Светодиод как индикатор, известен достаточно давно. А вот в качестве источника света LED элементы применяются всего лет 15. За это время произошел взрывной прорыв в технологии производства, и продукт превратился из нишевого в массовый.
Стоимость единицы снизилась настолько, что любой радиолюбитель может купить диод, и установить его взамен неисправного. Если мы имеем дело с единичным элементом – все просто.
Раз не работает, значит неисправен. А как проверить светодиод мультиметром, если он установлен в матрице или гирлянде среди нескольких десятков или сотен «собратьев»?
Надо понимать, что это обыкновенный полупроводниковый элемент, и он работает по электротехническим законам. Однако проверка связана с некоторыми особенностями.
Устройство и принцип работы светодиода
Для начала вспомним, как работает любой полупроводник. При протекании через p-n переход электрического тока (в прямом направлении), происходит рекомбинация носителей заряда.
Электроны и «дырки» при этом выделяют избыточную энергию. Большая часть полупроводников при этом просто нагревается (выделение тепла). Некоторые материалы при рекомбинации электронов и «дырок» излучают фотоны, то есть видимый свет.
Это не означает, что тепло при этом не выделяется. Нагрев по-прежнему присутствует, и он нейтрализуется радиаторами.
Обратите внимание
Именно перегрев в 90% случаев является причиной выхода из строя светодиодов.
Такие полупроводники применяются при создании любых светодиодов. Главное, подобрать материал, который будет излучать свет требуемого цвета.
Конструктивно, и с точки зрения электротехники, LED элемент, это обыкновенный диод. Ток через него протекает в определенном направлении, ин имеет вольт-амперную характеристику:
- падение напряжения;
- рабочий и максимально возможный ток.
Соответственно, проверить исправность светодиода можно теми же методами, что исправность диода обычного. Правда добавляется еще одна возможность, визуальная: просто подать правильное питание на контакты: исправный LED элемент будет светиться.
Вопреки распространенному мнению, светодиод работает не от напряжения, а от тока. Чем он сильнее, тем ярче светится элемент. При этом в параметрах указано напряжение падения: если питающий вольтаж ниже этого значения, светодиод работать не будет.
Избыток вольтажа порождает слишком высокую силу тока, поэтому требуется балластный резистор или стабилизатор питания.
Прибор для проверки светодиодной подсветки телевизоров и отдельных светодиодов
Задумался я как-то сделать прибор для проверки светодиодной подсветки в современных телевизорах. Прибор мне нужен, т.к. занимаюсь ремонтом. В самом начале моей практики ремонта подсветки использовался обычный мультиметр в режиме прозвонки. Исправные светодиоды слегка засвечивались. Но иногда эту засветку было плохо видно. Вторая попытка упростить поиск неисправности была реализация источника тока из старой зарядки от мобильника и LM311 в режиме стабилизатора напряжения на 3.3В и источника тока на 300мА. Зачем такие параметры? Потому что светодиоды подсветки питаются таким током. Очень часто в процессе проверки исправные светодиоды в прямом смысле слова ослепляли, т.к. светили в полную силу. Еще одним недостатком данной реализации было то, что нельзя было проверить больше 1 светодиода за один раз. И когда попадались светодиоды на 6В, то они тоже не засвечивались и их приходилось проверять мультиметром в режиме проверки диодов, орентируясь на показания прибора. Сколько раз я видел, что нерабочий светодиод отображается как «почти рабочий» по показаниям мультиметра это не сосчитать. Как-то на просторах Интернета наткнулся на специальный прибор для проверки светодиодной подсветки. Но его цена меня совсем не радовала даже если его заказывать в Китае. Долгие попытки найти на него схему не увенчались успехом. Еще удручало то, что я ведь понимал, что это просто обычный источник тока. И вот, как-то в очередной раз поиски схемы для этого прибора меня привели к этой схеме
Рассматривались схемы стабилизатора тока на биполярном транзисторе, на полевом транзисторе, на ОУ. В итоге был выбран биполярный транзистор, т.к. эта схема содержит абсолютный минимум деталей. Я поставил транзистор C2688. Тот, что был под рукой. Конденсаторы поставил 100мкфх100В, т.к. решил не заморачиваться и взять «с запасом» по напряжению.
Было лень разводить плату и травить, поэтому нашел в коробке кусок макетной платы подходящего размера Общий вид прибора
Вид сверху
В качестве тестовых проводов использованы щупы от мультиметра.
Прибор был успешно протестирован на разном количестве светодиодов. Также был тест «в полевых условиях», выявилась еще особенность — зажигать только исправные светодиоды в ленте, и сразу видны неисправные. Не знаю, глюк это был или нет, но так было.
Схема в формате SPlan прикреплена
В планах — подцепить к нему вольтметр чтобы можно было проверять стабилитроны. Сейчас тоже можно, но требуется подключение мультиметра.
Добавлен файл проекта в Протеусе. Симуляция подтверждает, что при напряжении на умножителе 125В напряжение на светодиоде равно его рабочему напряжению.
По результатам обсуждений и последующих экспериментов с новыми светодиодами выявлено, что
неверная полярность подключения прибора может вывести светодиод из строя
. Критическим для светодиода оказывается максимальный обратный ток, который для «обычных» (1,5 и 3мм) светодиодов находится в районе около 1мА и они достаточно часто выходят из строя. Для мощных светодиодов данный параметр может находится в районе 20-30мА и прибор может не испортить данные светодиоды.
we.easyelectronics.ru
Конструктивные различия светодиодов
Если рассматривать массовое производство, то светодиоды выпускаются в трех видах исполнения:
- DIP – это светодиод в отдельном корпусе, хорошо защищенный от внешних механических и атмосферных воздействий.
Имеется рассеивающая линза и длинные ножки, облегчающие монтаж (демонтаж) и проверку. Устанавливается традиционным способом: ножки припаиваются в отверстиях монтажной платы. Как правило, это маломощные сигнальные или декоративные LED элементы. - SMD светодиод – компактное решение, при котором корпус может являться и контактом, и элементом теплоотвода. Такие светодиоды могут быть большой мощности, при установке требуется внешний радиатор.
Монтаж производится на одну сторону платы, точечной пайкой. Проверка светодиода в корпусе DIP на работоспособность затруднена, поскольку демонтировать его сложно. - COB элемент – это сборка нескольких светодиодов (точнее полупроводниковых кристаллов) в едином корпусе, с общей заливкой композитным материалом.
Популярное: Тахометр своими руками – изготовление и применение на практике
Проверить каждый отдельный светодиод невозможно, разве что при подаче питания можно разглядеть, какой из кристаллов не светится. Ремонту такие панели не подлежат, можно продолжать пользоваться, пока не перегорят все (или большинство) кристаллов.
Конструкция SMD и COB может быть различной: как с линзой, так и в плоском незащищенном (за исключением заливки композитами) корпусе.
При этом отдельные светодиоды могут иметь собственные контакты, либо общее соединение внутри корпуса. В первом случае можно проверить отдельный светодиод тестером.
Практическая часть: проверка различных светодиодов
С проверкой одиночного элемента все понятно: необходимо просто подать напряжение (значение должно быть немного выше напряжения падения) на ножки светодиода. Это можно сделать при помощи тестера: на его контактах есть напряжение порядка 5 вольт и ограничитель тока в виде внутренних резисторов.
Таким образом, проверяется исправность, но не соответствие рабочим параметрам.
Если надо протестировать характеристики, потребуется специальный прибор для проверки светодиодов. Он должен состоять из регулируемого источника питания (регулировка по току и напряжению), вольтметра, амперметра и люксометра (для замера яркости свечения).
Такие приборы есть в продаже, или изготавливаются самостоятельно (это объемный материал для отдельной статьи). Но проверка одиночного элемента, как правило, нужна перед его установкой. В основном диоды проверяют в устройствах.
Как проверить гирлянду на светодиодах?
В первую очередь, визуально. Если последовательные LED элементы имеют защиту от неисправности, при перегорании одного диода он переходит в режим короткого замыкания. То есть, ток через него протекает, но он не светится.
Если такой опции нет, проверяется последовательная цепь. Необходимо соединить один щуп мультиметра к плате управления гирляндой на светодиодах, и последовательно проверять цепь после каждого элемента (соблюдая полярность).
Место обрыва цепи – это неисправный элемент. Его можно затем проверить отдельно, для достоверности.
Как проверить светодиоды в светодиодной лампе?
Как правило, внутри светильника расположена матрица из множества LED элементов. Они соединены последовательно, и подключены к общему блоку питания (драйверу).
Проверить СМД светодиод можно, не выпаивая его из монтажной платы. Для этого просто подключаем щупы мультиметра в режиме прозвонки. Исправные элементы будут светиться. Проверяем светодиоды в лампе — видео
Популярное: Как сделать своими руками буржуйку – материалы, организация тяги и теплообмена
То есть, SMD элементы проверяются по такой же методике, как и DIP. Сопротивление остальной сборки, как и блока питания, на результат не влияют.
Как проверить инфракрасный светодиод?
Если достаточно узнать, пробит он или нет – проверка проводится как на обычном диоде. В одну сторону есть ток, в другую нет. Визуальная проверка возможна с помощью фотоаппарата или камеры смартфона.
Надо подать соответствующее питание на элемент, и посмотреть на него через экран смартфона или фотоаппарата. Свечение явно видно: таким способом обычно проверяют исправность пульта от телевизора.
Обратите внимание
Если вы проверяете светодиод подачей питания на ножки, лучше делать это через резистор 10-100 Ом. Напряжение должно быть в диапазоне 3-5 вольт. Без резистора вы можете превысить силу тока, и LED элемент просто сгорит.
А вот для того, чтобы проверить ультрафиолетовый светодиод, никаких дополнительных приспособлений не требуется.
Единственное ограничение – отсутствие прямого солнечного света, и полумрак в помещении. Иначе вы просто не увидите, как он светится. Напряжение и сила тока, как у стандартного диода.
Как проверить светодиод тестером
Светодиод – полупроводниковый прибор, по своей структуре напоминающий обычный диод. Поэтому проверить его можно как обычный диод — включением в прямом направлении, т.е. между анодом и катодом приложить положительное напряжение. Проверка не составит труда, если есть на руках обычный тестер. В отличие от обычных кремниевых диодов, прямое напряжение на которых составляет 0,6…0,7 В, светодиод имеет гораздо большее значение этого параметра. В зависимости от цвета и материала, красные имеют напряжение – 1,5…2 В, зеленые – 1,9…4 В, белые – около 3…3,5 В. Эта информация указана в документации производителя.
Еще одной особенностью светоизлучающего диода от обычного – низкое обратное напряжение, которое превышает прямое всего на несколько вольт. Это повышает риск выхода прибора из строя при неправильном включении или вследствие электростатического разряда. Как убедиться в исправности светодиода, прежде чем смонтировать его на плату?
Практически любой цифровой тестер (или мультиметр, кому как больше нравится) позволяет быстро проверить светодиод на работоспособность.
В простейшем случае, чтобы прозвонить светодиод, нужно включить мультиметр в режим проверки диодов, как показано на рисунке ниже.
Далее определим полярность включения. У выводных светодиодов катод обычно короче анода. Если выводы одинаковой длины (кто-то «заботливо» обкусил), то смотрим на просвет. На рисунке видно, что внутри самого корпуса располагаются два электрода, обычно тот который большего размера – катод, но это не всегда так, поэтому не стоит брать это за правило.
Остается только подключить тестер к выводам светодиода. Красный щуп к аноду, черный – к катоду (если, конечно, у вас стандартные цвета щупов). Исправность определяется по свечению.
Этим же способом можно проверить и мощный светодиод. Такие обычно смонтированы на плату с металлической подложкой (MCPCB). Полярность обычно подписана рядом с контактными площадками. Если нет, тогда наугад. Вероятность повредить светодиод тестером очень мала – не та мощность.
Еще проще и удобнее прозвонить выводные светодиоды, если в мультиметре есть функция проверки транзисторов. В этом случае нужно всего лишь вставить в соответствующий разъем выводы. Для секции NPN: анод в отверстие С (коллектор), катод в E (эмиттер). Для секции PNP – с точностью до наоборот. Наглядно проверка показана на рисунке ниже.
Когда дело касается мощных осветительных светодиодов, работающих на токах порядка сотен и тысяч мА, то встречается такой дефект: при «прозвонке» светодиод подсвечивается и признается годным, а когда включается на рабочий ток, то светит словно «в полнакала». Это связано с дефектом кристалла и если замена бракованных светодиодов в готовом изделии (например, прожекторе) затруднена, то необходимо проверить их заранее.
Более тщательная проверка, помимо мультиметра, потребует еще и источника тока. Идеальный вариант – наличие лабораторного источника, но подойдет и адаптер для зарядки мобильных телефонов или других устройств. Главное, чтобы он имел стабилизацию по току.
Последовательность такова:
- мультиметр переключаем на предел «10 А» (не забываем переставить щуп в соответствующее гнездо) и включаем в цепь последовательно между светодиодом и источником питания;
- включаем питание, измеряем силу тока, выключаем питание;
- мультиметр включаем параллельно светодиоду, установив предел измерения «20 В» (опять же не забывая переставить щуп, а то устроим КЗ), источник соединяем напрямую со светодиодом, соблюдая полярность;
- включаем питание, измеряем падение напряжения на светодиоде, выключаем питание;
- проверяем исправность по соответствию тока и напряжения по кривой вольтамперной характеристики, приведенной производителем в data sheet.
