Полярность светодиода: как определить катод и анод самостоятельно

Как и любой полупроводниковый прибор с односторонней проводимостью, светодиод критичен к правильности включения в цепь постоянного тока. Для нормальной работы анод и катод светодиода должны подключаться к соответствующим полюсам источника напряжения согласно принципиальной схеме. Чтобы определить цоколевку светоизлучающего элемента, существует несколько способов.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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

Цоколевка светодиода путем подачи питания

Преимущество этого метода в том, что его можно использовать для светоизлучающих диодов с любыми параметрами (падение напряжения и номинальный ток). Для такой проверки лучше использовать источник питания с установкой ограничения тока, или хотя бы с его индикацией для контроля. В противном случае можно вывести чувствительный полупроводниковый прибор из строя.

Если имеется регулируемый источник, надо произвольным образом подключить светодиод к его выходу и подать напряжение, постепенно увеличивая его от нуля. Выше 2-3 В питание поднимать не следует, чтобы элемент не сгорел. Если он не зажегся, надо снять напряжение и переключить выводы противоположным образом.

Постепенно поднимая напряжение, можно визуально определить момент зажигания светодиода. В этом случае плюсовой вывод источника присоединен к аноду, а минусовой – к аноду излучающего элемента.

Если регулируемого источника нет, то можно попытаться использовать нерегулируемый блок питания с напряжением заведомо выше напряжения питания светодиода. В этом случае испытания проводить только через резистор 1-3 кОм, включенный последовательно с полупроводниковым прибором.

Если и в том, и в другом случае светодиод не загорается, можно попробовать провести проверку с увеличенным напряжением. Если элемент неисправен, ему это вреда не принесет, а если он рассчитан на повышенное напряжение, то появится вероятность узнать правильное расположение выводов.

Рекомендуем: Как узнать на сколько вольт светодиод

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

При помощи батарейки

Если источник питания отсутствует, можно попытаться определить расположение выводов от гальванического элемента, но следует иметь в виду особенности такой проверки:

• батарейка может выдавать напряжение, недостаточное для открытия p-n перехода.
• бытовые гальванические элементы имеют небольшую мощность, и выдаваемый ток нагрузки невелик – он зависит от начальной мощности батарейки и от остаточного заряда.

В таблице приведены параметры некоторых отечественных светодиодов. Очевидно, что распространенные полуторавольтовые химические источники тока не смогут зажечь ни один прибор из списка.

Тип прибора	Прямое падение напряжения, В	Рабочий ток, мА
АЛ102А	2,8	5
АЛ307А	2	10
АЛ307В	2,8	20

Чтобы увеличить напряжение, можно соединить батарейки последовательно. Для увеличения мощности – параллельно (только для элементов одного напряжения!). В итоге может получиться громоздкая конструкция, не гарантирующая конечного результата. Поэтому пользоваться таким методом лучше в тех случаях, когда других путей нет.

Маркировка

Существует три основных параметра, характеризующие конденсатор: показатель номинальной емкости, допуска и штатного напряжения. В большинстве случаев применяется два метода маркировки – буквенно-числовой и числовой.

В первом случае буква обозначает величину емкости (μ, nF, pF) и играет роль десятичной запятой. Например, если неполярный конденсатор имеет маркировку 1 μ, значит это деталь с емкостью 1 мкф, а надпись 3μ3 – 3,3 мкФ.

Для обозначения допуска может использоваться буквенная кодировка, ее расшифровка представлена на рисунке 8.

Рабочее напряжение емкости также может обозначаться буквенным кодом, ниже приведена его раскодировка.

Емкости небольшого размера, например, в SMD исполнении принято маркировать трехзначным цифровым кодом.

Чтобы не запоминать все значения таблицы, воспользуйтесь следующим правилом расшифровки: значения приводятся в пикофарадах, первое и второе значение – мантисса, третье – степень с основанием 10. Например, надпись 331 будет означать 330 пФ (33*10).

По внешнему виду

Иногда можно определить полярность по внешнему виду. У некоторых типов светодиодов на корпусе есть ключ – выступ или метка. Чтобы определить, какой вывод помечен ключом, лучше ознакомиться со справочными материалами.

У бескорпусных светодиодов производства СССР можно выяснить цоколевку, присмотревшись к внутреннему устройству прибора сквозь слой компаунда. Вывод катода имеет большую площадь и сделан в виде флажка. Этот принцип мог стать стандартом, но сейчас производители его строго не соблюдают, поэтому данный способ ненадежен, особенно для элементов от неизвестного производителя. Поэтому использовать такое определение выводов можно только для предварительной ориентировки.

Цоколевку отечественных светодиодов можно узнать по длине ножек – вывод анода делается более коротким. Но это верно только для элементов, не бывших в употреблении – при установке на место выводы могут быть обрезаны произвольно.

Для наглядности рекомендуем к просмотру видео.

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.

С помощью техдокументации

Другие способы определения выводов можно поискать в техдокументации на элементы – в справочниках или онлайн-источниках. Для этого как минимум необходимо знать тип светодиода или его производителя. В документации может содержаться информация о габаритах и цоколевке прибора.

Но даже если данных сведений в спецификации не найдется, напрасно усилия не пропадут. Техдокументация может стать источником информации о предельных параметрах электронного прибора. Эти знания помогут правильно выбрать режим работы, а также не допустить выхода светодиода из строя при проверке расположения выводов.

Полярность SMD-светодиода

На текущий момент все более популярными становятся безвыводные элементы для непосредственного монтажа на плату (SMD – surface mounted device). Такие радиоэлементы, в отличие от обычных, имеют преимущества:

• в процессе изготовления печатной платы не надо сверлить отверстия – технология становится дешевле и быстрее;
• электронные устройства получаются меньших размеров;
• упрощается конструирование ВЧ-устройств – отсутствие выводов сводит к минимуму паразитные наводки.

Но стремление к миниатюризации имеет оборотную сторону – определить выводы СМД-светодиода сложнее. К нему трудно подключить щупы тестера или источника питания. Поэтому важно нанесение понятной маркировки прямо на корпус элемента для исключения ошибок при монтаже. Такое обозначение выполняется в виде метки на корпусе (скоса или углубления) или в виде мнемонического рисунка.

А самым простым случаем является включение светоизлучающего диода в цепь переменного тока. В этом варианте полярность светодиода значения не имеет.