Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 1

Где плюс и минус: определяем полярность светодиода

Чтобы светодиод светился

Через него необходимо пропустить электрический ток в направлении одной стороны – от анода к катоду. При этом его невозможно подключить напрямую к источнику питания, поскольку он немедленно сгорит. Чтобы обеспечить нормальную работу, необходим ограничитель, которым служит резистор, устанавливаемый в цепь последовательно со светодиодом.

По цветам светодиоды разделяются на красный, желтый, зеленый, голубой, фиолетовый, белый. Цвет можно определить, лишь включив его, поскольку почти все они изготовлены из прозрачного бесцветного пластика.

Кроме того их также различают по номинальному току потребления. В основном, широкое распространение получили изделия с потребляемым током 10 и 20 миллиампер.

Идеальный источник питания для светодиодов – блок питания компьютера. При использовании в качестве обычного освещения применяются разъемы, на выходе у которых 5 или 12 вольт. Когда они используются в качестве светомузыки, то они подключаются через LPT-порт компьютера.

Как определить, где плюс и минус

Определить полярность светодиода можно несколькими способами:

  • визуально (по длине ножки, по внутренней части колбы, по толщине выводов);
  • при помощи измерительного устройства (мультиметра, тестера);
  • путем подключения питания;
  • по технической документации.

Чаще всего применяется визуальный осмотр прибора. Производители стараются указывать маркировку и метки, по которым можно определить, где плюс и минус у светодиода. Все приведенные методы просты, и их может использовать человек без соответствующих знаний.

 Определяем зрительно

Визуальный осмотр является самым простым способом определения полярности. Существует несколько видов корпусов светодиодов. Наиболее распространенный – цилиндрический диод с диаметром 3,5 мм и более. Чтобы определить катод и анод у диода, нужно рассмотреть прибор. Через прозрачную поверхность будет видно, что площадь катода (отрицательный контакт) больше, чем у анода (положительный). Если рассмотреть внутреннюю часть невозможно, стоит посмотреть на выводы, они также различаются по размерам. Катод будет больше.

Светодиоды для поверхностного монтажа активно используются в прожекторах, лентах, светильниках. Определить контакты в них можно также зрительно. Они имеют ключ (скос), который указывает на отрицательный электрод.

У некоторых светодиодов может быть метка, указывающая на полярность. Это точка, кольцевая полоса, которая смещена к плюсу. У старых образцов есть заостренная с одной стороны форма, соответствующая положительному электроду.

С помощью подключения питания

Найти соответствующие электроды можно путем подачи напряжения малой величины. С помощью такого способа можно также определить исправность прибора. Потребуется источник постоянного тока (например, батарейка или аккумулятор). Светодиод нужно приложить к контактам. При правильном подключении и поднятии напряжения до 3 В диод будет загораться, а его насыщенность и яркость будет расти. Если подключение произошло неверно и полярность не соблюдена, светодиод не засветится.

Дополнительно можно подключить последовательно токоограничивающий резистор с сопротивлением выше 600 Ом. Это обезопасит светодиод от пробоя.

Применение мультиметра

Мультиметр – профессиональное устройство, помогающее определить не только плюс и минус светодиода, но и найти короткое замыкание в электросети, провести диагностику электронных компонентов, замерить основные параметры. С помощью мультитестера можно также определить цвет свечения у диода и пригодность к применению.

Произвести проверку мультиметром можно тремя способами:

  1. Переключатель мультитестера устанавливается в положение «Проверка сопротивления – 2 кОм». Щупами нужно коснуться электродов светодиода. Когда красный щуп коснется анода, а черный – катода, на дисплее появится число от 1600 до 1800. В ином случае или при неисправности на экране будет высвечена 1. Минус способа – отсутствует засветка кристалла.
  2. Переключатель нужно поставить в «прозвонка, проверка диода». Когда красный щуп коснется анода, а черный катода, светодиод начнет светиться. В ином случае диод никак не отреагирует.
  3. Для последнего способа щупы не потребуются. В большинстве моделей есть два гнезда, около которых есть обозначения Е и С – эмиттер и коллектор соответственно. Они используются для проверки транзисторов, но для светодиода это способ также подходит. Если в отверстие С будет помещен катод, светодиод загорится. Это самый быстрый и эффективный метод.

Определение с помощью технической документации

В документе к светодиоду можно найти достаточное количество информации о производителе, характеристиках, в том числе о полярности. На одно устройство паспорт выдается редко, его можно получить при покупке большой партии компонентов.

Найти информацию можно самостоятельно, если знать марку светодиода. По таблицам с техническими характеристиками данной модели можно найти способ подключения и где плюс, а где минус.

Основные характеристики

Выбирая светодиодные
осветительные приборы важно знать технические и оптические характеристики:
напряжение, ток, мощность, светоотдачу, температуру свечения, угол рассеивания,
размеры и срок службы. https://www.youtube.com/embed/o9d0U3UjjUo

Ток потребления светодиода

Стандартный светодиодный кристалл работает на токе 20 мА. Если в чипе несколько кристаллов, эта цифра умножается на 2,3,4. Определить точное значение необходимо при выборе резистора, так как существуют модули, потребляющие ток до 1 А.

От величины тока зависит стабильность
работы осветительного прибора. Интенсивность излучения снижается при малейшем
отклонении вниз, одновременно снижается температура света и появляется синий
оттенок в потоке.

Все осветительные приборы подключаются
через резистор, обеспечивающий требуемый уровень тока. При подключении одного
светодиода блок можно заменить резистором. Сопротивление зависит от
характеристик источника света.

Номинальное напряжение

Напряжение, необходимое кристаллу в SMD
или DIP,
зависит от его цвета и варьирует в пределах 1,8-3,5 В. Самое низкое напряжение
требуется для источников, излучающих желтый и красный цвет (1,8-2,4 В). Для
работы белых, синих и зеленых чипов требуется 3-3,5 В. Сколько вольт требуется
осветительному прибору, зависит от количества чипов. Обычно это 2-12 В для
маломощных изделий и 12-36 В для мощных ламп и прожекторов.

Значение этого параметра особенно важно при параллельном подключении, так как при отклонении всего на 0,1 В ток повышается в 1,5 раз, источник света выходит из строя

Сопротивление

Сопротивление светодиода меняется в
зависимости от типа подключения (величины тока и напряжения).

Согласно закону Ома, сопротивление равно соотношению напряжения к току. Сразу после подключения к источнику питания сопротивление большое, после открытия p-n перехода снижается благодаря снижению напряжения и росту тока. При протекании электротока в обратном направлении сопротивление очень высокое, так как диоды проводят электричество только в одном направлении.

Светоотдача и угол свечения

Светодиод DIP
c диаметром 5 мм излучает
поток в 1-5 лм, мощная лампа – до 350 лм. Свет более яркий в центре,
по краям угла рассеивания яркость снижается. Площадь освещенности увеличивается
при помощи линз. Угол рассеивания зависит от формы диода, варьирует в пределах
20-120 градусов.

Мощность светодиодных ламп

Мощность
светодиода определяется
умножением тока на падение напряжения. Например, для СМД 5050 ток 0,06 А,
падение напряжения для белого кристалла 3,3В, мощность 0,06*3,3 = 0,198 Вт.

При замене лампы накаливания на светодиодную используется простой расчет. Мощность «лампочки Ильича» делится на 8. Например, для замены источника на 100 Вт требуется светодиодный прибор на 100/8 = 12,5 Вт. Но такой расчет подходит только при покупке качественного источника света.

Цветовая температура

Температура обеспечивает комфортность
восприятия света, излучаемого конкретным прибором. В маркировке этот параметр
обозначается как 4 цифры и буква «К».

Цвет светодиодов лампах:

  • 1800
    К (красный) – декоративная подсвета, подсветка растений;
  • 2700-330
    (желтый) – подсветка интерьеров;
  • 30000-3500
    К (теплый белый) – для замены ламп накаливания в жилых и офисных помещениях;
  • 3500-5300
    К (дневной) – для освещения рабочих мест на производстве;
  • От
    5300 (холодный белый) – для уличного освещения;
  • 6000-7000
    К (синий) – подсветка растений.

Размер чипа Led элемента

Измерить светодиод при покупке нельзя,
можно определить количество кристаллов, если нет люминофора. Размеры SMD
указываются в маркировке. Первые 2 цифры – длина чипа, последние – ширина.

Ток определяется не по размеру чипа, а по размеру кристалла.

В квадратных моделях обычные кристаллы 30mil
или 45mil с мощностью 1 или 2 Вт. В диодах с мощность 10-100 Вт кристаллы 24
milх24mil, 24 milх44mil либо 44 milх44mil. В маломощных изделиях может быть
несколько элементов различных размеров, соединенных параллельно или
последовательно.

Мультиметром

Кстати, вполне можно задействовать и , который уже укомплектован всем необходимым – источником питания и щупами. Это даже еще лучше.

Способ определения полярности 1 – основан на свойстве светодиода «загораться» при прохождении по нему тока. Следовательно, его анод будет там, где «плюс» батарейки мультиметра (гнездо для щупа «+»), а катод, соответственно, где минус. Чтобы проверить на «свечение», переключатель прибора устанавливается в позицию «измерение диода».

Способ определения полярности 2 – здесь измеряется сопротивление p
-n
перехода. Переключатель мультиметра – в положение «измерение сопротивления», предел, в зависимости от модификации тестера, в положение более 2 кОм. Например, на 10.

Касание щупами выводов светодиода – лишь кратковременное, чтобы не вывести радиодеталь из строя. Если полярности п/п и источника питания совпадают, то сопротивление будет небольшим (от сотен Ом до нескольких кОм). В этом случае красный щуп (его принято вставлять в гнездо прибора «+») указывает на ножку-анод, а черный («–»), соответственно, на катод.

Если мультиметр показывает большое сопротивление, значит, при касании щупами выводов полярность была нарушена. Следует повторить измерение, изменив ее, чтобы удостовериться в отсутствии внутреннего обрыва. Только в этом случае можно говорить не только о полярности светодиода, но и о его исправности и готовности к использованию по назначению.

На различных тематических форумах встречаются суждения, что ничего страшного не произойдет; можно подключать источник питания в любой полярности, и на светодиоде это не отразится. Но это не совсем так.

  • Во-первых, все зависит от величины напряжения пробоя, то есть характеристики конкретного полупроводника.
  • Во-вторых, он может в дальнейшем и работать, но частично утратить свои свойства. Проще говоря, светить, но не так сильно, как должен.
  • В-третьих, подобные эксперименты негативно отражаются на эксплуатационном ресурсе светодиода. Если его гарантированная производителем наработка на отказ порядка 45 000 часов (в среднем), то после таких проверок на полярность он прослужит намного меньше. Подтверждено практикой!

Как определить, где анод, а где катод?

При определении катода и анода необходимо в первую очередь ориентироваться на направление тока, а не на полярность источника питания. Несмотря на то, что эти понятия тесно связаны с полярностью тока, они больше обусловлены направлениями векторов электричества.

Например, в аккумуляторах, при перезарядке, происходит изменение ролей катода и анода. Это связано с тем, что во время зарядки изменяется направление электрического тока. Электрод, выполнявший роль электрода при работе аккумулятора в режиме источника питания во время зарядки выполняет функции катода и наоборот – катод превращается в анод.

На рис. 1, изображено процесс электролиза, при котором происходит перемещение анионов (отрицательных ионов) и катионов (положительных ионов). Анионы устремляются к аноду, а положительные катионы – в сторону катода.

Рис. 1. Электролиз

При электролизе перемещаются носители зарядов разных знаков, однако, по определению, анодом является тот электрод, в который втекает ток. На рисунке анод подсоединён к положительному полюсу источника тока, а значит, ток условно втекает в этот электрод.

Обратите внимание на рисунок 2, где изображена схема гальванического элемента. Рис

2. Гальванический элемент

Рис. 2. Гальванический элемент

Плюсовой вывод источника тока является катодом, а не анодом, как можно было бы ожидать. При внимательном изучении принципа работы гальванического элемента можно понять, почему анод является отрицательным полюсом.

Обратите внимание на рисунок строения гальванического источника тока. Стрелки (вверху) указывают направление движения электронов, однако направлением тока условно принято считать перемещение от плюса к минусу

То есть, при замыкании цепи, ток входит именно в отрицательный полюс, который и является анодом, на котором происходит реакция окисления. Иначе говоря, ток от положительного электрода через нагрузку попадает на анод, являющийся отрицательным полюсом гальванического элемента. При вдумчивом подходе все стает на свои места.

При определении позиций анода и катода в радиоэлектронных элементах пользуются справочными материалами.

На назначение электродов указывает:

  • форма корпуса (рис. 3);
  • длина выводов (для светодиодов) (рис. 4);
  • метки на корпусах приборов или знака анода;
  • различная толщина выводов диода.

Рис. 3. Диод

Рис. 4. Электроды светодиода Определение назначений выводов у полупроводниковых диодов можно определить с помощью измерительных приборов. Например, все типы диодов (кроме стабилитронов) проводят ток только в одном направлении. Если вы подключили тестер или омметр к диоду, и он показал незначительное сопротивление, то к положительному щупу прибора подключен анод, а к отрицательному – катод.

Если известен тип проводимости транзистора, то с помощью того же тестера можно определить выводы эмиттера и коллектора. Между ними сопротивление бесконечно велико (тока нет), а между базой и каждым из них проводимость будет (только в одну сторону, как у диода). Зная тип проводимости, по аналогии с диодом, можно определить: где анод, а где катод, а значит определить выводы коллектора или эмиттера (см. рис. 5).

Рис. 5. Транзистор на схемах и его электроды

Что касается вакуумных диодов, то их невозможно проверить путем измерения обычными приборами. Поэтому их выводы расположены таким образом, чтобы исключить ошибки при подключении. В электронных лампах выводы точно совпадают с расположением контактов гнезда, предназначенного для этого радиоэлемента.

Подключение коннекторов

Самый первый этап — это подключение кнопок Power, Reset на панели корпуса. Также подключим питание для светодиодов, которые выполняют функцию индикации работы компьютера. Эти провода направлены от лицевой панели корпуса, и они имеют разные цвета (желтый, красный и т. д.). На их конце находятся коннекторы. На каждом из них есть специальная сокращенная маркировка. Их нужно подключить к материнской плате в гнезда, отведенные специально для них.

Стоит отметить, что все коннекторы имеют защиту от неправильного подключения, поэтому у вас навряд ли получится вставить коннектор в неподходящий разъем

Важно, чтобы подключение происходило плавно, без приложения усилий

Коннектор, который идет от кнопки питания на корпусе, маркируется как M/B SW. Откройте инструкцию конкретно вашей материнской платы и посмотрите, куда нужно его вставить. У него нет плюса или минуса, поэтому его можно вставить любой стороной.

Второй коннектор отвечает за кнопку перезагрузки, он имеет маркировку RESET SW.

Есть также еще два мелких единичных коннектора с указанием плюса и минуса и маркировкой POWER LED+ и «-«. Они отвечают за индикацию работы компьютера

Важно не перепутать «плюс» и «минус» местами, поэтому обязательно сверьтесь с инструкцией

Светодиод жесткого диска без указания плюса и минуса маркируется как H.D.D LED. Однако его обязательно нужно установить белым проводом на минус.

Чтобы иметь возможность подключать наушники к корпусу, а не к материнской плате, нужно подключить коннекторы AUDIO. Гнезда на материнской плате тоже маркируются как AUDIO, но перед подключением сверяйтесь с инструкцией.

То же самое и с коннекторами для подключения USB-интерфейсов. Их нужно вставить в гнезда на плате с пометкой USB. Напомним, что если подключение проводов к материнской плате Asus (или других производителей) осуществляется с прикладыванием больших усилий, то есть вероятность, что вы ошиблись гнездом или коннектором. Последние имеют защиту от неправильного подключения, и вы просто физически не сможете вставить их в неподходящие гнезда.

Чаще всего гнезда для коннекторов находятся в правом нижнем углу — ищите их там.

Полярность светодиода как определить плюс и минус

При использовании светодиодов в создании различных схем их необходимо установить правильно. Пайка в большинстве случаев проблем не создает, определить полярность немного сложнее, если нет опыта работы с тестирующим оборудованием.

Как
определить полярность тестером мультиметром

Проще всего проверить светодиод
мультиметром. При подключении щипов в режиме «прозвонка» к электродам можно
получить 2 результата: светодиод светится и выдает на экран число, зависящее от
цвета излучения, или показывает очень большое число. При первом варианте можно
сделать вывод, что источник света исправен и подключен к мультиметру правильно
(плюс к плюсу, минус к минусу).

Второй метод использования мультиметра –
переключение на проверку сопротивления. Если красный щуп касается плюса, черный
– минуса, на экране появляется значение в пределах 1600–1800.

Если у мультиметра есть отсек PNP, для определения полярности светодиода требуются отсеки E (эмиттер – «+») и C (коллектор – «-»). Источник света светится, если катод вставлен в «C», анод – в «E».

Если используется отсек мультиметра NPN, светодиод светиться, если ножки меняются местами.

По
внешнему виду

В производстве светодиодов используются разные корпусы. Широко применяются DIP-элементы с цилиндрическим корпусом различного диаметра. Изготавливается множество SMD для поверхностного монтажа. Свехяркие источники света отличаются размерами корпусов и кристаллов. Опытный радиолюбитель определяет катод и анод по внешним признакам.

У DIP-элементов:

  • длиннее ножка анода;
  • силуэт в колбе меньше у анода, форма катода напоминает флажок;
  • у источника с мощностью более 1 Вт на ножке анода есть маркировка «+».

У SMD-светодиодов:

  • катод
    обозначается срезом на корпусе;
  • теплоотвод
    на обратной стороне корпуса располагается ближе к аноду;
  • пиктограмма «П»
    к аноду обращена верхней полкой, верх пиктограммы «Т» обращен к катоду.

Некоторые производители наносят на корпуса SMD-светодиодов определенные символы, которые позволяют определить полярность.

Важно! Существуют SMD, изготовленные по другому принципу (некоторые производители не соблюдают стандарты). На сложных моделях всегда имеются обозначения «+» и «−»

Любая неполупроводниковая радиолампа (стабилитрон)
состоит из анода, катода и сетки. Катодом всегда служит разогретый электрод,
изготовленный в форме цилиндра. Электроны при термоэмиссии двигаются к аноду
(коробочке или пластине) – вольфрамовому проводнику с большим сопротивлением.

Для определения работоспособности стабилитрона
используется мультиметр в режиме прозвона. Если положительный щуп приложить к
аноду, отрицательный – к катоду, стабилитрон откроется, на экране будет видно
значение напряжения. Если поменять щупы местами, стабилитрон закроется, на
экране появится цифра 1.

Путем
подачи питания

Чтобы использовать тестирование с
помощью подключения к питанию, требуется источник с напряжением 3-6 В и
резистор с любой мощностью на 300–470 Ом. Резистор припаивается к одной ножке
мультиметра. Затем нужно коснуться щупами выводов. Светодиод светится, если
плюсовой щуп касается анода, минусовой – катода.

Технической
документации

Большой объем информации (размеры,
цоколевку, электрические параметры) о полупроводниковом источнике света предоставляют
производители в технической документации. Она выдается при покупке больших
партий электронных элементов вместе с другой сопроводительной документацией. Если
покупать один или несколько светодиодов, продавец техдокументацию не
предоставит.

Если известна марка изделия, данные
можно найти в справочниках и сети интернет.

На схеме полупроводниковый источник света обозначается пиктограммой в форме треугольника, на вершине которого начерчена линия, перпендикулярная основанию.  Вершина направлена на катод. Для обозначения светодиода используются 2 стрелки над изображением.

Параметры качественного светодиодного фонаря

На сегодняшний день на рынке можно приобрести большое количество и обычных фонарей, но их активно вытесняют светодиодные. Произошло это в первую очередь из-за того, что последние дают намного более яркий свет.

Для того чтобы правильно подобрать светодиоды для фонариков, характеристики которых весьма разнообразны, необходимо при выборе учесть все основные требования покупателя

То, на что нужно обратить внимание – это тип луча, он может быть широким или узким. Какому виду отдать предпочтение, зависит от будущего применения

К примеру, чтобы можно было видеть предметы на расстоянии 30 метров, лучше подобрать фонарик с широким лучом, а модели с узким могут хорошо подсветить удаленные объекты. Чаще всего такое освещение имеют тактические приборы, которыми пользуются туристы, охотники и велосипедисты.

Еще одним важным фактором, влияющим на работу фонаря, является тип его питания. Для самых простых бытовых приборов используются обыкновенные батарейки типа АА или ААА, но для сильных и мощных устройств такого объема будет недостаточно. В этом случае необходимо воспользоваться литий-ионными аккумуляторами, которые могут работать беспрерывно в течение 5 часов.

Стоит обратить свое внимание и на светодиоды для фонариков, характеристики яркости которых отличаются между собой не более чем на 40%. Гарантией качества выбранных устройств служит наличие маркировки

В случаи ее отсутствия можно говорить о несертифицированном изделии, чаще всего китайского производства.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации