Рабочий ток светодиода. Как определить ток светодиода

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

Вам понадобится

- тестер (мультиметр);

Инструкция

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

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

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

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

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

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

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

Мощность светодиодов таблица. Какие диоды используются в фонариках?

Мощные светодиодные фонари начались с устройств с матрицей 5-мм.

LED фонари в совершенно разных исполнениях, от карманных до кемпинговых, получили широчайшее распространение в середине 2000-х. Их цена заметно снизилась, а яркость и долгий срок службы от одного заряда батареек сыграли свою роль.

5-ти миллиметровые белые сверхъяркие светодиоды потребляют от 20 до 50 мА тока, при падении напряжения 3.2-3.4 вольта. Сила света – 800 мкд.

Очень хорошо показывают себя в миниатюрных фонариках-брелках. Маленький размер позволяет носить такой фонарик с собой. Питаются они либо от «мини-пальчиковых» батареек, либо от нескольких круглых «таблеток». Часто используются в зажигалках с фонариком.

Вот какие светодиоды в китайских фонариках устанавливаются уже много лет, но их век постепенно истекает.

В поисковых фонарях при большом размере отражателя есть возможность смонтировать десятки таких диодов, но такие решения постепенно отходят на второй план, а выбор покупателей падает в пользу на фонарей на мощных светодиодах типа Cree.

Поисковый фонарь на 5мм светодиодах

Такие фонари работают от батареек типа АА, ААА или аккумуляторов. Стоят недорого и проигрывают как в яркости, так и в качестве современным фонарям на более мощных кристаллах, но об этом ниже.

В дальнейшем развитии фонарей производители перебрали множество вариантов, но рынок качественной продукции занимают фонари с мощными матрицами или дискретными светодиодами.

Как узнать ток потребления светодиода. Как узнать, какой светодиод стоит в лампе

Самый простой вариант – если лампа полностью исправна. В этом случае надо просто измерить падение напряжения на любом из элементов. Если при подаче питания один или несколько элементов не светят (или все), надо идти другим путем.

Если лампа построена по схеме с драйвером, то на драйвере указано выходное напряжение в виде верхнего и нижнего пределов. Это связано с тем, что драйвер стабилизирует ток. Для этого ему надо изменять напряжение в определенных границах. Фактическое напряжение придется измерить мультиметром и убедиться, что оно в норме. Далее визуально (по дорожкам печатной платы) определить количество параллельных цепочек светодиодов в матрице и количество элементов в цепочке. Напряжениенужно разделить на число последовательно соединенных элементов. Если напряжение на драйвере не обозначено, то его можно лишь замерить по факту.

Драйвер на рабочий ток 300 мА и выходное напряжение 45-64 В.

Совет эксперта

Стариков Михаил

Старший инженер-электроник

Задать вопрос

Этот способ дает точный результат лишь с полностью исправной лампой. Если часть элементов (или все полностью) не горят, то для стабилизации тока драйвер будет уменьшать или увеличивать напряжение в пределах 10%. Для практических целей такой погрешности может быть достаточно, но об этом надо помнить.

Если светильник построен по схеме с балластным резистором и его сопротивление известно (или его можно измерить), то напряжение светодиода можно определить расчетным способом. Для этого надо знать рабочий ток. В этом случае надо рассчитать:

падение напряжения на резисторе – Uрезистора=Iраб*Rрезистора;
падение напряжения на цепочке LED – Uled=Uпитания – Uрезистора;
разделить Uled на количество приборов в цепочке.

Если Iраб неизвестен, его можно принять равным 20-25 мА (схема с резистором применяется для маломощных фонарей). Точность будет приемлема для практических целей.

Источник: https://stroika-i-remont.info/novosti/harakteristiki-svetodiodov-maloy-moshchnosti-tablica-sravnenie-smd-svetodiodov

Характеристики светодиодов 3 мм. Виды, характеристики, маркировка SMD-светодиодов

Освещение – важное условия для работы и комфорта человека. Долгое время применялись в качестве источников света лампы накаливания, потом люминесцентные лампы, для мощных прожекторов и фонарей использовали галогеновые лампы, ДРЛ и ДНаТ.

В XXI веке произошла смена поколений осветительных приборов, и рынок более чем на половину занимают светодиодные светильники, их часто называют на зарубежный манер LED-светильниками или лампами. В зависимости от конструкции и мощности они представляют собой либо светодиодные COB-матрицы, либо сборки из отдельных светодиодов .

Разновидности светодиодов

Первые LED-светильники и лампы строились на базе 5-мм выводных светодиодов . Они не отличались высокой энергоэффективностью, ценой и надежностью, но это была первая ступень в развитии нового источника света. Долгое время такие светодиоды применялись в качестве индикаторов бытовой и промышленной технике и в качестве излучателей для носимых фонариков.

Позже их заменили светодиоды выполненные в безвыводных корпусах, так называемые SMD (surface mounted device, рус. приборы для поверхностного монтажа).

Если 5 мм светодиоды монтировались в плату через отверстия, то SMD запаиваются прямо на поверхность платы, что ускоряет их сборку и снижает стоимость светильника. У них вместо ножек расположены контактные металлические площадки, от 2 и более штук, в зависимости от количества цветов и кристаллов в одном корпусе.

В общем случае выделяют три типа светодиодов:

1. Выводные (3, 5, 10 мм – диаметр колбы и прочие).

2. SMD (их разнообразие мы рассмотрим в этой статье).

3. COB светодиоды – это матрицы из кристаллов расположенных на плате под единым слоем люминофора. Расшифровывается, как Chip-On-Board, рус. чипы на плате. Их внешний вид на рисунке выше.

СМД светодиоды используют в лампах с различными цоколями , прожекторах, светодиодных лентах, настольных LED-лампах и прочих осветительных приборах.

Характеристики SMD светодиодов

Изначально наибольшую популярность получили модели светодиодов 3528 и 5050, сейчас они встречаются в основном на светодиодных лентах , в светильниках их практически не применяют, отдавая предпочтение 5630 светодиодам и другим современным моделям.

SMD-светодиоды в своей маркировке содержат свои габаритные размеры – длину и ширину, при этом в оригинальных светодиодах в каждом из видов корпусов, независимо от того 3528 это или 5730 устанавливается свой тип светодиодного кристалла с особыми характеристиками.

К сожалению, китайские производители под видом современных 5730 не брезгуют продажей кристаллов 3528 в новом корпусе. В обзоре напряжение питания я указывать не буду, т.к. для всех белых светодиодов оно обычно лежит в пределах 2.8 – 3.4В.

SMD3528 технические характеристики

Светодиоды 3528 представляют собой что-то вроде аналога стандартного 5-мм светодиода, но в SMD корпусе. Имеют характеристики:

ток – 20 мА;

мощность – 0.06 Вт;

световой поток – 5-7 лм;

габариты – 3.5х2.8х1.4 мм;

температура до 80 °C;

на лицевой части корпуса есть срез – с этой стороны катод (минус).

В светодиодных лентах устанавливаются в количестве 30, 60, 120 шт/м, используются в основном для подсветки, реже для освещения, т.к. довольно слабые. Лента 120 шт/м из 3528 потребляет 9.6 Вт/м.

SMD5050 технические характеристики

Светодиод 5050 содержит в своем корпусе три таких же кристаллах, как и в 3528, значит он в три раза мощнее.

Конструктивное исполнение весьма интересно: на его «пузе» вы увидите 6 выводов, это и есть аноды и катоды по одной паре с каждого кристалла.

Светодиод 5мм характеристики. Основные параметры светодиодов в светодиодных лампах, ленте, светильниках

При выборе светотехнического устройства необходимо принимать во внимание параметры установленных в нем светоизлучающих диодов. Рассмотрим главные характеристики.

Ток

Однокристальные светодиоды имеют среднюю величину рабочего тока в пределах 200 mA. В многокристальных чипах ток соответственно выше. Нестабильность тока, выдаваемого драйвером (блоком питания), негативно сказывается на интенсивности свечения и длительности службы. Увеличение тока является причиной повышения цветовой температуры и оттенка свечения чипа.

Напряжение

Для электропитания светодиодов используются специальные драйверы, обеспечивающие стабильность тока. Напряжение «плавает» в границах, отличающихся для различных моделей. В таблице ниже можно посмотреть виды светодиодов по напряжению.

Цвет	Длина волны	Напряжение
Инфракрасный	от 769 нм	до 1.9 В
Красный	610-760 нм	от 1.6 до 2.03 В
Оранжевый	590-610 нм	от 2.03 до 2.1 В
Желтый	570-590 нм	от 2.1 до 2.2 В
Зеленый	500-570 нм	от 2.2 до 3.5 В
Синий	450-500 нм	от 2.5 до 3.7 В
Фиолетовый	400-450 нм	от 2.8 до 4 В
УльтраФиолетовый	до 400 нм	от 3.1 до 4.4 В
Белый	широкий спектр	от 3 до 3.7 В

А вот светодиодная лента запитывается стабилизированным напряжением. Токовая характеристика задается токоограничивающими резисторами.

Мощность

Этот параметр требуется для расчета нагрузки и подбора блока электропитания. Он вычисляется с помощью простой формулы P = U х I.

Мощность led может быть:

малой – менее 0,5 ватт;
средней – 0,5-3 ватта;
большой – от 3 ватт.

Световой поток

Светодиоды формируют световой поток с углом рассеивания 100-120 градусов. Для лучшей фокусировки излучения устанавливаются специальные купольные линзы.

Цветовая температура

От цветовой температуры светового излучения зависит комфортность зрительного восприятия искусственного светодиодного освещения. В продаже представлены линейки светоизлучающих диодов с разным оттенком белого свечения:

2700-3500 Кельвинов – теплое;
23500-5000 Кельвинов – нейтральное/дневное;
выше 5000 Кельвинов – холодное.

Габариты

Светодиоды различаются по типоразмеру и габаритам. Измерение длины и ширины изделия позволяет точно определить модификацию SMD-светодиода.

Характеристики светодиодов в led лампах. Мощность

Мощность определяется максимальным рабочим током. По этому показателю диоды делятся на 2 группы:

Маломощные .

Мощный диод – тот, у которого количество Вт достигает единицы. У этого класса примерная величина – 0,06 Вт. Чтобы добиться показателя единицы, понадобится 20 элементов. Их используют, как индикаторы в гаджетах, подсветке кнопок, светильниках и бытовой технике.

Преимущества в том, что они небольшого размера, а, следовательно, имеют маленький нагрев. По этой причине теплоотвод необязателен – ленту можно клеить на поверхность без профиля.

Мощные .

Светодиоды с высокой мощностью выпускают, как правило, компании-флагманы, которые приняли непосредственное участие в разработках и усовершенствовании led-освещения. Это CREE, Nichia, Osram. Вместе с американскими брендами рынок делит Китай. Продукция дешевле и выбор больше. Но нет именитых компаний. Товары, как правило, можно купить в онлайн-магазинах.

Хороший чип напрямую влияет на мощность – важно, чтобы не было дефектов. Американские бренды гарантируют качественные кристаллы. А вот китайские производители закупают их в Тайване или Корее. Большую роль также играет размеры светодиода и кристалла. Чем больше, тем мощнее, светлее и ярче.

Маркировка и размер полупроводниковых диодов Источник i-a.d-cd.net

Совет! Обращайте внимание на люминофор. Это желтый или оранжевый слой конструкции, его видно сразу. Если пласт толстый и большой, что даже не видно кристалла – это плохой знак. Хороший люминофор стоит не мало. Его обилие говорит о низком качестве и о попытке скрыть маленький кристалл.

Напряжение

Светодиод, в отличие от лампы накаливания, имеет полярность. Это значит, что при неправильном подключении он может выйти из строя. Обращать внимание стоит на прямое падение напряжения светодиода и рабочий ток – продавец указывает их в документации. У каждой маркировки индивидуальные показатели.

Обычные светодиоды рассчитаны на ток 5-20 мА. Но есть и более мощные с рабочим током – от 150 до 500 мА. Самые мощные – матрицы, то есть комбинации светодиодов.

Чем больше напряжения подается на светодиод, тем ярче свет. Однако, если оно слишком высокое, диод перегорает, поэтому важно найти баланс.

Яркость

Помимо яркости самих диодов на свет влияет модификатор. Это может быть оптика, повышающая яркость, или рассеиватель, который ее «съедает». Понять уровень света у той или иной модели можно по количеству люмен. Так можно узнать насколько яркий свет излучают диоды.

Сравнение яркости масляной, электрической, люминесцентной и светодиодной лампы (слева направо) Источник newatlas.com

С помощью люменов определяют, сколько ламп или лент понадобится для освещения комнаты.

Чтобы выбрать подходящее устройство, рекомендуют ориентироваться на люксы. Это параметр, который говорит об освещенности поверхности на 1 метр. Например, прямой солнечный свет – это 30 000-100 000 лк, восходы и закаты дают 400 лк, ночью, при отсутствии дополнительного освещения величина составляет менее 1 лк.

Напряжение светодиодов по цветам. Светодиодная технология

Яркость является важным аспектом LED. Глаз человека имеет максимальную чувствительность к свету около 550 нм в области желто — зеленой части видимого спектра. Именно поэтому зеленый светодиод излучается ярче, чем красный светодиод, хотя оба используют тот же ток. Важные параметры светодиодов являются:

Световой поток
Указывает на энергии света, исходящего от светодиодов. Он измеряется в Люмен (лм) или Милли просвет (MLM)
Световая интенсивность
светового потока, охватывающий большую площадь является силой света.Он определяется как Кандела (кд) или милли Кандела (MCD) Яркость светодиода напрямую связана с его силой света.
Светоотдача
Это испускаемых относительной световой энергии к потребляемой мощности.Она измеряется в терминах люмен на ватт (лм Вт).

Прямой ток, прямое напряжение, угол обзора и скорость реагирования это факторы, влияющие на яркость и эффективность светодиодов. Прямой ток (I) является ток, протекающий через светодиод, когда он смещен в прямом направлении и он должен быть ограничен от 10 до 30 миллиампер, если выше то светодиоды будут уничтожены.

Угол обзора составляет от — угол оси, при котором световая интенсивность падения до половины осевого значения. Вот почему индикатор показывает больше яркости в полном объеме состоянии. Высокие яркие светодиоды имеют узкий угол обзора, так что свет фокусируется в пучок. Рабочее напряжение (V) является падение напряжения на светодиоде. Падение напряжения в диапазоне от 1,8 В до 2,6 вольт для обычных светодиодов, но в голубой и белый он будет идти до 5 вольт. Скорость отклика представляет, как быстро светодиод включается и выключается. Это очень важный фактор, если светодиоды используются в системах связи.

Требуется ли балластный резистор?

Светодиоды всегда подключены к источнику питания через резистор. Этот резистор называют «балластный резистор», которая защищает диод от повреждений, вызванных избыточным током. Он регулирует прямой тока на светодиод для безопасного предела и защищает ее от жжения.

Номинал резистора определяет прямой тока и, следовательно, яркость светодиодов. Простое уравнение Vs — Vf — используется для выбора резистора. Vs представляет входное напряжения цепи, Vf прямое падение напряжения светодиода(ов) при допустимом токе через светодиод. Полученное значение будет в Омах. Лучше ограничить ток до безопасного предела 20 мА.

Приведенная ниже таблица показывает прямое падение напряжения на светодиоде.

Через типичный светодиод может пройти 30 -40 мА безопасный ток через него .Номинальный ток, чтобы дать достаточную яркость, стандартный красный светодиод 20 мА. Но это может быть 40 мА для синего и белого светодиода. Ограничение тока балластным резистором защищает диод от избыточного тока, протекающего через него. Значение балластного резистора должны быть тщательно отобраны, чтобы предотвратить повреждение светодиодов, а также получить достаточную яркость при токе 20 мА. Следующее уравнение объясняет, как выбирать балластный резистор.

R = V / I

Где R — является значение сопротивления в Ом, V — является входное напряжение в цепи, и I — это допустимый ток через светодиод в амперах. Для типичного красного светодиода, прямое падение напряжения составляет 1,8 вольта. Таким образом, если напряжение питания 12 В (Vs), падение напряжения на светодиод 1,8 В (V) и допустимый ток составляет 20 мА (Если), то значение балластного резистора будет

Vs — Vf / Если = 12 — 1,8 / 20 мА = 10,2 / 0,02 = 510 Ом.

Но если 510 Ом резистор не доступен то можно подобрать ближайший, например 470 Ом резистор может быть использован даже если ток через светодиод слегка увеличивается. Но рекомендуется использовать 1 K резистор для увеличения срока службы светодиодов, хотя там будет небольшое снижение яркости.

Ниже готова арифметические для выбора ограничительного резистора для различных версий светодиодов при различных напряжениях.

С добавлением других цветов

Светодиод, который может дать разные цвета полезно в некоторых приложениях. Например, светодиоды могут указывать на все системы OK, когда он становится зеленой, и неисправный, когда он становится красной. Светодиоды, которые могут производить два цвета называются Bicolour (Биколор) светодиодов.

Двухцветный светодиодный охватывает два светодиода (обычно красный и зеленый) в общем пакете. Два кристалла установлены на двух клеммах. Двухцветный светодиодный дает красный цвет, если ток проходит в одном направлении и становится зеленым, когда направление тока меняется на противоположное.

Триколор и многоцветные светодиоды , также доступны, которые имеют два или более кристаллов, заключенных в общий корпус. Трехцветный светодиодный имеет два анода для красного и зеленого кристалла и общим катодом. Таким образом, он излучает красный и зеленый цвета в зависимости от анода, в котором имеется ток. Если оба анода подключены, то светодиоды испускают свет и получается желтый цвет. Общий анод и отдельные светодиоды типа катода, также имеются.

Какие бывают светодиоды по напряжению. На сколько вольт бывают

Рабочее напряжение светодиода можно определить не только по его внешнему виду и характеристикам, но и по цветовому свечению LED. Для этого, ознакомьтесь с таблицей ниже.

Как цвет влияет на яркость

Для понимания этого аспекта, следует узнать, что происходит внутри диода и что влияет на тип цвета.

Внутреннее устройство полупроводникового LED — это два полупроводника, рассчитанные на разный уровень проводимости. Электрический ток по первому полупроводнику проходит за счёт физического явления, обеспечивающее перемещение свободных электронов. По второму проводнику ток движется благодаря перемещению «дырок».

«Дырка» ― место, где отсутствует электрон.

В месте соединения полупроводников начинается этап рекомбинации «дырок» и электронов. На место «дырки» прилетает электрон, который делает атом нейтральным ― происходит излучение фотона, то есть появляется цвет.

Цвет способен изменяться, если на него влияют следующие факторы:

из какого типа полупроводника изготавливался светодиод;
какие примеси были использованы в местах контакта двух полупроводников;
ширина запретной зоны (место рекомбинации);
параметры и величина, оказывающие влияние на силу тока на участке электрической цепи.

Изменение цвета происходит за счёт увеличения или уменьшения электрического тока. Обращаясь к закону Ома, необходимо помнить, что чем больше напряжение, тем больше сила тока. Это означает, что энергия фотона будет также увеличиваться, тем самым приближаясь к более холодному (синему) и яркому свечению.