Основные способы определения полярности у светодиода

Устройство и сферы применения

Конструктивно RGB–светодиоды представляют собой три светодиодных кристалла с одной оптической линзой, расположенные в одном корпусе. Управление цветом происходит с помощью подачи электрических сигналов на выводы каждого светодиодного кристалла, а сочетание излучений всех трех светодиодов позволяет регулировать итоговый цвет. Для примера, ниже представлен самый популярный RGB–светодиод SMD 5050.

Светодиод RGB – это полноцветный светодиод, смешивая три цвета в разной пропорции можно отобразить любой цвет. К примеру, если зажечь все три цвета на полную мощность, получится свечение белого цвета.

Сферы применения RGB светодиодов напрямую связаны с развитием рынка рекламы и развлекательных мероприятий. Также готовые RGB–светильники и ленты применяются в области светового оформления архитектурных и дизайнерских решений — ночная подсветка зданий или фонтанов, интерьерный свет, индикаторный системы автомобилей и т.д.

Таблица длины волн светодиодов smd 5050, различного свечения

Разнообразие сфер применения многоцветных светодиодных источников света определяет основные виды внешнего оформления RGB–светодиодов: изделия небольшой мощности выпускаются в стандартных круглых корпусах со сферической линзой и выводами под обычную пайку; маломощные RGB–светодиоды в SMD-корпусах поверхностного монтажа широко применяются в светодиодных лентах или полноцветных светодиодных экранах большой площади; в корпусах типа Emitter выпускают мощные RGB–источники света с независимым управление каждым светодиодным кристаллом; сверх яркие светодиоды в корпусах.

Для упрощения систем управления светом в корпуса некоторых серий многоцветных LED–источников света вмонтированы управляющие микросхемы. Схемы расположения выводов (распиновка) Несколько стандартных схем управления определяют структуру внешних выводов RGB–светодиодов и их соединение внутри корпуса. Существует три основных схемы распиновки, которые соблюдаются на большинстве выпускаемых изделий:

• В схеме с общим катодом для управления используется три независимых вывода анода, а катодные выводы LED-кристаллов соединены между собой;
• Распиновка с общим анодом управляется отрицательными импульсами на катодные выводы, а вместе соединены уже анодные электроды светодиодных кристаллов;
• Независимая схема соединения имеет шесть выводов по числу LED кристаллов, соединений внутри корпуса не производится.

Будет интересно Что такое транзистор

Единого стандарта на распиновку не существует, конкретный тип расположения внешних выводов применяют в зависимости от поставленных задач. При отсутствии документов на светодиодное изделие тип внешних выводов легко определить с помощью мультиметра. В режиме прозвонки светодиод будет светиться (мощные светодиоды очень слабо), а мультиметр издавать звук соединения, если красный щуп мультиметра подсоединен к аноду светодиодного кристалла, а черный к его катоду. В случае обратного подключения никаких видимых и слышимых эффектов просто не будет.

Три светодиода и их размеры

Простейший способ подключения и управления режимами работы RGB–светодиодов реализуется с помощью стандартных микроконтроллеров Arduino

Общий вывод подключается к единой шине микроконтроллера, а управляющие сигналы подаются на выводы LED–кристаллов через ограничительные резисторы.Управление режимами свечения светодиодных кристаллов происходит с помощью широтной-импульсной модуляции, где скважность импульсов определяет силу света. Программирование ШИМ–модулятора определяет итоговый цвет всего прибора или циклические режимы работы каждого цвета

Подключение

В качестве примера приведем схему подключения ргб диодов к универсальному блоку автоматики Arduino, созданному на базе микроконтроллера ATMEGA. На рис. 2 показана схема подключения rgb led с общим катодом. Выводы RGB в обоих случаях подключаются к цифровым выходам (9, 10,12). Общий катод на Рис.2 соединен с минусом (GND), общий анод на Рис.3 – с плюсом питания (5V). Arduino — простой контроллер для начинающих роботехников, позволяющий создавать на своей базы различные устройства, от обычной цветомузыки на светодиодах до интеллектуальных роботов.

Будет интересно Что такое биполярный транзистор

Способы определения полярности

Каждый из приёмов определения положительного и отрицательного полюсов отличается друг от друга и используется в различных конкретных ситуациях. Условно способы можно разделить на четыре группы:

1. С помощью тестера (мультиметра);
2. По внешнему виду;
3. Включением в цепь питания;
4. По технической документации.

Как определить полярность тестером (мультиметром)

Один из самых простых и надёжных способов определять полюсы – посредством мультиметра (тестера). Для этого необходимо:

• Перевести прибор в режим омметра или режим проверки диода;
• Подключить провод с красной изоляцией, на который подаётся плюс, к одному из выводов устройства;
• Проводник с черной изоляцией, на который подаётся минус, подключить ко второму выводу двухполюсника.
• Менять очередность подключения щупов к выводам устройства. Полярность будет правильной, когда на дисплее появятся численные значения. Тогда контакт красного цвета будет подключен к аноду, а черного – к катоду.

При осуществлении режима проверки диодов эти показатели находятся в диапазоне 500-1200 мВ. В режиме измерения они будут примерно такими, как показано на рисунке выше. Единица означает предельное превышение или бесконечность.

Обратите внимание! Выпускается большое количество двухполюсников специального назначения, итоги измерений которых могут иметь необычный результат. К ним относятся, например, стабилитроны, варикапы, диоды Шоттка

Кроме этого, с помощью тестера полярность светодиода может определяться в режиме Hfe. Для этого необходимо:

1. Включить тестер в соответствующий режим работы (Hfe);
2. Вставить светодиод в гнездо для транзисторов, в место, помеченное как PNP. Длинная ножка двухполюсника должна войти в отверстие Е, короткая – в С.

Дополнительная информация. Способ Hfe можно также использовать, если нужно проверить светодиод в виде smd. Для этого достаточно вставить в Е и С портняжные иголки и прикоснуться к ним контактами двухполюсника.

Как определить полярность по внешнему виду

Полярность можно расшифровать при визуальном осмотре устройства. При изготовлении двухполюсников производители наносят на них специальную маркировку, позволяющую в дальнейшем правильно их идентифицировать.

Это могут быть:

• точки, кольцевые полоски, расположенные ближе к аноду,
• заостренная форма устройства со стороны плюса, плоская – со стороны минуса,
• символы плюс и минус на корпусе (в больших приборах).

Внешний вид DIP-элементов поможет определить положительный и отрицательный полюсы по следующим признакам:

• Вывод анода длиннее, чем катода;
• Размер анода меньше, модель катода напоминает форму флажка;
• При мощности выше 1 Вт на ножке анода имеется маркировка «+».

Обратите внимание! Если светодиод уже был использован в схеме, то размеры ножек могут не соответствовать заданным изначально параметрам. У СМД-светодиодов:

У СМД-светодиодов:

• Обозначение катода производят в виде среза корпуса;
• Теплоотвод размещают ближе к аноду;
• Треугольник, пиктограммы «П», «Т» наносят на поверхность устройства. Треугольник показывает направление движения тока и место расположения катода.

Дополнительная информация. Существуют производители, не соблюдающие общепринятые стандарты изготовления SMD. В таких моделях обязательно обозначение полюсов знаками «+», «−».

Место расположения катода в СМД может быть указано в виде среза угла корпуса.

Подобные маркировки катодов применяются в светодиодных лентах SMD 3528. В SMD 5630 срез корпуса аналогично указывает на катод.

Где у мощного диода плюс и минус, поможет понять внимательное рассматривание внешнего вида устройства.

На рисунке красным обведён положительный полюс – анод устройства, мощностью 10 ватт.

Как можно определить полярность диода при необходимости его замены в существующей схеме? Распайка световых двухполюсников в лампах (прожекторах) осуществляется на пластине из алюминия, сверху которой наносится слой диэлектрика с токоведущими дорожками. Сверху обычно имеет место белый слой, на котором указываются характеристики ресурса питания, распиновка.

Определение полярности путем подачи питания

Когда по внешнему виду не удается определить расположение выводов двухполюсника, и нет под рукой тестера, следует использовать метод подключения устройства в простейшую схему, состоящую из источника питания (батарейки 3 В) и лампочки.

Если при включении лампочка загорается, то «+» батарейки соединили с положительным полюсом – анодом. В этом случае устройство пропускает через себя ток. Если источник света не загорается, то соединение произвели с катодом – отрицательным полюсом. В этом случае ток протекать не будет.

Как определить, где плюс и минус

• 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.

Важно! Чем массивнее и мощнее светодиод, тем больше вероятность визуального определения, где анод, а где катод. 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

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

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.

Важно! Кроме монохромных светодиодов выпускаются и многоцветные аналоги, у которых количество выводов может равняться 3 и 4. Их также можно проверить мультитестером и определить катод и анод

Двухцветные диоды с двумя выводами проводят ток в обоих направлениях. При разном подключении будут светиться различными цветами. При поиске катода и анода прибора с 3 и 4 выводами сложность заключается в поиске общего минуса или плюса. Щупами мультиметра проверяется каждый контакт и фиксируется свечение кристалла.

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.

Из чего состоит диод

В нашем мире встречаются вещества, которые отлично проводят электрический ток. Сюда в основном можно отнести металлы, например, серебро, медь, алюминий, золото и так далее. Такие вещества называют проводниками. Есть вещества, которые ну очень плохо проводят электрический ток – фарфор, пластмассы, стекло и так далее. Их называют диэлектриками или изоляторами. Между проводниками и диэлектриками находятся полупроводники. Это в основном германий и кремний.

После того, как германий или кремний смешивают с мельчайшей долей мышьяка или индия, образуется полупроводник N-типа, если смешать с мышьяком; или полупроводник P-типа, если смешать с индием.

Теперь если эти два полупроводника P и N -типа приварить вместе, на их стыке образуется PN-переход. Это и есть строение диода. То есть диод состоит из PN-перехода.

строение диода

Полупроводник P-типа в диоде является анодом, а полупроводник N-типа – катодом.

Давайе вскроем советский диод Д226 и посмотрим, что у него внутри, сточив часть корпуса на наждачном круге.

диод Д226

Вот это и есть тот самый PN-переход

PN-переход диода

Особенности функционирования

Известно, что любой полупроводниковый диод при подаче на него постоянного или переменного напряжения пропускает ток только в одном направлении. В случае обратного его включения постоянный ток не протекает, так как n-p переход будет смещён в непроводящем направлении. Из рисунка видно, что минус полупроводника располагается со стороны его катода, а плюс – с противоположного конца.

Расположение и обозначение выводов

Особенно наглядно эффект односторонней проводимости может быть подтверждён на примере полупроводниковых изделий, называемых светодиодами и работающих лишь при условии правильного включения.

На практике нередки ситуации, когда на корпусе изделия нет явных признаков, позволяющих сразу же сказать, где у него какой полюс

Именно поэтому важно знать особые приметы, по которым можно научиться различать их

Как узнать полярность SMD?

SMD активно применяются практических в любой технике:

• Лампочки;
• светодиодные ленты;
• фонарики;
• индикация чего-либо.

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.

Определение мультиметром

Как и любой диод, выполненный на основе p-n перехода, светоизлучающий диод можно проверить мультиметром, используя свойство проводить ток только в одну сторону. У современных цифровых тестеров есть специальный режим проверки диодов, при котором измерительное напряжение оптимально для данной процедуры.

Чтобы определить расположение выводов светодиода, надо произвольным образом подключить его ножки к щупам мультиметра и определить результат по показаниям дисплея.

Неправильная полярность подключения LED к тестеру.

Если элемент подключен неверно, то результатом измерения будет зашкаливание значения сопротивления (OL — overload, перегрузка). Надо поменять местами зажимы мультиметра.

Правильная полярность подключения LED к тестеру.

Если светодиод исправен и подключен правильно, то будет индицироваться какое-то сопротивление (конкретное значение зависит от типа излучающего элемента). В этом случае анодом будет вывод, присоединенный к плюсу мультиметра (красный провод), а катодом – к минусу (черный провод).

Некоторые тестеры в режиме проверки диодов выдают напряжение, достаточное для зажигания светоизлучающего элемента. В этом случае правильное подключение можно контролировать по свечению.

Свечение светодиода АЛ307 при проверке тестером.

Если в обоих вариантах подключения на дисплее будет индицироваться overload, это может означать:

• неисправность светодиода;
• измерительного напряжения не хватает для открытия p-n перехода (тестер рассчитан на «прозвонку» кремниевых диодов, а большинство светоизлучающих элементов делаются на основе арсенида галлия).

В первом случае полупроводниковый прибор можно утилизировать. Во втором – попробовать другой способ.

Общие сведения о полярности светодиода и почему это важно

Светодиоды – это полупроводниковые приборы, которые при подаче напряжения пропускают ток только в одном направлении. Они являются низковольтными компонентами. Обладают следующими характеристиками:

• двумя контактами – положительным и отрицательным;
• полярностью – это способность пропускать ток в одном направлении.

Работает устройство от постоянного напряжения. Если его неправильно включить, может выйти из строя. Поломка происходит из-за того, что при несоблюдении полярности кристалл испытывает значительную нагрузку в течение длительного времени и деградирует.

На электронной схеме светоизлучающий диод графически маркируется как значок обычного диода, помещенный в кружок, с двумя стрелками, направленными наружу. Стрелки указывают на способность излучать свет.

Проверка конденсаторов цифровым мультиметром

При конструировании и ремонте электронной техники часто возникает необходимость в проверке радиоэлементов, в том числе и конденсаторов.

В сети много рекомендаций о том, как проверить конденсатор омметром. Когда-то я и сам применял такую методику. О ней я ещё расскажу.

Но на данный момент могу утверждать точно, что достоверно определить исправность конденсатора можно лишь с помощью прибора, который способен измерить его электрическую ёмкость.

Перед тем, как начать проверку конденсатора необходимо определить его тип. Все они делятся на две группы:

Неполярные. К ним относятся конденсаторы, в которых диэлектриком является слюда, керамика, бумага, стекло, воздух. Как правило, их ёмкость невелика и лежит в пределах от нескольких пикофарад до единиц микрофарад.

Как определить полярность по внешнему виду

Существует множество типов корпусов светодиодов. Широко распространены светоизлучающие диоды в цилиндрических корпусах диаметром 3, 5 и более миллиметров. Выпускается много SMD светодиодов для поверхностного монтажа, которые различаются как типом корпуса, так и размерами кристаллов. Мощные сверхъяркие светодиоды размещаются на теплоотводах и имеют планарные плоские выводы. Опытные специалисты без труда определяют назначение выводов по внешнему виду.

Неплохо дело обстоит со светодиодами в цилиндрических корпусах. У них полярность можно определить по нескольким признакам. Например, внутри корпуса светоизлучающего диода можно рассмотреть два электрода имеющие разную площадь. У катода площадь электрода заметно больше. Этот электрод является минусом. Еще одним признаком, по которому можно определить катод цилиндрического led, это скос на юбке прибора. У новых выводы имеют различную длину. Более длинный вывод подсказывает, где плюс у светодиода (анод).

Светодиоды для поверхностного монтажа тоже имеют отличительные признаки назначения выводов. Многие SMD LED имеют специальный скос (ключ) на одном из углов. Ключ указывает на минус (катод).

На корпусах некоторых типов SMD светодиодов наносятся специальные символы позволяющие определить полярность прибора. Некоторые из них показаны на фото.

Для закрепления изложенного материала рекомендуем посмотреть видео о том, как определить визуально где у светодиода плюс, а где минус

Распознавание с помощью мультиметра.

Самый надежный способ распознания полярности − использование специальных приборов. При помощи обычного мультиметра можно обозначить контакты у диодов с высокой степенью точности. Попутно обнаружится исправность элемента и цвет свечения. Воспользоваться тестером можно 3-мя путями.

Во-первых, проверить LED устройство на режиме «проверка сопротивления – 2 кОм». При этом следует прикоснуться щупами мультиметра к контактам светодиода. Если красный положительный щуп тестера коснется анода диода, а черный отрицательный – катода, то экран покажет значение 1600-1800 Ом. В противоположном случае тестер выдаст единицу. Значит, щупы нужно поменять местами. Если и это не помогло, значит, элемент неисправен. Узнать цвет свечения таким методом не получится.

Во-вторых, можно установить мультиметр в режим «прозвонка, проверка диода». Если красный провод дотронется до анода, а черный – до катода, то элемент будет светиться. Экран покажет число от 500 до 1200 мВ.

В-третьих, многие тестеры позволяют проводить измерения вовсе без щупов. Мультиметр должен обладать специальным отделом для проверки PNP и NPN транзисторов. В них есть разъемы, обозначенные буквами «Е» и «С». При проверке элемента в PNP-зоне, если катод вставить в гнездо «С», а анод − в «Е», то светодиод начнет излучать свет. Следовательно, полярность определена верно. При работе в NPN-отсеке свечение появится при противоположном размещении контактов: катод в «Е», а анод в «С». Пожалуй, это самый скорый способ определения распиновки. Кстати, если у изучаемого светодиода нет длинных выводов, то можно в разъемы поместить иголки, и LED элемент аккуратно присоединять к ним.

Тестирование варикапов

В отличие от обычных диодов, у варикапов p-n переход обладает непостоянной емкостью, величина которой пропорциональна обратному напряжению. Проверка на обрыв или замыкание для этих элементов осуществляется также, как у обычных диодов. Для проверки емкости потребуется мультиметр, у которого есть подобная функция.

Демонстрация проверки варикапа

Для тестирования потребуется установить соответствующий режим мультиметра, как показано на фото (А) и вставить деталь в разъем для конденсаторов.

Как правильно заметил один из комментаторов данной статьи, действительно, определить емкость варикапа, не оперируя номинальным напряжением невозможно. Поэтому, если возникла проблема с идентификацией по внешнему виду, потребуется собрать простую приставку для мультиметра (повторюсь для критиков, именно цифрового мульти метра с функцией измерения емкости верки конденсаторов, например UT151B).

Приставка к мультиметру для измерения емкости варикапа

Обозначения:

• Резисторы: R1, R2 -120 кОм (да, два резистора, да последовательно, нет одним заменить нельзя, паразитную емкость, далее без комментариев); R3 – 47 кОм; R4 – 100 Ом.
• Конденсаторы: С1 – 0,15 мкФ; С2 – 75 пФ; С3 – 6…30 пФ; С4 – 47 мкФ га 50 вольт.

Устройство требует настройки. Она довольно проста, собранное устройство, подключается к измерительному прибору (мультиметр с функцией измерения емкости)

Питание должно подаваться со стабилизированного источника питания (важно) с напряжением 9 вольт (например, батарея Крона). Меняя емкость подстрочного конденсатора (С2) добиваемся показания на индикаторе 100 пФ. Это значение мы будем вычитать от показания прибора

Это значение мы будем вычитать от показания прибора.

Данный вариант неидеален, необходимость его практического применения вызывает сомнения, но схема наглядно демонстрирует зависимости емкости варикапа от номинального напряжения .

Иные приборы и приспособления для проверки светодиода

При отсутствии мультиметра всегда можно проверить светодиод подручными средствами:

1. Батарейка. Схема проверки зависит от её напряжения:

3 вольта. При таком напряжении можно проверить большинство LED кристаллов. Их контакты или ножки соединяются с равнозначными по полярности сторонами батарейки.

Проверка светодиода в фонарике без выпаивания

4,5 вольта. Схема аналогична, но в цепь последовательно включается резистор сопротивлением от 150 до 200 Ом. Это позволяет избежать большого напряжения и выхода СД из строя.

Схема проверки светодиода батарейкой 4,5 — 12 вольт

• 9 вольт батарейка типа «крона». Схема аналогична цепи 4,5 вольт, но сопротивление составляет 750 Ом.
• 12 вольт. Используется для проверки светодиодных лент. Большое напряжение позволяет проверять сразу небольшие участки ленты.

1. Параллельно соединенные пальчиковые батарейки. Позволяет регулировать уровень напряжения в зависимости от вида светоизлучающего диода.

Проверка светодиода пальчиковой батарейкой

1. Зарядное устройство от мобильного телефона старого образца. Штекер зарядки обрезается, зачищаются провода. Для удобства можно припаять к ним зажимы «крокодильчики». Соблюдая полярность (красный к аноду, черный к катоду) зажимы соединяются с контактами СД.

Проверка светодиода зарядным устройством от старого мобильного телефона

1. Проверка инфракрасных светодиодов. Данный вид проверяется любым из удобных способов. Его отличие заключается в том, что человеческий взгляд не способен увидеть инфракрасное свечение. Для этого следует навести на диод камеру смартфона, на экране которого будет видно свечение.

Проверка свечения инфракрасного светодиода при помощи камеры смартфона