Как проверить светодиод на работоспособность: Как проверить светодиод мультиметром

Содержание

Как проверить светодиод мультиметром

Светоизлучающие диоды нашли широкое применение в современных осветительных приборах. Это обусловлено их экономичностью и высокой надежностью по сравнению с обычными электролампами. Тем не менее, LED-элементы не застрахованы от неисправностей. Проверить их работоспособность можно различными способами, но наиболее точным и простым методом является проверка с помощью тестера. В этой статье мы поговорим о том, как проверить светодиод мультиметром, и каковы особенности этой процедуры.

Тестирование светодиодов в режиме прозвонки

Мультиметр представляет собой универсальный измеритель, который позволяет проверить исправность практически любого электрического устройства или элемента. Чтобы проверить с помощью тестера светоизлучающий диод, необходимо, чтобы прибор мог переключаться в режим проверки диодов, который чаще всего называют прозвонкой.

Проверка исправности светодиода мультиметром производится в следующем порядке:

Установить переключатель тестера в режим проверки диодов.
Подключить щупы мультиметра к контактам проверяемого элемента.

При подключении LED следует учитывать полярность его выводов (черный щуп измерительного прибора подключается к катоду, а красный – к аноду). Впрочем, если точное расположение полюсов неизвестно, то ничего страшного в неправильном подсоединении нет, и светодиод в этом случае из строя не выйдет.

Если щупы подключены к контактам неправильно, то начальные показания на табло тестера не изменятся. Если полярность не перепутана, рабочий диод начнет светиться.

Ток прозвонки имеет небольшое значение, и его недостаточно для того, чтобы светодиод работал в полную силу. Поэтому увидеть свечение элемента можно, слегка затемнив помещение.
Если возможности приглушить освещение нет, нужно посмотреть на показания мультиметра. При проверке рабочего диода значения на табло прибора будут отличаться от единицы.

Наглядно проверка светодиодов на видео:

С помощью этого метода можно проверить на работоспособность даже мощный диод. Минус такого способа заключается в том, что провести диагностику элементов, не выпаивая их из схемы, не получится. Чтобы протестировать LED в схеме, к щупам необходимо подсоединить переходники.

Иногда исправность детали проверяется путем измерения сопротивления, но этот способ не получил широкого распространения, поскольку чтобы воспользоваться им, нужно знать технические параметры диода.

Проверка светодиодов без выпаивания

Для подсоединения щупов измерительного прибора к колодке PNP к ним следует припаять маленькие металлические наконечники, для чего можно использовать простые канцелярские скрепки.

Чтобы надежнее изолировать кабели с припаянными наконечниками, следует вставить между ними прокладку из текстолита и обмотать конструкцию изолентой.

Путем этих несложных манипуляций мы получим надежный и одновременно простой переходник, с помощью которого сможем подсоединить щупы мультиметра к контактам светоизлучающего диода.

Затем щупы подключаются к контактам LED-элемента, при этом выпаивать последний из общей схемы не требуется. Дальнейшая проверка производится в том же порядке, который описан выше.

Приведем наглядный пример проверки исправности светодиода без выпаивания его из схемы.

Проверка светоизлучающих диодов в фонариках

При тестировании элементов светодиодных фонариков прибор нужно разобрать и достать из него плату со смонтированными LED. Затем наконечники, припаянные к щупам мультиметра, подключаются с соблюдением полярности к ножкам светодиода прямо на плате.

Переключатель тестера устанавливается в режим прозвонки, после чего можно определить, исправен ли элемент, по отразившимся показаниям на табло и по наличию (или отсутствию) свечения.

Проверка светодиодов без выпаивания удобна и тем, что позволяет определить неисправность путем замера величины сопротивления в схеме. Так, при параллельном подключении LED приближающееся к нулю сопротивление говорит о неисправности как минимум одного из элементов. Получив такие результаты, нужно проверить каждый светодиод по отдельности вышеизложенными способами.

На видео проверка светодиодов лампочки без выпаивания:

Заключение

Из этого материала вы узнали, как проверить светодиод на исправность мультиметром. Процедура эта совсем несложна, и, имея под рукой обычный тестер, каждый сможет проверить работоспособность светодиодов в бытовых приборах.

Как проверить работоспособность светодиода различными способами

В последнее время, когда светодиоды находятся практически в каждом приборе, нам все чаще и чаще приходится производить их тестирование, в случае их поломки (в случае, когда возникает вопрос “как проверить работоспособность светодиода”). Ранее мы рассматривали возможность тестирование и определения характеристик светодиодов с помощью мультиметра. В этой статье мы посмотрим как проверить работоспособность светодиода, если он перестал работать подобающим методом.

Как проверить работоспособность светодиода мультиметром

Одним из правильных способов проверки работоспособности светодиодов является метод с использованием мультиметра. В простонародии мультиметр – тестер, измерительный прибор, которым можно оперировать на передней панели. Практически в любом тестере имеется функция, позволяющая быстро определить работоспособность LED.

Что касаемо меня, то оговорюсь сразу. В моем арсенале только качественные и проверенные приборы. В частности, уже больше года как пользуюсь вот таким прибором. Качественный, дорогой и безотказный. Кому-то такой и не нужен, но мне, в силу профессии таким приходится пользоваться по нескольку раз на дню. Поэтому на таком и остановил свой выбор.

Для обычных пользователей пойдет самый, что ни наесть простой и стоимостью – сущие копейки. Но также он безотказный, т.к. проверенный временем. Можете посмотреть на него вот тут.

Вообще, я достаточно большое количество протестировал мультиметров и пока ни одного “ужасного” не встретил. Поэтому можно смело выбирать самый дешевый и быть уверенным, что не прогадаете. Но опять – лирика, а мы вернемся к нашей теме.

Прозваниваем отдельно светодиоды мультиметром

Наиболее простой способ проверить работоспособность светодиода мультиметром – это использовать тестер в режиме проверки транзистора. Для этого необходимо выбрать функцию hfe.

Вставьте анод светодиода в разъём C зоны обозначенной PNP, а катод в E. В PNP разъёмах C – это плюс, а E в NPN – минусовой вывод. Если светодиод светится, значит угадали с полярностью, если нет, значит ошиблись, либо светодиод не работает.

Такой вид разъемов – достаточно распространен у более дорогих видов мультиметров. У более дешевых вариантов – имеется разъем в виде синего круга.Можно и не использовать мультиметр, т.к. существуют тестеры, работающие на аналогичном принципе.

Проверяем работоспособность светодиода в режиме прозвонки диодов

Другой способ проверки светодиодов – использовать режим прозвонки мультиметра. Для этого необходимо сделать следующее:

Установить щупы в гнезда- COM и V.

2. Установить переключатель в режим прозвонки диодов

3. прикоснуться к выводам светодиода и в случае свечения – поздравляем, вы проверили работоспособность светодиода.

Как проверить работоспособность светодиода на плате не выпаивая

Принцип прозвонки светодиодов аналогичен предыдущему, что мы рассматривали чуть выше. А именно – проверка в режиме транзистора. Если у Вас есть переходники для того, чтобы разместить щупы в разъеме – то зада облегчается. Если нет, то стоит придумать их самостоятельно. Раньше я делал переходники из обычных скрепок. Потом надоело и купил себе готовые и одной головной болью стало меньше.

В принципе, здесь мы рассмотрели самые основные способы проверки светодиодов. Но такими способами Вы можете проверить только “старые” светодиоды. Современные, к сожалению мультиметрами уже не проверить. Необходимо воспользоваться способами с использованием блоков питания, которые мы рассматривали в другой статье.

Как проверить диод и светодиод мультиметром?

Как проверить диод и светодиод мультиметром? Оказывается, все очень просто. Как раз об этом мы и поговорим в нашей статье.

Как проверить диод мультиметром

На фото ниже у нас простой диод и светодиод.

Берем наш мультиметр и ставим крутилку на значок проверки диодов. Подробнее об этом и других значках я говорил в статье как измерить ток и напряжение мультиметром

Хотелось бы добавить пару слов о диоде. Диод, как и резистор, имеет два конца. И называются они катод и анод. Если на анод подать плюс, а на катод минус, то через диод спокойно потечет электрический ток, а если на катод подать плюс, а на анод минус – ток НЕ потечет. Это принцип работы PN-перехода, на котором работают все диоды.

Проверяем первый диод. Один щуп мультиметра ставим на один конец диода, другой щуп на другой конец диода.

Как мы видим, мультиметр показал напряжение в 436 милливольт. Значит, конец диода, который касается красный щуп – это анод, а другой конец – катод. 436 милливольт – это падение напряжения на прямом переходе диода. По моим наблюдениям, это напряжение может быть от 400 и до 700 милливольт для кремниевых диодов, а для германиевых от 200 и до 400 милливольт.

Далее меняем выводы диода местами

Единичка на мультиметре означает, что сейчас электрический ток не течет через диод. Следовательно, наш диод вполне рабочий.

Как проверить светодиод мультиметром

А как же проверить светодиод? Да точно также, как и диод! Вся соль в том, что если мы встанем красным щупом на анод, а черным на катод светодиода, то он будет светиться!

Смотрите, он чуть-чуть светится! Значит, вывод светодиода, на котором красный щуп – это анод, а вывод на котором черный щуп – это катод. Мультиметр показал падение напряжения 1130 милливольт. Для светодиодов это считается нормально. Оно также может изменяться, в зависимости от “модели” светодиода.

Меняем щупы местами. Светодиод не загорелся.

Выносим вердикт – вполне работоспособный светодиод!

А как же проверить диодные сборки и диодные мосты? Диодные сборки и диодные мосты – это соединение нескольких диодов, в основном 4 или 6. Находим схему диодной сборки или моста и проверяем каждый диод по отдельности. Как проверить стабилитрон, читайте в этой статье.

Тонкости проверки диода мультиметром на исправность

Проверить работоспособность светодиода возможно с помощью такого прибора, как мультиметр. Цифровой мультиметр или тестер – это многофункциональное измирительное устройство. Работоспособность светодиода проверяется с помощью функционала любого мультиметра. Поломка светодиода довольно распространённая причина выхода из строя целого ряда электроприборов.

Проверку исправности этого компонента можно провести и самостоятельно, но при этом необходимо иметь в наличии мультиметр.

Процесс не сложный, но, как показывает практика, ситуации бывают разные, особенно если речь идёт о новичках в таких вопросах. Электронщик с опытом уже по внешнему виду может определить параметры большинства светодиодов, а в некоторых случаях и их состояние – исправность или поломку.

Где встречаются диоды и зачем их проверять

Диод – это компонент электрической сети, который выступает в роли проводника с р-n переходом. Его конструкция позволяет пропускать электричество по цепи в одном направлении – от анода к катоду. При поломке, произвести проверку возможно с помощью тестера или мультиметра.

В радиоэлектронике различают следующие виды диодов:

Светодиод – при прохождении через него электротока он начинает излучать свет в следствии трансформации энергии в видимое свечение.

Обычный или защитный диод – это ограничитель напряжения или супрессор. Разновидностью такого диода есть диод Шоттки, который при прямом включении дает небольшое уменьшение напряжения, в нём применяется переход металл-полупроводник.

Применение обычных деталей и светодиодов применяется в большинстве устройств, а Шоттки – в основном для качественных блоков питания, таких как компьюеры. Проверка и тех и тех диодов по принципу ничем не отличается, разница только в том, что Шоттки встречаются сдвоенными, так как размещаются в общем корпусе, а также имеют общий катод. Что позволяет проверять эти детали без выпаивания, на месте.

Диоды Шоттки являются составляющими электронных схем, и довольно часто ломаются. Основными причинами чего являются:

Некачественные детали;
Нарушение правил эксплуатации устройства;
Превышение максимального разрешённого производителем уровня прямого тока;
Превышение обратного электронапряжения.

Проверять их работоспособность необходимо с помощью мультиметра, который позволит измерять напряжение, определить уровень сопротивления, а также проверить проводку на предмет наличия обрывов. Этот способ считается самым простым и удобным для всех типов светоизлучающих диодов, независимо от их исполнения и количества выводов. Проверка осуществляется с помощью «прозвона» диода, замыкая красный щуп на анод, а чёрный на катод. В следствии чего исправный светодиод должен засветиться, при смене полярности щупов на дисплее тестера должна отображаться единица.

Как проверить выпрямительный диод

Защитный, выпрямительный или диод Шоттки возможно проверить с помощью мультиметра или применить омметр. Для этого необходимо переключить измерительное устройство в режим «прозвонки», после чего щупы тестера прикрепляются к выводам радиоэлемента. Для получения значения порогового напряжения проверяемого диода необходимо красный провод присоединить к аноду, а чёрный к катоду, после чего дисплей мультиметра или омметра должен загореться. После смены полярности измирительный прибор должен показать очень большое сопротивление, что говорит об исправности диода. Если же мультиметр показывает утечку, значит, радиоэлемент неисправен.

Как проверить светодиод мультиметром

Для осуществления проверки светодиода мультиметром необходимо перевести измерительный прибор в режим Hfe для проверки транзисторов, затем вставить светодиод в разъем С зоны PNP (плюс), а катод в свою очередь в разъем Е зоны NPN (минус). Если появилось свечение, тогда проверка осуществлена, если же нет, тогда допущена ошибка в полярности или же диод не работает.

Для проверки светодиода тестером необходимо переключить прибор на соответствующий режим «прозвонки» и подключить контакты к щупам мультиметра. При подключении не стоит забывать о полярности диода. Анода подключается к красному щупу, а катод – к черному. При отсутствии информации об электродах, где какой, возможно перепутать полярность, но это не страшно, и мультиметр не покажет никаких результатов. После правильного подключения светодиод загорается.

Проверка инфракрасного диода

Без сомнения, в каждом доме есть LED, в пульте для телевизора они нашли особое применение. Инфракрасный диод, который не виден человеческому глазу, легко можно увидеть через камеру телефона. Такие же диоды применяются для камер видео наблюдения.

Проверить инфракрасный диод мультиметром можно точно так же, как и обычный. Но можно воспользоваться и другим способом, подпаяв параллельно ему LED красного свечения, который будет наглядным показателем работы ИК диода. При его мерцании сигналы поступают на диод, и значит, нужно заменить ИК диод. Если мерцание отсутствует, следовательно, сигнал не поступает, тогда проблема в пульте, а не в диоде.

В схеме управления техники с дистанционного пульта есть еще один нюанс, а именно наличие фотоэлемента, для проверки которого мультиметром необходимо включить режим сопротивления. Если на фотоэлемент попадает свет, меняется состояние его проводимости, а значит, изменяется и его сопротивление в меньшую сторону.

Для проверки LED-лампы мультиметром необходимо снять рассеиватель, который зачастую приклеен. После того как откроется доступ к плате со светодиодами, нужно щупами тестера прикоснуться к их выводам, которые в следствии должны загореться тусклым светом. Также можно проверить исправность с помощью «прозвонки» от батареи «крона». Такую проверку нужно осуществлять кратковременными прикосновениями к полюсам диодов. Если полярность определена правильно и свет не загорается, значит, LED требуется замена.

Как можно проверить диод при помощи тестера не выпаивая

Принцип проверки остаётся прежним, но изменяется способ реализации данной проверки. Удобным и практичным способом является проверка светодиодов без выпаивания, с помощью щупов. Щупы стандартного размера не подойдут для разъема транзистора, режима Hfe. Но для него подойдут любые тонкие проводники, по типу швейных иголок, кусочка проводки (витая пара) или же отдельные жилы из многожильного кабеля. Припаяв такой проводник к щупу, и присоединив к щупам без штекеров, получится своего рода переходник. И тогда можно будет произвести прозвон светодиодов тестером не выпаивая.

Как проверить светодиод мультиметром не выпаивая

Как проверить диод мультиметром

Обычно выходят из строя силовые, выпрямительные диоды, т. к. через них проходит значительный прямой ток. Причиной неисправностей диодов может быть их перегрев, нарушение теплового контакта с радиатором или увеличение температуры окружающей среды, выход из строя других элементов схемы которые вызвали увеличение допустимого напряжение на диоде, низкое качество их исполнения.

Неисправность выпрямительных диодов может быть причиной повышения напряжения питания на компонентах схемы и возникновения дополнительных неисправностей. Отказ диода может выражаться в коротком замыкании между разными полупроводниками p-n слоя, отсутствию контакта между ними (обрыв) и появлению тока утечки.

Диод является полупроводником, работа которого основана на свойствах p-n перехода. Работа элемента заключается в том, что при прямом направлении анод (+) — катод (-) ток проходит через полупроводниковый переход, так как его сопротивление составляет всего несколько десятков Ом, а в противоположном направлении катод — анод (перевернутый диод) ток отсутствует, т. к. сопротивление перехода достаточно велико.

Используя это свойство p-n полупроводников не трудно проверить работоспособность диода мультиметром. На некоторых мультиметрах есть режим проверки диодов, отмечается он символом диода. При касании красным щупом прибора анода полупроводника, а отрицательного катода другим щупом, то на экране измерительного прибора, при исправном элементе, отобразится напряжение на переходе, в случае германиевых диодов от 0,3 до 0,7 В, и от 0,7 до 1 В для кремниевых полупроводников.

Режим проверки диодов на мультиметре

Различие величины прямого падения напряжения этих полупроводников зависят от различных сопротивлений переходов. Если перевернуть щупы, к положительному аноду прикоснуться чёрным щупом, а к отрицательному катоду красным, то дисплей отобразит падение напряжения близкое к нулю, (в случае рабочего элемента). Если у мультиметра отсутствует такой режим проверки, тогда работоспособность элемента проверяется в режиме сопротивления.

Ставят переключатель мультиметра в положении измерения сопротивлений 1 Ком, и далее красный щуп прикладывают к аноду элемента, а чёрный к катоду. Экран прибора должен отобразить значение сопротивления прямого перехода для исправного диода от десятков до сотен Ом, что зависит от типа полупроводника. Если материал полупроводника германий, то сопротивление прямого перехода меньше, чем у кремниевых элементов.

Если щупы перевернуть, то сопротивление p-n перехода будет велико (при исправном полупроводнике) от нескольких сотен Ком до Мом. Когда сопротивление обратного перехода заметно ниже, тогда можно говорить о недопустимом токе утечки и неисправном элементе.

Как проверить светодиод, стабилитрон, диод Шоттки мультиметром

Светодиоды проверяются таким же образом, как и силовые диоды — на сопротивление. При прямом подключении щупов прибора к светодиоду дисплей покажет небольшое сопротивление. При этом светодиод может иметь тусклое свечение. Если поменять щупы, то сопротивление перехода будет велико.

Диод Шоттки проверяется способом проверки обычного диода. Стабилитрон тоже проверяется в разных положениях электродов. Но этого для проверки стабилитронов недостаточно. Мультиметр может показать допустимые значения сопротивлений в обоих направлениях перехода, а напряжение стабилизации будет отличаться от необходимого значения.

Простая схема проверки стабилитрона

Для проверки напряжения стабилизации нужно собрать простейшую схему с токогасящим сопротивлением. Напряжение источника питания обычно берется на 2 — 3 В выше напряжения стабилизации стабилитрона. В качестве примера возьмем стабилитрон Д814Б с напряжением стабилизации 9 В и током стабилизации 5 ма. Ограничительный резистор можно приблизительно рассчитать по формуле:

R = U1-U2/I = 12 -9/0,005 = 600 Ом.

U1 – напряжение источника питания,

U2 – напряжение стабилизации стабилитрона,

I – номинальный ток стабилитрона.

Поставив такое сопротивление в схему проверки стабилитрона, меряют напряжение стабилизации на стабилитроне, оно должно быть 9 В с учетом отклонения + 0,5 — 1 В, то есть напряжение стабилизации должно иметь значение 8 — 9,5 Вольт.

Как проверить диодный мост мультиметром

Простой диодный мост состоит из четырех диодов, собранных по мостовой схеме и предназначен для первичного выпрямления переменного напряжения. В случае грубой проверке диодного моста можно измерить сопротивление переходов отдельных диодов как обычно. Но тогда ток утечки нельзя будет проверить.

Для проверки этого важного параметра нужно отсоединить любой электрод полупроводника от электрической схемы. Проверить наличие тока утечки отдельных силовых диодов, не отключая их от схемы, возможно по разнице температуры корпусов полупроводников. У неисправного полупроводника температура корпуса будет выше, чем у исправных элементов.

Для такого метода проверки диодов на ток утечки важно чтобы они были отдельно стоящими и без радиаторов. Руками (при выключенном источнике питания) проверить разницу температуры не всегда получается. Поэтому температуру лучше измерять датчиком мультиметра, который имеет такой режим. Грубо проверить диод мультиметром, не выпаивая из платы можно обычным способом, и в большинстве случаев этого вполне достаточно.

Проверка светодиода мультиметром является наиболее простым и правильным способом определения его работоспособности. Цифровой мультиметр (тестер) – это многофункциональный измерительный прибор, возможности которого отражены в позициях переключателя на передней панели. На работоспособность светодиоды проверяются при помощи функций, присутствующих в любом тестере. Методы проверки рассмотрим на примере цифрового мультиметра DT9208A. Но сначала немного затронем тему причин неисправности новых и выхода из строя старых светоизлучающих диодов.

Основные причины неисправности и выхода из строя светодиодов

Особенность любого излучающего диода – низкий предел обратного напряжения, который лишь на несколько вольт превышает падение на нём в открытом состоянии. Любой электростатический разряд или неверное подключение в ходе наладки схемы может стать причиной выхода LED (аббревиатура от англ. Light-emitting diode) из строя. Сверхъяркие малоточные светодиоды, применяемые в роли индикаторов питания различных устройств, часто перегорают в результате скачков напряжения. Их планарные аналоги (SMD LED) широко используются в лампах на 12 В и 220 В, лентах и фонариках. В их исправности также можно убедиться с помощью тестера.

Стоит отметить, что небольшая доля бракованных (около 2%) светодиодов поставляется от производителя. Поэтому дополнительная проверка светодиода тестером перед монтажом на печатную плату не помешает.

Методы диагностики

Простейшим способом, которым чаще всего пользуют радиолюбители, является проверка светоизлучающих диодов мультиметром на работоспособность при помощи щупов. Способ удобен для всех типов светоизлучающих диодов, независимо от их исполнения и количества выводов. Установив переключатель в положение «прозвонка, проверка на обрыв», щупами касаются выводов и наблюдают за показаниями. Замыкая красный щуп на анод, а черный на катод исправный светодиод должен засветиться. При смене полярности щупов на экране тестера должна оставаться цифра 1.

Свечение излучающего диода во время проверки будет небольшой и на некоторых светодиодах при ярком освещении может быть незаметно.

Для точной проверки многоцветных LED с несколькими выводами необходимо знать их распиновку. В противном случае придется наугад перебирать выводы в поисках общего анода или катода. Не стоит бояться тестировать мощные светодиоды с металлической подложкой. Мультиметр не способен вывести их из строя, путём замера в режиме прозвонки.

Проверку светодиода мультиметром можно выполнить без щупов, используя гнёзда для тестирования транзисторов. Как правило, это восемь отверстий, расположенных в нижней части прибора: четыре слева для PNP транзисторов и четыре справа для NPN транзисторов. PNP транзистор открывается подачей положительного потенциала на эмиттер «Е». Поэтому анод нужно вставить в гнездо с надписью «Е», а катод – в гнездо с надписью «С». Исправный светодиод должен засветиться. Для тестирования в отверстиях под NPN транзисторы нужно сменить полярность: анод — «С», катод – «Е». Таким методом удобно проверять светодиоды с длинными и чистыми от припоя контактами. При этом неважно, в каком положении находится переключатель тестера. Проверка инфракрасного светодиода происходит также, но имеет свои нюансы из-за невидимого излучения. В момент касания щупами выводов рабочего ИК светодиода (анод – плюс, катод – минус) на экране прибора должно высветиться число около 1000 единиц. При смене полярности на экране должна быть единица.

Для проверки ИК диода в гнёздах тестирования транзисторов дополнительно придётся задействовать цифровую камеру (смартфон, телефон и пр.) Инфракрасный диод вставляют в соответствующие отверстия мультиметра и сверху на него направляют камеру. Если он в исправном состоянии, то ИК излучение будет отображаться на экране гаджета в виде светящегося размытого пятна.

Проверка мощных SMD светодиодов и светодиодных матриц на работоспособность кроме мультиметра требует наличия токового драйвера. Мультиметр включают последовательно в электрическую цепь на несколько минут и следят за изменением тока в нагрузке. Если светодиод низкого качества (или частично неисправный), то ток будет плавно нарастать, увеличивая температуру кристалла. Затем тестер подключают параллельно нагрузке и замеряют прямое падение напряжения. Сопоставив измеренные и паспортные данные из вольт-амперной характеристики можно сделать вывод о пригодности LED к эксплуатации.

Тестирование светодиодов в режиме прозвонки

Проверка исправности светодиода мультиметром производится в следующем порядке:

Установить переключатель тестера в режим проверки диодов.
Подключить щупы мультиметра к контактам проверяемого элемента.

При подключении LED следует учитывать полярность его выводов (черный щуп измерительного прибора подключается к катоду, а красный – к аноду). Впрочем, если точное расположение полюсов неизвестно, то ничего страшного в неправильном подсоединении нет, и светодиод в этом случае из строя не выйдет.

Если щупы подключены к контактам неправильно, то начальные показания на табло тестера не изменятся. Если полярность не перепутана, рабочий диод начнет светиться.

Ток прозвонки имеет небольшое значение, и его недостаточно для того, чтобы светодиод работал в полную силу. Поэтому увидеть свечение элемента можно, слегка затемнив помещение.
Если возможности приглушить освещение нет, нужно посмотреть на показания мультиметра. При проверке рабочего диода значения на табло прибора будут отличаться от единицы.

Наглядно проверка светодиодов на видео:

Проверка светодиодов без выпаивания

Чтобы надежнее изолировать кабели с припаянными наконечниками, следует вставить между ними прокладку из текстолита и обмотать конструкцию изолентой.

Приведем наглядный пример проверки исправности светодиода без выпаивания его из схемы.

Проверка светоизлучающих диодов в фонариках

На видео проверка светодиодов лампочки без выпаивания:

Заключение

Как проверить светодиод

Принципы действия

Защитный диод обладает специфической ВА характеристикой, отличающейся нелинейностью. При условии, что размер амплитуды импульса окажется больше допустимого, то это повлечёт за собой так называемый «лавинный пробой». Иными словами, размер амплитуды будет нормирован, а все излишки будут выведены из сети через защитный диод.

Рис 1 Защитный диод- принцип работы полупроводника

Принцип работы TVS-диода предполагает, что до момента возникновения опасности диодный предохранитель никоим образом не оказывает влияние на сам прибор и его функциональные свойства. Таким образом, необходимо отметить, что выявляется ещё одно название для защитного диода —

Существует два типа ограничительных стабилитронов:

Симметричные.

Защитный диод, двунаправленный приспособленный для работы в сетях с переменным током.

Несимметричные.

Применимы только для сетей с постоянным током, поскольку имеют однонаправленный рабочий режим. Способ подключения несимметричного защитного диода не соответствует стандартному. Его анод соединяется с минусовой шиной, а катод — с плюсовой. Положение получается условно перевёрнутым.

Кодировка защитных диодов, относящихся к симметричным, включает в себя литеры «С
» или «СА
«. У несимметричных диодных предохранителей имеется цветная маркировка в виде полосы на стороне катодного вывода.

Корпус каждого защитного диода также снабжён маркировочным кодом, в сжатом виде отображающим все значимые параметры.

Если входной уровень напряжения у диода увеличится, то стабилитрон в течение очень краткого временного отрезка уменьшит показатель внутреннего сопротивления. Сила тока в этот момент, напротив, возрастёт, а предохранитель перегорит. Поскольку действует защитный диод
практически моментально, целостность основной схемы не нарушается. На деле, быстрая реакция на переизбыток напряжения является самым главным достоинством TVS-диода
.

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.

Читайте далее:

Как проверить конденсатор мультиметром

Как проверить мультиметром батарейку

Как мультиметром проверить транзистор

Как мультиметром проверить генератор

Как проверить люминесцентную лампу мультиметром

Как определить параметры светодиода мультиметром?

Теперь, когда мы знаем, что номинальный ток многих светодиодов 20 мА, то достаточно просто определить их напряжение опытным путем. Для этого нам понадобится блок питания с регулировкой напряжения и мультиметр. Соединяем последовательно блок питания со светодиодом и мультиметром, предварительно установленным в режим измерения тока.

Блок питания изначально должен быть установлен на минимальное значение. Далее, изменяя величину подводимого к светодиоду напряжения, устанавливаем по показанию мультиметра ток 20 мА. После этого фиксируем значение величины подводимого напряжения либо по штатному вольтметру блока питания либо с помощью мультиметра, установленного в режим измерения напряжения.

Для страховки светодиода лучше последовательно к нему подсоединить резистор ом на 300. Но в этому случае напряжение необходимо фиксировать непосредственно на нем.

Поскольку не у всех есть блок питания с регулировкой напряжения, то можно определять параметры и исправность маломощных светодиодов с помощью следующих элементов:

Крона (батарейка на 9 В).
Резистор ом на 200.
Переменный резистор, он же потенциометр на 1 кОм.
Мультиметр.

Испытуемый светодиод соединяем последовательно с постоянным резисторов, потом с переменным, далее с кроной и щупами мультиметра, установленного в режим измерения постоянного тока.

Очередность соединения всех элементов не имеет никакого значения, поскольку цепь последовательная, а это значит, что через все компоненты протекает один и тот же ток.

Изначально переменным резистором следует установить минимальное напряжение, а потом постепенно увеличивать до тех пор, пока ток не достигнет 20 мА. После этого выполняется измерение напряжения.

С помощью рассмотренного способа не получится определить параметры мощного светодиода вследствие протекания значительного тока через резисторы. В результате чего последние могут перегреться. Однако определить исправность его вполне возможно.

Проверка светодиодной ленты

Светодиодная лента состоит из множества LED-устройств, объединённых в небольшие участки. Светодиоды расположены последовательно внутри участков, а участки – между собой. За счёт этого обеспечивается возможность отрезания ленты нужной длины. Чтобы проверить светодиодную ленту, нужно подать ток на провода питания. Здесь всё просто – лента горит, значит, она исправна
. Если при подаче питания не загорается вся лента, необходимо проверить с помощью мультиметра сопротивление подводящих проводов на предмет наличия обрыва.

Если при подключении питания к светодиодной ленте не загораются отдельные группы светодиодов, необходимо прозвонить их отдельно. В такой ситуации нужно проверять их отдельно по резистору, который монтируется в схеме перед каждой группой. Ориентиром для проверки должно служить номинальное значение сопротивления.

Электрические параметры светодиодов

Первым делом заметим, что светодиод характеризуется тремя электрическими параметрами (световые характеристики мы рассматривать не будем):

1) падение напряжения, измеряемое в вольтах. Когда говорят 2-х вольтный или 3-х вольтный светодиод, то это имеется в виду данный параметр;

2) номинальный ток. Часто его значение приводится в справочниках в миллиамперах. 1 мА = 0,001 А;

3) мощность рассеяния – это мощность, которую способен рассеять (выделить в окружающую среду) полупроводниковый прибор не перегреваясь. Измеряется в ваттах. Значение данного параметра с высокой точностью можно определить самостоятельно, умножив ток на напряжение.

В большинстве случае достаточно знать два первых параметра, а то и вовсе только номинальный ток.

Условно я выделил два основных способа, с помощью которых можно с высокой долей вероятности узнать или определить указанные параметры. Первый способ – информационный. Это наиболее быстрый и простой способ. Одна он не всегда дает положительный результат. Второй способ, нам – электронщикам, более интересный. Я назвал его «электрический», так как ток и напряжение будут определяться с помощью мультиметра (тестера). Рассмотрим подробно оба варианта.

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

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.

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.

Несколько способов проверки своими руками

В домашних условиях существует три основных способа проверки светодиодов. При минимальном знакомстве с разделом физики, который называется электротехника, все эти способы не должны оказаться чем-то трудным и невыполнимым.

Первый и самый распространённый – это проверка светодиодов мультиметром. Если, конечно, он есть в наличии, и вы умеете им пользоваться.
Так же можно убедиться в исправности светодиода, подав на него напряжения с батарейки типа «Крона», или нескольких пальчиковых батареек, подключённых параллельно.
Третий доступный способ – использовать для проверки светодиодов, как источник тока старые зарядные устройства для мобильных телефонов. Здесь, впрочем, как и во втором случае, придётся немного поработать руками. Зачистить провода, предварительно отрезав штекер подключения к телефону и оголёнными жилками прикоснуться к аноду и катоду. Если светодиод загорелся, значит, он исправен. Не бойтесь перепутать минус и плюс – светодиод не сожжёте.

Проверка при помощи мультиметра № 1

Прозвонка мультиметром

Большинство людей очень редко, или даже никогда, не используют дома такой прибор, как мультиметр. А вот те, кто хорошо знаком с электричеством, без тестера ощущают себя, как без рук. Все возможности этой умной штуки мы здесь рассматривать не станем, а вот как при его помощи установить исправность светодиода стоит рассказать.

Не все мультиметры одинаковы. Для выполнения вышеозначенной задачи понадобиться прибор, в котором есть функция «прозвонки», специально предназначенная для проверки светодиодов тестером.

Итак: устанавливаем прибор в режим «прозвонки». Красным щупом касаемся анода, а чёрным катода. Если всё проделано правильно и светодиод исправен он загорится. Если на нём нет обозначений, где анод, а где катод, ничего не произойдёт. В этом случае следует поменять местами щупы и если и в этом случае светодиод не подаёт признаков жизни, значит, он перегорел.

И последний секрет проверки светодиода мультиметром. Рекомендуется приглушить общее освещение, иначе можно просто не заметить, что он светится. В любом случае показатели прибора будут отличными от единицы, если, конечно, светодиод исправен.

Проверка при помощи мультиметра № 2

Подавляющее большинство современных мультиметров оснащены блоком PNP, которым тоже можно воспользоваться для проверки работоспособности светодиодов. Мощности прибора вполне должно хватить для того, чтобы визуально убедиться в исправности. Для этого нужно только подключить анод в специальное отверстие, обозначенное буквой Е, а катод в отверстие, обозначенное буквой С. При любом режиме мультиметра исправный светодиод загорится.

Этот способ годится только для отдельных светодиодов, которые предварительно придётся выпаять из общего прибора.

Проверка светодиодов, не выпаивая

Проверка мультиметром без выпаивания

Здесь придётся несколько модернизировать щупы мультиметра. На противоположные концы проводов необходимо припаять недлинные кусочки стальной скрепки, предварительно изолировав их друг от друга. Вставить это усовершенствование в соответствующие отверстия на блоке PNP, а самим щупами прикоснуться к аноду и катоду проверяемого светодиода.

Как альтернативный источник тока, при отсутствии в доме мультиметра, можно использовать всё те же пальчиковые батарейки или «крону». Это будет даже удобнее и быстрее, так как не придётся модернизировать щупы. На противоположный конец можно просто надеть специальные зажимы «крокодильчики» и просто подсоединить их к «плюсу» и «минусу» на этом импровизированном источнике.

Методы диагностики

При этом неважно, в каком положении находится переключатель тестера. Проверка инфракрасного светодиода происходит также, но имеет свои нюансы из-за невидимого излучения

В момент касания щупами выводов рабочего ИК светодиода (анод – плюс, катод – минус) на экране прибора должно высветиться число около 1000 единиц. При смене полярности на экране должна быть единица.

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.

Как проверить диод? Всё, что необходимо об этом знать.

Проверка диода цифровым мультиметром

Чтобы определить исправность диода можно воспользоваться приведённой далее методикой его проверки цифровым мультиметром.

Но для начала вспомним, что представляет собой полупроводниковый диод.

Полупроводниковый диод – это электронный прибор, который обладает свойством однонаправленной проводимости.

У диода имеется два вывода. Один называется катодом, он является отрицательным. Другой вывод – анод. Он является положительным.

На физическом уровне диод представляет собой один p-n переход.

Напомню, что у полупроводниковых приборов p-n переходов может быть несколько. Например, у динистора их три! А полупроводниковый диод, по сути является самым простым электронным прибором на основе всего лишь одного p-n перехода.

Запомним, что рабочие свойства диода проявляются только при прямом включении. Что значит прямое включение? А это означает, что к выводу анода приложено положительное напряжение (+), а к катоду – отрицательное, т.е. (–). В таком случае диод открывается и через его p-n переход начинает течь ток.

При обратном включении, когда к аноду приложено отрицательное напряжение (–), а к катоду положительное (+), то диод закрыт и не пропускает ток.

Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на обратно включённом диоде не достигнет критического, после которого происходит повреждение полупроводникового кристалла. В этом и заключается основное свойство диода – односторонняя проводимость.

У подавляющего большинства современных цифровых мультиметров (тестеров) в функционале присутствует возможность проверки диода. Эту функцию также можно использовать для проверки биполярных транзисторов. Обозначается она в виде условного обозначения диода рядом с разметкой переключателя режимов мультиметра.

Небольшое примечание! Стоит понимать, что при проверке диодов в прямом включении на дисплее показывается не сопротивление перехода, как многие думают, а его пороговое напряжение! Его ещё называют падением напряжения на p-n переходе. Это напряжение, при превышении которого p-n переход полностью открывается и начинает пропускать ток. Если проводить аналогию, то это величина усилия, направленного на то, чтобы открыть “дверь” для электронов. Это напряжение лежит в пределах 100 – 1000 милливольт (mV). Его то и показывает дисплей прибора.

В обратном включении, когда к аноду подключен минусовой (–) вывод тестера, а к катоду плюсовой (+), то на дисплее не должно показываться никаких значений. Это свидетельствует о том, что переход исправен и в обратном направлении ток не пропускает.

В документации (даташитах) на импортные диоды пороговое напряжение именуется как Forward Voltage Drop (сокращённо V_f), что дословно переводится как “падение напряжения в прямом включении“.

Само по себе падение напряжения на p-n переходе нежелательно. Если помножить протекающий через диод ток (прямой ток) на величину падения напряжения, то мы получим ни что иное, как мощность рассеивания – ту мощность, которая бесполезно расходуется на нагрев элемента.

Узнать подробнее о параметрах диода можно здесь.

Проверка диода.

Чтобы было более наглядно, проведём проверку выпрямительного диода 1N5819. Это диод Шоттки. В этом мы скоро убедимся.

Производить проверку будем мультитестером Victor VC9805+. Также для удобства применена беспаечная макетная плата.

Обращаю внимание на то, что во время измерения нельзя держать выводы проверяемого элемента и металлические щупы двумя руками. Это грубая ошибка. В таком случае мы измеряем не только параметры диода, но и сопротивление своего тела. Это может существенно повлиять на результат проверки.

Держать щупы и выводы элемента можно только одной рукой! В таком случае в измерительную цепь включен только сам измерительный прибор и проверяемый элемент. Данная рекомендация справедлива и при измерении сопротивления резисторов, а также при проверке конденсаторов. Не забывайте об этом важном правиле!

Итак, проверим диод в прямом включении. При этом плюсовой щуп (красный) мультиметра подключаем к аноду диода. Минусовой щуп (чёрный) подключаем к катоду. На фотографии, показанной ранее, видно, что на цилиндрическом корпусе диода нанесено белое кольцо с одного края. Именно с этой стороны у него вывод катода. Таким образом маркируется вывод катода у большинства диодов импортного производства.

Как видим, на дисплее цифрового мультиметра показалось значение порогового напряжения для 1N5819. Так как это диод Шоттки, то его значение невелико – всего 207 милливольт (mV).

Теперь проверим диод в обратном включении. Напоминаем, что в обратном включении диод ток не пропускает. Забегая вперёд, отметим, что и в обратном включении через p-n переход всё-таки протекает небольшой ток. Это так называемый обратный ток (I_обр). Но он настолько мал, что его обычно не учитывают.

Поменяем подключение диода к измерительным щупам мультиметра. Красный щуп подключаем к катоду, а чёрный к аноду.

На дисплее покажется “1” в старшем разряде дисплея. Это свидетельствует о том, что диод не пропускает ток и его сопротивление велико. Таким образом, мы проверили диод 1N5819 и он оказался полностью исправным.

Многие задаются вопросом: “Можно ли проверить диод не выпаивая его из платы?” Да, можно. Но в таком случае необходимо выпаять из платы хотя бы один его вывод. Это нужно сделать для того, чтобы исключить влияние других деталей, которые соединены с проверяемым диодом.

Если этого не сделать, то измерительный ток потечёт через все, в том числе, и через связанные с ним элементы. В результате тестирования показания мультиметра будут неверными!

В некоторых случаях данным правилом можно пренебречь, например, когда чётко видно, что на печатной плате нет таких деталей, которые могут повлиять на результат проверки.

Неисправности диода.

У диода есть две основные неисправности. Это пробой перехода и его обрыв.

Пробой. При пробое диод превращается в обычный проводник и свободно пропускает ток хоть в прямом направлении, хоть в обратном. При этом, как правило, пищит буззер мультиметра, а на дисплее показывается величина сопротивления перехода. Это сопротивление очень мало и составляет несколько ом, а то и вообще равно нулю.
Обрыв. При обрыве диод не пропускает ток ни в прямом, ни в обратном включении. В любом случае на дисплее прибора – “1“. При таком дефекте диод представляет собой изолятор. “Диагноз” – обрыв можно случайно поставить и исправному диоду. Особенно легко это сделать, когда щупы тестера порядком изношены и повреждены. Следите за исправностью измерительных щупов, провода у них ох какие “жиденькие” и при частом использовании легко рвутся.

А теперь пару слов о том, как по значению порогового напряжения (падению напряжения на переходе – Forward Voltage Drop (V_f)) можно ориентировочно судить о типе диода и материале из которого он изготовлен.

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

Марка диода	Измеренное пороговое напряжение, мВ (mV)	Тип диода, материал полупроводника
1N5822	167	выпрямительный диод Шоттки
1N5819	200	выпрямительный диод Шоттки
RU4	419	быстрый выпрямительный диод
Д20	358	точечный германиевый диод
Д9	400	точечный германиевый диод
2Д106А	559	диффузионный кремниевый диод
Д104	717	точечный кремниевый диод

Как видим, наименьшее падение напряжения на переходе (V_f) у диодов Шоттки 1N5822 и 1N5819. Это отличительная черта всех диодов на основе перехода металл-полупроводник (барьера Шоттки).

При прямом протекании тока через их переход (барьер Шоттки), на нём падает очень малое напряжение. Сказать проще – диод практически не оказывает никакого сопротивления протекающему току и не расходует драгоценные ватты. Противоположенная ситуация у кремниевых диодов. Прямое падение напряжения у них, как правило, не меньше 0,5 вольт, а то и больше. Кремниевые диоды и диоды с барьером Шоттки очень активно используются для выпрямления переменного тока. Например, в составе диодного моста.

Германиевые диоды имеют прямое падение напряжения равное 300 – 400 милливольт. Например, проверенный нами точечный германиевый диод Д9, который ранее применялся в качестве детектора в радиоприёмниках, имеет пороговое напряжение около 400 милливольт.

Диоды Шоттки имеют V_f в районе 100 – 250 mV;
У германиевых диодов V_f, как правило, равно 300 – 400 mV;
Кремниевые диоды имеют самое большое падение напряжения на переходе равное 400 – 1000 mV.

Таким образом, с помощью описанной методики можно не только определить исправность диода, но и ориентировочно узнать, из какого материала и по какой технологии он изготовлен. Определить это можно по величине V_f.

Возможно, после прочтения данной методики у вас появится вопрос: “А как же проверить диодный мост?” На самом деле, очень просто. Об этом я уже рассказывал здесь.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Как проверить светодиодные индикаторы с помощью мультиметра

Проверка светодиода с помощью мультиметра

В моей предыдущей статье о светодиодах я обсуждал отдельные детали светодиода. Теперь я внесу их в практическое применение.

Хотя вы можете легко проверить светодиод, подключив его к цепи и посмотреть, загорится ли он, вы также можете использовать мультиметр с функцией проверки диодов, чтобы проверить светодиод и узнать о нем еще кое-что.

Как проверить диод с помощью мультиметра

Подключите черный провод к клемме COM на мультиметре.
Подключите красный провод к клемме Ω, если ваша конкретная модель не отличается.
Поверните шкалу к значку диода на мультиметре. Это позволяет электрическому току проходить в одном направлении (стрелка), а не в другом.
Включите мультиметр. Окно дисплея должно показывать 0L или OPEN.
Выберите обычный красный светодиод.
Подключите черный щуп к катодному концу светодиода, который обычно является более коротким концом, и / или срежьте его дно.Подключите красный зонд к анодному концу светодиода.

Интерпретация результатов тестирования светодиодов

Если оказывается, что дисплей мультиметра не меняется с 0L или OPEN, возможно, вы подключили датчики в неправильном порядке или соединения не защищены. Убедитесь, что вышеуказанные шаги выполняются точно. В противном случае это может указывать на повреждение конкретного светодиода. Если напряжение на дисплее ниже 400 мВ, возможно, что катод и анод соприкасаются, или датчики соприкасаются.Это называется коротким замыканием, когда ток проходит непосредственно от катода к аноду, а не через светодиод.

Однако, если шаги выполняются правильно и светодиод не поврежден, на дисплее должно отображаться значение приблизительно 1600 мВ.

При проверке светодиода обратите внимание на его яркость. Если вы уже находитесь в освещенном помещении, то притеняйте светодиод руками. Светодиод с более низким КПД будет тускло расти или просто слабо светиться, тогда как светодиод с более высоким КПД будет светиться отчетливо.

Светодиод прямого падения напряжения

Значение, отображаемое на вашем мультиметре, называется прямым падением напряжения. Это указывает количество напряжения, используемого светодиодом, или упало , когда ток течет в соответствующем направлении, вперед .

Этот вид данных чрезвычайно полезен, когда дело доходит до создания собственного робота или проектирования печатной платы. Вам обязательно нужно будет отслеживать общее напряжение, используемое вашим роботом, будь то светодиод или какой-либо другой компонент, чтобы выбрать батарею, достаточно сильную для его питания.Поэтому не менее важно для вас приобрести светодиоды, которые может выдержать ваша батарея. Обычно не стоит покупать светодиоды с прямым напряжением, превышающим 4 В, потому что большинство роботизированных схем не могут работать при таких напряжениях.

Изображение предоставлено

Базовые атрибуты светодиодов – светодиоды широко используются в роботах или любых электронных устройствах в этом отношении. Основная причина этого в том, что светодиоды бывают самых разных форм, размеров и цветов. Это позволяет использовать множество различных функций, таких как простые светофоры, до более сложных устройств, таких как цифровые часы.

3 совета по оценке заявленных характеристик светодиода

Светодиодные лампы для выращивания растений

– это средство производства для садоводов, поэтому обсуждение срока службы в основном сосредоточено вокруг снижения стоимости потока фотонов. Поскольку ожидаемый срок службы светодиодных светильников для выращивания растений обычно очень большой, указанное количество часов невозможно измерить до того, как продукт будет выведен на рынок. Поэтому производители используют более короткие измерения и экстраполируют их для определения своих прогнозов с течением времени.Это требует глубокого понимания того, какие конструктивные параметры имеют решающее значение для продления срока службы светодиодной лампы для выращивания растений, а также достаточных статистических знаний для правильных расчетов. Не все поставщики делают это одинаковым и, следовательно, сопоставимым образом. Следовательно, качество прогнозов продолжительности жизни широко варьируется.

Существует несколько международно признанных стандартов, которые Signify использует при прогнозировании срока службы продукта. Вот их два:

IES LM-80 описывает, как измерить поддержание потока фотонов в светодиодах во времени.
IES TM-21 описывает, как сделать последовательные прогнозы срока службы на основе результатов испытаний LM-80

При применении стандарта LM-80 требуется не менее 6000 часов тестирования светодиодного блока.Конечно, срок службы светодиодных светильников для выращивания растений превышает 6000 часов. Вот где приходит стандарт TM-21. TM-21 позволяет сделать прогноз на срок службы, умножив продолжительность срока службы, полученную по стандарту LM-80, до 6 раз. Испытания по стандарту LM-80 обычно занимают от 6000 до 10 000 часов, поэтому прогнозы срока службы, основанные на TM-21, приводят к прогнозам от 36 000 до 60 000 часов. По истечении этого периода это не означает, что светодиодный индикатор роста выйдет из строя, это всего лишь предел, на который можно претендовать при использовании международного стандарта TM-21.Причина, по которой вы не можете претендовать на более длительный период, используя этот стандарт, заключается в том, что он гарантирует, что прогнозы не превышают статистические уровни достоверности, что сделало бы их ненадежными. Это также означает, что претензии сверх 60 000 часов не могут быть подтверждены.

Конечно, есть и другие факторы, которые влияют на ожидаемый срок службы светодиодных ламп для выращивания растений. Сама конструкция имеет решающее значение, главным образом потому, что она предназначена для регулирования тепла, выделяемого светодиодами.Оптика, драйвер и конструкция – это параметры, которые определяют рабочие характеристики и должны учитываться при определении ожидаемого срока службы. Как покупатель, вы должны помнить, что использование одних и тех же светодиодов в другом продукте не означает, что производительность с течением времени будет одинаковой.

Есть три способа определить срок службы модуля освещения для выращивания растений:

Во-первых, оцените надежность конструкции нашего продукта путем «старения» наших ламп для выращивания и некоторых критически важных компонентов в экстремальных условиях, сопоставимых с тестером «выдвижной ящик» в IKEA.Эти ускоренные тесты показывают, как наши продукты ведут себя в течение многих лет эксплуатации в суровых условиях теплицы.
Во-вторых, протестируйте различные светодиодные лампы для выращивания растений на выносливость. Мы включаем свет годами и регулярно измеряем поток фотонов. В этой настройке скопированы температура и влажность теплицы.
В-третьих, записывайте данные измерений клиентов за годы, собранные в нескольких реальных проектах. Все данные реальных испытаний сравниваются с нашим прогнозируемым износом фотонного потока, чтобы повысить уверенность в заявленных характеристиках.Эти данные подтверждают, что мы выполняем то, что обещаем!

Секрет измерения качества и производительности светодиодных светильников для выращивания растений

По мере того, как мир домашнего садоводства продолжает развиваться в масштабах и изощренности, производители светодиодного освещения внедряют множество стандартов и торговых точек, направленных на то, чтобы выделить свои светильники отдельно от упаковки. Однако вся эта сложная математика на самом деле сводится к нескольким очень простым показателям, которые профессиональные культиваторы могут использовать для эффективного сравнения качества и производительности современных светодиодных светильников для выращивания растений.

PAR: Правильный свет для роста растений

Традиционные промышленные и коммерческие применения светодиодного освещения предназначены для освещения рабочего места для деятельности человека. Это означает, что единственный имеющий значение спектр света – это очень узкая центральная кривая, воспринимаемая человеческим глазом, которую мы измеряем в люменах.

Количество доступных люменов в данной области является точной мерой светоотдачи и покрытия для этих приложений. Однако растения по-разному относятся к свету, поэтому наш подход к измерению света в садоводстве совершенно иной.

Все растения получают свои сигналы питания и роста от естественного солнечного света и реагируют на гораздо более широкий диапазон цветового спектра освещения, чем обычно воспринимают люди. Спектр света, влияющий на рост растений, находится в диапазоне от 400 до 700 нм, включая больше красного и синего на концах спектра. Мы называем этот свет фотосинтетически активным излучением (ФАР) из-за его активной роли в фотосинтезе.

Большинство производителей светодиодных светильников для выращивания растений будут рекламировать уровни PAR, производимые их приборами, но есть и другие ключевые показатели, сопровождающие вывод PAR, которые действительно отделяют обычный свет от превосходного светодиодного прибора.

Метрики растущего освещения

Культиваторам, оценивающим стандарты производительности самых известных на сегодняшний день светодиодных светильников для выращивания растений, необходимо учитывать два важных фактора;
• Количество PAR, производимого светом, измеряется в фотосинтетическом фотонном потоке (PPF).
• Количество PAR, которое фактически достигает растений, измеряется в плотности потока фотосинтетических фотонов (PPFD).

PPF измеряет и количественно определяет количество PAR, излучаемое прибором. Он рассчитывается в микромолях в секунду (мкмоль / с) и должен быть общедоступным у производителя.Это важный показатель, который необходимо проверять при оценке значения данного светодиодного светильника для выращивания растений, потому что PAR – это только часть общего света, производимого осветительной арматурой. Когда вы фокусируетесь на стимулировании фотосинтеза, PPF является хорошим индикатором того, насколько хорошо данный свет будет питать цикл роста культуры. Высокие уровни PPF означают, что прибор настроен на получение большого количества PAR и поддерживает здоровый рост, что является хорошим признаком возврата инвестиций.

PPFD делает еще один шаг вперед. Хорошо и хорошо производить большую полосу PAR, питающую растения, но если распространение луча света представляет собой метод широкого рассеивания, только часть этого PAR действительно попадет на листву растения.Остальное будет проливаться в проходы и на стены, что является пустой тратой энергии. PPFD измеряет плотность PAR, фактически поступающего на растительный покров.

Помимо высоких значений PPFD, важно, чтобы свет распределялся по вашей культуре равномерно. Горячие точки или темные пятна будут чрезмерно или недостаточно экспонировать растения для доступного PAR и могут негативно повлиять на качество общего урожая. Эта единообразие является проблемой для некоторых светодиодных светильников для выращивания растений, но некоторые из них имеют некоторые интересные инновации в этой области.

В светодиодных светильниках для выращивания растений, производимых SpecGrade LED, например, на каждом диоде используется прецизионная оптика для фокусировки луча по направлению к растениям, что обеспечивает равномерное распределение по всему пологу и, следовательно, более здоровый урожай в целом. Убедитесь, что измерения PPFD, которые вы получаете от производителей светодиодного освещения, являются составными средними по нескольким точкам измерения по всей длине купола, а не по одной только по центру; иначе нельзя быть уверенным в этом единообразии.

Увеличьте доход, инвестируя в современные светодиодные лампы для выращивания растений

На сегодняшнем конкурентном рынке садоводства важно максимизировать вашу инфраструктуру, чтобы добиться больших урожаев и повысить рентабельность инвестиций.Познакомьтесь с некоторыми из ведущих поставщиков современных светодиодных светильников для выращивания растений, чтобы выжать каждый доллар из вашего потребления электроэнергии и каждый ценный фотон из ваших источников света. Сегодняшние технологии освещения закладывают фундамент для стандартов эффективности и производительности, в конечном итоге помогая производителям теплиц получать большую прибыль от своих урожаев.

4 4 5 Секрет измерения качества и производительности светодиодных светильников для выращивания растений

Рик Натанс является генеральным директором SpecGrade LED, производителя светодиодных осветительных приборов для промышленного и коммерческого садоводства в Колумбусе, штат Огайо.Посмотреть все рассказы авторов можно здесь.

Понимание проблем совместимости, производительности и затемнения в светодиодном освещении (ЖУРНАЛ)

+++++

Эта статья была опубликована в весеннем выпуске журнала IIF Magazine за 2013 год.

Просмотрите содержание и загрузите PDF-файл с полным выпуском Spring 2013 или просмотрите версию электронного журнала в браузере.

+++++

Светодиодное твердотельное освещение (SSL) предлагает множество потенциальных преимуществ, таких как экономия энергии, но эта технология сопряжена с новыми проблемами, такими как совместимость с устаревшими элементами управления.Более того, специалисты по освещению и дизайнеры должны понимать уникальные свойства светодиодов для достижения оптимальных характеристик в установках. Давайте рассмотрим причины снижения яркости и обсудим некоторые ключевые вопросы, которые могут привести к тому, что системы освещения будут снижать яркость в соответствии с требованиями проекта и приносить удовлетворенных клиентов.

Растущая популярность светодиодных источников света связана с энергосбережением, длительным сроком службы и новыми вариантами светильников, которые позволяют использовать их практически в любом приложении. Светодиодная лампа мощностью 25 Вт может заменить светоотдачу лампы накаливания мощностью 100 Вт, обеспечить в среднем 50 000 часов полезного срока службы (по сравнению с 10 000-20 000 часов для люминесцентных ламп и 3000 часов для галогенных ламп) и обеспечить очень хорошую цветопередачу.Светодиодные лампы также излучают очень мало инфракрасного излучения и не содержат ртути.

Эти преимущества обеспечивают надежное будущее для светодиодов, но существуют проблемы, связанные с использованием светодиодов для удовлетворения ожиданий клиентов. Совместимость между светодиодными лампами, драйверами и элементами управления может сбивать с толку, а если они указаны неправильно, производительность снизится. Лучшая стратегия для выбора светодиодного продукта – это целостный подход, учитывающий множество факторов, включая тип приложения, требуемую производительность диммирования и предпочтения управления.

Проблемы с совместимостью, вероятно, являются самым большим источником разочарования разработчиков и их заказчиков. Прежде чем клиенты будут уверены, что предлагаемое решение является лучшим решением, могут потребоваться макеты установок и дорогостоящие, требующие много времени испытания. Чтобы облегчить реализацию проекта, ищите производителей средств управления освещением, которые уже провели соответствующие испытания и исследования и могут предоставить услуги для обеспечения успешной установки светодиодных ламп, драйверов и средств управления.

Почему контроль так важен?

Светодиоды являются энергоэффективными по своей конструкции. Простое использование светодиодных ламп или светильников может помочь предприятию соответствовать обновленным строительным и энергетическим нормам и правилам при одновременном снижении потребления электроэнергии и затрат. Так зачем беспокоиться о затемнении светодиодов? По той же причине вы управляете любым источником света – чтобы максимизировать экономию энергии, продлить срок службы системы, повысить гибкость, увеличить производительность и обеспечить безопасную и комфортную среду для жителей здания.

Доступен широкий спектр элементов управления – от простого переключателя или диммера до централизованной системы управления освещением – для обеспечения максимальной гибкости, а также инструменты измерения и отчетности, которые помогут вам эффективно анализировать экономию энергии, достигаемую с помощью освещения. и установка управления.Простые в установке средства управления беспроводной связью упрощают модернизацию, сокращают затраты на установку и программирование и повышают окупаемость инвестиций (ROI).

Независимо от того, какую систему управления вы выберете, очень важно работать с производителем, который может гарантировать совместимость и производительность, устраняя многие общие проблемы и проблемы, которые возникают при установке светодиодов.

Максимальная экономия, срок службы и производительность

Затемнение светодиодов аналогично процессу с люминесцентными источниками, экономия энергии составляет примерно 1: 1 (Рис.1). Это означает, что если вы уменьшите яркость светодиодов до 50% их световой отдачи, вы сэкономите почти 50% связанного с этим использования энергии. Хотя это правда, что светодиоды уже очень эффективны по сравнению почти с любым другим источником света, вы экономите еще больше энергии, уменьшая их яркость.

Затемняющие светодиоды заставляют их охлаждаться, продлевая срок службы электронных компонентов драйвера, а также люминофора в светодиодах. Это потенциально может удвоить или утроить срок службы светодиодной лампы или модуля. Исследования продолжаются, чтобы лучше количественно оценить взаимосвязь затемнения светодиодов и продления срока службы.

Затемнение любой лампы – лампы накаливания, галогенной, CFL или светодиодной – улучшает атмосферу, поэтому, находясь ли вы в ресторане, конференц-зале или презентационном зале, вы можете создать среду, которую задумал дизайнер по свету, помогая сохранить сотрудников продуктивный и сосредоточенный. В США рабочая сила – самая дорогая составляющая в любом бизнесе. Продуктивные сотрудники являются самым ценным активом компании и напрямую влияют на чистую прибыль. Тем не менее, многие рабочие в течение дня страдают от усталости и снижения мотивации.Хорошее освещение может остановить спад, позволяя сотрудникам оставаться бдительными и заинтересованными.

Исследование, проведенное Консорциумом Light Right Consortium (группа, организованная Министерством энергетики и ориентированная на эргономичное освещение), показало, что сотрудники, которые могли управлять своим освещением, чувствовали себя более комфортно, более удовлетворены своей работой и более мотивированы для продолжения сложных задач. . Исследование «Качество освещения и продуктивность офисных работников» показало, что работники смогли быть более настойчивыми и бдительными в течение дня, когда они лучше контролировали окружающую среду освещения.

Соответствие продуктов проекту

Для достижения оптимальной производительности вы должны выбрать комбинацию приспособлений, драйверов и элементов управления в соответствии с требованиями вашего конкретного проекта. Светодиоды делают большие успехи, и теперь существуют светодиодные продукты для замены практически любого типа осветительных приборов, включая освещение общего назначения, даунлайты, светильники для бухт и наружное освещение. Выбранный вами тип управления будет зависеть от результатов, которых вы хотите достичь. Например, в вестибюле или атриуме обычно приемлем минимальный уровень затемненного света 20%.Но в конференц-зале или ресторане часто желателен очень низкий уровень освещения – приглушенный до 1%. Важно заранее определить ожидания.

Существует широкий спектр производителей светодиодных ламп и светильников, и не все из них знакомы с различными доступными типами управления и соответствующими требованиями к дизайну продукции. То же самое и с элементами управления. Не все элементы управления одинаково надежны. Диммеры и системы диммирования, специально разработанные для использования со светодиодными источниками, обычно работают лучше, чем те, которые предназначены для управления источниками накаливания.

Если все части и детали не были тщательно оценены, результатом могут быть продукты с регулируемой яркостью, которые не работают так, как заявлено, которые никогда не выключаются полностью, или которые мерцают, всплывают или выпадают, оставляя конец -пользователь с мнением, что затемнение светодиодов не всегда работает.

Учитывайте все факторы

Внимательно рассмотрите следующие шесть вопросов, чтобы эффективно согласовать ожидания клиентов с характеристиками системы затемнения светодиодов. Если у вас есть вопросы или вы не знаете, как действовать, поищите производителя, который поможет вам в процессе выбора, например, Центр передового опыта управления светодиодами, предлагаемый Lutron Electronics.

1. Какой тип применения – модернизация или новое строительство?

Новая конструкция позволяет использовать либо светодиодные лампы, либо светодиодные светильники, а также предлагает широкий выбор вариантов управления. Приложения для модернизации часто ограничиваются светодиодными лампами, и возможности управления также будут ограничены. Определение приложения определит, как думать о других факторах в системе освещения и управления на основе светодиодов.

2. Какой тип светодиодной продукции вы используете – светодиодную лампу или светодиодный светильник?

Светодиодные лампы имеют цоколи Эдисона и предназначены для замены стандартных ламп накаливания или ввинчиваемых CFL-ламп.В цоколях этих ламп есть встроенные драйверы, которые определяют, регулируются ли они, и если да, то степень регулирования яркости (рис. 2). Светодиодные светильники могут варьироваться от светильников для бухт до потолочных светильников и обычно имеют внешний драйвер. Некоторые производители светильников предлагают разные варианты драйверов (рис. 3) для одного и того же прибора для поддержки различных технологий управления или приложений (например, с регулируемой яркостью или без нее). Вы даже можете указать оптимальный привод от другого производителя, который включает желаемый набор функций.

Проконсультируйтесь с производителем драйвера или устройства, чтобы убедиться, что вы выбрали правильный продукт – доступны драйверы, которые могут затемнять светодиоды от 100% до 1% света, обеспечивая плавное непрерывное затемнение для источников постоянного и постоянного тока . Преимущества светодиодов в отношении длительного срока службы будут уменьшены, если драйвер не рассчитан на такой же долгий срок службы.

3. Какой диапазон диммирования?

Не все светодиоды одинаковы. Выберите прибор или лампу с диапазоном затемнения, подходящим для вашего применения.Продукт, который затемняет до 20% измеренного света (45% воспринимаемого света, как указано в справочнике IESNA), не имеет смысла в медиа-зале, но может быть подходящим энергосберегающим решением для офиса. Если в спецификации светодиодного светильника или лампы не указан диапазон затемнения, вам следует связаться с производителем для получения этой важной информации.

Диапазон регулировки яркости продукта, будь то лампа или осветительный прибор, зависит исключительно от драйвера. Выбор правильного регулятора яркости позволит вам уменьшить мерцание и может повлиять на вашу способность достичь желаемого диапазона затемнения, но регулировка яркости, нижний уровень освещенности и характеристики продукта определяются водителем.

4. Что такое диммирование?

Дизайнеры освещения обычно сосредотачиваются в первую очередь на качестве и цвете света, но с некоторыми светодиодами могут возникать различные аномалии производительности, такие как мерцание, всплывание или пропадание. Это приемлемо для вашего приложения?

Общественность считает, что диммирование лампами накаливания / галогенами является плавным и непрерывным, без резких изменений уровня света при затемнении источника света. Ожидается, что при диммировании не будет мерцания, всплывания и пропадания.Хороший драйвер должен учитывать эти факторы производительности и по-прежнему обеспечивать плавное и непрерывное затемнение источника светодиода без мерцания.

Таким образом, драйвер определяет достижимый диапазон затемнения и наилучшие возможные характеристики лампы или светильника. Элемент управления определяет, достигается ли в приложении наилучшая возможная производительность.

5. Сколько светильников / ламп можно подключить к одному диммеру?

Применение светодиодных нагрузок к диммерам накаливания может не только привести к снижению производительности, но и сократить срок службы управления.Важно знать, как светодиодная нагрузка может повлиять на надежность диммера. Действительно, перегрузка диммера – обычная проблема при работе светодиодной системы. Все диммеры рассчитаны на максимальную нагрузку (в вольтах, амперах и / или ваттах), которую нельзя превышать. Это не так просто, как разделить мощность диммера 600 Вт на выбранную вами светодиодную лампу 15 Вт, чтобы определить, что в цепи можно использовать 40 ламп.

Каждая светодиодная лампа мощностью 15 Вт может непрерывно потреблять только 10 Вт, но может иметь пусковой ток включения или повторяющийся ток в течение каждого полупериода, что значительно ухудшает внешний вид (рис.4 и 5). Например, светодиодная лампа мощностью 15 Вт может показаться диммеру как лампа накаливания мощностью 100 Вт с точки зрения пускового тока, поэтому, если вы используете более 90 Вт в совокупности с этим светодиодным продуктом, диммер может подвергнуться нагрузке, сократив срок его службы.

Аналогичным образом, некоторые драйверы светодиодов могут не работать должным образом, если они необходимы для управления очень минимальной нагрузкой. С лампами накаливания легко удовлетворить требования к минимальной нагрузке 25-40 Вт, но со светодиодами может потребоваться четыре или более ламп на диммере, чтобы обеспечить требуемую минимальную нагрузку.А поскольку светодиодные нагрузки имеют другие электрические характеристики, чем их предшественники с лампами накаливания, даже соблюдение минимальной мощности нагрузки может не обеспечить надлежащую работу диммера.

6. С каким типом управления работает светодиодное изделие?

Существует множество типов систем управления и контроля от высокого напряжения (традиционное управление фазой или управление обратной фазой) до низкого напряжения (0-10 В, DMX, DALI) и даже некоторые новые элементы со встроенной беспроводной связью в лампе / приспособлении. .Какой из них лучше всего подойдет как для вашего приложения, так и для светодиодов?

Несмотря на то, что в течение многих лет было доступно множество технологий управления, распространение светодиодного освещения заставило многие приложения отойти от типичных вариантов управления, используемых для стандартных ламп накаливания. Кроме того, внутренняя управляемость светодиодов делает возможным включение элементов управления в большее количество приложений. Таким образом, изучение доступных типов технологий управления, таких как 0–10 В, прямая или обратная фаза, EcoSystem или другие, необходимо для обеспечения правильного сопряжения элементов управления с приборами, поддерживающими эту технологию.

Целостный подход к управлению светодиодами может помочь удовлетворить и превзойти ожидания клиентов. Арена управления светодиодами больше не Дикий Запад индустрии управления освещением. Технологии совершенствуются, возможности управления расширяются, литература и общие знания растут, и теперь светодиоды можно эффективно использовать практически в любом типе коммерческого применения. Выбрав правильного производителя и учитывая ключевые вопросы, будет проще, чем когда-либо, предоставить клиентам светодиодную систему освещения и управления, отвечающую ожиданиям в области энергосбережения, производительности и эстетики.

Управление тепловым режимом светодиодов – прогнозирование и измерение производительности (ЖУРНАЛ)

GILES HUMPSTON описывает современные материалы и испытательное оборудование, предназначенные для управления и анализа отходящего тепла, выделяемого светодиодами, тем самым повышая производительность в различных осветительных приложениях.

Когда вы работаете со светодиодами изо дня в день, слишком легко забыть, что светодиоды и их близкий родственник, твердотельный лазер, на самом деле довольно удивительны.Подумайте об этом: вы можете подключить эти крошечные устройства к батарее, и они будут излучать свет, а не только один тип света. Доступные длины волн охватывают диапазон от дальнего ультрафиолета (УФ) до глубокого инфракрасного (ИК) и, конечно, видимого диапазона для людей. Кроме того, доступны источники самых разных размеров и мощностей. Сферы применения светодиодов ежедневно расширяются. Пульт дистанционного управления LED TV превратился в LED TV; Светодиодные фонари превратились в светодиодные автомобильные фары, а теперь и в прожекторы для спортивных стадионов; и новые промышленные продукты, используемые для отверждения полимеров, очистки воды и садоводства, достигают огромных успехов.Однако эти бесчисленные приложения сталкиваются с общим препятствием для надежной работы – хорошим управлением температурой – и мы заложим здесь фундамент знаний, которые позволят разработчикам продуктов твердотельного освещения (SSL) должным образом охладить свои системы.

Заинтересованы в статьях и объявлениях по управлению тепловым режимом светодиодов?

Возможно, наиболее заметным применением светодиодов сегодня является общее освещение. Как мы все знаем, светодиодные фонари способны производить свет лучшего качества более эффективно, чем любой другой доступный в настоящее время источник.Действительно, это одна из основных причин, по которым продажа традиционных, неэффективных вольфрамовых ламп постепенно запрещается во многих западных странах. Фактор легкости управления и способности производить источники света в новых и интересных форм-факторах, и легко понять, почему, согласно Strategies Unlimited, рынок корпусных светодиодов, по прогнозам, достигнет 22,1 миллиарда долларов к 2019 году.

РИС. 1. Светодиодный кристалл HB может быть припаян к «правой плате» MCPCB. Плата может показаться слишком большой для устройства, но это необходимо для распределения тепла, прежде чем оно встретит относительно неконтролируемое сопротивление интерфейса между платой и радиатором.Распределяя тепло по большей площади, можно достичь пути с низким тепловым сопротивлением между светодиодом и радиатором, даже если сопротивление интерфейса довольно велико.

Светодиоды горячее и горячее

Современный качественный светодиод высокой яркости (HB LED) имеет КПД около 45%. Хотя это может показаться не особенно впечатляющим, если вы сравните его с вольфрамовой лампой, эффективность которой ниже 5%, вы увидите, что светодиоды значительно улучшились. Другой способ выражения эффективности – это эффективность или люмен на ватт (лм / Вт).Светодиоды HB при серийном производстве легко достигают 150 лм / Вт, и у отрасли есть план по достижению 200 лм / Вт к 2020 году. Это вполне может быть достигнуто, поскольку существуют устройства для исследований и разработок, которые превышают 300 лм / Вт.

Проблема светодиодов заключается в том, что электрическая энергия, которая не преобразуется в фотоны, преобразуется в тепло. Проще говоря, в процессе работы светодиоды нагреваются. Тепло и светодиоды – плохие товарищи по кровати. Тепло снижает эффективность светодиодов, поэтому излучается меньше света. Этот эффект усиливается, что приводит к катастрофическому отказу.Некоторое нагревание допустимо, но эксплуатация полупроводника при температуре намного выше 100 ° C заметно снижает качество производимого света и запускает различные механизмы износа, которые значительно сокращают срок службы светодиодной лампы.

Поскольку рабочая температура светодиодов должна быть относительно близкой к температуре окружающей среды, единственным эффективным средством отвода тепла является теплопроводность. Результатом этого является то, что светодиоды HB необходимо прикреплять к печатной плате, специально разработанной для передачи тепла через теплоотвод.Различные типы печатных плат известны под названиями, включая изолированные металлические подложки (IMS), печатные платы с металлическим сердечником или плакировкой (MCPCB) и печатные платы с металлическими платами (MIB PCB).

Измерения тепловых характеристик

Потенциальному производителю светодиодных осветительных приборов необходимо выбрать теплопроводящую печатную плату, подходящую для выбранной марки светодиодов HB. Это должен быть простой вопрос, просмотрев таблицы данных различных производителей MCPCB и выбрав тот, который обеспечивает адекватные тепловые характеристики по цене.Но для этого требуется понимание доступных показателей тепловых характеристик. Без этого легко ввести в заблуждение.

Например, рассмотрим теплопроводность. Хороший проводник тепла, такой как медь, имеет высокую теплопроводность 394 Вт / мК (ватт на метр кельвина), тогда как плохой проводник тепла, такой как оксид алюминия (оксид алюминия), имеет низкую теплопроводность 25 Вт / мК. . С этой точки зрения может показаться, что печатная плата с медным сердечником будет держать светодиоды намного холоднее, чем плата с сердечником из оксида алюминия.Этот вывод не обязательно правильный. Теплопроводность приведена к размеру, поэтому, если не указаны площадь и толщина сердечника, сравнение невозможно. Другими словами, плата из оксида алюминия толщиной 1,5 мм превосходит медную плату той же площади толщиной 25 мм.

Тепловое сопротивление – гораздо более полезная сравнительная мера тепловых характеристик печатных плат, которые отводят тепло от светодиодов за счет теплопроводности. Термическое сопротивление делится на толщину, деленную на теплопроводность.Теперь мы видим, что медная плата в приведенном выше примере имеет тепловое сопротивление 0,063 ° C ∙ см ² / Вт, а плата из оксида алюминия превосходит его при 0,060 ° C ∙ см ² / Вт.

Тепловое сопротивление

Отличительной особенностью теплового сопротивления является то, что его можно использовать для анализа слоев в сложной структуре, такой как теплопроводящая печатная плата для светодиода HB (рис. 1). Начиная сверху вниз, первый слой будет представлять собой медный след весом в одну, две или иногда в три унции (толщиной 35, 70 или 105 мкм).Чаще всего к медному треку будут припаяны светодиоды HB. Под медью будет диэлектрик. Обычно это теплопроводящая эпоксидная смола толщиной около 75 мкм, но для конструкций, где требуется особенно низкое тепловое сопротивление, доступны более совершенные решения на основе наноматериалов.

На рис. 2 сравниваются характеристики термического сопротивления некоторых популярных диэлектрических материалов, обычно используемых в MCPCB. Коэффициент теплопроводности не дает информации для ранжирования материалов.Минимальная толщина зависит от множества факторов, включая технологичность, надежность и выдерживаемый потенциал диэлектрика.

Диэлектрик будет поддерживаться металлическим сердечником. Несмотря на свои тепловые преимущества, от меди в основном отказываются в пользу алюминия из-за стоимости, веса и расширения, соответствующего радиатору, который, по всей вероятности, будет алюминиевым. Между радиатором и MCPCB часто вставляют термоинтерфейсный материал (TIM), потому что MCPCB и радиатор вряд ли будут полностью плоскими.TIM – это физически совместимый материал, который деформируется, чтобы гарантировать отсутствие зазоров в стыке, потому что даже тонкий слой воздуха имеет очень, очень высокое термическое сопротивление, поскольку теплопроводность очень низкая (0,024 Вт / мК). На рис. 3 показан типичный набор материалов в светодиодной сборке.

Расчет полного теплового сопротивления между светодиодом HB и радиатором довольно просто. Это просто влечет за собой добавление термического сопротивления отдельных слоев. Хотя это значительный прогресс в использовании теплопроводности в качестве меры для сравнения, чтобы иметь хоть какую-то надежду на прогнозирование рабочей температуры светодиода HB, особенно там, где тепловой путь более сложен, нам нужна другая тепловая единица – тепловое сопротивление.

Термическое сопротивление

Термическое сопротивление – это термическое сопротивление указанного компонента. Это означает, что весь тепловой путь может быть смоделирован путем суммирования всех последовательных и параллельных тепловых путей. Например, MCPCB может иметь тепловое сопротивление в паспорте 1,0 ° C ∙ см ² / Вт. Обратите внимание на единицы площади. Это означает, что если MCPCB имеет размер 4 см ², тепловое сопротивление будет 0,25 ° C / Вт. Если MCPCB прикреплен болтами к радиатору так, чтобы болты обеспечивали дополнительный тепловой путь параллельно MCPCB, они будут способствовать охлаждению светодиода.Скажем, есть три болта, каждый из которых имеет тепловое сопротивление 5 ° C / Вт; тогда комбинированное тепловое сопротивление платы и болтов становится равным 0,21 ° C / Вт, полученное из Rtotal = 1 / (1 / r1 + 1 / r2 + … + 1 / rn).

РИС. 2. Четыре различных распространенных диэлектрических материала имеют совершенно разные тепловые характеристики.

Радиаторы продаются как компоненты с номинальным тепловым сопротивлением, например 0,7 ° C / Вт. Это означает, что теперь у нас достаточно информации для расчета рабочей температуры светодиода.В качестве примера возьмем светодиод мощностью 100 Вт; из-за неэффективности необходимо рассеять 55 Вт тепла. Тепловой путь от светодиода к воздуху через MCPCB, болты и радиатор составляет 0,21 + 0,7 = 0,91 ° C / Вт. При 55 Вт тепловой шаг между этими компонентами составит 50 ° C (0,91 × 50 = 50). Таким образом, если температура окружающей среды 25 ° C, светодиод HB будет работать при 75 ° C – очень приблизительно!

Приближения, модели и сопротивление интерфейса

Тепло всегда течет от горячего к холодному. Светодиоды HB – это физически небольшие устройства, обычно около 1 мм ², тогда как радиаторы и MCPCB намного больше.Это означает, что тепло не только проходит через конструкцию вертикально, но и распространяется в боковом направлении к периметру. С точки зрения теплового режима может показаться, что наличие большой толстой медной площадки под светодиодом – хорошая идея. И снова картина не так проста. Для светодиодных устройств с экстремальными требованиями к охлаждению лучшие в своем классе MCPCB имеют совокупную эквивалентную теплопроводность, приближающуюся к 100 Вт / мК (значение в паспорте без указанных размеров).

РИС.3. На рисунке показан схематический тепловой путь от кристалла светодиода к радиатору. Светодиодный кристалл приближается к точечному источнику. Слои с высокой теплопроводностью поверх слоя с высоким термическим сопротивлением распределяют тепло в стороны. Для достижения низкого теплового сопротивления от светодиода к радиатору важно распространять тепло перед слоями с высоким тепловым сопротивлением. На вставке показан коммерческий MCPCB, подчеркивающий важность получения очень тонкого диэлектрического слоя.

Структура состоит из алюминиевой пластины, одна поверхность которой сделана изолирующей за счет преобразования в нанозернистый оксид алюминия.Поскольку нанозернистый оксид алюминия является очень хорошим диэлектриком (> 50 В / мкм), требуется только очень тонкий слой, поэтому его тепловое сопротивление очень низкое. Сверху приклеена медная дорожка. Хотя полоса клея очень тонкая, низкая теплопроводность клеев без наполнителя (обычно 0,2 Вт / мК) означает, что прямо под матрицей имеется тепловой барьер. Без распространения тепла термическое сопротивление ужасно. Но при незначительном увеличении размеров медных площадок тепло от светодиода распространяется на большую площадь, что существенно снижает тепловое сопротивление.На рис. 4 показан примерный график зависимости теплового сопротивления от площади медной площадки.

В структуре с несколькими слоями и параллельными путями единственный способ правильно предсказать рабочую температуру светодиода HB – это построить модель из конечных элементов. Хотя конечно-элементная модель обеспечит большой шаг вперед в понимании тепловых характеристик системы, точности результата будут серьезно препятствовать два фактора. Это сопротивление интерфейса и измеренная производительность MCPCB.

Межфазное термическое сопротивление, если использовать собственное техническое название, возникает там, где соприкасаются два материала. Он существует даже на идеально соединенных интерфейсах. По причинам физики часть тепла, которое пытается течь от горячего к холодному, рассеивается на границах раздела и отводится в менее полезном направлении. С точки зрения модели, интерфейсное сопротивление может быть включено как дополнительный слой с соответствующим термическим сопротивлением. Трудность состоит в том, чтобы знать, какие числа присваивать, поскольку на реальные значения влияет множество переменных, которые трудно контролировать.Еще больше усложняет ситуацию то, что межфазное сопротивление обычно нестабильно и со временем будет меняться из-за незначительных изменений свойств материала, формы и макроблизости соприкасающихся поверхностей.

Аналогично, измерение теплового сопротивления MCPCB не является простым делом. Это сложные многослойные структуры, содержащие ряд внутренних интерфейсов. Распространенными методами измерения термического сопротивления MCPCB являются методы осевого потока и лазерной вспышки.

Измерение тепловых свойств MCPCB

В методе осевого потока MCPCB помещается между горячей и холодной пластинами.Регистрируя мощность, необходимую для поддержания разницы температур на образце, можно определить термическое сопротивление, тепловое сопротивление и теплопроводность. Для определения коэффициента диффузии лазерной вспышки используется лазер для подачи короткого теплового импульса на переднюю поверхность образца, а ИК-камера наблюдает за изменением температуры на задней стороне как функцией времени. Затем используются некоторые умные математические методы для определения тепловых свойств.

РИС. 4. На графике подробно показано рассчитанное тепловое сопротивление между светодиодным кристаллом (250 мкм на сторону), припаянным к медной площадке на MCPCB Nanotherm LC (1.5 мм алюминия, 20 мкм нанозернистого оксида алюминия) в зависимости от площади медной площадки. Модель конечных элементов включает оценки сопротивления внутренних границ раздела. Распространение тепла в медной подушке важно для достижения низкого теплового сопротивления из-за теплового барьера, создаваемого тонким клеевым соединением между медью и диэлектриком из нанозернистого оксида алюминия.

Хотя оба метода хорошо работают для однородных материалов, когда они представлены с многослойным компонентом, в котором составляющие слои могут иметь разницу в теплопроводности на два порядка величины, результаты никогда полностью не совпадают.Обычно при оценке MCPCB метод лазерной вспышки измеряет более низкое тепловое сопротивление. Поэтому нет необходимости гадать, какой метод производители предпочитают заполнять в таблицах.

Предпочтительный метод определения тепловых характеристик MCPCB, используемого для охлаждения светодиодов HB, состоит в их измерении с использованием устройства под напряжением. Прямое падение напряжения в полупроводниках, таких как светодиоды, является очень точной и воспроизводимой характеристикой. Для светодиодов на основе нитрида галлия (GaN) диодный переход имеет температурный коэффициент от -3 до -6 мВ / ° C, в зависимости от конкретного типа полупроводника.Измеряя прямое падение напряжения при известной температуре, можно сделать наоборот и получить температуру устройства из прямого падения напряжения при других условиях.

Светодиод HB прикреплен к MCPCB, который, в свою очередь, прикреплен к радиатору с регулируемой температурой. На светодиод HB подается питание, и температура перехода определяется путем измерения прямого падения напряжения на переходе p-n (в очень специфических условиях). Затем определяется тепловое сопротивление радиатора, включая реальные эффекты распространения тепла и межфазные сопротивления.Более того, с помощью пульсации светодиода и использования некоторых причудливых приборов и математических средств можно определить вклад каждого отдельного компонента и интерфейса в общий тепловой импеданс между переходом светодиода и радиатором. Графическая форма данных в просторечии называется «кумулятивной структурной функцией». Сложность этого метода испытаний значительно снизилась благодаря появлению коммерческого оборудования, специально разработанного для этой задачи.

Световой поток

Независимо от того, насколько сложна тепловая модель или система измерения, при условии, что светодиод HB работает при безопасной температуре, на самом деле имеет значение количество создаваемых люменов.В частности, яркость на интересующих длинах волн. Лампа с вольфрамовой нитью на самом деле чрезвычайно эффективна (> 90%), если учесть все производимые ИК-фотоны.

РИС. 5. Светодиодная лампа мощностью 150 Вт на радиаторе с вентилятором подвешена в интегрирующей сфере. Этот прибор позволяет измерять общий световой поток как функцию длины волны. Фотография сделана в лаборатории Ассоциации светотехнической промышленности, полностью аккредитованной испытательной лаборатории, полностью посвященной испытаниям источников света и светильников.

Измерение общей оптической мощности светильников и светодиодных модулей выполняется с помощью интегрирующей сферы (рис. 5). Эти круглые камеры покрыты краской с высокой отражающей способностью, что позволяет собирать весь свет, исходящий от источника, независимо от направления и длины волны. Там, где свет лампы ограничен конусом или другим узором, вместо него часто используется гониофотометр. По сути, это фотометр, который измеряет угловую зависимость оптических величин.В дополнение к распределению силы света современный прибор обычно может также предоставить световой поток, пространственное распределение цвета, яркость и другую оптическую информацию об источнике света. Знание электрического входа светодиода HB и определение диапазона длин волн, угла луча и оттенка позволяет количественно определить электрооптическую эффективность источника света.

Выводы

Светодиоды – это полупроводниковые устройства, предназначенные для генерации света. Но скромная эффективность означает, что в процессе выделяется значительное количество отработанного тепла.Это тепло должно быть отведено за счет теплопроводности; в противном случае ухудшаются характеристики светодиода и, в конечном итоге, сокращается срок его службы. Для решения этой задачи были разработаны специальные печатные платы, обладающие исключительной теплопроводностью по всей толщине. Простые калькуляторы могут быть использованы для приблизительного определения производительности данного решения для управления температурным режимом при условии, что используются соответствующие тепловые единицы.

Достаточно точные модели тепловых характеристик могут быть построены с использованием подхода конечных элементов, но точность может быть снижена из-за отсутствия надежных значений для интерфейсов.Измерение тепловых свойств составных компонентов, таких как MCPCB, является сложной задачей, и полученные значения могут зависеть от используемого подхода. Существует современное испытательное оборудование, которое может дать подробную картину всех элементов, которые влияют на полное тепловое сопротивление между светодиодом под напряжением и радиатором. Заявление об электрооптической эффективности светодиодного источника света требует указания нескольких параметров, включая входную электрическую мощность, температуру кристалла, диапазон длин волн, угол луча и оттенок.

GILES HUMPSTON – менеджер приложений в Cambridge Nanotherm (camnano.com).

Узнайте о светодиодных светильниках | ENERGY STAR

Основы светодиодного освещения

Что такое светодиоды и как они работают?

LED обозначает светоизлучающий диод . Светодиодные осветительные приборы производят свет на 90% эффективнее, чем лампы накаливания. Как они работают? Электрический ток проходит через микрочип, который освещает крошечные источники света, которые мы называем светодиодами, и в результате получается видимый свет.Чтобы предотвратить проблемы с производительностью, тепло, выделяемое светодиодами, поглощается радиатором.

Срок службы светодиодных осветительных приборов

Срок службы светодиодных осветительных приборов определяется иначе, чем у других источников света, таких как лампы накаливания или компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). Светодиоды обычно не «перегорают» и не выходят из строя. Вместо этого они испытывают «уменьшение светового потока», когда яркость светодиода со временем медленно тускнеет. В отличие от ламп накаливания, «срок службы» светодиодов рассчитывается исходя из того, когда световой поток снизится на 30 процентов.

Как используются светодиоды в освещении

Светодиоды используются в лампах и светильниках общего освещения. Небольшие по размеру светодиоды предоставляют уникальные возможности для дизайна. Некоторые решения со светодиодными лампами могут физически напоминать знакомые лампочки и лучше соответствовать внешнему виду традиционных лампочек. Некоторые светодиодные светильники могут иметь встроенные светодиоды в качестве постоянного источника света. Существуют также гибридные подходы, в которых используется нетрадиционный формат «лампочки» или сменного источника света, специально разработанный для уникального светильника.Светодиоды предлагают огромные возможности для инноваций в форм-факторах освещения и подходят для более широкого круга приложений, чем традиционные технологии освещения.

Светодиоды и тепло

В светодиодах

используются радиаторы для поглощения тепла, производимого светодиодами, и его отвода в окружающую среду. Это предохраняет светодиоды от перегрева и перегорания. Управление температурой , как правило, является самым важным фактором успешной работы светодиода на протяжении всего срока его службы. Чем выше температура, при которой работают светодиоды, тем быстрее будет ухудшаться свет и тем короче будет срок службы.

В светодиодных продуктах

используются различные уникальные конструкции и конфигурации радиаторов для управления теплом. Сегодня достижения в области материалов позволили производителям разрабатывать светодиодные лампы, которые по форме и размеру соответствуют традиционным лампам накаливания. Независимо от конструкции радиатора, все светодиодные продукты, получившие оценку ENERGY STAR, были протестированы, чтобы гарантировать, что они должным образом отводят тепло, чтобы светоотдача сохранялась должным образом в течение всего срока службы.

Чем светодиодное освещение отличается от других источников света, таких как лампы накаливания и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)?

Светодиодное освещение

отличается от ламп накаливания и люминесцентных по нескольким параметрам.При правильном проектировании светодиодное освещение более эффективное, универсальное и служит дольше.

Светодиоды

являются «направленными» источниками света, что означает, что они излучают свет в определенном направлении, в отличие от ламп накаливания и КЛЛ, которые излучают свет и тепло во всех направлениях. Это означает, что светодиоды могут более эффективно использовать свет и энергию во множестве приложений. Однако это также означает, что для производства светодиодной лампы, которая светит во всех направлениях, требуется сложная инженерия.

Общие цвета светодиодов: желтый, красный, зеленый и синий.Для получения белого света светодиоды разных цветов комбинируются или покрываются люминофором, который преобразует цвет света в знакомый «белый» свет, используемый в домах. Люминофор – это материал желтоватого цвета, которым покрываются некоторые светодиоды. Цветные светодиоды широко используются в качестве сигнальных ламп и индикаторов, таких как кнопка питания на компьютере.

В КЛЛ электрический ток течет между электродами на каждом конце трубки, содержащей газы. Эта реакция дает ультрафиолетовый (УФ) свет и тепло.Ультрафиолетовый свет превращается в видимый свет, когда он попадает на люминофорное покрытие внутри колбы. Узнайте больше о КЛЛ.

Лампы накаливания излучают свет, используя электричество для нагрева металлической нити до тех пор, пока она не станет «раскаленной добела» или не станет раскаленной. В результате лампы накаливания выделяют 90% своей энергии в виде тепла.

Почему мне следует выбирать светодиодные осветительные приборы, сертифицированные ENERGY STAR?

Сегодня доступно больше вариантов освещения, чем когда-либо прежде.Несмотря на это, ENERGY STAR по-прежнему остается простым выбором для экономии на счетах за коммунальные услуги.

К светодиодным лампам

, получившим оценку ENERGY STAR, предъявляются особые требования, призванные воспроизвести привычный опыт использования стандартной лампы, поэтому их можно использовать для самых разных целей. Как показано на рисунке справа, светодиодная лампа общего назначения, которая не соответствует требованиям ENERGY STAR, может не распределять свет повсюду и может вызвать разочарование при использовании в настольной лампе.

ENERGY STAR означает высокое качество и производительность, особенно в следующих областях:

Качество цвета
- 5 различных требований к цвету для обеспечения качества с самого начала и со временем
Световой поток
- Минимальная светоотдача для обеспечения достаточного освещения
- Требования к распределению света для обеспечения того, чтобы свет попадал туда, где он вам нужен
- Руководство по утверждениям об эквивалентности, чтобы не догадываться о замене
Душевное спокойствие
- Подтверждено соответствие более чем 20 требованиям к характеристикам и маркировке
- Долгосрочное тестирование для подтверждения заявлений о сроке службы
- Тестирование продуктов в рабочих средах, аналогичных тому, как вы будете использовать продукт у себя дома
- Минимальная трехлетняя гарантия

Как и все продукты ENERGY STAR, сертифицированные светодиодные лампы ежегодно проходят выборочные испытания, чтобы убедиться, что они продолжают соответствовать требованиям ENERGY STAR.

Для получения дополнительной информации о том, как выбрать лампу с сертификатом ENERGY STAR для каждого применения в вашем доме, просмотрите Руководство по приобретению лампочек ENERGY STAR (PDF, 1,49 МБ) или воспользуйтесь интерактивным онлайн-инструментом «Выбор света».

Вариативность производства светодиодов и влияние на производительность – LED professional

Что это нам дает? Набор «идентичных» светодиодов, которые на самом деле далеко не идентичны, из которых производитель выберет ячейки (ячейки цветов, ячейки Vf, ячейки CRI и т. Д.)), чтобы уменьшить изменчивость. В остальной части статьи биннинг ANSI будет использоваться в качестве основы, поскольку это наиболее популярный подход к биннингу. Но все применимо к разделению цветового пространства.

Рисунок 2: Белый светодиодный спектр чемпиона (оранжевый) и подходящая модель (синий)

Рисунок 3: Светодиодный индикатор ячейки ANSI 4000 K, разделенный на 4 суб-ячейки, и 85000 цветовых точек виртуальных светодиодов, полученных путем изменения белого светодиода чемпиона

Моделирование изменчивости

Следующий пример моделирования изменчивости демонстрирует простой случай.Начиная с измерения одного светодиода, от производителя, который был достаточно любезен, чтобы участвовать в этом исследовании, была разработана модель для него.

Начиная с этого «светодиода чемпиона», спектр будет немного изменен для оценки последствий.

Будучи относительно удовлетворенным качеством подбора, были извлечены два пика (синий пик и «желтый» пик). Затем положение синего пика было немного изменено, и полученные изменения в составе фосфора были смоделированы путем изменения высоты желтого пика.

Будет выполнено «виртуальное бинирование», и спектры будут выбраны с цветовыми точками, оставшимися внутри четырех бинов «ANSI 4000 K» [3].

Конечно, модели должны пройти валидацию. Чтобы сделать быструю проверку, были измерены два дополнительных светодиода, предоставленных одним и тем же производителем, расположенных в разных суб-ящиках одного и того же большого контейнера (мы пытаемся получить цветовые точки далеко от цветовой точки чемпиона).

Эти светодиоды были измерены в большом цветовом облаке
для двух цветовых точек как можно ближе.Затем сравнивались спектры исходной симуляции и реального светодиода, расположенного в той же цветовой точке. Результат показан на рисунках 4.

Рисунки 4: Два новых светодиода, измеренные и сравненные со спектрами в облаке выше, где цветовая точка находится как можно ближе

Из приведенных выше рисунков видно, что есть некоторые незначительные различия, поэтому проверка модели не идеальна, но в целом спектр хорошо представлен.

Что теперь? Предполагая, что совокупность светодиодов правильно смоделирована, можно посмотреть на изменчивость различных колориметрических показателей.

Логично, что CCT варьируется от 225 К (размер корзины). Более интересным является изменение CRI в этом цветовом облаке.

Существует диапазон изменения примерно 6 баллов CRI,
и 29 баллов R9. В процентном отношении R9 имеет изменчивость, близкую к 300% (3 стандартных отклонения), в диапазоне от отрицательных значений до 25.

Следует отметить, что единственной причиной этого отклонения являются небольшие спектральные изменения от одного светодиода к другому в пределах одного и того же бина.

Циркадные индексы и вариабельность MR CS

Циркадный индекс CS и MR (отношение меланопии) представляют нарушение циркадных часов заданным светом. Циркадный индекс строится по довольно сложной формуле. Подробности расчетов можно найти в публикациях Центра исследований освещения / RPI [4].

CL – это сложная базовая формула A, необходимая для вычисления CS, которая затем вычисляется с использованием CLA [5], показанной на рисунках 5a и b.

Рисунок 5: Варианты CRI и R9 (и нормальные соответствия) из-за небольших спектральных различий в пределах ANSI 4000 K bin

Этот показатель зависит от спектра И освещенности, поэтому расчеты выполняются при 250 люкс.Глядя на облако светодиодов, можно заметить удивительно большое распределение CS в пределах 4000 Кбайт.

Среднее значение CS составляет 0,17 с отклонением (3 стандартных отклонения) 28%.

Рисунки 6a и b: Уравнения для расчета CLA (a) и CS (b)

Рисунок 7: Распределение CS при 250 люкс в контейнере 4000K ANSI

Рисунок 8: Расчет MR – кривая меланопии выше, умноженная на спектр, разделенный на поток, составляет MR

MR

MR или Melanopic Ratio представляет собой количество света, присутствующего под определенной кривой (аналогично количеству Mc в уравнении CLA / CS), деленное на световой поток.Это дает «циркадный контент», который удобно использовать на практике. Эта величина зависит только от спектра. МРТ, умноженное на освещение, дает EML, Equivalent Melanopic Lux.

Применяя это к совокупности светодиодов из 4000 тыс., Можно увидеть, что распределение сосредоточено на MR = 0,61 ± 14% (3 стандартных отклонения).

Выводы

Исследование и моделирование показали, что в пределах одного бина ANSI изменчивость создает удивительно большой разброс по всем изученным величинам.CRI, R9, Cs, MR, имел отклонения от 14% до 300% для одного бина ANSI.

Если пойти дальше, можно заметить, что спецификации довольно сложные. Спецификация CRI, которую производитель предоставит или пользователь спросит у производителя, зависит от предоставленного или принимаемого цветового диапазона.

Все более популярные показатели циркадных ритмов также будут зависеть от других спецификаций.

Что касается самого цветового облака; выводы о влиянии изменчивости можно сделать путем сравнения двух разных спектров, которые выглядят «похожими», и их цветовых сдвигов.

Цветовые точки этих двух спектров, которые выглядят «похожими», не находятся в одной цветовой ячейке. Они находятся на расстоянии 0,009 u’v ’, что часто считается примерно 9 SDCM или 9 эллипсами Макадама. У них также есть разница в 283K и разница в R9 в 150%. При практическом использовании можно было бы считать, что эти два светодиода сильно отличаются друг от друга, несмотря на очень похожий спектр.

Цветовые точки, моделирующие человеческое цветовое восприятие, очень чувствительны к любым спектральным изменениям.Это означает, что пользователи светодиодов должны быть осторожны, задавая слишком узкое значение.

Что касается производителей светодиодов, то предложение очень узких цветовых диапазонов также является естественной тенденцией, но изменчивость может привести к большим потерям урожая и нереалистичным ожиданиям клиентов.

Наконец, модель может быть расширена на отдельные пики фосфора, связанные с более «физическими» параметрами (толщина и содержание фосфора и т.