Сопротивление светодиода в светодиодных лампах

Содержание

Пытался померять сопротивление светодиода – безуспешно

Пытался померять вначале сопротивление светодиода, а потом силу тока – безуспешно – вообще ничего не показывает (а при измерении силы тока – и не горит). Тестер mastech 835, кажется. Что не так может быть ? Как это лучше сделать ?

Вообще-то существует такое понятие как вольт-амперная характеристика

а как мерил? светодиод в одном направлении около килоома, в обратном несколько мегаОм оли десятков мегаОм.( обычно и в среднем, мало что сейчас китайцы не выпустят) тестером на режиме омметра в одном направлении, потом в обратном(поменять местами ножки диода)

Надо собрать тукую схемку: светодиод+ сопротивление + источник питания все последовательно. Ориентироваться на сопротивление св.диода примерно 20-50 ма .(это для выбора источника).
Далее: светодиод светится, меряешь падение снапряжения на светодиоде, меряешь падение напряжения на сопротивлении. Определяешь ток в цепи: I = Ur/Rсопр. (Ur – падение напряжения на сопротивлении) .Такой же ток течет и через светодиод. Теперь рассчитываешь сопротивление светодиода: R св= U св/ I (ранее вычисленный). (Uсв – падение напряжение на светодиоде). Светодиоды бывают и очень мощные ток у них большой..
Закон Ома, сэр.

Georgi61 написал :
Ориентироваться на сопротивление св.диода примерно 20-50 ма .(это для выбора источника).

А вы в чем сопротивление меряете? И зачем все городить, если есть омметр?
если омметра нету- то тогда да, все верно.
тока источник питания один фиг перевернуть разок придется + на – 🙂

2SergeyE Светодиод – полярный прибор, и для своего свечения требует прхождения тока в правильном направлении, от анода к катоду.
Далее, ВАХ светодиода достаточно крутая, и например красный светодиод начинает светиться при напряжении на нем 1.3-1.4В, а нормально светится при токе 3-10(20)мА, при этом на светодиоде падает около 1.6В. Карманные мультиметры в режиме омметра выдают на выход слишком малое напряжение, чтобы открыть светодиод, но у них есть режим прозвонки p-n переходов, обозначается значком диода. В этом режиме на выходе мультиметра напряжение до 2 В, и светодиод начинает еле-еле светиться, т.к. ток в этой цепи мал ( на ярком свету не смотреть, не видно )

а в розетке силу тока мерить пробовал ?

2ARN
в розетке напряжение 216В; не сила тока

SergeyE и Snake, городить все это нужно, потому, что сопротивление светодиода зависит от протекающего тока, и по сопротивлению, измеренному при малом токе омметром, не сможете определить сопротивление в рабочей точке. Наберите в Яндексе тип светодиода и PDF, он вам найдет справочные характеристики светодиода.

Ежик написал :
SergeyE и Snake, городить все это нужно, потому, что сопротивление светодиода зависит от протекающего тока, и по сопротивлению, измеренному при малом токе омметром, не сможете определить сопротивление в рабочей точке

В 99% процентов случаев знать динамическое сопротивление светодиода не требуется ( надо только если светодиод используется как источник опорного напряжения ).
Для целей индикации достаточно знать, что при рабочем токе 5-10 мА на обычном светодиоде падает
красном – 1.6-1.8В
желт., зел., оранж. – 2.1-2.4 В
белый, голуб. – 3.5-4В
Кроме того, широко распространены светодиоды со встроенным резистором, рассчитанные на определенное напряжение – 5, 12В, 15В.

Коллеги, в современных светодиодах уже стоит резистор, причем полупроводниковый. Как бы не схема стабилизации тока на транзисторе. Потому и проблемы с измерениями.
И горит он при подаче на него НАПРЯЖЕНИЯ -в широком диапазоне от 3 до 18В.
Бывают еще мигающие светодиоды, сразу с мультивибратором на борту.
То есть то, что вы измеряете- не диод, а достаточно сложный прибор. Какое сопротивление у микросхемы? А у транзистора?

Burrdozel написал :
Коллеги, в современных светодиодах уже стоит резистор, причем полупроводниковый

Во всех ? Что-то я не замечал встроенного резистора в АЛ307ххМ, L-53хD – в самых обычных светодиодах. Кроме того, автор же не уточнил – какой светодиод он пытался прозвонить.

iale написал :
автор же не уточнил – какой светодиод он пытался прозвонить

Видимо, это был не АЛ. А как раз со встроенной схемой. Потому и трудности

” >
Ну и сколько со встроенным резистором.

Burrdozel написал :
Видимо, это был не АЛ. А как раз со встроенной схемой. Потому и трудности

Трудности могут быть и от незнания, и от отсутствия опыта. А обычный с/диод ( кр.,ж., з. ) карманным тестером при слабом освещении прекрасно звонится.

2iale
Хорошая ссылка, спасибо.

Вы что-то мне пытаетесь доказать? Сформулируйте, пожалуйста.
Мне кажется, что усилия Ваши по борьбе за точное определение слова “многие” никому не нужны, прежде всего Вам лично. Успокойтесь.
Большинство светодиодов не имеют встроенного сопротивления.


А автору темы попался как раз такой. Хотя это тоже только мое предположение.

Если же Вам хочется, чтобы Ваше слово было последним- прошу:

Burrdozel написал :
Если же Вам хочется, чтобы Ваше слово было последним- прошу:

Да я и не распалялся, чтобы успокаиваться. Просто подкорректировал несколько недостаточно точных имхо ваших высказываний.
Доказать вам что-либо я не собираюсь, здесь форум – каждый имеет право на свою точку зрения.
Не воспринимайте это как нападки на ваши личностные или профессиональные качества. Вы высказали, я высказал, кто-то еще выскажет, и вас и меня поправит – если правильно, то хорошо, будем знать больше, неправильно – поспорим. –

SergeyE написал :
силу тока – безуспешно – вообще ничего не показывает (а при измерении силы тока – и не горит). Тестер mastech 835

Если Вам это еще интересно и Вы в ладах с законом Ома.
Силу тока Вы видимо измеряли в режиме =мА? А напряжение подавали в неск. вольт? Не задумывались какое сопротивление у такого тестера в режиме =мА? Оно иногда больше чем сопр. необходимое для норм работы сд. А если последовательно было еще и это сопр включено, то сд и подавно не засветится, ток будет очень мал.

ЗЫ: А зачем понадобилось сопротивление сд?, просто интересно.

2Andjey
марка светодиодов неизвестна – хочу понять какое напряжение подавать, если делать сборку из этих диодов
кстати – как их лучше включать – параллельно или последовательно

SergeyE написал :
марка светодиодов неизвестна – хочу понять какое напряжение подавать, если делать сборку из этих диодов

Ну вы же их не на помойке нашли, марку c/д можно узнать у продавца, по выставленному фото спецы определить помогут, справочники и паутина есть наконец.

SergeyE написал :
кстати – как их лучше включать – параллельно или последовательно

Включать их надо в соответствии с назначением и принципиальной электрической схемой.
Обозначьте – что вы хотите на с/д сделать, тогда будет предметный разговор.

Сейчас взял синий светодиод.

Попытка измерить сопротивление в обоих направлениях ничего не дала – прибор показывает более 40 МОм 🙂

Никакой схемы стабилизации (ограничения) в нём нет, просто в режиме измерения сопротивления на щупах напряжение всего 0,2 В – светодиод не выходит на рабочий участок ВАХ

Но в режиме прозвонки диодов (на щупах 3 В) тестер показал падение напряжения на светодиоде в рабочем положении 2,6 В ток 0,6 mA – светодиод еле заметно светится, сопротивление при этом около 4,3 кОм.

Подключаю это же светодиод к материнской плате – как индикатор питания, (на схеме подключено через ограничительный резистор). Падение на ярко горящем синем светодиоде 3 В, ток 15,5 mA итого сопротивление 194 Ом.

Видим, что сопротивление светодиода меняется в зависимости от протекающего тока, и оно нелинейно.

2iale
c/д купил давно; марка на них не написана; сделать фото – разве они не все примерно одинаково выглядят ?

2Beeliner
так что “reverse engeneering” невозможен – только визуальное опознание ?

SergeyE написал :
разве они не все примерно одинаково выглядят ?

Все люди выглядят примерно одинаково (кстати тоже две ноги), но не все задают такие вопросы как вы.

PS Купите себе новые под вашу задачу и не парьте мозг по мелочам.

BV написал :
Купите себе новые под вашу задачу и не парьте мозг по мелочам.

А если у него их целый мешок?

2avmal Вот пусть и пишет тогда про свои если.

BV написал :
Вот пусть и пишет тогда про свои если.

Так наверное рассчитывал на нашу сообразительность – не будет же нормальный человек выклянчивать у кого-то пару светодиодов, чтобы посвящать потом всю свою жизнь выяснению их параметров.

Судя по темам, которые уже были – не уверен.

BV написал :
Судя по темам, которые уже были – не уверен.

Блин, не сразу обратил внимание на автора – сразу вспомнилась постройка балкона и аналогичные в нашей теме .

SergeyE, вам ведь (скорее всего) не сопротивление светодиода узнать нужно, а определиться, как его включить правильно? Светодиод прибор нелинейный, поэтому сопротивление его мало что даст.
Попробуйте прикинуть следующим образом: из напряжения источника питания вычтите напряжение падения на светодиоде (1,5- 2.0 В), полученное значение поделите на 10 мА (в подавляющем большинстве случаев – номинальный рабочий ток среднестатистического светодиода). Полученное сопротивление последовательно светодиоду и включите. Поймите главное: светодиод светится при протекании через него определенного ТОКА (и при этом токе на нем падение напряжения будет СТРОГО ОПРЕДЕЛЕННОЕ, хоть киловольты подавайте, ток то вы сопротивлением последовательным ограничите) По поводу схемы включения: параллельно имеет смысл их включать там, где важна надежность свечения (при выходе из строя одного диода – остальные светятся). Только сопротивления должны быть установлены ВО ВСЕ параллельные цепочки диодов. Лучше – последовательно (одно сопротивление на группу диодов) Надежность только невелика: сдуется один светодиод – потухнет вся цепочка. Правило одно: из напряжения источника вычитаете падение напряжения на всех последовательно соединенных светодиодах, и остаток делите на 10 мА. В 99% случаев это покатит 🙂 По падению напряжения на переходе светодиодов разных цветов – iale все сказал.

Почему светодиод нужно подключать через резистор?

На светодиодной ленте есть резисторы, на печатных платах (где светодиоды служат индикаторами) есть резисторы, даже в светодиодных лампах — и то есть резисторы. В чем же дело? Почему светодиод обычно подключен через резистор? Для чего светодиоду резистор?

На самом деле все очень просто: светодиоду для работы необходимо очень маленькое постоянное напряжение, а если подать больше — светодиод перегорит. Если даже подать немного больше, на 0,2 вольта больше номинала — ресурс светодиода уже начнет стремительно уменьшаться, и очень скоро жизнь этого полупроводникового источника света закончится плачевно.

Читайте также:  Как рассчитать сопротивление в катушке трансформатора?

Например, красному светодиоду для нормальной работы нужно ровно 2,0 вольта, при этом ток его потребления составляет 20 миллиампер. А если подать 2,2 вольта — наступит пробой p-n-перехода.

У разных производителей светодиодов, в зависимости от применяемых полупроводников и технологии создания светодиодов, рабочее напряжение может чуть-чуть в ту или иную сторону отличаться. Однако, взгляните для примера на вольт-амперную характеристику красного SMD светодиода одного известного производителя:

Здесь видно, что уже при 1,9 вольта светодиод начинает слабо светиться, а при подаче на его выводы ровно 2 вольт, свечение получится достаточно ярким, это его номинальный режим. Если теперь увеличивать напряжение до 2,1 вольт — светодиод начнет перегреваться, и стремительно терять свой ресурс. А при подаче более 2,1 вольта — светодиод перегорит.

Теперь вспомним Закон Ома для участка цепи: сила тока в участке цепи прямопропорциональна напряжению на концах этого участка, и обратно пропорциональна его сопротивлению:

Следовательно, если у нас сила тока через светодиод равна 20 мА при напряжении на его выводах в 2,0 В, значит какое светодиод имеет сопротивление в рабочем состоянии, исходя из этого закона? Правильно: 2,0/0,020 = 100 Ом. Светодиод в рабочем состоянии по своим характеристикам эквивалентен резистору номиналом 100 Ом, мощностью 2*0,020 = 40 мВт.

А что если в наличии на плате имеется лишь напряжение 5 вольт или 12 вольт? Как питать светодиод таким высоким напряжением, и чтобы он при этом бы не перегорел? Вот разработчики всюду и решили, что удобнее всего применить дополнительный резистор.

Почему резистор? Потому что это – наиболее выгодный, наиболее экономичный, наименее затратный по ресурсам и рассеиваемой мощности, путь решения проблемы ограничения тока через светодиод.

Итак, если в наличии 5 вольт, а необходимо получить 2 вольта на «резисторе» в 100 Ом, значит необходимо разделить эти 5 вольт между нашим полезным светящимся резистором в 100 Ом (в роли которого выступает ДАННЫЙ светодиод), и другим резистором, номинал которого сейчас предстоит вычислить исходя из того, что имеется в распоряжении:

В данной цепи ток постоянный, не переменный, элементы все в установившемся режиме линейные, следовательно ток по всей цепи будет одной и той же величины, в нашем примере 20 мА — так нужно светодиоду. Следовательно выберем резистор R1 такой величины, чтобы ток через него составил бы тоже 20 мА, а напряжение бы на него пришлось как раз 3 вольта, которые нужно куда-то деть.

Итак: по закону Ома I=U/R, отсюда R=U/I = 3/0,02 = 150 Ом. А мощность? P=U 2 /R = 9/150 = 60 мВт. Подойдет резистор на 0,125 Вт, чтобы не сильно грелся. Теперь всем ясно, для чего светодиоду резистор.

Ремонт светодиодной лампы. Уменьшаем нагрев

Сегодня мы займемся ремонтом китайской светодиодной лампочки. Явная причина поломки – перегрев, радиатор у этих лампочек греется довольно сильно.

Под крышкой установлена подложка с 15-ю последовательно включенными светодиодами 2835. Нужно осмотреть светодиоды на наличие черных точек. И сразу в глаза бросается один светодиод. Светодиод рядом, скорее всего рабочий, но у него тоже заметны черные точки – это говорит о том, что он уже начал деградировать, и в ближайшее время он тоже может сгореть. Раз уже лампочку разобрали, то и его тоже будем менять сразу.

Подложка с 15-ю последовательно включенными светодиодами 2835

Для того, чтобы поменять светодиоды – придется снять подложку с радиатора (она приклеена на теплопроводящий клей) и прогреть ее феном для пайки.

Выпаиваем не рабочие светодиоды, и на их место устанавливаем новые, обязательно обращая внимание на ключ в виде среза, он должен быть с той же стороны, полярность светодиодов путать нельзя.

После того как светодиоды припаяны, нужно убрать остатки клея с радиатора и нанести новый теплопроводный клей.

Лампа собрана, и осталось только ее проверить. Через 5 минут работы лампочки, температура подложки выросла до 100 °C! Нужно уменьшать ток на светодиодах. Отпаиваем провода, и откручиваем радиатор от цоколя лампы, там находится драйвер.

Ток уменьшить я решил в 2 раза. Сильно переживать о том, что лампочка будет после этого тускло светить не стоит, т. к. для того что бы светодиоды светили в 2 раза меньше – ток нужно будет уменьшить в 5 раз!

Сам драйвер построен на микросхеме CS6583BO.

Драйвер светодиодной лампочки на микросхеме CS6583BO

Нужно найти токозадающий (токоизмерительный) резистор на плате драйвера (он один в DIP корпусе) и увеличить его сопротивление в 2 раза. В datasheet, в типовой схеме, он обозначен как Rcs.

Токозадающий (токоизмерительный) резистор светодиодного драйвера CS6583BO

В моем случае он оказался 0,69 Ом. Значит мне нужно вместо него поставить 1,4 Ом, но такого у меня нет, а ближайший номинал, который у меня есть – это 1,5 Ома. Его я и буду ставить, а это означает, что и ток уменьшится чуть больше чем в 2 раза.

К стали, визуально, после замены резистора, я разницы в яркости не заметил.

По документации на светодиоды 2835, их максимальный ток должен составлять максимум 150 мА, но в этих лампочках драйвер выдает 230 мА. Завышенный ток питания светодиодов как раз и является причиной их перегрева и сгорания. После замены резистора, ток на светодиодах получился 130 мА, а температура радиатора не превысила 70 °C.

Более подробный процесс ремонта и сравнение лампочек до и после переделки можно посмотреть в видео.

Мой экземпляр лампочки E14 12 Вт 115 мм.

Ремонт светодиодной лампы. Уменьшаем нагрев: 2 комментария

Здравствуйте! Не встречал ещё не одной нормальной дешёвой китайской светодиодной лампы, как автомобильной так и осветительной.У всех завышен рабочий ток. Для нормальной работы, температура светодиодов не должна превышать 60 градусов, а радиатор должен быть площадью не менее 25 см2 на ватт.

у меня автомобильные светодиодные лампы не перегорают 4 года.Могу Вам подсказать что для этого нужно сделать .По мощности эти лампы потребляют в 45-70раз !! Меньше чем обычные лампы накала .

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.

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. 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. Dip светодиоды

  • Sp >
    • Smd – светодиоды для поверхностного монтажа. Могут относиться как к индикаторным, так и к осветительным светодиодам. Smd

    • Cob (Chip-On-Board) – кристалл установлен непосредственно на плате. К преимуществам такого решения относятся защита от окисления, малые габариты, эффективный отвод тепла и равномерное освещение по всей площади. Светодиоды такой марки являются самыми инновационными. Используются для освещения. На одной подложке может быть установлено более 9 светодиодов. Сверху светодиодная матрица покрывается люминофором. Активно используются в автомобильной индустрии для создания фар и поворотников, при разработке телевизоров и экранов компьютеров. Cob
    • Волоконные – разработка 2015 года. Могут использоваться в производстве одежды. Волоконные
    • Filament также является инновационным продуктом. Отличаются высокой энергоэффективностью. Используются для создания осветительных ламп. Важное преимущество – возможность осуществления монтажа напрямую на подложку из стекла. Благодаря такому нанесению есть возможность распространения света на 360 градусов. Конструкция состоит из сапфирового стекла с диаметром до 1,5 мм и специально выращенных кристаллов, которые соединены последовательно. Число кристаллов обычно ограничивается 28 штуками. Светодиоды помещаются в колбу, которая покрыта люминофором. Иногда филаментные светодиоды могут относить к классу COB изделий. Filament

    • Oled. Органические тонкопленочные светодиоды. Используются для построения органических дисплеев. Состоят из анода, подложки из фольги или стекла, катода, полимерной прослойки, токопроводящего слоя из органических материалов. К преимуществам относятся малые габариты, равномерное освещение по всей площади, широкий угол свечения, низкая стоимость, длительный срок службы, низкое потребление электроэнергии. Oled
    • 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

    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.

    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.

    Онлайн – сервисы и калькуляторы для расчета резистора:

    Конструкция и доработка нескольких типов светодиодных ламп

    В мои руки попало несколько вышедших из строя, уже широко распространённых светодиодных ламп на напряжение 230 В, в изобилии предлагаемых в наших магазинах. Захотелось выяснить причину их быстрого выхода из строя и внутреннее устройство. Все лампы проработали не более одного года, хотя на упаковках утверждается, что их время непрерывной работы 30000 ч, получается 1250 суток, что составляет более трёх лет. И ведь наверняка сгоревшие лампы не эксплуатировались круглые сутки.

    Итак, берём первую лампу под товарным знаком iEK. Кроме товарного знака, на корпусе указаны данные и параметры лампы LED-A60, 230 В, 50/60 Гц, 11 Вт, 4000 К. Как известно, большинство сетевых светодиодных ламп имеют примерно одинаковую конструкцию. К несущему корпусу, в котором расположены драйвер и светодиоды, крепится матовая колба светорассеивателя и металлический резьбовой цоколь лампы. Пробуем сначала снять колбу. Для этого я изготовил тонкий узкий нож из обломка полотна от ножовки по металлу, сделав тонкое остриё на наждачном станке. Осторожно вставляем нож между колбой и корпусом, сначала на небольшую глубину, и проходим по ругу. Далее всё повторяем на большей глубине. При этом можно пробовать покачивать колбу лампы, и когда колба будет покачиваться, отделяем её. Оказалось, что колба крепилась с помощью белого силиконового герметика. При этом следует отметить, что у некоторых ламп колба отделялась сравнительнолегко, а у некоторых – трудно. У одной лампы в герметике осталась часть нижнего пояска колбы. Но главное – соблюдать осторожность, тогда всё должно получиться.

    На алюминиевой печатной плате, служащей ещё и теплоотводом, припаяны 12 светодиодов поверхностного монтажа белого свечения типоразмера 3528. Один из светодиодов был с чёрной точкой, как оказалось – сгоревший. Алюминиевая подложка плотно вставлена в корпус, оказавшийся внутри также алюминиевым, поверх покрытым пластиком. Корпус тоже должен выполнять функцию теплоотвода, но площадь соприкосновения тонкой алюминиевой платы корпусом невелика, атеп-лопроводящая паста отсутствует. Плата со светодиодами подпаяна к драйверу двумя проводами. Внешний вид разобранной лампы изображён на рис. 1. Удалив герметик, поддевают ножом и извлекают плату со светодиодами, но вынуть её из корпуса не дают провода, соединяющие драйвер с цоколем лампы. Поддев ножом, извлекают центральный контакт цоколя и разгибают идущий к нему провод. Места кернения резьбовой части цоколя к корпусу высверливаем сверлом диаметром 1,5 мм. Сняв цоколь, можно достать плату драйвера. На ней оказался разрушен оксидный конденсатор с обозначением на плате Е2. Часть элементов на плате для поверхностного монтажа установлена со стороны печатных проводников, а на противоположной стороне установлены дроссель, два оксидных конденсатора и микросхема. Схема драйвера с обозначениями элементов, как на плате, показана на рис. 2. Резистор, условно обозначенный как R1, находится не на плате, а соединяет центральный контакт цоколя лампы с ней. Схема драйвера построена на микросхеме OCP8191 в корпусе ТО-92. Микросхема представляет собой неизолированный квазирезонансный понижающий преобразователь для питания светодиодов со стабилизацией тока. В её состав входят MOSFET транзистор с максимальным напряжением сток-исток 550 В и узел управления. В микросхеме есть различные виды защиты: от перегрева, от короткого замыкания в нагрузке, от превышения максимального тока. Ток через светодиоды задают резисторами RS1 и RS2.

    Рис. 1. Внешний вид разобранной лампы

    Рис. 2. Схема драйвера

    После замены конденсатора Е2 на исправный ёмкостью 2,2 мкФ на напряжение 400 В и замыкании контактов сгоревшего светодиода лампа заработала. Был замерен ток через светодиоды, он оказался равен 120 мА, что мне кажется несколько завышенным. Ёмкость конденсатора С3 и индуктивность дросселя были замерены на плате. Применённые светодиоды начинают слабо светить при напряжении 7 В, а при напряжении 8 В и токе 2 мА светят уже ярко. Судя по этому, в одном корпусе расположены два или три последовательно включённых кристалла. Тип светодиодов остался неизвестен.

    Следующей “подопытной” стала лампа под торговой маркой General. На ней нанесены следующие обозначения: GLDEN-WA60; 11 Bт; 2700 K, 198-264 B; 50/60 Гц; 73 мА. Матовый светорассеиватель снимают, как и у предыдущей лампы. После этого увидим алюминиевую плату с расположенными на ней семью SMD-светодиодами типоразмера 3528. В отличие от предыдущей лампы, плата припаяна к драйверу и закреплена двумя винтами (рис. 3). Сняв её, увидим, что она была закреплена с помощью винтов на алюминиевом штампованном диске, плотно вставленном в корпус лампы (рис. 4). Заметно, что лампа сделана более качественно, и отвод тепла от светодиодов должен быть лучше.

    Рис. 3. Лампа под торговой маркой General

    Рис. 4. Диск лампы

    Далее аналогично снимаем цоколь. А вот диск приходится потихоньку выбивать со стороны цоколя, просунув тонкий металлический стержень и уперев его ближе к краю, в ребро диска. Иначе диск будет выгибаться. Только после этого вынимаем плату драйвера. Он построен на аналогичной микросхеме BP9916C в корпусе SOP-8 и представляет собой также неизолированный понижающий преобразователь, позволяющий поддерживать постоянным ток через светодиоды. Схема отличается от предыдущей незначительно, в основном номиналами элементов и их обозначениями на плате, и ещё тем, что после резистора R1, параллельно диодному мосту, установлен керамический конденсатор ёмкостью 0,1 мкФ на напряжение 400 В. Поэтому приводить схему не имеет смысла. Микросхема установлена со стороны печатных проводников. Замкнув контакты неисправного светодиода, удалось восстановить работоспособность лампы. При сопротивлении регулировочных резисторов RS1 и RS2, равных 5,6 и 3,9 Ом, ток через светодиоды равен 130 мА.

    Потом была вскрыта светодиодная лампа с товарным знаком ASD и с обозначениями на корпусе: LED-A60, 11 Вт, 220 В, 4000 К, 990 лм. Разборка лампы такая же, как и в предыдущих случаях. Вид лампы без матового светорассеивателя показан на рис. 5. На алюминиевой плате, которая просто вставлена в корпус, установлены 18 SMD-светодиодов типоразмера 3528. Площадь теплового контакта с корпусом, как и в первой лампе, очень мала. Плата со светодиодами припаяна непосредственно к плате драйвера. Эти светодиоды, как и в предыдущих лампах, начинают светить при напряжении 7 В, а при 8 В светятся достаточно ярко при токе 2 мА. Следовательно, их параметры должны быть схожими. Драйвер этой лампы построен на микросхеме BP9918C в миниатюрном корпусе для поверхностного монтажа SOT23-3. Эта микросхема аналогична микросхемам в предыдущих лампах и обладает схожими параметрами. Схема драйвера отличается отсутствием резистора R1, вместо которого на плате сделан тонкий змеевидный печатный проводник, а также номиналами некоторых элементов и обозначениями на плате. При сопротивлении резисторов RS1 и RS2, равных соответственно 13 и 10 Ом, ток через светодиоды – 55 мА, что примерно вдвое меньше, чем у предыдущих ламп.

    Рис. 5. Вид лампы без матового светорассеивателя

    Исходя из всего изложенного, напрашивается вывод, что причиной быстрого выхода из строя этих ламп является завышенный ток светодиодов и недостаточное их охлаждение и, следовательно, перегрев.

    Было решено восстановить эти лампы, при этом постараться продлить срок их службы. Для начала были уменьшены токи светодиодов. В первой лампе – путём замены резисторов RS1 и RS2 (4,7 и 3,9 Ом) на два резистора сопротивлением по 10 Ом каждый. Ток через светодиоды со 120 мА уменьшился до 50 мА. Во второй лампе резистор сопротивлением 3,9 Ом был заменён резистором сопротивлением 10 Ом. Ток через светодиоды уменьшился с 130 до 85 мА. В третьей лампе взамен резистора сопротивлением 13 Ом установлен резистор сопротивлением 30 Ом. Ток через светодиоды при этом уменьшился с 50 до 40 мА. Светоотдача при этом упала незначительно, хотя всё по местам может расставить только дальнейшая опытная эксплуатация.

    Кроме того, у первой и третьей ламп под светодиодами, на свободной стороне платы, были подложены толстые металлические шайбы, улучшающие тепловой контакт с корпусом. Везде была нанесена теплопроводная паста КПТ-8. Металлические цоколи ламп были приклеены к корпусу эпоксидным клеем, нанесённым в места высверленных отверстий. В корпусе, рядом с цоколем лампы, были просверлены вентиляционные отверстия, улучшающие охлаждение. Правда, при этом применять лампы во влажных помещениях будет нельзя. Если лампы планируется применять в закрытых светильниках, светорассеивающие колбы можно не устанавливать, соблюдая осторожность при установке самих ламп. В противном случае колбы приклеивают белым силиконовым герметиком, как было до этого. Посмотрим, как эти доработки повлияют на долговечность ламп.

    И в заключение рассмотрим совершенно другую светодиодную лампу, ещё не бывшую в эксплуатации. Это лампа торговой марки ASD, предназначенная для подключения к переменно-му или постоянному напряжению 12 В. На корпус нанесены следующие обозначения: LED-JC, 5 ВТ, AC/DC, 12 В, цоколь G4, 3000 К. Эта небольшая лампа разбирается несложно. Снимают прозрачный пластиковый колпак, закрывающий светодиоды. Он крепится к корпусу на защёлках, которые очень хрупкие. Поэтому отгибать надо не сами защёлки, а часть корпуса колпака, к которому эти защёлки прикреплены. Для этого в корпусе колпака сделаны прорези, сразу не бросающиеся в глаза, но позволяющие поддеть отвёрткой и раздвинуть защёлки. Сняв колпачок, видно, что светодиоды и другие элементы установлены на гибкой печатной плате, которая с внутренней стороны покрыта слоем липкой ленты, поэтому просто снимают её.

    Далее вынимают гибкую плату и отпаивают провода, соединяющие её с цоколем. После этого можно подробно рассмотреть конструкцию лампы. Её внешний вид показан на рис. 6. Материал её корпуса похож на керамику, видимо, чтобы не оплавился при нагреве светодиодов и, возможно, хоть как-то отводил тепло от них. Материал – довольно хрупкий, легко скалывается.

    Рис. 6. Конструкция лампы

    Схема драйвера этой лампы представлена на рис. 7. Он собран на микросхеме U1 в корпусе SOP 8. К сожалению, однозначно идентифицировать микросхему не удалось. На разных лампах неизменной была надпись на корпусе 1086. Светодиоды в лампе типоразмера 3528, с номинальным напряжением 3,4 В. Все остальные элементы – для поверхностного монтажа. При подключении к источнику напряжением 12 В выяснилось, что лампа потребляет ток 280 мА. При увеличении напряжения до 14 В ток через лампу возрос до 290 мА, а при снижении напряжения питания до 10,2 В он уменьшился до 270 мА.

    Рис. 7. Схема драйвера

    При питании лампы номинальным напряжением 12 В уже после семи минут работы, при касании корпуса или светодиодов пальцем, трудно удержать его на них – обжигает. Причина – в слишком плотном расположении светодиодов и в небольшом корпусе. Ручаться после этого в продолжительной работе этой лампы я бы не стал, если только не переделать лампу, снабдив светодиоды и драйвер дополнительными теплоотводами.

    Автор: П. Юдин, г. Уфа

    Мнения читателей
    • Юрий / 29.09.2019 – 19:46
      Небольшая, но информативная статья. Кропотливая работа исследователя поможет многим людям. Автор молодец!
    • Валерий / 02.03.2019 – 16:52
      Большое спасибо! Познавательно! Как раз сгорела лампа, как показана в 1-ом варианте, стал разбираться, наткнулся на данную статью. Теперь все ясно, не нужно хоть самому разбираться со схемой. Спасибо автору.
    • Паньшин Андрей / 03.02.2019 – 20:59
      Интересная статья. Какой тип драйвера U1 на оис. 7.

    Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

    Расчет и подбор сопротивления для светодиода

    Светодиод является полупроводниковым прибором с нелинейной вольт-амперная характеристикой (ВАХ). Его стабильная работа, в первую очередь, зависит от величины, протекающего через него тока. Любая, даже незначительная, перегрузка приводит к деградации светодиодного чипа и снижению его рабочего ресурса.

    Чтобы ограничить ток, протекающий через светодиод на нужном уровне, электрическую цепь необходимо дополнить стабилизатором. Простейшим, ограничивающим ток элементом, является резистор.

    Важно! Резистор ограничивает, но не стабилизирует ток.

    Расчет резистора для светодиода не является сложной задачей и производится по простой школьной формуле. А вот с физическими процессами, протекающими в p-n-переходе светодиода, рекомендуется познакомиться ближе.

    Теория

    Математический расчет

    Ниже представлена принципиальная электрическая схема в самом простом варианте. В ней светодиод и резистор образуют последовательный контур, по которому протекает одинаковый ток (I). Питается схема от источника ЭДС напряжением (U). В рабочем режиме на элементах цепи происходит падение напряжения: на резисторе (UR) и на светодиоде (ULED). Используя второе правило Кирхгофа, получается следующее равенство: или его интерпретация

    В приведенных формулах R – это сопротивление рассчитываемого резистора (Ом), RLED – дифференциальное сопротивление светодиода (Ом), U – напряжения (В).

    Значение RLED меняется при изменении условий работы полупроводникового прибора. В данном случае переменными величинами являются ток и напряжение, от соотношения которых зависит величина сопротивления. Наглядным объяснением сказанного служит ВАХ светодиода. На начальном участке характеристики (примерно до 2 вольт) происходит плавное нарастание тока, в результате чего RLED имеет большое значение. Затем p-n-переход открывается, что сопровождается резким увеличением тока при незначительном росте прикладываемого напряжения.

    Путём несложного преобразования первых двух формул можно определить сопротивление токоограничивающего резистора: ULED является паспортной величиной для каждого отдельного типа светодиодов.

    Графический расчет

    Имея на руках ВАХ исследуемого светодиода, можно рассчитать резистор графическим способом. Конечно, такой способ не имеет широкого практического применения. Ведь зная ток нагрузки, из графика можно легко вычислить величину прямого напряжения. Для этого достаточно с оси ординат (I) провести прямую линию до пересечения с кривой, а затем опустить линию на ось абсцисс (ULED). В итоге все данные для расчета сопротивления получены.

    Тем не менее, вариант с использованием графика уникален и заслуживает определенного внимания.

    Рассчитаем резистор для светодиода АЛ307 с номинальным током 20 мА, который необходимо подключить к источнику питания 5 В. Для этого из точки 20 мА проводим прямую линию до пересечения с кривой LED. Далее через точку 5 В и точку на графике проводим линию до пересечения с осью ординат и получаем максимальное значение тока (Imax), примерно равное 50 мА. Используя закон Ома, рассчитываем сопротивление: Чтобы схема была безопасной и надёжной нужно исключить перегрев резистора. Для этого следует найти его мощность рассеивания по формуле:

    В каких случаях допускается подключение светодиода через резистор?

    Подключать светодиод через резистор можно, если вопрос эффективности схемы не является первостепенным. Например, использование светодиода в роли индикатора для подсветки выключателя или указателя сетевого напряжения в электроприборах. В подобных устройствах яркость не важна, а мощность потребления не превышает 0,1 Вт. Подключая светодиод с потреблением более 1 Вт, нужно быть уверенным в том, что блок питания выдаёт стабилизированное напряжение.

    Если входное напряжение схемы не стабилизировано, то все помехи и скачки будут передаваться в нагрузку, нарушая работу светодиода. Ярким примером служит автомобильная электрическая сеть, в которой напряжение на аккумуляторе только теоретически составляет 12 В. В самом простом случае делать светодиодную подсветку в машине следует через линейный стабилизатор из серии LM78XX. А чтобы хоть как-то повысить КПД схемы, включать нужно по 3 светодиода последовательно. Также схема питания через резистор востребована в лабораторных целях для тестирования новых моделей светодиодов. В остальных случаях рекомендуется использовать стабилизатор тока (драйвер). Особенно тогда, когда стоимость излучающего диода соизмерима со стоимостью драйвера. Вы получаете готовое устройство с известными параметрами, которое остаётся лишь правильно подключить.

    Примеры расчетов сопротивления и мощности резистора

    Чтобы помочь новичкам сориентироваться, приведем пару практических примеров расчета сопротивления для светодиодов.

    Cree XM–L T6

    В первом случае проведем вычисление резистора, необходимого для подключения мощного светодиода Cree XM–L к источнику напряжения 5 В. Cree XM–L с бином T6 имеет такие параметры: типовое ULED = 2,9 В и максимальное ULED = 3,5 В при токе ILED=0,7 А. В расчёты следует подставлять типовое значение ULED, так как. оно чаще всего соответствует действительности. Рассчитанный номинал резистора присутствует в ряду Е24 и имеет допуск в 5%. Однако на практике часто приходится округлять полученные результаты к ближайшему значению из стандартного ряда. Получается, что с учетом округления и допуска в 5% реальное сопротивление изменяется и вслед за ним обратно пропорционально меняется ток. Поэтому, чтобы не превысить рабочий ток нагрузки, необходимо расчётное сопротивление округлять в сторону увеличения.

    Используя наиболее распространённые резисторы из ряда Е24, не всегда удаётся подобрать нужный номинал. Решить эту проблему можно двумя способами. Первый подразумевает последовательное включение добавочного токоограничительного сопротивления, который должен компенсировать недостающие Омы. Его подбор должен сопровождаться контрольными измерениями тока.

    Второй способ обеспечивает более высокую точность, так как предполагает установку прецизионного резистора. Это такой элемент, сопротивление которого не зависит от температуры и прочих внешних факторов и имеет отклонение не более 1% (ряд Е96). В любом случае лучше оставить реальный ток немного меньше от номинала. Это не сильно повлияет на яркость, зато обеспечит кристаллу щадящий режим работы.

    Мощность, рассеиваемая резистором, составит:

    Рассчитанную мощность резистора для светодиода обязательно следует увеличить на 20–30%.

    Вычислим КПД собранного светильника:

    Пример с LED SMD 5050

    По аналогии с первым примером разберемся, какой нужен резистор для SMD светодиода 5050. Здесь нужно учесть конструкционные особенности светодиода, который состоит из трёх независимых кристаллов.

    Если LED SMD 5050 одноцветный, то прямое напряжение в открытом состоянии на каждом кристалле будет отличаться не более, чем на 0,1 В. Значит, светодиод можно запитать от одного резистора, объединив 3 анода в одну группу, а три катода – в другую. Подберем резистор для подключения белого SMD 5050 с параметрами: типовое ULED=3,3 В при токе одного чипа ILED=0,02 А. Ближайшее стандартное значение – 30 Ом.

    Принимаем к монтажу ограничительный резистор мощностью 0,25 Вт и сопротивлением в 30 Ом ±5%.

    У RGB светодиода SMD 5050 различное прямое напряжение каждого кристалла. Поэтому управлять красным, зелёным и синим цветом, придётся тремя резисторами разного номинала.

    Онлайн-калькулятор

    Представленный ниже онлайн калькулятор для светодиодов – это удобное дополнение, которое произведет все расчеты самостоятельно. С его помощью не придётся ничего рисовать и вычислять вручную. Всё что нужно – это ввести два главных параметра светодиода, указать их количество и напряжение источника питания. Одним кликом мышки программа самостоятельно произведёт расчет сопротивления резистора, подберёт его номинал из стандартного ряда и укажет цветовую маркировку. Кроме этого, программа предложит уже готовую схему включения.

    Дополняя вышесказанное стоит отметить, что если прямое напряжение светодиода значительно ниже напряжения питания, то схемы включения через резистор малоэффективны. Вся лишняя энергия впустую рассеивается резистором, существенно занижая КПД устройства.

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Загрузка ...
    Adblock
    detector