Come individuare le caratteristiche di un led ?

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Come individuare le caratteristiche di un led ?

Messaggio da Enotria » 04/03/2016, 0:26

Una domanda che mi sono posto ed a cui non ho trovato una soluzione "furba".

Poniamo di avere in mano un LED sconosciuto, senza sigle, senza indicazioni.
Come posso conoscere le sue condizioni di lavoro senza metterlo in pericolo o, peggio, distruggerlo ?

Per la tensione di lavoro è facile, l'aumento tenendo d'occhio l'assorbimento o l'emissione di luce.
Ma per la corrente massima come posso fare ?
L'aumento controllando la temperatura ? Non è certamente il massimo della praticità.
Se poi non ha un efficace smaltimento del calore, prima che l'aumento di temperatura dalla giunzione mi arrivi al sensore, quello mi è già defunto da un pezzo !

Avete qualche suggerimento più semplice ?


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Re: Come individuare le caratteristiche di un led ?

Messaggio da eliocor » 04/03/2016, 1:48

Hai bisogno di un alimentatore (di precisione) con regolazione in corrente e tensione.
Per iniziare regoli il limite in corrente a 10 o 5 mA con tensione massima di uscita di non più di 4V (se presumi che il led sia tra l'infrarosso e il giallo, puoi regolare la tensione massima di uscita a 2.5V)
Connetti l'alimentatore al LED: si accenderà e ne potrai vedere il colore. Se non lo vedi, il dispositivo sotto test POTREBBE essere infrarosso, da cui la tensione diretta che sarà attorno agli 1.2V
Aumenta lentamente la corrente e segnati il valore della tensione (l'alimentatore sarà in limitazione di corrente, per cui la tensione della giunzione Vf sarà dipendente dalla corrente che ci passa).
Fai un grafico con corrente sulle X e tensione (Vf) sulle Y. Quando la curva incomincia a derivare in maniera esponenziale ti avvicini al limite del LED.

Questo in poche parole...
Domani provvedo a scrivere in maniera più dettagliata come fare questo esperimento, facendo riferimento al documento postato stasera da Dario (che come ho scritto, è ricco di imprecisioni, ma non è da buttare via).
Magari posso provare a spiegare come si fanno ad interpretare i grafici di un datasheet di un LED.


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Re: Come individuare le caratteristiche di un led ?

Messaggio da Enotria » 06/03/2016, 17:11

D'accordo sul come individuare la tensione di funzionamento, ma per la massima corrente sopportabile come si può fare ?

Considera che alcuni non hanno il dissipatore, altri si, per cui anche la capacità di trasmettere all'esterno la temperatura della giunzione è molto diversa.

Pensavo anche se fosse possibile capire qualche cosa della corrente massima guardando con uno stereo microscopio la giunzione, solo che spesso questa è coperta dalla pasta gialla che usano per diffondere meglio la luce.

Forse, l'unico metodo per capire le caratteristiche è quello del cerino, peccato però che poi non lo puoi più utilizzare.


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Re: Come individuare le caratteristiche di un led ?

Messaggio da eliocor » 06/03/2016, 23:27

OK, incomincia ad essermi più chiaro ciò che vuoi sapere, ma penso che prima sia meglio provvedere a chiarire perchè un LED deve venire alimentato in corrente e non in tensione.
Per regolazione in "corrente" si intende che l'alimentatore, invece di generare una tensione costante, fornisce al carico una corrente costante.
Prendiamo prima di tutto il documento nominato da Dario (che pur contenendo una discreta serie di imprecisioni, ha pur sempre alcune informazioni interessanti):
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da cui a pagina 16 troviamo la tabella II.1* in cui è scritto che la Vf (Voltaggio di andata: che mostrosa traduzione... Leggilo piuttosto come "tensione diretta") di un LED bianco a 20mA è di 3.6V

Dato che sono persona che non mi fido e comunque perché mi andava di fare un "esperimento", ho tirato fuori i seguenti strumenti:
- Alimentatore lineare Agilent [External Link Removed for Guests]
- 2x multimetri Agilent [External Link Removed for Guests] controllati (come al mio solito) prima dell'uso con un calibratore Data Precision 8200
- svariati LED (di colori diversi) tra cui un [External Link Removed for Guests] bin:V con le seguenti caratteristiche:
MaximumRatings.gif
dove il dato che più ci interessa è che la corrente MASSIMA supportata dal LED è di 30mA
Ho collegato LED e strumenti come da immagine:
Immagine
Partendo da una tensione di uscita di 1V ho incominciato ad incrementarla LENTAMENTE e quando il LED ha incominciato ad illuminarsi ho incominciato a trascrivere tensioni e correnti.
Ho continuato per piccoli passi sino a quando la corrente che passava per il LED è arrivata a circa 30mA.
Per resistrare i dati NON ho usato l'interfaccia seriale di comunicazione per una semplicissima ragione: i LED hanno un cosiddetto coefficente di temperatura negativo, ovvero quando la loro temperatura sale, la loro resistenza (sarebbe più corretto dire: "la loro Vf") tende a diminuire. Quindi ogni volta che aumentavo la tensione di alimentazione (e di conseguenza la corrente che passava nel LED) davo tempo al LED di stabilizzarsi in temperatura (circa una ventina di secondi) prima di fare la lettura.
Le cifre significative dei valori riportati (tensione e corrente) sono a risoluzione più bassa di quella reale dei multimetri ma più che sufficienti per le mie esigenze.
table_(Vf-If).gif
Grafico_(Vf-If).gif
Che cosa si evince dal grafico (comparato con il seguente, riportato nel datasheet)?
Figure2.gif
Che bastano piccolissime variazioni di tensione per cambiare in maniera notevole la corrente che scorre nel LED: 3.337V->20.2mA e 3.434V->30.2mA!
Ovvero 0.1V di differenza possono portare il LED ai suoi limiti massimi (sono solo il 3% di differenza)!
Siamo sicuri che il nostro alimentatore possa SEMPRE fornire la tensione di alimentazione con tale precisione? Questo senza tenere conto del coefficiente di temperatura negativo del LED: se esso aumenta di temperatura, la corrente che vi passa attraverso (a tensione costante) aumenta, ma se la corrente aumenta, si innalza la temperatura con l'innesco di quello che viene definito effetto a valanga. Il led andrà a funzionare ad un regime superiore a quello massimo consentito, da cui una notevole riduzione della sua vita.

Se alimentiamo il nostro LED con un alimentatore regolato in corrente, tali problemi non esistono: qualsiasi siano le sue condizioni di lavoro (temperatura, ...) il dispositivo può rimanere sempre nei parametri consentiti.
Se poi i led fossero messi in serie le cose sarebbero ancora più gravi se alimentati in tensione costante: ma di questo eventualmente ne parliamo un'altra volta.

Perché ho scritto tutto questo? Perché ancor prima di preoccuparsi di tensioni di alimentazione e dissipazione è importante evitare di distruggere il LED, specialmente se esso è di potenza.
Una volta alimentato correttamente si può incominciare a vedere come fare per cercare di identificarne le caratteristiche senza riuscire a distruggerlo.
Per fare ciò (se vi interessa) posso vedere di fare un post che spiega come attrezzarsi per cercare di capire i limiti di un LED senza possederne il datasheet. Suggerimento: si gioca sul coefficiente di temperatura.

_ Elio.

Dati rilevati e loro grafico:
Vf-If.xlsx
*) tale tabella contiene svariate imprecisioni, ad esempio per i LED ambra dove la Vf reale va dagli 1.9 ai 2.1V
Non hai i permessi necessari per visualizzare i file allegati in questo messaggio.
Ultima modifica di eliocor il 08/03/2016, 17:30, modificato 1 volta in totale.


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Re: Come individuare le caratteristiche di un led ?

Messaggio da marconmeteo » 07/03/2016, 22:06

Grazie Elio, ottima disamina che pone chiarezza su questo argomento che anche io non conoscevo così a fondo.


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Re: Come individuare le caratteristiche di un led ?

Messaggio da Francesco » 07/03/2016, 23:16

Grazie Elio della spiegazioni, li uso ma non li conoscevo cosi bene.


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Re: Come individuare le caratteristiche di un led ?

Messaggio da eliocor » 08/03/2016, 17:53

Ho aggiunto al precedente post lo "schema" del circuito di prova così da rendere più chiaro come ho fatto i test.
Appena trovo un po' di tempo vedrò di integrare con ulteriori dettagli su come [non] lavorare con i LED e cercherò anche di rispondere alla fatidica domanda: "come individuare le caratteristiche di un LED" non possedendo il datasheet.
Purtroppo per alcuni di questi test è necessaria un po' di attrezzatura: niente di particolarmente introvabile o costosa, ma comunque sempre qualcosa di non "standard".


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Re: Come individuare le caratteristiche di un led ?

Messaggio da Datman » 28/11/2016, 23:09

Fate attenzione agli alimentatori con regolazione della corrente: non è detto che sia adatta per prove simili! Se il condensatore in uscita è di capacità elevata, se si collega il LED dopo aver regolato la corrente può essere attraversato da un impulso di corrente elevato che può danneggiarlo. Certo, se c'è questo problema si nota, perché il LED fa un lampo. E' come il cerino: se uno fa un lampo e si danneggia, sai perché e non lo fai più.

Per provare i LED, salvo realizzare un apposito regolatore di corrente con un transistor (senza condensatorone in uscita!) e un potenziometro e poco altro, si può regolare l'alimentatore a 12V e poi regolare la corrente con un potenziometro e una resistenza. La resistenza limita la corrente quando il potenziometro raggiunge 0 ohm.

I classici LED da 3mm e 5mm hanno una tensione di soglia che va da 1,6V (LED rossi classici) passando per i 2~2,4V dei gialli e dei verdi a 3,5V~3,8V (LED bianchi e UV).


Gianluca
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