LED-spanning in detail - hoe de bedrijfsstroom te achterhalen?
Vaak vallen LED's in handen van een reparateur of een radioamateur zonder de toepassing van technische documentatie. Voor het juiste gebruik van halfgeleiderinrichtingen is het noodzakelijk om hun kenmerken te kennen, anders is het vroegtijdig falen van het lichtemitterende element onvermijdelijk. Hoewel de regelparameter voor een LED stroom is, is het belangrijk om de bedrijfsspanning te kennen - als deze wordt overschreden, zal de levensduur van de pn-overgang kort zijn.
Hoe kom je erachter welke LED in de lamp zit
De gemakkelijkste optie is als de lamp volledig functioneel is. In dit geval hoeft u alleen maar de spanningsval over een van de elementen te meten. Als, wanneer stroom wordt toegepast, een of meer elementen niet (of allemaal) schijnen, moet je de andere kant op gaan.
Als de lamp volgens het schema met een driver is gebouwd, wordt de uitgangsspanning op de driver aangegeven in de vorm van boven- en ondergrenzen. Dit komt doordat de bestuurder de stroom stabiliseert. Om dit te doen, moet hij de spanning binnen bepaalde limieten veranderen.De werkelijke spanning moet worden gemeten met een multimeter en ervoor zorgen dat deze normaal is. Bepaal vervolgens visueel (langs de sporen van de printplaat) het aantal parallelle ketens van LED's in de matrix en het aantal elementen in de keten. Spanning chauffeurs moet worden gedeeld door het aantal in serie geschakelde elementen. Als de spanning op de driver niet wordt aangegeven, kan deze alleen daadwerkelijk worden gemeten.
Als het armatuur is gebouwd volgens de schakeling met een voorschakelweerstand en de weerstand ervan bekend is (of kan worden gemeten), dan kan de LED-spanning door berekening worden bepaald. Om dit te doen, moet u de bedrijfsstroom kennen. In dit geval moet u berekenen:
- spanningsval over de weerstand - Uresistor \u003d Irab * Rresistor;
- spanningsval over de LED-keten – Uled=Usupply – Uresistor;
- deel Uled door het aantal apparaten in de keten.
Als Iwork onbekend is, kan het gelijk worden gesteld aan 20-25 mA (een circuit met een weerstand wordt gebruikt voor lampen met laag vermogen). De nauwkeurigheid zal acceptabel zijn voor praktische doeleinden.
Hoeveel volt is de voorwaartse spanning van de LED
Als je de standaard stroom-spanningskarakteristiek van de LED bestudeert, kun je verschillende karakteristieke punten opmerken:
- Bij punt 1 p-n begint de overgang te openen. Er stroomt stroom doorheen en de LED begint te gloeien.
- Naarmate de spanning toeneemt, bereikt de stroom de werkwaarde (in dit geval 20 mA), en op punt 2 werkt de spanning voor deze LED, de helderheid van de gloed wordt optimaal.
- Met een verdere toename van de spanning neemt de stroom toe en bereikt op punt 3 de maximaal toegestane waarde. Daarna faalt het snel en groeit de CVC-curve alleen theoretisch (stippelgebied).
Opgemerkt moet worden dat na het einde van de verbuiging en het bereiken van de lineaire sectie, de I-V-karakteristiek een grote steilheid heeft, wat tot twee gevolgen leidt:
- wanneer de stroom toeneemt (bijvoorbeeld als de driver niet goed werkt of als er geen ballastweerstand is), stijgt de spanning iets, zodat we kunnen spreken van een constante spanningsval over de pn-overgang, ongeacht de bedrijfsstroom (stabilisatie-effect);
- Bij een kleine toename van de spanning neemt de stroom snel toe.
Daarom is het onmogelijk om de spanning op het element aanzienlijk te verhogen ten opzichte van het werkende.
Hoeveel volt zijn LED's?
De parameters van LED's zijn meestal afhankelijk van het materiaal waaruit de pn-overgang is gemaakt, hoewel sommige kenmerken nog steeds afhankelijk zijn van het ontwerp. Typische waarden van de bedrijfsspanning en de kleur van de gloed voor elementen met een laag vermogen bij een stroom van 20 mA zijn samengevat in de tabel:
| Materiaal | Glow kleur | Voorwaartse spanningsbereik, V |
|---|---|---|
| GaAs, GaAlAs | Infrarood | 1,1 – 1,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Rood | 1,5 – 2,6 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Oranje | 1,7 – 2,8 |
| GaAsP, GaP, AlInGaP | Geel | 1,7 – 2,5 |
| GaP, InGaN | Groente | 1,7 – 4 |
| ZnSe, InGaN | Blauw | 3,2 – 4,5 |
| Fosfor | Wit | 2,7 – 4,3 |
Krachtige verlichtings-LED's werken op hoge stromen. Zo is het kristal van de populaire LED 5730 ontworpen voor langdurig gebruik bij een stroomsterkte van 150 mA.Maar vanwege de steile CVC die de spanningsval stabiliseert, is zijn Uwork ongeveer 3,2 V, wat past in de waarde die in de tabel wordt aangegeven.
Hoe de spanning te bepalen?
De meest voor de hand liggende methode om de spanning van een halfgeleiderapparaat te bepalen, is het gebruik van een gereguleerde voeding. Als de voeding van de grond af wordt geregeld en tegelijkertijd stroomregeling mogelijk is (en nog beter - de beperking ervan), dan is er niets anders nodig.
Nodig sluit LED aan naar de bron, strikt in acht nemend polariteit. Vervolgens moet u de spanning soepel verhogen (tot 3..3.5 V). Bij een bepaalde spanning zal de LED in volle kracht knipperen. Dit niveau komt ongeveer overeen met de bedrijfsstroom, die kan worden afgelezen op een ampèremeter. Als het apparaat geen ingebouwde ampèremeter heeft, is het zeer wenselijk om de stroom te regelen met een extern apparaat.
Deze methode is toepasbaar op apparaten in het optische bereik. De gloed van UV- en IR-LED's is niet zichtbaar voor het menselijk zicht, maar in het laatste geval kunt u de LED zien aangaan via de camera van de smartphone. Op deze manier kan het uiterlijk van infraroodstraling worden gevolgd.
Belangrijk! Als de spanning stijgt, mag u de limiet van 3..3.5 V niet overschrijden! Als de LED onder deze omstandigheden niet brandt, kan het apparaat in omgekeerde polariteit worden aangesloten. Het kan mislukken als gevolg van het overschrijden van de sperspanningslimiet.
Als er geen gereguleerde bron is, kun je een conventionele voeding nemen met een vaste output, die uiteraard hoger is dan de verwachte LED-spanning. Of zelfs een 9 V-batterij, maar in dit geval is het mogelijk om alleen een LED met laag vermogen te controleren.Een weerstand moet in serie worden gesoldeerd aan het lichtgevende element, zodat de stroom in het circuit de bovengrens niet overschrijdt. Als wordt aangenomen dat de LED een laag vermogen heeft en werkt met een stroom van niet meer dan 20 mA, dan moet de weerstand voor een bron met een uitgangsspanning van 12 V ongeveer 500 ohm zijn. Als je een krachtige verlichtingsarmatuur gebruikt (bijvoorbeeld maat 5730) met een stroomsterkte van 150 mA (de batterij zal niet altijd zo'n stroom leveren), dan moet de weerstand ongeveer 10 ohm zijn. Het is noodzakelijk om het circuit aan te sluiten op een constante spanningsbron, zorg ervoor dat de LED oplicht en meet de spanningsval erover.
Er zijn alternatieve manieren om erachter te komen hoeveel volt berekende LED.
multimeter
Bij sommige multimeters is de spanning op de klemmen in de diodetestmodus hoog genoeg om de LED te laten branden. Met een dergelijke meetinrichting kan de bedrijfsspanning van de LED worden bepaald en tegelijkertijd de pinout van het halfgeleiderelement worden gecontroleerd. Als de p-n junction correct is aangesloten, zal de junction gaan gloeien en zal de tester enige weerstand vertonen (afhankelijk van het type LED). Het probleem met deze methode is dat er een tweede multimeter nodig is om de werkelijke U-werkwaarde op de LED-pinnen te meten. En nog een punt: de meetspanning van de multimeter is waarschijnlijk niet voldoende om de LED op het huidige werkpunt te brengen. Visueel is dit te merken aan de onvoldoende felle gloed en voor metingen zal dit betekenen dat de LED het lineaire deel van de CVC niet heeft bereikt en zal de werkelijke waarde van de bedrijfsspanning hoger zijn.
op uiterlijk
De bedrijfsspanning kan bij benadering worden geschat aan de hand van het uiterlijk en de kleur van de LED-gloed (soms kan de kleur zelfs worden bepaald zonder het apparaat van stroom te voorzien). Hiervoor kunt u de bovenstaande tabel gebruiken. Maar het is onmogelijk om de spanning eenduidig te bepalen aan de hand van de kleur van de led-gloeilamp. Vaak kleuren fabrikanten de verbinding zo dat de kleur van de straling van de pn-overgang wordt gevormd met de kleur van de lens en een nieuwe tint wordt verkregen. Bovendien is er, zelfs binnen dezelfde kleur, een spreiding van parameters (zie tabel) voor LED's van verschillende typen. Dus voor een witte LED kan het spanningsverschil oplopen tot meer dan 50%.
Hoe kom je erachter voor welke stroom een LED geschikt is?
Al het bovenstaande is van toepassing op gewone LED's die werken zonder extra ingebouwde elementen. Met bestaande technologieën kunt u extra componenten in de behuizing van het apparaat insluiten. Bijvoorbeeld blusweerstanden. Zo worden LED's verkregen voor een hogere spanning - 5,12 of 220 V. Het is bijna onmogelijk om de ontstekingsspanning van dergelijke apparaten visueel te bepalen.. Daarom is er maar één manier.
Als de vorige methoden niet hebben gewerkt en u zeker weet dat de LED werkt, moet u proberen er meer spanning op toe te passen. Eerst 5 V, verhoog dan de spanning tot 12 V, als er geen resultaat is, kunt u proberen verder te verhogen, tot 220 V. Maar het is beter om niet tot dergelijke waarden te experimenteren - deze spanning is gevaarlijk voor mensen. Bovendien kunt u bij een fout de vernietiging van de LED-behuizing krijgen. In dit geval kan een kleine plof, smelten van de draadisolatie, brand, enz. optreden.Op dit moment is de technologie ver vooruit gegaan en is de LED niet zo duur dat het apparatuur en de gezondheid in gevaar brengt.
Kennis versterken met video's.
