Как проверить мощный светодиод?

Несколько способов проверки своими руками

В домашних условиях существует три основных способа проверки светодиодов. При минимальном знакомстве с разделом физики, который называется электротехника, все эти способы не должны оказаться чем-то трудным и невыполнимым.

• Первый и самый распространённый – это проверка светодиодов мультиметром. Если, конечно, он есть в наличии, и вы умеете им пользоваться.
• Так же можно убедиться в исправности светодиода, подав на него напряжения с батарейки типа «Крона», или нескольких пальчиковых батареек, подключённых параллельно.
• Третий доступный способ – использовать для проверки светодиодов, как источник тока старые зарядные устройства для мобильных телефонов. Здесь, впрочем, как и во втором случае, придётся немного поработать руками. Зачистить провода, предварительно отрезав штекер подключения к телефону и оголёнными жилками прикоснуться к аноду и катоду. Если светодиод загорелся, значит, он исправен. Не бойтесь перепутать минус и плюс – светодиод не сожжёте.

Проверка при помощи мультиметра № 1

Прозвонка мультиметром Большинство людей очень редко, или даже никогда, не используют дома такой прибор, как мультиметр. А вот те, кто хорошо знаком с электричеством, без тестера ощущают себя, как без рук. Все возможности этой умной штуки мы здесь рассматривать не станем, а вот как при его помощи установить исправность светодиода стоит рассказать.

Не все мультиметры одинаковы. Для выполнения вышеозначенной задачи понадобиться прибор, в котором есть функция «прозвонки», специально предназначенная для проверки светодиодов тестером.

Итак: устанавливаем прибор в режим «прозвонки». Красным щупом касаемся анода, а чёрным катода. Если всё проделано правильно и светодиод исправен он загорится. Если на нём нет обозначений, где анод, а где катод, ничего не произойдёт. В этом случае следует поменять местами щупы и если и в этом случае светодиод не подаёт признаков жизни, значит, он перегорел.

И последний секрет проверки светодиода мультиметром. Рекомендуется приглушить общее освещение, иначе можно просто не заметить, что он светится. В любом случае показатели прибора будут отличными от единицы, если, конечно, светодиод исправен.

Проверка при помощи мультиметра № 2

Подавляющее большинство современных мультиметров оснащены блоком PNP, которым тоже можно воспользоваться для проверки работоспособности светодиодов. Мощности прибора вполне должно хватить для того, чтобы визуально убедиться в исправности. Для этого нужно только подключить анод в специальное отверстие, обозначенное буквой Е, а катод в отверстие, обозначенное буквой С. При любом режиме мультиметра исправный светодиод загорится.

Этот способ годится только для отдельных светодиодов, которые предварительно придётся выпаять из общего прибора.

Проверка светодиодов, не выпаивая

Проверка мультиметром без выпаивания

Здесь придётся несколько модернизировать щупы мультиметра. На противоположные концы проводов необходимо припаять недлинные кусочки стальной скрепки, предварительно изолировав их друг от друга. Вставить это усовершенствование в соответствующие отверстия на блоке PNP, а самим щупами прикоснуться к аноду и катоду проверяемого светодиода.

Как альтернативный источник тока, при отсутствии в доме мультиметра, можно использовать всё те же пальчиковые батарейки или «крону». Это будет даже удобнее и быстрее, так как не придётся модернизировать щупы. На противоположный конец можно просто надеть специальные зажимы «крокодильчики» и просто подсоединить их к «плюсу» и «минусу» на этом импровизированном источнике.

Как проверить мощность светодиодов?

Светодиод – это кристалл, который имеет полупроводниковую конструкцию. Эти элементы производятся в специальном корпусе или без него, но в любом из этих вариантов прибор будет иметь два вывода: один отрицательный, а другой положительный по режиму работы. Многих людей интересует вопрос, как узнать мощность светодиода, чтобы на него ответить, потребуется подробно рассмотреть, какие показатели мощности существуют у этих приборов. Потребляемая мощность светодиода, чаще всего указывается в Ваттах. Но, такое определение не совсем верное, потому как у данного элемента имеется важный рабочий показатель, указывающий на допустимые значения тока, когда светодиод может исправно работать. При этом значение мощности, будет зависеть именно от показателей тока, который подан на полупроводниковый элемент.

Что такое светодиод и его принцип работы

Светодиод (СД, LED) представляет собой обычный полупроводниковый диод, изготовленный на основе кристаллов:

• арсенида галлия, фосфида индия или селенида цинка – для излучателей оптического диапазона;
• нитрида галлия – для приборов ультрафиолетового участка;
• сульфида свинца – для элементов, излучающих в инфракрасном диапазоне.

Выбор данных материалов обусловлен тем, что p-n переход диодов, изготовленных из них, при приложении прямого напряжения излучает свет. У обычных диодов из кремния или германия такое свойство выражено очень слабо – свечение практически отсутствует.

Излучение светодиода не связано со степенью нагрева полупроводникового элемента, его вызывает переход электронов с одного энергетического уровня на другой при рекомбинации носителей зарядов (электронов и дырок). Свет, испускаемый в результате, является монохроматическим.

Особенностью такого излучения является очень узкий спектр, и выделить нужный цвет светофильтрами затруднительно. А некоторые цвета свечения (белый, синий) при таком принципе изготовления недостижимы. Поэтому в настоящее время распространена технология, при которой внешняя поверхность светодиода покрывается люминофором, а его свечение инициируется излучением p-n перехода (которое может быть видимым или лежать в УФ-диапазоне).

Какие виды светодиодов существуют и где они применяются

Светодиоды оптического диапазона применяются в качестве элементов индикации и в качестве осветительных приборов. Для каждой специализации существуют свои требования.

Индикаторные светодиоды

Задача индикаторного светодиода – показать состояние прибора (наличие питания, аварийный сигнал, срабатывание датчика и т.п.). В этой сфере широко применяются LED со свечением p-n перехода. Приборы с люминофором применять не запрещено, но особого смысла нет. Здесь яркость свечения не на первом месте. В приоритете контрастность и широкий угол обзора. На панелях приборов применяют выводные светодиоды (true hole), на платах – выводные и SMD.

Осветительные светодиоды

Для освещения, наоборот, в основном применяют элементы с люминофором. Это позволяет получить достаточный световой поток и цвета, близкие к естественным. Выводные СД из этой области практически выдавлены SMD-элементами. Широкое применение находят COB-светодиоды.

В отдельную категорию можно выделить приборы, предназначенные для передачи сигналов в оптическом или ИК-диапазоне. Например, для пультов дистанционного управления бытовой аппаратурой или для охранных устройств. А элементы УФ-диапазона могут использоваться для компактных источников ультрафиолета (детекторы валют, биологических материалов и т.д.).

Разновидности

Светодиоды используются в различной технике. На данный момент существует 2 основных типа этих деталей:

1. Индикаторные или DIP. Относятся к маломощным светодиодам. Работают при переменном напряжении до 3.5 вольт, с мощностью до 0.06 Вт. Используются в качестве световых индикаторов для различной электронной техники. Эти элементы используют для поверхностного монтажа для осветительных лент.
2. Осветительные или мощные, работают при напряжении до 12 вольт, с мощностью в 2.6–3 Ватт. Используются для ламп и прожекторов освещения.

Технологии не стоят на месте. К лампам обычной конструкции, прибавились различные разновидности, отличающиеся только химическим составом кристалла.

1. Филоментные. Лампы, позволяющие получить белое свечения, за счет покрытия люминофорным составом. Мощность этого типа светодиодов увеличена за счет использования 28 параллельно соединенных кристаллов.
2. COB. Разработано за счет соединения кристаллов на алюминиевой подставке. Яркость свечения увеличивается за счет фокусировки покрытием из люминофора.
3. OLED. Схожи с более ранними типами светодиодов. Яркость и угол свечения увеличены за счет использования полимерных материалов для изготовления светового излучателя.
4. Волоконные. Полностью синтетическая конструкция с добавлением люминофора и полимеров.

Принцип действия этих световых элементов остался прежним. Изменилось только потребляемое напряжение, повысилась мощность и надежность.

Мощность – одна из главных характеристик светодиода

На сегодняшний день мощность светодиодов просто ошеломляюща. От нескольких милливатт до сотен ватт. В нашем случае для общего освещения будут самыми оптимальными диоды мощностью 1, 3, 5 Вт. В некоторых случаях не плохо применять 10 Вт матрицы. В гараже я сделал освещение именно на 10 Вт. Их и потребовалось не много и света достаточно для ремонта.

Мы остановимся на 1, 3 Вт диодах, т.к. именно эти типы наиболее распространены в лампах и светильниках. Да и в домашних условиях их легко монтировать. Не смотря на то, что много производителей используют SMD диоды 5050, 3528 и т.п. их паять достаточно сложно и «неприятно», поэтому опущу рассказ о них. Но принцип остается один – ВЫБИРАЕМ диоды по мощности. Чем больше мощность, тем ярче мы получим свет.

Но все не так гладко. Большая мощность дает большой нагрев. И в этом случае стоит четко представлять о том, что для долгой жизни диода необходим хороший теплоотвод, радиатор. 5 Вт светодиод в единичном экземпляре не требует большого охлаждения. Но если Вы решитесь собрать светильник на 5-10 штуках, то радиатор будет весомый. И об эстетике даже не стоит говорить.

Но вернемся к нашим «баранам»… 1Вт светодиоды выпускают на номинальный ток 350 мА, а 3 Вт на 700 мА. Под них уже выпускают готовые драйверы. Запитывать светодиоды необходимо только от драйверов. Они постоянно держут заданное значение тока

А так как диоды очень чутко относятся именно к амперам, то важно питать их постоянным током, чего мы можем добиться именно драйверами, а не блоками питания от мобильников, компьютеров и т.п

Количество диодов стоит выбирать из расчета, что аналог 100 Вт лампы накаливания – от 12 до 14 Вт диодного света. В этом случае нам понадобится 12 одноваттников и драйвер под эти диоды на 350 мА. Я не хочу вдаваться в расчеты как подбирать драйверы. Кому интересно, задайте вопрос, я посчитаю. Ну или когда-нибудь напишу отдельный опус).

Скажу еще одно: деление по ваттам условное. Во всех характеристиках светодиодов есть две величины – рабочий и максимальный ток. Допустим в одноваттниках он составляет 350 и 700 мА. Казалось бы, «сейчас как дам этому диоду на полную и он как засветит!». Но нет. Согласно зависимости освещенности от тока все светодиоды показывают одну диаграмму – чем больше ток от рабочего, тем больше падает сила света. Поэтому я никогда «не разгоняю» свои кристаллы. А питаю их только тем, на что они рассчитаны.

Способы выявления полярности

Выделяют несколько основных методов, по которым можно выяснить, где плюс у светодиода, а где минус. Самый простой способ — визуальный осмотр элемента и определение полярностей по внешнему виду.

Для новых LED-элементов характерной чертой является длина ножек. Анод (плюс) всегда будет длиннее катода (минуса). Как памятка мастеру — первая литера «К» от слова «катод» означает «короткий». Можно оценить визуально и колбу лампочки. Если она хорошо просматривается, мастер увидит так называемую «чашечку». В ней расположен кристаллик. Это и есть катод.

Нелишне обратить внимание и на ободок LED-детали. Многие производители предпочитают проставлять специальную маркировку-обозначение напротив катода. Она может выглядеть как засечка (риска), маленький срез или точка

Не увидеть их сложно

Она может выглядеть как засечка (риска), маленький срез или точка. Не увидеть их сложно.

Новый вариант маркировки светодиодов — значки «+» и «-» на цоколе. Таким образом производитель облегчает мастеру работу, помогает определять полярности. Иногда возможна маркировка зеленой линией напротив плюса.

Использование мультиметра

Если определить светодиод – анод/катод – визуально не получается, можно использовать специальное оборудование. Таковым является мультиметр. Вся процедура проверки займет не более минуты. Действуют таким образом:

• На аппарате устанавливают режим измерения сопротивления.
• Щупы мультиметра аккуратно соединяют с ножками LED-лампочки. Предположительный плюс ставят к красному проводку. Минус — к черному. При этом касание делают кратковременным.
• Если контакты установлены правильно, аппарат покажет сопротивление, близкое к 1,7 кОм. При неправильном подключении ничего не произойдет.

Мультиметр можно эксплуатировать и в режиме проверки диодов. Здесь при правильном соблюдении полярностей лампочка даст свет. Особенно хорошо такая рекомендация работает с диодами зеленого и красного цветов. Белые и синие требуют напряжения более 3В, поэтому даже при правильном подключении могут не засветиться.

Чтобы проверить элементы этих колеров через мультиметр, можно применить режим определения характеристик транзистора. Он есть на всех современных моделях приборов. Здесь действуют так:

• Выставляют нужный режим.
• Лампочку ножками вставляют в специальные пазы С (коллектор) и Е (эмиттер). Они предназначены для транзистора в нижней части устройства.

Если минус светодиода подключен к коллектору, лампочка даст свет.

Метод подачи напряжения

Чтобы определить полярности светодиода, можно использовать для этого источники напряжения (аккумуляторная батарейка). Но лучше всего применить лабораторный блок питания с наличием плавной регулировки напряжения, а также вольтметр постоянного тока.

Действуют таким образом:

• ЛЕД-лампочку подключают к источнику питания и медленно поднимают напряжение.
• Если полярности элемента соблюдены правильно, светодиод даст колер.
• Если при достижении 3-4 В лампочка так и не засветится, плюс и минус подключены неверно.

При срабатывании лампочки не нужно продолжать увеличивать напряжение. Элемент от таких экспериментов просто сгорит.

Если у мастера нет блока питания или батареи на 5-12 В, можно последовательно соединить между собой несколько элементов по 1,5 В. Пригодятся здесь аккумулятор от мобильного телефона или авто. Но стоит помнить: при подключении LED-элементов к мощным устройствам рекомендуется параллельно применять токоограничивающий резистор.

Определение полярности с помощью техдокументации

Если светодиод только что купленный, к нему прилагается техническая документация от производителя. Здесь указаны основные данные о лампочках:

• масса;
• цоколевка светодиодов;
• габариты;
• электрические параметры:
• иногда распиновка (схема подключения).

При покупке элементов в розницу можно попросить продавца дать ознакомиться с информацией, чтобы не мучиться дома и не искать, где у светодиодов плюс и минус. По бумагам делается соответствующий вывод.

Проверка светодиодной ленты

Светодиодная лента — источник света из нескольких LED-элементов. СД группируются по три штуки на участок. Тогда ленту можно разделить на отрезки любой длины без ухудшения эксплуатационных характеристик.

Если не будет светиться целый участок из трех светодиодов, проблема в этих элементах. Осмотрите каждый из них и измерьте сопротивление резистора всей группы.

Рассмотренные методы проверки LED-диодов в осветительных приборах просты — вооружитесь мультиметром или проводами с парой пальчиковых батареек. В случае обнаружения неисправного элемента замените его или отнесите в мастерскую.

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)

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

Мощность светодиодных ламп для оснащения дома

Для расчёта потребуется такой показатель как освещённость — необходимый поток света на 1м², измеряемая в люксах. Таким образом: 1лк = 1лм х 1м².

Рассчитанные нормы собраны в документации СНиП, из которых можно сделать выписку и узнать необходимые параметры освещённости для  помещений различного назначения.

Кроме того, алгоритм расчёта освещённости позволяет разделить объём помещения на условные зоны, где нужен более интенсивный или умеренный свет и поместить в них соответствующие осветительные приборы.

Следовательно, для оснащения  комнат потребуется определённое количество осветительных приборов, с источниками определённой мощности. Соотношение экономичных светодиодных ламп с мощностью традиционных источников света даны в таблице:

Результат расчёта площади умноженный на необходимую освещённость в соответствии с нормативами СНиП позволяет определить мощность  параметр необходимых источников света в люменах и приобрести нужное количество приборов.

Промышленность выпускаются светодиодные элементы, которые не потребуют много усилий при установке, разработке и расчётах новой схемы но позволят обеспечить оптимальное освещение как внутри дома, так и на приусадебном участке, сэкономив на оплате за коммунальные услуги.

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:

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 проверить светодиод мультиметром

Один из способов проверки рабочего состояния светодиодов – тестирование мультиметром. Таким прибором можно диагностировать светодиоды любого исполнения. Перед тем как проверить светодиод тестером, переключатель прибора устанавливают в режиме «прозвонки», а щупы прикладывают к выводам. При замыкании красного щупа на анод, а черного на катод, кристалл должен излучать свет. Если поменять полярность, на дисплее прибора должна отображаться показание «1».

Схема проверки светодиода с помощью цифрового мультиметра

Тестирование LED-приборов можно произвести, не используя щупы. Для этого в отверстия, расположенные в нижнем углу прибора, анод вставляют в отверстие с символом «Е», а катод – с указателем «С». Если светодиод в рабочем состоянии – он должен засветиться. Этот метод тестирования подходит для светодиодов с достаточно длинными контактами, очищенными от припоя. Положение переключателя при таком способе проверки не имеет значения.

Как проверить светодиоды мультиметром, не выпаивая? Для этого необходимо припаять к щупам тестера кусочки от обычной скрепки. В качестве изоляции подойдет текстолитовая прокладка, которая укладывается между проводами, после чего обрабатывается изолентой. На выходе получается своеобразный переходник для подключения щупов. Скрепки хорошо пружинят и надежно фиксируются в разъемах. В таком виде можно подключить щупы к светодиодам, не выпаивая их из схемы.

Осветительные светодиоды

Выбирая,
какие светодиоды самые яркие,
стоит остановиться на осветительных. Это сверхмощные
светодиоды с высокой интенсивностью излучения. Выпускаются исключительно
в белом цвете, тёплом и холодном, корпус предназначен для поверхностного
монтажа. Используются в лампах
и светодиодных лентах, фарах, фонарях и прочем, где необходимы мощные сверхъяркие светодиоды.

Не
существует естественных кристаллов, излучающих белый свет. Поэтому, чтобы
создать светодиоды белого свечения,
используются различные технологии, основанные на смешивании трёх основных
цветов (RGB). Цветовая температура определяется способом их сочетания.
Популярным методом является покрытие кристалла слоями люминофора, каждый из
которых отвечает за один из трёх базовых цветов. Другой способ заключается в
нанесении пары слоёв люминофора на голубой кристалл.

Можно выделить следующие
преимущества осветительных диодов:

• различное цветовое свечение;
• возможность выбора световой температуры;
• энергосбережение, сокращающее расходы электричества;
• малый коэффициент пульсации;
• разнообразная
  рассеиваемая мощность.

Среди осветительных
выделяются следующие виды светодиодов:

Обратите внимание! Спектр свечения Filament намного приятнее для человеческого глаза, чем виды SMD и COB, и схож со светом ламп накаливания

Основные виды и размеры SMD приборов

Корпуса компонентов для микроэлектроники, имеющие одинаковые номинальные значения, могут отличаться друг от друга габаритами. Их габариты определяются прежде всего по типовому размеру каждого. К примеру: резисторы обозначаются типовыми размеры от «0201» до «2512». Данные 4 цифры в маркировке SMD компонента обозначают кодировку, которая указывает длину и ширину прибора в дюймовом измерении. В размещенной таблице, типовые размеры указаны также и в мм.

Маркировка SMD компонентов — резисторы

SMD конденсаторы

Конденсаторы выполненные из керамики по размеру одинаковы с резисторами, что касается танталовых конденсаторов, то они определяются по своей, собственной шкале типовых размеров:

Катушки индуктивности и дроссели SMD

Индуктивные катушки могут быть выполнены в различных конфигурациях корпуса, но их значение индицируется также, исходя из типоразмеров. Такой принцип маркировки SMD и расшифровки кодовых обозначений, дает возможность значительно упростить монтаж элементов на плате в автоматическом режиме, а радиолюбителю свободнее ориентироваться.

dr>

Моточные компоненты, такие как катушки, трансформаторы и прочие, которые мы в большинстве случаев изготавливаем собственноручно, могут просто не уместится на плате. Поэтому такие изделия, также выпускаются в компактном исполнении, которые можно установить на плату.

Определить какая именно катушка требуется вашему проекту, лучше всего воспользоваться каталогом и там подобрать требующийся вариант по типовому размеру. Типовые размеры, определяют с использованием кодового обозначения маркированного 4 числами (0805). Где значение «08» определяет длину, а число «05» показывает ширину в дюймовом измерении. Фактические габариты такого SMD компонента составят 0.08х0.05 дюйма.

Диоды и стабилитроны в корпусе SMD

Что касается диодов, то они также выпускаются в корпусах как цилиндрической формы так и в виде многогранника. Типовые размеры у этих компонентов задаются идентично индуктивным катушкам, сопротивлениям и конденсаторам.

Транзисторы в корпусе SMD

СМД транзисторы выполнены в корпусах, которые соответствуют их максимальном мощности. Корпуса этих полупроводниковых элементов символично можно разделить на два вида: SOT и DPAK.

Маркировка SMD компонентов

Маркировка электронных приборов в современной технике уже требует профессиональных знаний, и так просто, с кондачка в ней тяжело разобраться, особенно начинающему радиолюбителю. В сравнении с деталями выпускаемыми при Советском Союзе, где маркировка номинального значения и тип прибора наносилась в текстовом варианте, сейчас это просто мета паяльщика. Не надо было держать под рукой кипы справочной литературы, чтобы определить назначение и параметры того или иного прибора.

Однако, технологические процессы в промышленности не стоят на месте и автоматизация производства определяет свои правила. Именно SMD детали в поверхостном монтаже играют главную роль, а роботу нет никакого дела до маркировки деталей заправленных в машину, что туда поместили, то он и припаяет. Маркировка нужна специалисту, который обслуживает этого робота.

Скачать программу для расшифровки обозначения SMD деталей

Световой поток – еще одна немаловажная характеристика светодиодов

Эта характеристика измеряется в люменах

Обращая внимание на нее мы можем получить более-менее правдивое понимание того, сколько света мы получим от источника. Это достаточно «размытая» характеристика, т.к

световой поток зависит от многих факторов. И если в описании к светодиоду будет указано, что он выдает 100 люмен, то это не факт. Правильное определение истинного значения состоит не в производственных данных, а в экспериментальных. Посмотрим одну из методик.

Возьмем три светодиода одинаковой мощности и светового потока (по datasheet) при 350 мА – 120 люмен. При питании диодов от драйвера 350 мА в течении 1 мин., не превышая температуру кристалла получили следующие данные. Причем светодиод №3 выдает 120 люмен при токе всего в 300 мА. Т.е. делаем вывод, что данные по паспорту не всегда правильные. Выбирайте диоды с условием того, что истинное значение люменов будет на 10-15 процентов меньше. Тогда в конечном итоге не разочаруетесь, а в случае как с 3 диодом еще и порадуетесь.

Еще одна неприятная новость. С увеличением температуры кристалла падает световой поток. Эта характеристика ВСЕГДА указывается в данных, в виде графика. Не ленитесь и смотрите. Как правило, при рабочей температуре кристалла в 85 градусов у большинства LEDs световой поток уменьшается на 12 процентов.