Светодиоды

Эффективное подключение к одному ИП

Выше мы уже выяснили, что к одному источнику питания можно запитать неограниченное количество светодиодов. Главное, чтобы хватило мощности. Тем не менее, простое параллельное включение лампочек с резистором для каждой из них является неэффективным. Из предыдущего пункта мы увидели, что более 2/3 мощности рассеивается на токоограничивающем резисторе. Поэтому часто возникает вопрос, сколько всего светодиодов можно подключить к 12 в.

Наиболее эффективным подключением к 12 вольтам считается цепочки из трех последовательных светодиодов с одним резистором. По такой же схеме выпускаются все светодиодные ленты, работающие от блока питания на 12 В.

Использование мультиметра для проверки светодиодов

Все мультиметры относятся к категории универсальных измерительных приборов. С помощью мультиметра можно выполнить измерения основных параметров у любых электронных изделий. Для того чтобы проверить работоспособность светодиода, необходим мультиметр с режимом прозвонки, который как раз и используется для проверки диодов.

Перед началом проверки переключатель мультиметра устанавливается в режим прозвонки, а контакты прибора соединяются со щупами тестера. Данный способ проверки позволяет заодно решить вопрос, как проверить мощность светодиода мультиметром, на основе полученных данных, вычислить этот параметр будет уже несложно.

Подключение мультиметра должно выполняться с учетом полярности светодиода. Анод элемента соединяется с красным щупом, а катод – с черным. Если же полярность электродов неизвестна, не стоит бояться каких-либо последствий в результате путаницы. В случае неправильного подключения, начальные показатели мультиметра останутся без изменений. Если же полярность соблюдается как положено, то светодиод должен начать светиться.

Существует одна особенность, которую следует учитывать при проверке. Ток мультиметра в режиме прозвонки имеет достаточно низкое значение и диод на него может не отреагировать. Поэтому для того чтобы хорошо разглядеть свечение, рекомендуется уменьшить внешний свет. Если же это невозможно сделать, следует пользоваться показаниями измерительного прибора. При нормальной работоспособности светодиода, значение, отображенное на дисплее мультиметра, будет отличаться от единицы.

Существует еще один вариант проверки с помощью тестера. Для этого на панели управления имеется блок PNP с помощью которого проверяются диоды. Его мощность обеспечивает свечение элемента, достаточное для того, чтобы определить его работоспособность. Анод включается в разъем эмиттера (Е), а катод – в разъем колодки или коллектора (С). При включении измерительного прибора светодиод должен гореть независимо от того, в каком режиме установлен регулятор.

Основным неудобством этого способа является необходимость выпаивания элементов. Для решения проблемы, как проверить светодиод мультиметром не выпаивая, для щупов потребуются специальные переходники. Обычные щупы не войдут в разъемы колодки PNP, поэтому к проводкам припаиваются более тонкие детали, изготовленные из канцелярских скрепок. Между ними в качестве изоляции устанавливается небольшая текстолитовая прокладка, после чего вся конструкция заматывается изолентой. В результате, получился переходник, к которому можно подключать щупы.

После этого щупы подключаются к электродам светодиода, без выпаивания его из общей схемы. При отсутствии мультиметра, проверку можно выполнить по такой же схеме с помощью батареек. Используется тот же переходник, только его проводки соединяются не со щупами, а с выходами батареек при помощи небольших зажимов-крокодильчиков. Потребуется один источник питания на 3 вольта или два источника на 1,5 вольта.

Если батарейки новые с полным зарядом, то проверять светодиоды желтого и красного цвета рекомендуется с помощью резистора. Его расчетное сопротивление должно составлять 60-70 Ом, что вполне достаточно для ограничения тока. При выполнении проверки светодиодов белого, синего и зеленого цвета, токоограничивающий резистор можно не использовать. Кроме того, резистор не требуется, когда батарейка сильно разряжена. Для выполнения своих прямых функций она уже не годится, а для проверки светодиодов ее будет вполне достаточно.

В современной осветительной технике достаточно часто применяются светодиоды (led). Как известно, они гораздо надежнее обычных лампочек, но все же иногда могут выходить из строя. Для того, чтобы проверить светодиод на работоспособность применяется несколько методов. Рассмотрим подробнее каждый из них.

Особенности диодов

Стандартный диод представляет собой компонент электросети и выступает в роли полупроводника с p-n переходом. Его строение позволяет пропускать ток по цепи только в одном направлении — от анода к катоду (разные концы детали). Для этого нужно подать на анод «+», а на катод – «-». Из-за такой особенности изделия, при подозрении на предмет поломки, его можно проверить тестером или мультиметром.

Различные виды диодов.

На сегодняшний день в радиоэлектронике существует несколько видов диодов: Виды диодов:

• светодиод. При прохождении электрического тока через такой элемент он начинает светиться в результате трансформации энергии в видимое свечение;
• защитный или обычный диод. Такие элементы в электросети выполняют роль супрессора или ограничителя напряжения. Одной из разновидностей данного элемента является диод Шоттки. Его еще называют как диод с барьером Шоттки. Такой элемент при прямом включении дает малое падение напряжения. В Шоттки вместо p-n перехода применяется переход металл-полупроводник.

Будет интересно Как проверить диодный мост мультиметром?

Вот небольшая подборка, составленная из конкретных диодов и соответствующих им величин Vf, которые были получены при их тестировании мультиметром. Все диоды были предварительно проверены на исправность.

Таблица замеров характеристик диодов с помощью мультимера.

Если обычные детали и светодиоды используются в превалирующем большинстве электроприборов, то Шоттки – преимущественно в качественных блоках питания (например, для таких приборов, как компьютеры). Стоит отметить, что проверка обычного диода и Шоттки практически ни чем особым не отличается, так как проводится по одному и тому же принципу. Поэтому не стоит беспокоиться по данному вопросу, ведь принцип работы и Шоттки, и обычных диодов идентичен.

Диод Шоттки

Являясь компонентом электронной схемы, такие полупроводниковые элементы довольно часто выходят из строя. Самыми распространенными причинами выхода их из строя бывают:

• превышение максимально допустимого уровня прямого тока;
• превышение обратного напряжения;
• некачественная деталь;
• нарушение правил эксплуатации прибора, установленных производителем.

При этом вне зависимости от причины потери работоспособности выход из строя может быть непосредственно обусловлен либо «пробоем», либо коротким замыканием. В любом случае, если имеется предположение о выходе электросети из строя в зоне полупроводника, необходимо провести его диагностику с помощью специального прибора – мультиметра. Только для проведения таких манипуляций необходимо знать, как проверить диод с его помощью правильно.

Что такое мультиметр

Мультиметр является универсальным прибором, который выполняет ряд функций:

• измеряет напряжение;
• определяет сопротивление;
• проверяет провода на предмет наличия обрывов.

Будет интересно Как проверить стабилитрон на работоспособность

С помощью этого прибора даже можно определить пригодность батарейки.

Проверка светодиодов в лампе.

Как проверить диод

После того, как мы разобрались с полупроводниками электрической схемы и предназначением прибора, можно ответить на вопрос «как проверить диод на исправность?». Вся суть проверки диодов мультиметром заключается в их односторонней пропускной способности электрического тока. При соблюдении этого правила элемент электрической схемы считается функционирующим правильно и без сбоев. Обычные диоды и Шоттки можно спокойно проверить с помощью данного прибора. Чтобы проверить этот полупроводниковый элемент мультиметром, необходимо проделать следующие манипуляции:

• необходимо удостовериться, что на вашем мультиметре имеется функция проверки диодов;
• при наличии такой функции подключаем щупы прибора к той стороне полупроводника, с которой будет осуществляться «прозвон». Если данная функция отсутствует, тогда переводим прибор с помощью переключателя на значение 1кОМ. Также следует выбрать режим для измерения сопротивления;
• красный провод измерительного устройства необходимо подключить к анодному концу, а черный – к катодному;
• после этого нужно наблюдать за изменениями прямого сопротивления полупроводника;
• делаем выводы о имеющемся или отсутствующем напряжении

После этого прибор можно переключить, чтобы проверить на предмет утечки или высокого замыкания. Для этого необходимо поменять места вывода диода. В таком состоянии также необходимо провести оценку полученных значений прибора.

Проверяем фотодиод

При простой проверке измеряется обратное и прямое сопротивление помещенного под источник света радиоэлемента, после чего его затемняют и повторяют процедуру. Для более точного тестирования потребуется снять вольтамперную характеристику, сделать это можно при помощи несложной схемы.

Пример схемы для снятия вольтамперных характеристик

Для засветки фотодиода в процессе тестирования можно использовать в качестве источника освещения лампу накаливания мощностью от 60Вт или поднести радиодеталь к люстре.

У фотодиодов иногда встречается характерный дефект, который проявляется в виде хаотического изменения тока. Для обнаружения такой неисправности необходимо подключить тестируемый элемент так, как это показано на рисунке, и измерять величину обратного тока в течение пары минут.

Проверка на «ползучесть»

Если в процессе тестирования уровень тока будет оставаться неизменным, значит, фотодиод можно считать рабочим.

Тестирование без выпайки.

Как показывает практика, протестировать диод не выпаивая, когда он находится на плате, как и другие радиодетали (например, транзистор, конденсатор, тиристор и т.д.), не всегда удается. Это связано с тем, что элементы в цепи могут давать погрешность. Поэтому перед тем, как проверить диод, его необходимо выпаять.

Сегодня без электроники никуда. Она является составной частью любого современного прибора или гаджета. При этом все приборы, как это ни печально, не могут работать вечно и периодически ломаются. Одной из довольно распространенных причин поломки целого ряди электроприборов, является выход из строя такого элемента электросети, как диод.

Провести проверку исправности этого компонента можно своими руками в домашних условиях. Эта статья расскажет вам, как проверить диод мультиметром, а также о том, что собой представляют данные элементы и каков сам измерительный прибор.

Источник питания для светодиодов

Светодиоды освещения имеют токовое питание, а их световой поток пропорционален току, протекающему через них. Ток связан с напряжением питания светодиодов в лампе. Несколько диодов, соединенные последовательно, имеют равный ток, протекающий через них. Если они соединены параллельно, каждый светодиод получает одинаковое U, но различные текущие потоки через них из-за дисперсии эффекта на вольт-амперной характеристики. В результате каждый диод излучает другой световой поток.

Поэтому при подборе элементов необходимо знать, какое напряжение питания у светодиодов. Для работы каждого на его клеммах требуется приблизительно 3 вольта. Например, 5-диодная серия требует примерно 15 вольт на клеммах. Чтобы подавать регулируемый ток при достаточном U, LEC использует электронный модуль, называемый драйвером.

Существует два решения:

1. Внешний драйвер устанавливается снаружи светильника, с безопасным сверхнизким напряжением источника питания.
2. Внутренний, встроенный в фонарь, т. е. субъединица с электронным модулем, регулирующим ток.

Этот драйвер может питаться от сети 230 В (класс I или класс II) или с безопасным сверхнизким U (класс III), например, при напряжении 24 В. LEC рекомендует второе решение для электроснабжения, поскольку оно дает 5 основных преимуществ.

Тестируем лампу накаливания мультиметром

Для того чтобы проверить пригодность обычной лампочки, один их щупов тестера прижимаем к центру цоколя в место расположения контакта, второй щуп прижимаем к резьбе. Если лампочка вполне себе рабочая, то тестер издаст сигнал зуммера, одновременно с этим на экране будут показаны цифры из диапазона от трёх до двухсот.

Сопротивление спирали лампы напрямую зависит от того, какой материал использован для её изготовления, а также от длины. Чтобы быть уверенным в результатах проверки, места, где будут приложены щупы, следует предварительно зачистить напильником от окислов.

Этот способ поможет найти не только место обрыва в цепи, но и покажет, пусть и приблизительно, какую мощность потребляет устройство. Если на лампочке стёрлась надпись, указывающая на номинальное напряжение, то мультиметр поможет это выяснить. Чтобы результаты были более точными, следует установить переключатель в режим двухсот Ом.

Подключение щупов мультиметра для прозвонки лампы накаливания

Руководствуясь описанной методикой, можно проверить сопротивление лампочной спирали. Чтобы не засорять себе голову лишними математическими формулами, используйте данные в приведённой ниже таблице.

Таблица: соотношение мощности и сопротивления

Аналогично можно протестировать и лампочки в автомашине на двенадцать вольт. Нужно иметь в виду, что иногда в этих лампах имеется по две спирали. Одна из них отвечает за дальний свет, а вторая — за ближний. Этот же метод применим и для ламп дневного света трубчатого типа, они имеют тоже по две спирали, установленные по краям между электродами.

Работа светодиодов

Светодиоды существует в разных цветах, бывают двух и трехцветными, мигающими и меняющими цвет. Чтобы пользователь мог запрограммировать последовательность работы светильника, используются различные решения, которые напрямую зависят от напряжения питания светодиода. Для подсветки светодиода требуется минимальное напряжение (пороговое), при этом яркость будет пропорциональна току. Напряжение на светодиоде немного увеличивается с током, потому что есть внутреннее сопротивление. Когда ток слишком высок, диод нагревается и перегорает. Поэтому ток ограничивают до безопасной величины.

Резистор помещается последовательно, поскольку для решетки диода требуется гораздо более высокое напряжение. Если U обратное, ток не течет, но для высокого U (например, 20 В) возникает внутренняя искра (пробой), которая разрушает диод.

Как и для всех диодов, ток протекает через анод и выходит через катод. На круглых диодах катод имеет более короткий провод, а корпус имеет катодную боковую тарелку.

Тип исполнения и назначение

Если вдаваться в детали, то этот раздел станет очень обширным. Ведь каждый производитель выпускает сотни видов светодиодов, отличающихся геометрическими размерами. И всё же существуют признаки, по которым можно их упорядочить. Перечислим основные типы светодиодов.

1. Слаботочные. Сверхъяркие двухвыводные светодиоды в круглом прозрачном корпусе 3, 5 или 10 мм. Чаще всего данный тип светодиодов применяют в качестве индикаторов, рекламно-информационных модулях или светофорах. Вторая подразновидность слаботочных светодиодов – компоненты в SMD корпусе прямоугольной или квадратной формы размером до 3х3,5 мм. SMD варианты наиболее часто используются в построении бегущих строк и систем индикации.
2. Мощные SMD. Собраны на одном кристалле без линзы, применяется данный тип в светодиодных лампах и лентах широкого потребления. Также есть варианты, собранные на нескольких кристаллах с общей линзой. Многокристальные виды светодиодов используются для промышленного и декоративного освещения.
3. COB-модули. Изделия белого свечения могут достигать размера 38х38 мм в квадратном исполнении и 50х6 мм в форме линеек. Из-за повышенного светового потока востребованы в конструировании прожекторов и фонарей уличного освещения.
4. Filament LED. Выполнен в виде стержня длиной около 30 мм с множеством кристаллов на поверхности. В настоящее время возможности филаментных светильников только раскрываются. Пока Filament LED массово применяются только для создания нитевидных ламп на 220В.
5. OLED. Этот тип тонкопленочных органических светодиодов применяется для построения органических дисплеев.
6. Излучающие диоды в ИК и УФ-диапазоне. Выпускают как в корпусе с выводами, так и в SMD исполнении. Среди товаров широкого потребления их можно увидеть в пультах ДУ и лампах для сушки ногтей.

https://youtube.com/watch?v=HwnpT7B8RrE

https://youtube.com/watch?v=HwnpT7B8RrE

В заключение стоит отметить, что приведенная классификация светодиодов не является полной и может быть ещё дополнена подвидами и группами. То же самое касается постоянно расширяющейся сферы применения. Но общая концепция, которую выдвигают лидеры в производстве оптоэлектроники Nichia, Cree и Philips в данной статье описана максимально подробно.

Прозвонка отдельных светодиодов

Для прозвонки отдельных светодиодов мультиметр следует перевести в режим проверки транзисторов Hfe. После диод вставляется в разъем, как на фото.

Рис.2 – прозвонка чипов через режим Hfe.

Данные контакты являются минусовыми и плюсовыми электродами, заставляющими диод светиться

Важно не перепутать полярность, так как светодиод не загорится. На всякий случай можно поменять местами выводы чипа, чтобы убедиться в его неисправности

Перед прозвонкой определите, где у диода анод и катод. Мультиметры могут иметь разные характеристики и конструкцию, а гнезда для проверки иногда отличаются. Но каждый имеет все необходимые слоты.

Проверяем светодиодную лампу

Мультиметр позволяет прозвонить цветные, стандартные и сверхяркие диоды.

Светодиодная лампа с цоколем Е27

Проверка светодиодной лампы имеет свои особенности.

Эти лампочки имеются в большинстве современных люстр и других устройств освещения. Для проверки на исправность (или же неисправность) светодиода делаем следующее:

1. При помощи старой банковской карты (пластиковой) избавляемся от рассеивателя, который находится между корпусом и самим светодиодом.
2. Пластик постепенно продвигаем по линии склейки. Чтобы шов легче поддавался, его можно нагреть при помощи технического фена.
3. Вскрываем плату.
4. Прижимаем щупу к светодиодам и ждём, пока они не начнут тускло светиться.

Если никакого свечения не появилось, лампочку пора менять.

Мощные светодиоды

Проверяем яркий светодиод.

В гирляндах обычно используют светодиоды синего, жёлтого и белого цвета. Для их тестирования щупы не применяются, вместо этого их размещают в транзисторных гнёздах. Делается всё следующим образом:

1. Сначала нужно определить какая у СМД распиновка.
2. В нижней части мультиметра находим восемь гнёзд.
3. Размещаем щупы: для анода используем гнездо Е, а для катода — гнездо С.
4. Открываем PNP, на эмиттер Е подаётся заряд положительного значения. Если светодиод рабочий, то он загорится.
5. Далее полярность меняем для NPN транзисторов. Устанавливаем анод в С отверстие, катод ставим в отверстие Е.

Подготовка мультиметра к работе

Первым делом извлечём наш мультиметр из упаковки и осмотрим внимательно. На корпусе не должно присутствовать каких-либо повреждений, батарейный отсек должен закрываться плотно. Проверяем качество и целостность щупов и идущих к ним проводов. Если изоляция отсутствует, используем изоленту. Неплохо справится с задачей и термоусадочная трубка. Если на щупах имеются сколы, также их заматываем.

Переключатель режимов выставляем для работы с омами, напротив деления 200 Ом. Кабель чёрного цвета присоединяем к гнезду Com. Кабель красного цвета подключаем в гнездо, где имеются символы тех величин, которые мы собираемся измерять.

Устройство должно отобразить на своём экране цифру «1». Если её нет или отображается что-то другое, пора его ремонтировать. Скрещиваем щупы друг с другом. Единичка меняется на нолик. Если именно так всё и происходит, значит, работа идёт в штатном режиме. Если на экране идёт мельтешение цифр, они бледные, нужно попробовать поменять батарейки. Если попытка не удалась, прибор подлежит ремонту. Для начала тестирования лампы выставляем на тумблере режим поиска обрыва. Данный режим обозначается пиктограммой диода.

Последовательное включение

При последовательном соединении светодиодов в электросхеме исключены индивидуальные настройки цепи каждого СД в отдельности. Но есть и свои особенности.

Последовательное соединение.

Схема настраивается одним резистором, при этом происходит срабатывание всех диодов одновременно. Преимуществом этого соединения является малокомпонентность и простота. Недостатком – невысокая «живучесть»: при выходе из строя одного СД выключается вся система.

Последовательный способ подключить LED-приборы позволяет использовать высоковольтные источники тока. Обычно это стационарные осветительные приборы различного назначения, использующие стандартные общественные электросети.

Диоды туннельного и обращенного типа

Учитывая, что ток, протекающий через диод, зависит от напряжения, приложенного к нему, тестирование заключается в анализе этой зависимости. Для этого потребуется собрать схему, например, такую, как показана на рисунке.

Тестирование диодов туннельного типа

Перечень элементов:

• VD – тестируемый диод туннельного типа;
• Uп – любой гальванический источник питания, у которого ток разряда около 50 мА;
• Сопротивления: R1 – 12Ω, R2 – 22Ω, R3 – 600Ω.

Диапазон измерений, выставленный на мультиметре ,не должен быть меньше тока максимума диода, этот параметр указан в даташит (datasheet) радиоэлемента.

Видео: Пример проверки диода мультиметром

Алгоритм тестирования:

• устанавливается максимальное значение на переменном резисторе R3;
• подключается тестируемый элемент, с соблюдением указанной на схеме полярности;
• уменьшая величину R3, наблюдаем за показаниями измерительного прибора.

Если элемент исправен, в процессе измерения прибор покажет увеличение тока до Imax диода, после чего последует резкое уменьшение этой величины. При дальнейшем повышении напряжения ток уменьшится до Imin, после чего снова начнет расти.

Как проводится проверка

После того, как мы разобрались с полупроводниками электрической схемы и предназначением прибора, можно ответить на вопрос «как проверить диод на исправность?». Вся суть проверки диодов мультиметром заключается в их односторонней пропускной способности электрического тока. При соблюдении этого правила элемент электрической схемы считается функционирующим правильно и без сбоев. Обычные диоды и Шоттки можно спокойно проверить с помощью данного прибора. Чтобы проверить этот полупроводниковый элемент мультиметром, необходимо проделать следующие манипуляции:

• необходимо удостовериться, что на вашем мультиметре имеется функция проверки диодов;
• при наличии такой функции подключаем щупы прибора к той стороне полупроводника, с которой будет осуществляться «прозвон». Если данная функция отсутствует, тогда переводим прибор с помощью переключателя на значение 1кОМ. Также следует выбрать режим для измерения сопротивления;
• красный провод измерительного устройства необходимо подключить к анодному концу, а черный – к катодному;
• после этого нужно наблюдать за изменениями прямого сопротивления полупроводника;
• делаем выводы о имеющемся или отсутствующем напряжении

После этого прибор можно переключить, чтобы проверить на предмет утечки или высокого замыкания. Для этого необходимо поменять места вывода диода. В таком состоянии также необходимо провести оценку полученных значений прибора.