Методы определения полярности у светодиодов
Известно, что светодиод в рабочем состоянии пропускает ток только в одном направлении. Если его подключить инверсионно, то постоянный ток через цепь не пройдет, и прибор не засветится. Происходит это потому, что по своей сущности прибор является диодом, просто не каждый диод способен светиться. Получается, что существует полярность светодиода, то есть он чувствует направление движения тока и работает только при определенном его направлении.
Определить полярность прибора по схеме не составит труда. Светодиод обозначают треугольником в кружке. Треугольник упирается всегда в катод (знак «−», поперечная черточка, минус), положительный анод находится с противоположной стороны.
Но как определить полярность, если вы держите в руках сам прибор? Вот перед вами маленькая лампочка с двумя выводами-проводками. К какому проводку подключать плюс источника, а к какому минус, чтобы схема заработала? Как правильно установить сопротивление где плюс?
Первый способ – визуальный. Предположим, вам необходимо определить полярность абсолютно нового светодиода с двумя выводами. Посмотрите на его ножки, то есть выводы. Один из них будет короче другого. Это и есть катод. Запомнить, что это катод можно по слову «короткий», поскольку оба слова начинаются на буквы «к». Плюс будет соответствовать тому выводу, который длиннее. Иногда, правда, на глаз определить полярность сложновато, особенно когда ножки согнуты или поменяли свои размеры в результате предыдущего монтажа.
Глядя в прозрачный корпус, можно увидеть сам кристаллик. Он расположен как будто в маленькой чашечке на подставке. Вывод этой подставки и будет катодом. Со стороны катода также можно увидеть небольшую засечку, как бы срез.
Но не всегда эти особенности заметны у светодиода, поскольку некоторые производители отходят от стандартов. К тому же есть много моделей, изготовленных по другому принципу. На сложных конструкциях сегодня производитель ставит значки «+» и «−», делают отметку катода точкой или зеленой линией, чтобы все было предельно понятно. Но если таких отметок нет по каким-то причинам, то на помощь приходит электрическое тестирование.
Применяем источник питания
Более эффективный способ определить полярность – подключить светодиод к источнику питания. Внимание! Выбирать надо источник, напряжение которого не превышает допустимое напряжение светодиода. Можно соорудить самодельный тестер, используя обычную батарейку и резистор. Это требование связано с тем, что при обратном подключении светодиод может перегореть или ухудшить свои световые характеристики.
Некоторые говорят, что подключали светодиод и так и сяк, и он от этого не портился. Но все дело в предельном значении обратного напряжения. К тому же, лампочка может сразу и не погаснуть, но срок ее работы уменьшится, и тогда ваш светодиод проработает не 30-50 тысяч часов, как указано в его характеристиках, а в несколько раз меньше.
Если мощности элемента питания для светодиода не хватает, и прибор не светится, как вы его ни подключаете, то можно соединить несколько элементов в батарею. Напоминаем, что элементы соединяются последовательно плюс к минусу, а минус к плюсу.
Существуют прибор, который называется мультиметром. Его с успехом можно использовать, чтобы узнать, куда подключать плюс, а куда минус. На это уходит ровным счетом одна минута. В мультиметре выбирают режим измерения сопротивления и прикасаются щупами к контактам светодиода. Красный провод указывает на подключение к плюсу, а черный – к минусу. Желательно, чтобы касание было кратковременным. При обратном включении прибор ничего не покажет, а при прямом включении (плюс к плюсу, а минус к минусу) прибор покажет значение в районе 1,7 кОм.
Можно также включать мультиметр на режим проверки диода. В этом случае при прямом включении светодиодная лампочка будет светиться.
Данный способ самый эффективный для лампочек, излучающих красный и зеленый свет. Светодиод, дающий синий или белый свет рассчитан на напряжение, большее 3 вольт, поэтому не всегда при подключении к мультиметру он будет светиться даже при правильной полярности. Из этой ситуации можно легко выйти, если использовать режим определения характеристик транзисторов. На современных моделях, таких как DT830 или 831, он присутствует.
Диод вставляют в пазы специальной колодки для транзисторов, которая обычно расположена в нижней части прибора. Используется часть PNP (как для транзисторов соответствующей структуры). Одну ножку светодиода засовывают в разъем С, который соответствует коллектору, вторую ножку – в разъем Е, соответствующий эмиттеру. Лампочка засветится, если катод (минус), будет подключен к коллектору. Таким образом, полярность определена.
Плюс и минус у светодиода. Определяем полярность LED
Любой любитель самоделок и электроники используют диоды в качестве индикаторов, или в качестве световых эффектов и освещения. Чтобы Led прибор светился, нужно его правильно подключить. Вам уже известно, что диод проводит ток только в одну сторону. Поэтому прежде чем паять, нужно определить где анод и катод у светодиода.
Вы можете встретить два обозначения LED на принципиальной электрической схеме.
Треугольная половина обозначения – анод, а вертикальная линия – катод. Две стрелки обозначают то, что диод излучает свет. Итак, на схеме указывается анод и катод диода, как найти его на реальном элементе?
Цоколевка 5мм диодов
Чтобы подключить диоды как на схеме нужно определиться где у светодиода плюс и минус. Для начала рассмотрим на примере распространённых маломощных 5 мм диодов.
На рисунке выше изображен: А — анод, К — катод и схематическое обозначение.
Обратите внимание на колбу. В ней видно две детали – это небольшой металлический анод, и широкая деталь похожая на чашу – это катод. Плюс подключается к аноду, а минус к катоду.
Если вы используете новые LED элементы, вам еще проще определить их цоколевку. Определить полярность светодиода поможет длина ножек. Производители делают короткую и длинную ножку. Плюс всегда длиннее минуса!
Если вы паяете не новый диод, тогда плюс и минус у него одинаковой длины. В таком случае определить плюс и минус поможет тестер или простой мультиметр.
Как определить анод и катод у диодов 1Вт и более
В фонариках и прожекторах 5мм образцы используются всё реже, на их смену пришли мощные элементы мощностью от 1 ватта или SMD. Чтобы понять где плюс и минус на мощном светодиоде, нужно внимательно посмотреть на элемент со всех сторон.
Самые распространённые модели в таком корпусе имеют мощность от 0,5 ватт. На рисунке красным обведена пометка о полярности. В данном случае значком «плюс» помечен анод у светодиода 1Вт.
Как узнать полярность SMD?
SMD активно применяются практических в любой технике:
Их внутренностей разглядеть не получится, поэтому нужно либо использовать приборы для проверки, либо полагаться на корпус светодиода.
Например, на корпусе SMD 5050 есть метка на углу в виде среза. Все выводы, расположенные со стороны метки – это катоды. В его корпусе расположено три кристалла, это нужно для достижения высокой яркости свечения.
Подобное обозначение у SMD 3528 тоже указывает на катод, взгляните на эту фотографию светодиодной ленты.
Маркировка выводов SMD 5630 аналогична – срез указывает на катод. Его можно распознать еще и по тому, что теплоотвод на нижней части корпуса смещён к аноду.
Как определить плюс на маленьком SMD?
В отдельных случаях (SMD 1206) можно встретить еще один способ обозначения полярности светодиодов: с помощью треугольника, П-образной или Т-образной пиктограммы на поверхности диода.
Выступ или сторона, на которую указывает треугольник, является направлением протекания тока, а вывод расположенный там – катодом.
Определяем полярность мультиметром
При замене диодов на новые, вы можете определить плюс и минус питания вашего прибора по плате.
Светодиоды в прожекторах и лампах обычно распаяны на алюминиевой пластине, поверх которой нанесён диэлектрик и токоведущие дорожки. Сверху она обычно имеет белое покрытие, на нём часто указана информация о характеристиках источника питания, иногда и распиновка.
Но как узнать полярность светодиода в лампочке или матрице если на плате нет сведений?
Например, на этой плате указаны полюса каждого из светодиодов и их наименование – 5630.
Чтобы проверить на исправность и определить плюс и минус светодиода воспользуемся мультиметром. Черный щуп подключаем в минус, com или гнездо со знаком заземления. Обозначение может отличаться в зависимости от модели мультиметра.
Далее выбираем режим Омметра или режим проверки диодов. Затем подключаем поочередно щупы мультиметра к выводам диода сначала в одном порядке, а потом наоборот. Когда на экране появятся хоть какие-то значения, или диод загорится – значит полярность правильная. На режиме проверки диодов значения равны 500-1200мВ.
В режиме измерения значения будут подобными тем, что на рисунке. Единица в крайнем левом разряде обозначает превышение предела, либо бесконечность.
Другие способы определения полярности
Самый простой вариант для определения где плюс у светодиода – это батарейки с материнской платы, типоразмера CR2032.
Её напряжение порядка 3-х вольт, чего вполне хватит чтобы зажечь диод. Подключите светодиод, в зависимости от его свечения вы определите расположение его выводов. Таким образом можно проверить любой диод. Однако это не очень удобно.
Можно собрать простейший пробник для светодиодов, и не только определять их полярность, но и рабочее напряжение.
Схема самодельного пробника
При правильном подключении светодиода через него будет протекать ток порядка 5-6 миллиампер, что безопасно для любого светодиода. Вольтметр покажет падение напряжения на светодиоде при таком токе. Если полярность светодиода и пробника совпадёт – он засветится, и вы определите цоколевку.
Знать рабочее напряжение нужно, так как оно отличается в зависимости от типа светодиода и его цвета (красный берет на себя менее 2-х вольт).
И последний способ изображен на фото ниже.
Включите на тестере режим Hfe, вставьте светодиод в разъём для проверки транзисторов, в область помеченной как PNP, в отверстия E и C, длинной ножкой в E. Так можно проверить работоспособность светодиода и его распиновку.
Если светодиод выполнен в другом виде, например, smd 5050, вы можете воспользоваться этим способом просто – вставьте в E и C обычные швейные иглы, и прикоснитесь к ним контактами светодиода.
Любому любителю электроники, да и самоделок вообще нужно знать, как определить полярность светодиода и способы их проверки.
Будьте внимательны при выборе элементов вашей схемы. В лучшем случае они просто быстрее выйдут из строя, а в худшем – мгновенно вспыхнут синем пламенем.
3 правила при выборе светодиодных ламп в авто
ПРАВИЛО №1. Толщина сердечника должна быть не более 2мм, материал сердечника медь. Сердечник — основание на которую смонтированы светодиоды.
В случае если сердечник толщиной более 2 мм, то ниже оптической оси будет провал освещенности. Перед машиной будет темная область. При выборе ламп следует поинтересоваться какой толщины и из какого материала он выполнен. Если материал — алюминий, то рекомендуем отказаться от их покупки сразу, т к лампы либо быстро умрут либо будут тусклыми.
Сердечники ламп бывает двух типов:
Двухсторонний с медным основанием, как в линейке CL5, CL6 и CL7
Односторонний с медным или алюминиевым основанием. Как в лампах других производителей.
Такие сердечники имеют толщину более 3 мм и как правило смонтированы на дополнительную аллюминиевую подложку корпуса лампы.
Конфигурация сердечника напрямую влияет на его толщину и эффективность отвода тепла от светодиодов.
Двухсторонний сердечник дает возможность выполнить его максимально тонким (1,5-2мм), это хорошо сказывается на световом пятне и освещенности перед автомобилем
ПРАВИЛО №2 Светодиодные чипы должны максимально соотвествовать геометрическим параметрам нити накаливания.
Светодиодны бывают двух типов.
Светодиоды имитирующие нить накала.
Максимально подходящие по геометрическим параметрам нити накаливания. Такие чипы как Philips Luxeon Z ES или CSP. Мы используем оригинальные чипы от Philips Luxeon Z ES, т к CSP сильно хуже по яркости и цвет имеет более синий оттенок.
Светодиоды не имитирующие нить накала.
Те что никак под геометрию нити накаливания не подходят. Например CREE XHP-50, Philips Luxeon MZ, COB и др
Лампы «не имитирующие нить» не будут фокусироваться в оптике автомобиля. С такими лампами вы будете слепить встречных водителей. Поэтому от их покупки так же следует так же отказаться.
Лампы «имитирующие» нить накаливания при условии максимально тонкого сердечника будут отлично фокусироваться в фарах. СТГ не будет нарушена. Из двух вариантов светодиодов (CSP и Philips Luxeon Z ES) стоит выбирать оригинальные чипы от компании филипс. Только в этом случае вы получите максимальную яркость и четкую светотеневую границу.
Правило №3 Драйвера ламп (стабилизаторы тока и напряжения) должны быть внешними.
Светодиодные лампы можно разделить на два типа.
Со встроенными драйверами в корпус (радиатор) лампы. Это позволяет упростить процесс установки ламп в автомобиль, но снижает срок службы драйвера. Ведь вместе с нагревом радиатора, нагреваются и все электронные компоненты. Чем больше они греются тем меньше их срок службы.
С внешними драйверами.
Это самый удачный вариант. Компоненты драйвера не нагреваются от корпуса лампы. Их срок службы существенно продевается. Но выносной драйвер стоит подбирать с наименьшими размерами. Большие драйвера установить будет сложнее. И обращайте внимание на материал корпуса. От ламп с пластиковыми корпусами драйверов стоит отказаться. Причина — плохой отвод тепла от силовых элементов типа дросселя и транзисторных ключей.
Светить всегда, светить везде: как выбрать светодиодные лампы
Вот раньше-то романтика была! Зажёг карбидный фонарь и поехал. Лучше, конечно, в ясную лунную ночь – светили такие фонари не очень хорошо. Зато они достаточно быстро уступили место электрическим фарам. Довольно долго лампочки в них были обычными, с нитью накаливания. Потом появились галогенные лампы, а ещё чуть позже – ксеноновые и светодиодные. И на каждом этапе этой световой эволюции фары автомобиля светили всё лучше и лучше. Правда, не всем, а только тем, кто мог себе позволить машину со светодиодами и ксеноном. Разве это справедливо? Столбы-то и ямы ночью одинаковые для всех. Как побороть такое неравенство?
Безумству храбрых…
Нам придётся сделать небольшое, но немного грустное вступление. К счастью или сожалению, но на любые переделки световых приборов ГИБДД смотрит как военком на призывника. И если на вашей машине стоят галогеновые фары, ксенон в них ставить никак нельзя – можно нарваться на лишение и даже аннулирование регистрации транспортного средства. Со светодиодными лампами ситуация немного проще: сейчас просто нет никаких конкретных требований, которые могли бы регламентировать использование таких ламп в фарах головного света. С одной стороны, это неплохо – можно обойтись штрафом в 500 рублей, но с другой стороны – нет выработанных стандартов, позволяющих пройти сертификацию ECE. Поэтому любые незаводские светодиодные лампы автоматически становятся запрещенными к использованию на дорогах общего пользования. Так что выбор остаётся за вами: либо хорошо видеть ночью, но получать штрафы, либо видеть хуже, но не злить инспекторов ГИБДД. Если запаса храбрости хватает на первый вариант развития событий, то давайте немного поговорим о том, что такое светодиодные лампы, чем они лучше галогенных и как выбрать хорошую лампу. Последнее особенно важно, потому что безопасность должна быть превыше всего.
Почему светодиод?
Преимуществ у светодиодных ламп перед галогенными достаточно. Проще сказать, чем лучше галогенные – они дешевле. А вот по остальным пунктам они здорово отстают от светодиодных.
Во-первых, срок службы галогенной лампы намного ниже. Как ни крути, а галогенка – это всё-таки обычная лампа накаливания, пусть даже и накачанная смесью азота, аргона и какого-нибудь галогена. И со временем нить лампы выгорает. Да, технология предусматривает небольшое восстановление нити: оторвавшиеся атомы вольфрама соединяются с галогенами, образуются молекулы галоидов, которые вблизи нити распадаются. Атомы вольфрама частично возвращаются в нить. Это так называемый галогенный цикл. Однако его первая задача – не давать атомам вольфрама оседать на колбе, делая её со временем менее прозрачной. А вот восстановление нити – это процесс приятный, но не очень предсказуемый и эффективный. Броуновское движение, знаете ли – оно вмешивается и делает это восстановление хаотичным и не очень прогнозируемым. Вольфрамовой нити не остаётся ничего другого, как перегореть в неподходящий момент.
Второй недостаток галогеновой лампы – это потребляемая мощность. Самая распространённая галогенка в фаре – это 55 ватт. И фар две, так что потребляемая мощность составит уже 110 Вт. А потребление двух светодиодных ламп может уложиться в 10 Вт. Генератор, само собой, будет этому очень рад. Да и проводка тоже.
Кстати, о генераторе. Галогенные лампы очень чувствительны к скачкам напряжения. Особенно к его завышению. Все галогенки рассчитаны на одно идеальное напряжение в бортовой сети – 13,2 вольт. Для такого условного напряжения и озвучивают срок жизни лампы. К сожалению, ничего идеального в этом мире нет, и в бортсети могут быть заметные скачки. Либо напряжение может быть стабильным, но не 13,2 В. Если оно ниже, ничего страшного не будет – просто лампы будут светить хуже (намного хуже). А вот если оно завышено, то срок службы галогенки падает катастрофически быстро. Например, при напряжении 13,9 В лампа перегорит почти вдвое быстрее. Ладно, если её можно быстро заменить, но мы-то знаем, что иногда это не так просто. То бампер нужно снять, то руку в четырёх местах сломать. Ну и деньги, опять же. Светодиодные лампы могут служить до пяти раз дольше галогенных.
Ещё одно преимущество светодиодных ламп – это яркость и температура цвета. Яркость у них может быть в два раза выше, чем у галогенных, в температура достигать 6 000 К – это абсолютно дневной свет без желтизны.
Мы специально не погружается в дебри физики и не говорим о люменах, кельвинах, эффективности, освещённости, силе света и прочих КПД. Тут уже и без нас сказано много. И вряд ли кто-то будет менять галогенки на светодиоды, не разобравшись во всех преимуществах последних. Поэтому короткого напоминания выше будет достаточно. Наша задача сегодня – понять, не почему, а как выбрать светодиодные лампы. Вот этим и займёмся.
Напряжение, температура и точность
Самая распространённая ошибка с выбором галогенок – это попытка вставить в фару лампу помощнее. Мол, светить будет лучше. Сильно лучше она светить не будет, а вот проблем добавит. Можно и проводку спалить, и саму фару поплавить (не только разъём, но даже и пластик). Выбор светодиодных фар заметно сложнее. Но если подойти к этому вопросу ответственно, то результат будет очень радовать.
Начнём с простого – с урока геометрии. И немного оптики.
Наверное, многие помнят, сколько было жалоб на первые китайские светодиоды. И основная жалоба – очень странный пучок света, который освещал посадочные глиссады самолётов в аэропортах, норы сусликов на обочинах, медведя в кустах и всё прочее интересно, но никак не дорогу. Собственно, и пучка как такового часто не было – было размытое пятно света. Иногда даже яркого и белого, но не освещающего дорогу. Почему так получалось? Потому что любая фара сконструирована так, чтобы правильно фокусировать световой поток – создавать правильно светораспределение. Наверное, помните, как слепят «праворукие» автомобили, у которых светораспределение рассчитано на левостороннее движение? Дело в том, что фары светят несимметрично: больше на обочину, меньше – на встречную полосу. Правда, ещё есть американские автомобили, которые по своему стандарту долго имели именно симметричный свет, но и это уже в прошлом. Так вот: чтобы пучок формировался правильно, очень важна позиция источника света в фаре. У галогенной лампы – позиция нити, у светодиодной – самого светодиода.
Когда мы меняем перегоревшие галогенки, мы вместо отработавшей своё лампы ставим точно такую же – с такой же позицией нити. И лампа светит правильно. А вот дешёвые светодиодные лампы часто сделаны абы как – диод может стоять где угодно, но не там, где он должен быть у галогенки. И в итоге при установке такой лампы вместо старой галогенной светораспределение нарушается. Фары слепят встречных водителей, плохо освещают обочину и делают вождение просто опасным. Поэтому очень важно убедиться, что светодиоды стоят точно в той же позиции, что и нить в старой галогенной лампе. К сожалению, на глаз оценить это параметр не выйдет – там важны десятые доли миллиметра, а людей со встроенными в зрачки штангенциркулями я пока ещё не видел. Выход один – выбирать проверенных производителей. Желательно тех, кто делает не только светодиодные лампы, но и обычные галогенные. Чем больше съедено собак в этом деле, тем лучше. Вот, например, лампы Osram – тут есть не только точное соответствие галогенке, но и гарантия. И это приятно. Дают её не все, потому что на срок жизни лампы влияет ещё одна её система, о качестве которой задумываются немногие. Это охлаждение.
Почему-то многие уверены, что светодиоды не греются. Колбы-то нет, чему там греться? А они греются. Бесспорно, КПД светодиодной лампы высокое, но всё-таки около половины потребляемой мощности пропадает даром, нагревая лампу достаточно сильно. И чем мощнее лампа, тем больше тепла. Большинство ламп мощностью до 25 Вт обходятся пассивным охлаждением в виде радиатора около цоколя, на более мощных бывает и активное. И опять же: о решении этой проблемы думают производители. Но не все, а ответственные. И если покупать лампу у такого производителя, он всегда даст гарантию на свою продукцию. Само собой, температурный режим такой лампы всегда оптимальный.
И есть ещё один момент, о котором часто забывают, – блок управления лампой. Светодиоды к колебаниям напряжения не менее чувствительны, чем галогенные лампы. Но галогенкам деваться некуда: никаких блоков у них нет, и они светят на все дошедшие до них вольты. А вот у светодиодной лампы обязательно есть токоограничитель. И ещё сам блок управления, схема которого определяет работу лампы (она зависит не только от самого светодиода). На дешёвых ноунейм-лампах могут стоять не самые качественные блоки, что не только может испортить свет, но и значительно сократит срок службы лампы. А стоит она, как я уже говорил, заметно дороже галогенки.
Наконец, остались пустяки: выбрать температуру цвета. Кому-то очень нравится синий. Что поделать, это дело вкуса. Но я бы сильно гоняться за ним не стал: с синим очень плохо видно в снег, туман и дождь. Так что если приходится ездить тёмными ночами и под осадками, лучше не брать лампы с температурой выше 6 000 К. Тут, скорее, подойдёт более жёлтый цвет – как у галогенных фар. Это где-то 3 500-4 000 К. Ну и ещё один фактор: слишком белый (даже не синий) цвет очень похож на цвет ксенона (он около 4 200 К), а это – лишний повод для остановки инспектором ДПС. Особенно если вы едете на ржавом BMW E36. Вроде 500 рублей для водителя такого шикарного автомобиля – копейки, но и их лучше поберечь (пригодятся на ремонт).