LED Voltajı Nasıl Ölçülür? LED İleri Gerilim Ölçümü

[bilgin. 055]

LED'ler olağanüstü bir icattır ve dahası, gerçekleştirilmesi için yeni malzemelerin keşfi sayesinde, mavi ve beyaz LED'ler ve yeni bir uygulama alanı için ideal olan tüm yeni yüksek parlaklık aralığını oluşturmak mümkün olduğunda: aydınlatma. . . Bunun bir sonucu olarak, herkes onları kullanmak istiyor. Sorun şu ki, olağanüstü yayılmalarının ötesinde, LED'ler doğru kullanılmadıkları takdirde hala oldukça hassas elektronik bileşenlerdir. Bu makale, çalışması için gerekli direnci art arda hesaplamak için bir ledin karakteristik voltajının kırılma riski olmadan nasıl ölçüleceğini açıklamaktadır.

Bir LED'in karakteristik voltajı, tipine ve modeline bağlıdır ve 1,6V ile 4V arasında değişebilir. Bir LED'in karakteristik voltajının mutlak bir değer olmadığını, çünkü içinden geçtiğimiz akıma bağlı olarak biraz değiştiğini açıklığa kavuşturuyorum (normal diyotlarda da olduğu gibi). Örneğin, karakteristik voltajı 3,6V olan beyaz bir LED, aslında içinden geçen akıma bağlı olarak 3V ile 3,7V arasında değişebilir. Her halükarda, bu varyasyonun çok büyük olmadığını görebiliriz ve bu nedenle direnç hesaplamaları yaparken göz ardı edebiliriz.

Bir LED'in karakteristik voltajını ölçmek için şunlara ihtiyacımız var:​

• ölçmek istediğimiz led
• bir test cihazı (analog veya dijital)
• bir güç kaynağı (6V veya 9V) veya 9V pil
• 1K ohm'luk bir direnç

Öncelikle ledin anot (pozitif) ve katodunun (negatif) hangisi olduğunu belirlememiz gerekiyor, bu önemli çünkü yüksek voltajda ters bağlı bir led kırılabilir. LED teknik sayfalarında (veri sayfası) maksimum ters gerilim değeri "maks. ters gerilim" olarak adlandırılır ve birçok modelde bunun gerçekten düşük olduğunu görebiliriz. Maksimum 5V ters voltajı olan birçok yüksek parlaklık LED'im var. Bu, 9V'luk bir pili zıt kutuplu bir lede bağlarsak, 5V'luk maksimum ters voltajı aşacağı için led muhtemelen kırılacaktır. Bu nedenle, bu yönüyle ilgilenmenizi tavsiye ederim. LED'lerin katotunu (negatif) tanımlamak için oldukça açık iki işaret vardır: negatif bacak daha kısadır ve ikincisi,

Bir ledin karakteristik gerilimini ölçmek için 1000 ohm (1K) direncini geçici olarak ledin anoduna, katodu ise güç kaynağının (veya pilin) eksi kutbuna bağlayalım. Son olarak, direncin serbest terminalini besleyicinin (veya pilin) pozitif kutbuna bağlarız. Led yanmalıdır. Son olarak, test cihazının seçicisini VDC konumuna getirerek, bununla LED üzerindeki voltajı ölçeriz.

6V veya 9V besleme ile 1000 ohm değeri, hangi modeli kullanırsak kullanalım LED üzerinden geçecek akımın asla aşırı olmayacağını garanti eder. Örneğin en kötü durumda kırmızı led 1.2V gerilim ve 9V güç kaynağı ile I = (V-Vled) / R => I = (9V-1.2V) / 1000 değerinde bir akım geçecektir. = 7.8 mA, her tür led için oldukça düşüktür.

Geçmişte bir elektronik bileşenin teknik veri sayfalarına sahip olmak birkaç teknisyene mahsus bir ayrıcalıkken, bugün internet sayesinde bunları birkaç saniye içinde doğrudan çevrimiçi olarak bulup inceleyebiliyoruz. Bu nedenle kullanmak istediğimiz ledin kısaltmasını biliyorsak ledin desteklediği maksimum akım ve karakteristik voltaj başta olmak üzere teknik bilgilere bakmanızı tavsiye ederim. Bu iki veri ile gerekli direnci kolayca hesaplayabiliriz.
Kullanmak istediğimiz ledin karakteristik gerilimini elde ettikten sonra aşağıdaki formül ile direnç değerini hesaplayabiliriz:​

R = (V-Vled) / ben

Son olarak, LED'ler filamanlı ampuller gibi yanmasa da performansları zamanla düşer. Aşırı koşullarda (mevcut ve aşırı sıcaklık değişimleri, vb.) çalışan bir led, "rahat" bir led'den çok daha hızlı eskiyecektir.​

Ledlerin direncini hesaplamak için ledlerin miktarını ve rengini, besleme voltajını ve akımı seçmenizi sağlayan çevrimiçi bir hesap makinesi geliştirdim. Program otomatik olarak ulaşılması kolay direnç değerlerini bulur ve komple devreyi tasarlar.

 

[guclusat]

LED Voltajı Nasıl Ölçülür? LED İleri Gerilim (Vf) Ölçümü​

LED'in çalışma sırasında üzerinde oluşan gerilime ileri yön gerilimi (Forward Voltage – Vf) denir.

LED'in Vf değeri kullanılan LED'in tipine, üreticisine, üzerinden geçen akıma ve sıcaklığa bağlı olarak değişir. Bu nedenle LED'in üzerinde yazan veya datasheet'te verilen değer, her çalışma koşulunda aynı ölçülecek kesin bir voltaj olarak düşünülmemelidir.

LED'in gerçek çalışma gerilimini öğrenmek için LED'i kontrollü bir akımla çalıştırıp multimetre ile LED'in uçlarındaki gerilimi ölçebiliriz.

LED'in ileri yön gerilimi nedir?​

Bir LED doğru yönde polarmalandığında üzerinden akım geçmeye başlar ve ışık üretir. LED üzerinde oluşan bu gerilim Vf veya LED ileri yön gerilimi olarak adlandırılır.

LED'in rengine ve yapısına göre Vf değeri değişebilir. Örneğin kırmızı LED'lerde genellikle daha düşük, mavi ve beyaz LED'lerde ise daha yüksek ileri yön gerilimi görülür.

Ancak sadece LED'in rengine bakarak kesin voltaj değeri belirlemek doğru değildir. En doğru değer LED'in datasheet'inde, belirli bir test akımı için verilen Vf değeridir.

Ayrıca LED'in Vf değeri akım ve sıcaklıkla birlikte değişir. Üretici ölçümlerinde ileri yön gerilimi belirli bir test akımında ölçülür.

LED voltajını ölçmek için gerekenler​

Basit bir ölçüm için:

• Ölçülecek LED
• Dijital multimetre
• 6 V veya 9 V DC güç kaynağı
• 1 kΩ direnç
• Bağlantı kabloları

9 V pil de kullanılabilir.

Buradaki 1 kΩ direnç LED'i korumak için kullanılır. LED doğrudan 6 V veya 9 V kaynağa bağlanmamalıdır.

LED'in anot ve katodu nasıl bulunur?​

LED'in bağlantı yönünü doğru belirlemek önemlidir.

Genellikle:

• Uzun bacak: Anot (+)
• Kısa bacak: Katot (-)
• LED gövdesindeki düz kenar: Genellikle katot (-)

Ancak LED'in bacakları daha önce kesilmişse yalnızca bacak uzunluğuna güvenmemek gerekir. Bu durumda datasheet kontrol edilmeli veya LED test fonksiyonuna sahip bir multimetre kullanılmalıdır.

LED'lerin ters yöndeki dayanımı birçok tipte oldukça düşüktür. Bu nedenle LED'i özellikle 9 V gibi bir kaynakla ters bağlamak LED'e zarar verebilir. Üreticinin datasheet'indeki maksimum ters gerilim değeri kontrol edilmelidir.

LED voltajı nasıl ölçülür?​

Bağlantıyı aşağıdaki sırayla yapabiliriz:

+9V
│
│
[ 1KΩ ]
│
│
Anot (+)
LED
Katot (-)
│
│
0V / GND

Önce 1 kΩ direnci LED ile seri bağlayın.

Direncin bir ucunu güç kaynağının pozitif (+) ucuna, diğer ucunu LED'in anoduna (+) bağlayın.

LED'in katodunu (-) güç kaynağının negatif ucuna bağlayın.

LED doğru yönde bağlandığında yanacaktır.

Şimdi multimetreyi DC Volt (VDC) kademesine alın.

Multimetrenin:

• Siyah probunu LED'in katoduna,
• Kırmızı probunu LED'in anoduna

dokundurun.

Ekranda görülen değer LED'in o andaki ileri yön gerilimidir (Vf).

Örneğin multimetrede:
Vf = 2,05 V
görüyorsanız LED'in ölçüm koşullarındaki ileri yön gerilimi yaklaşık 2,05 V demektir.

Neden doğrudan multimetre ile voltaj ölçülmez?​

LED'in voltajını ölçerken yalnızca multimetreyi LED'in uçlarına bağlamak yeterli değildir.

Çünkü LED bir direnç gibi davranmaz. İleri yönde iletime geçtiğinde küçük bir voltaj değişimiyle akımı önemli ölçüde değişebilir.

Bu nedenle LED kontrollü bir akımla çalıştırılmalı ve aynı anda LED'in uçlarındaki gerilim ölçülmelidir.

Üreticilerin standart ölçüm yöntemlerinde de LED belirli bir ileri akımla sürülür ve voltmetre LED'in uçlarındaki gerilimi ölçer.

1 kΩ direnç neden kullanılıyor?​

Örneğin 9 V kaynak ve kırmızı bir LED kullandığımızı düşünelim.

LED'in ileri yön gerilimi yaklaşık 2 V ise direnç üzerinde:

VR = 9 V - 2 V
VR = 7 V
gerilim oluşur.

Ohm kanununa göre LED akımı:

I = VR / R
olacaktır.

1 kΩ direnç kullanırsak:

I = 7 / 1000
I = 0,007 A
I = 7 mA
LED'den yaklaşık 7 mA akım geçer.

Bu değer basit bir ölçüm için yeterlidir ve LED'i doğrudan beslemeye göre çok daha güvenlidir.

LED için seri direnç nasıl hesaplanır?​

LED'in Vf değeri ölçüldükten sonra uygun seri direnci hesaplayabiliriz.

Kullanılacak formül:
R = (Vs - Vf) / I
Burada:

• R = Seri direnç değeri (Ω)
• Vs = Besleme gerilimi (V)
• Vf = LED ileri yön gerilimi (V)
• I = İstenen LED akımı (A)

Örneğin:
Vs = 9 V
Vf = 2 V
I = 10 mA
ise:
R = (9 - 2) / 0,01
R = 700 Ω
Hesaplanan değer 700 Ω olur.

Standart direnç değerleri arasından uygun bir değer seçilebilir. Örneğin 680 Ω veya 750 Ω kullanılabilir.

Direnç seçerken yalnızca direnç değerine değil, direnç üzerinde harcanacak güce de dikkat edilmelidir.

Direnç gücü:
P = I² × R
formülüyle hesaplanabilir.

700 Ω ve 10 mA için:

P = 0,01² × 700
P = 0,07 W
olur.

Bu durumda 0,25 W'lık bir direnç yeterli olacaktır.

Multimetrenin diyot test kademesi kullanılabilir mi?​

Evet. Birçok dijital multimetrede diyot test (| veya diode) fonksiyonu bulunur.

LED'i multimetrenin diyot test kademesinde test ettiğimizde multimetre LED'e küçük bir test akımı uygulayarak ileri yön gerilimini gösterebilir.

Örneğin ekranda:
1,87 V
görmek mümkündür.

Ancak burada önemli bir nokta vardır:

Diyot test kademesinde ölçülen Vf ile LED'in normal çalışma akımındaki Vf değeri aynı olmak zorunda değildir.

Çünkü LED'in ileri yön gerilimi üzerinden geçen akıma bağlıdır. Bu nedenle belirli bir çalışma akımındaki gerçek Vf değerini öğrenmek istiyorsanız LED'i bilinen ve kontrollü bir akımla çalıştırarak ölçmek daha doğru sonuç verir.

LED'in voltajı neden değişir?​

LED'in Vf değeri sabit değildir.

Başlıca değişkenler:

• LED üzerinden geçen akım
• LED'in sıcaklığı
• LED'in üretim yapısı
• LED'in kullanılan yarı iletken malzemesi
• Üretici ve LED modeli

Özellikle sıcaklık arttığında LED'in ileri yön gerilimi düşebilir. Vishay'in ölçüm dokümanında LED'ler için sıcaklık katsayısının yaklaşık −1,5 ila −2,5 mV/°C aralığında olabildiği belirtilmektedir.

Bu nedenle laboratuvar ölçümünde LED'in sıcaklığı ve test akımı da dikkate alınmalıdır.

Önemli uyarılar​

LED'i doğrudan 9 V pile bağlamayın.

LED'in akımı bir seri direnç veya uygun bir akım sınırlayıcı devre ile kontrol edilmelidir.

Ayrıca LED'i ters bağlamaktan kaçının. Özellikle yüksek gerilimli kaynaklarda LED'in ters yöndeki maksimum dayanımı aşılabilir ve LED zarar görebilir.

Güçlü beyaz ve mavi LED'lerde doğrudan LED'e bakmaktan da kaçınmak gerekir. Yüksek parlaklıktaki LED'ler göz için rahatsız edici olabilir.

Sonuç​

Bir LED'in voltajını ölçmenin en basit ve güvenli yöntemlerinden biri, LED'i 1 kΩ seri direnç üzerinden 6–9 V DC kaynakla çalıştırmak ve multimetreyi LED'in uçlarına paralel bağlamaktır.

Ölçülen değer LED'in o andaki ileri yön gerilimi (Vf) değeridir.

Daha hassas ve standart bir ölçüm için ise LED, belirlenmiş bir sabit akım kaynağıyla sürülmeli ve LED'in uçlarındaki gerilim ölçülmelidir. Bu yöntem üretici ölçümlerinde de kullanılan temel yöntemdir.

LED'in Vf değerini bildikten sonra uygun seri direnç:
R = (Vs - Vf) / I
formülü kullanılarak hesaplanabilir.

Bu yöntem sayesinde hem LED'in çalışma gerilimini öğrenebilir hem de farklı besleme gerilimlerinde kullanılacak seri direnç değerini doğru şekilde hesaplayabilirsiniz.