche senza alimentare il dispositivo). Per fare ciò, puoi utilizzare la tabella sopra. Ma è impossibile determinare inequivocabilmente la tensione dal colore della luce del LED. Spesso i produttori colorano il composto in modo che il colore della radiazione della giunzione p-n si formi con il colore della lente e si ottenga una nuova tonalità. Inoltre, anche all'interno dello stesso colore, c'è una serie di parametri (vedi tabella) per LED di diverso tipo. Quindi, per un LED bianco, la differenza di tensione può raggiungere più del 50%.
Come scoprire per quale corrente è classificato un LED
Tutto quanto sopra si applica ai normali LED che funzionano senza elementi integrati aggiuntivi. Le tecnologie esistenti consentono di incorporare componenti aggiuntivi nella custodia del dispositivo. Ad esempio, resistori di spegnimento. Ecco come si ottengono i LED per una tensione più alta - 5,12 o 220 V. È quasi impossibile determinare visivamente la tensione di accensione di tali dispositivi.. Pertanto, c'è solo un modo.
Se i metodi precedenti non hanno funzionato e sei sicuro che il LED funzioni, dovresti provare ad applicargli una tensione maggiore. Innanzitutto, 5 V, quindi aumentare la tensione a 12 V, se non ci sono risultati, puoi provare ad aumentare ulteriormente, fino a 220 V. Ma è meglio non sperimentare fino a tali valori: questa tensione è pericolosa per l'uomo. Inoltre, in caso di errore, è possibile ottenere la distruzione dell'alloggiamento del LED. In questo caso, potrebbe verificarsi un piccolo scoppio, la fusione dell'isolamento del filo, un incendio, ecc.Al momento, la tecnologia ha fatto un passo avanti e il LED non è così costoso da mettere a rischio le apparecchiature e la salute a causa di ciò.
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