Напряжение светодиода: определение, зависимость от цвета и важность для работы

Как узнать, на какое напряжение рассчитан светодиод. От чего зависит падение напряжения на светодиоде. Почему важно знать рабочее напряжение светодиода. Как определить напряжение светодиода на практике.

Что такое напряжение светодиода и почему оно важно

Напряжение светодиода — это разность потенциалов на p-n переходе полупроводника в открытом состоянии. Этот параметр имеет ключевое значение для правильной работы светодиода:

• Определяет минимальное напряжение, необходимое для начала свечения
• Влияет на яркость и эффективность светодиода
• Необходим для расчета ограничительного резистора в схеме
• Позволяет подобрать оптимальный источник питания

Знание рабочего напряжения позволяет обеспечить стабильную и долговечную работу светодиода без риска выхода из строя.

От чего зависит напряжение светодиода

Основные факторы, влияющие на падение напряжения на светодиоде:

• Цвет свечения — чем короче длина волны, тем выше напряжение
• Тип полупроводникового материала
• Технология изготовления
• Рабочий ток через светодиод
• Температура p-n перехода

Напряжение может варьироваться даже у однотипных светодиодов из-за производственного разброса параметров.

Типичные значения напряжения для разных цветов

Ориентировочные значения прямого падения напряжения для стандартных 5 мм светодиодов:

• Инфракрасные: 1.2-1.5 В
• Красные: 1.8-2.2 В
• Оранжевые: 2.0-2.2 В
• Желтые: 2.0-2.4 В
• Зеленые: 2.0-3.0 В
• Синие: 3.0-3.5 В
• Белые: 3.0-3.6 В
• Ультрафиолетовые: 3.5-4.0 В

Точные значения следует смотреть в документации на конкретную модель светодиода.

Как определить напряжение светодиода на практике

Существует несколько способов узнать рабочее напряжение светодиода:

1. Посмотреть в технической документации или datasheet
2. Измерить мультиметром в режиме проверки диодов
3. Определить экспериментально с помощью регулируемого источника питания
4. Ориентироваться по цвету свечения (приблизительно)

Наиболее точным является измерение мультиметром при номинальном рабочем токе через светодиод.

Почему нельзя подключать светодиод напрямую к источнику питания

Подключение светодиода напрямую к источнику питания без токоограничивающего резистора недопустимо по следующим причинам:

• Ток через светодиод резко возрастает даже при небольшом превышении напряжения
• Это приводит к перегреву и выгоранию p-n перехода
• Срок службы светодиода значительно сокращается
• Яркость свечения становится нестабильной

Использование ограничительного резистора обязательно для защиты светодиода от перегрузки по току.

Расчет ограничительного резистора для светодиода

Для расчета сопротивления токоограничивающего резистора используется формула:

R = (U

пит — U_св) / I_св

Где:

• R — сопротивление резистора (Ом)
• U_пит — напряжение источника питания (В)
• U_св — падение напряжения на светодиоде (В)
• I_св — рабочий ток светодиода (А)

Рассчитанное значение округляется до ближайшего номинала из стандартного ряда резисторов.

Последовательное и параллельное соединение светодиодов

При последовательном соединении:

• Напряжения светодиодов суммируются
• Через все светодиоды протекает одинаковый ток
• Требуется более высокое напряжение питания

При параллельном соединении:

• Напряжение на всех светодиодах одинаковое
• Токи через светодиоды суммируются
• Для каждой параллельной ветви нужен отдельный ограничительный резистор

Выбор схемы соединения зависит от имеющегося источника питания и требуемой яркости.

Влияние температуры на напряжение светодиода

С ростом температуры p-n перехода падение напряжения на светодиоде уменьшается. Это происходит из-за:

• Увеличения концентрации свободных носителей заряда
• Уменьшения ширины запрещенной зоны полупроводника
• Снижения контактной разности потенциалов

Температурный коэффициент напряжения составляет около -2 мВ/°C для кремниевых светодиодов. При проектировании светодиодных устройств необходимо учитывать этот эффект.

Определение исправности светодиода по напряжению

Измерение падения напряжения позволяет выявить неисправные светодиоды:

• Значительно заниженное напряжение говорит о частичном пробое p-n перехода
• Сильно завышенное напряжение указывает на деградацию полупроводника
• Отсутствие напряжения свидетельствует об обрыве внутри светодиода

Сравнение измеренного значения с номинальным помогает оценить состояние светодиода.

Выбор источника питания для светодиодов

При выборе источника питания для светодиодов нужно учитывать:

• Суммарное падение напряжения на всех последовательно соединенных светодиодах
• Необходимый запас по напряжению для ограничительного резистора
• Требуемую мощность с учетом КПД преобразования
• Стабильность выходного напряжения
• Наличие защиты от короткого замыкания и перегрузки

Оптимальным является использование стабилизированных источников тока, специально разработанных для питания светодиодов.

Напряжение на светодиоде

схемы, конструкции, статьи

В сети «гуляют» таблицы со следующими величинами рабочего напряжения светодиодов:
белые 3-3,7 v
синие 2,5-3,7 v
зеленые 2,2-3,5 v
желтые 2,1-2,2 v
красные 1,6-2,03 v

В то же время производители конкретных SMD светодиодов дают следующие напряжение питания светодиодов:

Напряжение красного светодиода самое низкое, а белого – самое высокое.

На цвет свечения светодиода влияют добавки в полупроводнике. Корректировать цвет удается нанесением люминофора, так, например, получают из голубого свечения белый свет.

Падение напряжения на светодиоде зависит не только от цвета свечения, но и от конкретного типа, протекающего тока, температуры и старения. Отвод тепла в лампах, светильниках и прожекторах является очень важной задачей, т.к. сильно влияет на степень деградации светодиодов. .

На практике самым важным параметром светодиода, от которого зависит срок его службы, является номинальный ток. Для светодиодов увеличение тока на 20% выше номинального сокращает срок их службы в несколько раз. Поэтому для светодиодов стабилизатор напряжения не обязателен, важнее поддерживать заданный ток с помощью специальных драйверов, которые автоматически поддерживают ток в широком диапазоне колебаний напряжения питания. «Правильные» драйверы обеспечивают нормальную работу светодиодной лампы в диапазоне питающего напряжения 60-260 вольт.

В случае использования токограничивающих резисторов, напряжение желательно стабилизировать. КПД при таком включении складывается из КПД стабилизатора напряжения и потерь на резисторе и не превышает 80%, в то время как КПД современных драйверов-стабилизаторов тока не ниже 95%.

Наличие технологического разброса прямого падения напряжения даже у диодов произведённых в одном технологическом цикле, делает нежелательным их параллельное включение. Проблема решается уменьшением тока через светодиоды с соответствующей потерей яркости свечения, либо установкой ограничительного резистора на каждый led.

При последовательном включении все светодиоды в гирлянде, должны быть одного типа или иметь одинаковый рабочий ток.

Следует помнить, что светодиод пропускает ток только при подаче на катод отрицательного напряжения, а на анод положительного. При обратном включении ток протекает при повышенном напряжении и следствием может стать пробой и выход из строя. Допустимое обратное напряжение, как правило, находится в пределах 5 вольт. При питании переменным током надо использовать встречно-параллельное включение диодов.

Зависимость интенсивности излучения светодиода от прямого тока нелинейная, при увеличении тока интенсивность излучения растет не пропорционально.

Схема светодиодной лампы на 220в

Как паять светодиодную ленту

Светодиодная лента на 220 в

Простое зарядное устройство

Разрядное устройство для автомобильного аккумулятора

Схема драйвера светодиодов на 220

Подсветка для кухни из ленты

Подсветка рабочей зоны кухни

LED лампа Selecta g9 220v 5w

Светодиодная лампа ASD LED-A60

Схема светодиодной ленты

Схема диодной лампы 5 Вт 220в

Простой цифровой термометр своими руками с датчиком на LM35

Общедомовой учет тепла

Лучшие схемы

• Лампы Saffit
• Светодиодная лампа General lighting
• Разрядное устройство
• Схема диодной лампы 5 Вт 220в
• Схема драйвера светодиодов на 220
• LED лампа Selecta g9 220v 5w
• Простое зарядное устройство
• Схема светодиодной лампы на 220в
• Светодиодная лампа ASD LED-A60
• Схема светодиодной ленты
• Простой цифровой термометр
• Лампа Фотон 15 Вт
• LED лампа Estares GL10-E27
• Светодиодная лампа smartbuy с драйвером на SM2082D
• Лампа народная на bp9916c

Статьи

• Светодиодные филаментные лампы
• Общедомовой учет тепла
• Линейные светодиодные светильники
• Светодиодные ленты LED
• Как паять светодиодную ленту
• Глушилки сотовых телефонов
• Освещение для дома
• Светодиодная лента на 220 в
• Подсветка для кухни из ленты

Схема драйвера для светодиодов лампы JCDR-G5.

3 на 220 вольт мощностью 7W

Лампа своими руками

Простое зарядное устройство

Схема и устройство светодиодной лампы на 220 вольт

Светодиодные ленты LED

Светодиодная лента на 220 вольт

Подсветка для кухни своими руками

Как понять, на сколько вольт рассчитан светодиод

Конечно, мы все прекрасно знаем, что главным параметром всех светодиодов является номинальный ток. Но кроме этого, так же очень важно знать, на какое напряжение рассчитан светодиод.

Хочу сразу сказать, что под аббревиатурой напряжение светодиода подразумевается разница потенциалов на p – n переходе в открытом состоянии. Этот параметр имеет справочный характер и его можно посмотреть в технической документации, где также указаны и другие параметры светодиодов.

Но зачастую у нас нет под рукой документов на светодиод, который мы нашли у себя в запасах. А вот как узнать падение напряжения в этом случае мы и поговорим в статье.

Определяем падение напряжения теоретическим способом

Итак, у вас есть светодиод, но при этом нет на него документов. Цвет, которым светится светодиод, может вам о многом рассказать, как сам корпус, форма и размеры полупроводникового прибора.

Если у светодиода корпус из прозрачного компаунда, то каким цветом он светится без его подключения загадка. Чтобы определить, а заодно и проверить исправность светодиода, нам потребуется мультиметр.

Переводим переключатель в положение прозвонка и щупами касаемся поочередно выводов диода. При этом у рабочего светодиода в прямом смещении вы увидите, что он слегка засветится.

Таким нехитрым способом вы определили цвет и исправность самого светодиода.

Почему именно важен цвет свечения? Да все просто. Светодиоды разных цветов изготавливаются из различных полупроводниковых компонентов. Именно химия полупроводника во многом определяет, какое падение напряжения будет на P-N переходе.

Но так как во время производства применяется множество химических элементов, то лишь по цвету можно определить только приблизительно на какое напряжение рассчитан тот или иной светодиод.

Если вы знаете какого цвета ваш светодиод, то вполне можно найти в интернете техническую документацию на светодиоды похожей конструкции, но обязательно одного цвета. И уже в ней посмотреть примерно какое напряжение на вашем светодиоде.

Теоретические изыскания вам смогут дать лишь приблизительные данные, но практический опыт позволит определить реальное напряжение светодиода.

Практическое определение напряжения светодиода

Для того, чтобы на практике определить напряжение кроме самого светодиода понадобится еще резистор на сопротивление 580 Ом (можно больше), регулируемый блок питания, например как у меня.

Собираем все наши детали вот по этой схеме:

Тут все очень просто: через резистор мы ограничиваем ток, а мультиметром мы контролируем прямое падение напряжения на светодиоде.

И проверка выглядит следующим образом: от регулируемого источника питания плавно (с нуля) начинаем подавать напряжение. Как только его величина подберется к порогу срабатывания, светодиод засветится.

При дальнейшем повышении напряжения яркость свечения достигнет своего номинала и показания мультиметра (в режиме вольтметра) перестанут расти. Это будет указывать на то, что p – n переход полностью открыт и дальнейшее увеличение напряжения на блоке питания будет прикладываться исключительно к резистору.

Вот эти показания на мультиметре и будут указывать на номинальное прямое напряжение светодиода.

Примечание. Если вы увидели, что на мультиметре установилось напряжение в 1,9 Вольта, но при этом светодиод не светится, то вероятнее всего перед вами инфракрасный светодиод. Чтобы убедиться в этом, возьмите телефон, включите камеру и посмотрите на тестируемый светодиод через нее. Если увидите, что в камере он светится ярко, то значит, вы тестируете именно инфракрасный светодиод.

Перейти к списку новостей

Прямое напряжение и КВЛ | Все о светодиодах

Прямое напряжение и КВЛ

Сохранить Подписаться

Пожалуйста, войдите, чтобы подписаться на это руководство.

После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.

Для правильного использования каждого светодиода нам необходимо знать прямое напряжение . Что это за прямое напряжение? Поясним это на фото:

В нашей схеме из трех частей у нас есть батарея (вырабатывающая напряжение) и резистор + светодиод (использующий напряжение). Теперь я расскажу вам очень важный «закон» электроники:

В любой «петле» цепи напряжения должны уравновешиваться: генерируемое количество = используемому количеству

Этот закон «петли напряжения» был открыт человеком по имени Кирхгоф (поэтому он называется законом напряжения Кирхгофа = КВЛ). И мы можем видеть петлю выше, где одна часть сделана из батареи +9В. Другая половина должна израсходовать +9В (сделав -9В так, чтобы обе половины контура были равны).

Какое отношение это имеет к Forward Voltage светодиода? Что ж, прямое напряжение — это «отрицательное напряжение», используемое светодиодом, когда он включен. Что-то вроде «отрицательной батареи»! Итак, давайте немного изменим нашу диаграмму.

Всякий раз, когда светодиод горит, напряжение, которое он использует, составляет где-то между 1,85 В и 2,5 В. Мы скажем 2,2 В в среднем — это хорошее предположение для большинства красных, желтых, оранжевых и светло-зеленых светодиодов. Если мы вычтем это из 9 В, мы получим около 6,8 В. Это напряжение, которое должен «поглощать» резистор.

Быстрая викторина!

Допустим, у нас есть та же схема, что и выше, за исключением того, что на этот раз это батарея 5 В и светодиод с прямым напряжением 2,5 В, какое напряжение должен «поглощать» резистор?

Генерируемые напряжения = Используемые напряжения, поэтому 5 В = 2,5 В + ResistorVoltage. Напряжение на резисторе 2,5В.

Допустим, у нас есть та же схема, что и выше, за исключением того, что на этот раз это батарея 5 В и светодиод с прямым напряжением 3,4 В, какое напряжение должен «поглощать» резистор?

Генерируемые напряжения = Используемые напряжения, поэтому 5 В = 3,4 В + ResistorVoltage. Напряжение на резисторе 1,6В.

Закон Ома

Что интересно в только что изученном нами законе (КВЛ), так это то, что мы нигде не используем сопротивление резистора. Это никогда не появляется в уравнении. Тем не менее, из наших предыдущих экспериментов мы точно знаем, что изменение сопротивления влияет на яркость светодиода. Должно быть что-то еще происходит, давайте продолжим работать над пониманием деталей….

Далее мы добавим еще один важный закон. Это называется Закон Ома — и он описывает, как работают резисторы.

В напряжение на резисторе (вольты) = ток через резистор (амперы)* R сопротивление резистора (омы)

V = I * R

Или два других способа записи для определения тока или сопротивления:

I = V/R

R = V/I

V для напряжения, R для сопротивления и I ly, для тока. Да, это I немного раздражает, не так ли, ведь в текущем слове нет ни одного I ? К сожалению, 100 лет работают против нас, так что просто потерпите нас в этом.

Быстрый тест!

Если у меня есть резистор 3 Ом (R), через который проходит ток 0,5 Ампер (I). Чему равно напряжение (В) на резисторе?

Мы будем использовать V = I * R форму закона Ома. V = 0,5 А * 3 Ом = 1,5 Вольт.

Теперь у меня есть резистор 1000 Ом (R) и напряжение на нем 6,8 В (В). Какой ток (I) проходит через резистор?

Мы будем использовать I = V / R форму закона Ома. Ток = 6,8 В / 1000 = 6,8 мА.

Закон Ома очень важен, и его стоит немного изучить, чтобы с ним ознакомиться. Мы предлагаем придумать другие значения сопротивлений, токов и напряжений и использовать их для нахождения неизвестного значения. Если вы работаете с другом, проверяйте друг друга и проверяйте свои ответы ! Есть также «калькуляторы» в Интернете, с которыми вы можете проверить себя.

Решение для текущего

Теперь мы объединим оба KVL и Закон Ома с нашей диаграммой. Наш светодиод подключен к резистору 1000 Ом (вы должны убедиться в этом, проверив цветные полосы резистора!), и напряжение на этом резисторе должно быть 6,8В (закон КВЛ), поэтому ток через этот резистор должен быть быть 6,8 В / 1000 Ом = 6,8 мА (закон Ома).

Наша диаграмма становится немного плотной, но мы почти закончили. Ток резистора составляет 6,8 мА, и этот ток также проходит через светодиод, поэтому ток светодиода составляет 6,8 мА. «Большой крик», — можете сказать вы. «Какое мне дело до тока светодиода?» Причина, по которой вас это должно волновать, заключается в следующем:

Величина тока (I), проходящего через светодиод, прямо пропорциональна его яркости.

Ага! Наконец, последняя часть головоломки. Если мы увеличим ток, светодиод будет ярче . Аналогично, , если вы уменьшите ток, светодиод будет тусклее . Выбрав правильный резистор, вы полностью контролируете внешний вид светодиода.

Всякий раз, когда вы используете светодиод, убедитесь, что у вас всегда есть резистор! Резистор ограничивает ток, что предотвратит перегорание светодиода!

Большую часть времени вам понадобится действительно яркий светодиод, поэтому вы будете рассчитывать наименьший резистор, который вы можете использовать и не повредить светодиод. Но учтите, что чем больше ток потребляет светодиод, тем быстрее разрядится батарея. Таким образом, есть веские причины для контроля яркости, если, скажем, у вас маленькая батарея и вы хотите, чтобы свет работал долго.

Поскольку, как мы видели, слишком большой ток приведет к тому, что светодиод перегорит, какой ток лучше всего использовать? Для некоторых очень больших «мощных светодиодов» ток может достигать 1 или 2 ампер, но почти для каждого 3-мм, 5-мм или 10-мм светодиода величина тока, которую вы должны использовать, составляет 20 мА. Вы можете увидеть это в таблице данных, о которой мы говорили ранее. Видите самый правый столбец? IF — это F или более поздняя версия Current (I) , и они используют 20 мА.

Для 99% светодиодов, с которыми вы столкнетесь, оптимальный ток составляет 20 миллиампер (0,02 А) , но не бойтесь увеличить его до 30 мА, если вам нужно немного больше яркости.

 Информация о светодиодах Пересмотр резисторов

Это руководство было впервые опубликовано 11 февраля 2013 года. обновлено 11 февраля 2013 г.

Эта страница (Forward Voltage и KVL) последний раз обновлялась 11 февраля 2013 г.

Текстовый редактор на базе tinymce.

Что произойдет, если подать слишком большое напряжение на светодиод

Как правило, превышение напряжения опасно. Скачки напряжения могут оказать разрушительное воздействие на электронное оборудование, в том числе и на светодиодные лампочки. Светодиодам часто требуется определенное количество вольт, в зависимости от типа и цвета светодиода. Большинство экспертов рекомендуют 2-3 вольта для светодиодов. Тем не менее, вы можете посмотреть его, чтобы быть уверенным.

В этой статье объясняется, что произойдет, если подать слишком большое напряжение на светодиод, и как предотвратить такую ​​ситуацию.

Светодиодные лампы постоянного тока (DC) или переменного тока (AC)?

Светодиоды представляют собой устройства постоянного тока, пропускающие ток только одной полярности. Светодиоды обычно управляются источниками постоянного напряжения с использованием резисторов, регуляторов напряжения и регуляторов тока для ограничения тока и напряжения, подаваемых на светодиод.

Какое максимальное напряжение для светодиодных ламп?

VL= напряжение светодиода (4В или 2В для белых и синих светодиодов). Ток светодиода должен быть меньше оптимально допустимого для светодиода. Максимальный ток для стандартных светодиодов диаметром 5 мм обычно составляет 20 мА. Поэтому 15 мА и 10 мА являются идеальными значениями для большинства цепей.

Для светодиодных фонарей требуется определенное напряжение, например 24 или 12 В. Когда они работают при более высоких напряжениях, они сильно нагреваются. Сильный нагрев повреждает светодиодные фонари или пайку вокруг них. Из-за теплового повреждения светодиоды начинают тускнеть, мерцать или могут полностью погаснуть.

Что произойдет, если подать слишком большое напряжение на светодиод?

Проще говоря, слишком большое напряжение убивает светодиод. Как упоминалось ранее, светодиод управляется током, а не устройством, управляемым напряжением. Поэтому, если напряжение отклоняется более чем на 10%, светодиодная лампа перегорает. Впоследствии электронные части внутри светодиодной лампы повреждаются из-за скачка напряжения. Избыточное напряжение преждевременно изнашивает драйверы светодиодов и распределительные панели. Это также увеличивает перерывы в обслуживании светодиодного освещения.

Светодиоды также обладают высокой мощностью. Чем больше вы увеличиваете напряжение, они будут создавать избыточное тепло, что неблагоприятно. Избыточное тепло заставляет светодиод производить меньше света и сокращает срок его службы. Пониженный свет тесно связан с неработающей светодиодной системой.

Какое напряжение необходимо для питания светодиода?

Если у вас есть несколько светодиодов последовательно, вам необходимо учитывать все прямые напряжения вместе взятые. Однако, если у вас параллельная цепь, вам необходимо учитывать прямое напряжение суммы светодиодов, которые у вас есть на жало.

Как избежать чрезмерного напряжения на светодиоде

Любой светодиод, подвергающийся воздействию электрического перенапряжения (EOS), следует рассматривать как устройство с риском полной неисправности. Высокая энергия создает самопроизвольный отказ в разомкнутой цепи. Всякий раз, когда выбирается новый источник питания постоянного тока, необходимо оценить пульсации тока и допуски на выходе. Также рекомендуется проверить переходные пики во время фазы выключения и включения, а также ток горячего подключения. Это могут быть бесшумные убийцы светодиодов, которые нарушают целостность компонента без каких-либо заметных признаков.

Крайне важно использовать блоки питания с ограниченным переходным пиком во время фазы выключения и включения, чтобы предотвратить сбой из-за электрического перенапряжения. Источники питания не должны превышать максимальный номинальный ток светодиода.

Самое главное, типичный ток, смешанный с пульсациями и положительным допуском, не должен превышать максимальный номинальный ток светодиода. Соблюдение этих условий гарантирует, что напряжение источника питания не приведет к перенапряжению.

Еще один способ предотвратить повреждение светодиода напряжением — использовать блок питания с защитой от короткого замыкания. Затем оборудуйте плату светодиодов, используя диод параллельно цепочке светодиодов в обратной полярности. Поляризованный разъем — идеальный выбор, если вы подключаете блок питания к плате светодиодов с помощью разъема.

Как определить напряжение моих светодиодных ламп

Чтобы определить напряжение и ток вашей светодиодной лампы;

• Посмотрите в таблице данных
• Узнайте напряжение светодиода с помощью мультиметра с функцией диода
• Подключите батарею к светодиоду и устройству, называемому потенциометром.