Проверка светодиодов мультиметром, доступные способы

Светодиод как индикатор, известен достаточно давно. А вот в качестве источника света LED элементы применяются всего лет 15. За это время произошел взрывной прорыв в технологии производства, и продукт превратился из нишевого в массовый.

Стоимость единицы снизилась настолько, что любой радиолюбитель может купить диод, и установить его взамен неисправного. Если мы имеем дело с единичным элементом – все просто.

Раз не работает, значит неисправен. А как проверить светодиод мультиметром, если он установлен в матрице или гирлянде среди нескольких десятков или сотен «собратьев»?

Надо понимать, что это обыкновенный полупроводниковый элемент, и он работает по электротехническим законам. Однако проверка связана с некоторыми особенностями.

Устройство и принцип работы светодиода

Для начала вспомним, как работает любой полупроводник. При протекании через p-n переход электрического тока (в прямом направлении), происходит рекомбинация носителей заряда.

Электроны и «дырки» при этом выделяют избыточную энергию. Большая часть полупроводников при этом просто нагревается (выделение тепла). Некоторые материалы при рекомбинации электронов и «дырок» излучают фотоны, то есть видимый свет.

Это не означает, что тепло при этом не выделяется. Нагрев по-прежнему присутствует, и он нейтрализуется радиаторами.

Такие полупроводники применяются при создании любых светодиодов. Главное, подобрать материал, который будет излучать свет требуемого цвета.

Конструктивно, и с точки зрения электротехники, LED элемент, это обыкновенный диод. Ток через него протекает в определенном направлении, ин имеет вольт-амперную характеристику:

• падение напряжения;
• рабочий и максимально возможный ток.

Соответственно, проверить исправность светодиода можно теми же методами, что исправность диода обычного. Правда добавляется еще одна возможность, визуальная: просто подать правильное питание на контакты: исправный LED элемент будет светиться.

Вопреки распространенному мнению, светодиод работает не от напряжения, а от тока. Чем он сильнее, тем ярче светится элемент. При этом в параметрах указано напряжение падения: если питающий вольтаж ниже этого значения, светодиод работать не будет.

Избыток вольтажа порождает слишком высокую силу тока, поэтому требуется балластный резистор или стабилизатор питания.

Конструктивные различия светодиодов

Если рассматривать массовое производство, то светодиоды выпускаются в трех видах исполнения:

1. DIP – это светодиод в отдельном корпусе, хорошо защищенный от внешних механических и атмосферных воздействий.
   
   Имеется рассеивающая линза и длинные ножки, облегчающие монтаж (демонтаж) и проверку. Устанавливается традиционным способом: ножки припаиваются в отверстиях монтажной платы. Как правило, это маломощные сигнальные или декоративные LED элементы.
2. SMD светодиод – компактное решение, при котором корпус может являться и контактом, и элементом теплоотвода. Такие светодиоды могут быть большой мощности, при установке требуется внешний радиатор.
   
   Монтаж производится на одну сторону платы, точечной пайкой. Проверка светодиода в корпусе DIP на работоспособность затруднена, поскольку демонтировать его сложно.
3. COB элемент – это сборка нескольких светодиодов (точнее полупроводниковых кристаллов) в едином корпусе, с общей заливкой композитным материалом. 

Проверить каждый отдельный светодиод невозможно, разве что при подаче питания можно разглядеть, какой из кристаллов не светится. Ремонту такие панели не подлежат, можно продолжать пользоваться, пока не перегорят все (или большинство) кристаллов.

Конструкция SMD и COB может быть различной: как с линзой, так и в плоском незащищенном (за исключением заливки композитами) корпусе.

При этом отдельные светодиоды могут иметь собственные контакты, либо общее соединение внутри корпуса. В первом случае можно проверить отдельный светодиод тестером.

Практическая часть: проверка различных светодиодов

С проверкой одиночного элемента все понятно: необходимо просто подать напряжение (значение должно быть немного выше напряжения падения) на ножки светодиода. Это можно сделать при помощи тестера: на его контактах есть напряжение порядка 5 вольт и ограничитель тока в виде внутренних резисторов.

Таким образом, проверяется исправность, но не соответствие рабочим параметрам.

Если надо протестировать характеристики, потребуется специальный прибор для проверки светодиодов. Он должен состоять из регулируемого источника питания (регулировка по току и напряжению), вольтметра, амперметра и люксометра (для замера яркости свечения).

Такие приборы есть в продаже, или изготавливаются самостоятельно (это объемный материал для отдельной статьи).

Но проверка одиночного элемента, как правило, нужна перед его установкой. В основном диоды проверяют в устройствах.

Как проверить гирлянду на светодиодах?

В первую очередь, визуально. Если последовательные LED элементы имеют защиту от неисправности, при перегорании одного диода он переходит в режим короткого замыкания. То есть, ток через него протекает, но он не светится.

Если такой опции нет, проверяется последовательная цепь. Необходимо соединить один щуп мультиметра к плате управления гирляндой на светодиодах, и последовательно проверять цепь после каждого элемента (соблюдая полярность).

Место обрыва цепи – это неисправный элемент. Его можно затем проверить отдельно, для достоверности.

Как проверить светодиоды в светодиодной лампе?

Как правило, внутри светильника расположена матрица из множества LED элементов. Они соединены последовательно, и подключены к общему блоку питания (драйверу).

Проверить СМД светодиод можно, не выпаивая его из монтажной платы. Для этого просто подключаем щупы мультиметра в режиме прозвонки. Исправные элементы будут светиться.
Проверяем светодиоды в лампе — видео

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.

Справка по напряжению падения

Типовые значения питающего напряжения для разных светодиодов:

• белый – 3,2-3,6 V
• синий – 2,9-3,2 V
• желтый, зеленый – 2,1-2,3 V
• красный – 1,9 V
• инфракрасный – 1,9 V
• ультрафиолетовый – 3,2-3,6 V