Как проверять исправность светодиодов мультиметром

Этот вид проверки — один из самых простых, производится с помощью мультиметра. Стандартный светодиод имеет два длинных контакта — анод и катод. Ножка катода немного длиннее, а при рассмотрении на просвет его электрод внутри корпуса крупнее. Для того, чтобы прозвонить светодиод, надо выполнить следующие действия:

  • перевести переключатель в положение Hfe (это режим проверки транзисторов);
  • отыскать на панели разъем с обозначениями PNP и NPN;
  • анод вставляется в слот С зоны PNP, а катод — в слот Е зоны NPN.

Эти контакты являются плюсовым и минусовым электродами и заставляют светодиод светиться. Если этого не происходит, то либо перепутана полярность (надо поменять местами выводы диода), либо элемент неисправен. Перед тем, как проверить светодиод мультиметром, рекомендуется определить, где у него анод и катод.

Поскольку мультиметры имеют разную конструкцию и характеристики, существует несколько разновидностей гнезд для проверки транзисторов.

Несмотря на разницу, все они имеют нужные слоты.

Сверхъяркие

Проверка желтых, синих и белых светодиодов, применяемых в качестве источников освещения и называемых сверхъяркими, особой сложности не представляет. Для этого выводы элемента достаточно подсоединить к источнику питания напряжением от 3 до 4,2 В (не более!).

В качестве подобного источника удобнее всего использовать пару полуторавольтных батареек, соединенных последовательно. Но в том-то и дело, что они далеко не всегда имеются под рукой.

Нельзя ли осуществить проверку посредством обычного мультиметра, которым располагает каждый радиолюбитель, тем более что в современных версиях этого прибора предусмотрен специальный режим для проверки диодов?

Оказывается, такая возможность есть. Хотя упомянутый режим ,по причине недостаточной мощности питания, в данном случае не поможет. Вместо него мы воспользуемся режимом измерения параметров транзистора, который также предусмотрен в каждой современной модели цифрового мультиметра.

Для исследования транзисторов тестер снабжен специальным разъемом, к которому подключаются выводы элемента. Он маркируется буквами PHP. Катод сверхъяркого светодиода (это самый короткий вывод) необходимо подключить вместо коллектора (позиция «С» на разъеме), а анод – вместо эмиттера (позиция «Е»). Если элемент годен, он начнет светиться, причем положение переключателя режимов измерения в данном случае значения не имеет.

В большинстве случаев осветительный элемент является частью светодиодной схемы и воткнуть его непосредственно в PHP-разъем без распайки не получится. Проверить же его с помощью щупов не представляется возможным, поскольку те не могут быть подключены к разъему.

Решить проблему можно путем изготовления несложной конструкции, состоящей из переходника и подключенных к нему щупов от старого или поломанного мультиметра.

Как сделать щупы с переходником на PHP-разъем

Нам понадобится совсем немногое:

  • два ненужных щупа (штекеры необходимо отрезать);
  • небольшой фрагмент двустороннего текстолита;
  • пара металлических скрепок;
  • СМД-светодиод (необходим для удобства эксплуатации, но устройство будет работать и без него).

К текстолитовой пластинке с каждой стороны следует припаять по скрепке, предварительно отогнув их концы на 180 градусов. Получится что-то вроде электрической вилки.

Толщина фрагмента текстолита должна быть такой, чтобы расстояние между штырьками «вилки» соответствовало расстоянию между входами «С» и «Е» на PHP-разъеме. Вот и все, переходник готов. Остается припаять к нему (опять же с двух сторон) провода от щупов.

Лучше размещать текстолит между скрепками несимметрично. Благодаря этому будет проще понять, какой стороной следует включать переходник в транзисторный разъем мультиметра, чтобы не перепутать полярность.

Конструкцию можно дополнить светодиодом типа SMD, на который будет возложена функция индикатора.

Как изготовить щуп своими руками

Если стандартных щупов, которыми можно было бы пожертвовать, у вас нет, вместо них можно использовать самодельные. Для их изготовления понадобится:

  • пара иголок;
  • залуженная проволока диаметром 0,2 мм (извлекается из многожильного провода).

Проволоку следует намотать на иглу, так чтобы ее витки плотно прилегали друг к другу, а затем припаять. Очень удобно использовать для этой цели никелированные иглы, тогда пайка производится максимально легко и быстро. Часто такой щуп обеспечивает более качественный контакт, чем стандартный.

Как проверить не выпаивая

Для того чтобы подключить щупы мультиметра к разъемам в колодке PNP, нужно припаять на них небольшие фрагменты, обычной канцелярской скрепки. Между проводами, на которые припаяны скрепки, для изоляции можно установить небольшую текстолитовую прокладку и замотать изолентой. Таким образом, получим простой по конструкции и надежный переходник, для подключения щупов.

Далее необходимо подключить щупы к ножкам светодиода, не выпаивая его из схемы изделия. Вместо тестера, для проверки led диода можно использовать одну батарейку крона, или несколько пальчиковых батареек. Подключение проводится аналогично, просто вместо переходника, для подключения к выходам батарейки щупов, можно использовать небольшие зажимы «крокодильчики».

Рассмотрим на конкретном примере, как проверить led, не выпаивая из схемы.

Проверка светодиодных ламп

Для удобства потребителей в настоящее время налажен выпуск ламп на основе светодиодов, которые имеют геометрическую конфигурацию, схожую с уже привычными лампами накаливания. Это дает возможность устанавливать светодиодные лампы в обычные светильники, питающиеся от сети 220 В.

В конструкцию такой лампы встроен специальный преобразователь тока – драйвер. Это устройство собирается из деталей, имеющих параметры, различающиеся в каждой отдельной модели. Это обстоятельство делает невозможным применение такого вида диагностики, как проверка светодиодной лампы мультиметром.

Светодиодную лампу прозванивают при помощи специального тестера. Он представляет собой прибор, внутри которого собрана схема, позволяющая проверять работоспособность ламп различных типов. Для этого на корпусе выполнены несколько разъемов под цоколи ламп, наиболее часто применяемых. Вывод результата проверки, осуществляется в виде звукового сигнала.

Проверка светодиодов без выпаивания

Для подсоединения щупов измерительного прибора к колодке PNP к ним следует припаять маленькие металлические наконечники, для чего можно использовать простые канцелярские скрепки.

Чтобы надежнее изолировать кабели с припаянными наконечниками, следует вставить между ними прокладку из текстолита и обмотать конструкцию изолентой.

Путем этих несложных манипуляций мы получим надежный и одновременно простой переходник, с помощью которого сможем подсоединить щупы мультиметра к контактам светоизлучающего диода.

Затем щупы подключаются к контактам LED-элемента, при этом выпаивать последний из общей схемы не требуется. Дальнейшая проверка производится в том же порядке, который описан выше.

Приведем наглядный пример проверки исправности светодиода без выпаивания его из схемы.

Проверка через PNP

Многие модели мультиметров оснащаются специальным PNP блоком, с помощью которого можно прозвонить свободный светодиод, не используя щупы. PNP представляет собой гнездо с несколькими отверстиями, в которые вставляются электроды LED-элемента. Электрические характеристики блока обеспечивают свечение исправного светодиода.

Чтобы проверить светодиод на PNP, нужно подключить его с соблюдением полярности. Положительный электрод (анод) вставляется в разъём E (эмиттер), а отрицательный (катод) – в C (коллектор).

Чтобы проверить светодиод мультиметром, не выпаивая из рабочей схемы, нужно сконструировать переходник из токопроводящего материала. Сама проверка не отличается от той, что описана выше. Главным неудобством выступает то, что отсутствует возможность вставить электроды LED-прибора в соответствующие гнёзда. Для этого их удлиняют с помощью тонкого проводника, которым может выступить швейная игла, раскрученная канцелярская скрепка или отрезок кабеля. Для проверки они припаиваются к электродам светодиода и прозваниваются либо щупами, либо через PNP блок. Убедившись, что светодиод находится в рабочем состоянии, проводники нужно будет аккуратно отпаять.

Сейчас в электротехнических магазинах можно купить специальные LED-тестеры. Они выполняются в виде устройства с собственным блоком питания и несколькими разъёмами, подходящими для подключения светодиодов разной конструкции.

Проверка исправности СД в фонаре

Для этого нужно разукомплектовать фонарь, отсоединив плату со светодиодами. Используем tester, снабженный щупами, которые подсоединены к разъему PNP. Необходимость в выпаивании LED с платы отсутствует, поскольку для проверки светодиодных ламп достаточно прикоснуться щупом непосредственно к микросхеме. Единственное, что нужно учитывать – полярность.

Читайте также  Размеры детского одеяла

Неисправный СД можно вычислить с помощью замера сопротивления в схеме. Если прозвонка дала нулевое значение этого параметра в параллельном подключении LED, можно сделать вывод, что как минимум один из СД поврежден. Затем можно использовать любой из приведенных нами способов по проверке.

Проверка светодиода при помощи батарейки

Чтобы проверить LED при помощи батарейки, нужно собрать цепь по схеме.

  1. LED1 – проверяемое устройство.
  2. 9V – источник питания (батарейка с напряжением 9В).
  3. VAΩ – измерительный прибор для замера V – напряжения, A – тока, Ω – сопротивления, АВОметр или мультиметр. На схеме работает в режиме измерения напряжения.
  4. R1 — токоограничивающий резистор.
  5. R2 – переменный резистор, задающий яркость светодиода.

Резистором R2 на мультиметре устанавливается номинальный рабочий ток. Исправный LED-элемент дает свет. Неисправный – не светит.

Термин «мультиметр» – транслитерация международного названия «Multimeter». Образован от терминов Multi – много и meter – измерять. Имеет названия «тестер», «АВОметр»– от Ампер-Вольт-Омметр.

Современный мультиметр – универсальный измерительный прибор с цифровым (англ. – digital) дисплеем.

Другое название прибора – «тестер»– транслитерация кириллицей международного термина tester – тестирователь, проверятель, испытатель.

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.

Как проверить диод?

Чтобы определить исправность диода можно воспользоваться приведённой далее методикой его проверки цифровым мультиметром.

Но для начала вспомним, что представляет собой полупроводниковый диод.

Полупроводниковый диод – это электронный прибор, который обладает свойством однонаправленной проводимости.

У диода имеется два вывода. Один называется катодом, он является отрицательным. Другой вывод – анод. Он является положительным.

На физическом уровне диод представляет собой один p-n переход.

Напомню, что у полупроводниковых приборов p-n переходов может быть несколько. Например, у динистора их три! А полупроводниковый диод, по сути является самым простым электронным прибором на основе всего лишь одного p-n перехода.

Запомним, что рабочие свойства диода проявляются только при прямом включении. Что значит прямое включение? А это означает, что к выводу анода приложено положительное напряжение ( +), а к катоду – отрицательное, т.е. (). В таком случае диод открывается и через его p-n переход начинает течь ток.

При обратном включении, когда к аноду приложено отрицательное напряжение (), а к катоду положительное ( +), то диод закрыт и не пропускает ток.

Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на обратно включённом диоде не достигнет критического, после которого происходит повреждение полупроводникового кристалла. В этом и заключается основное свойство диода – односторонняя проводимость.

У подавляющего большинства современных цифровых мультиметров (тестеров) в функционале присутствует возможность проверки диода. Эту функцию также можно использовать для проверки биполярных транзисторов. Обозначается она в виде условного обозначения диода рядом с разметкой переключателя режимов мультиметра.

Небольшое примечание! Стоит понимать, что при проверке диодов в прямом включении на дисплее показывается не сопротивление перехода, как многие думают, а его пороговое напряжение! Его ещё называют падением напряжения на p-n переходе. Это напряжение, при превышении которого p-n переход полностью открывается и начинает пропускать ток. Если проводить аналогию, то это величина усилия, направленного на то, чтобы открыть «дверь» для электронов. Это напряжение лежит в пределах 100 – 1000 милливольт (mV). Его то и показывает дисплей прибора.

В обратном включении, когда к аноду подключен минусовой () вывод тестера, а к катоду плюсовой ( +), то на дисплее не должно показываться никаких значений. Это свидетельствует о том, что переход исправен и в обратном направлении ток не пропускает.

В документации (даташитах) на импортные диоды пороговое напряжение именуется как Forward Voltage Drop (сокращённо Vf), что дословно переводится как «падение напряжения в прямом включении«.

Само по себе падение напряжения на p-n переходе нежелательно. Если помножить протекающий через диод ток (прямой ток) на величину падения напряжения, то мы получим ни что иное, как мощность рассеивания – ту мощность, которая бесполезно расходуется на нагрев элемента.

Узнать подробнее о параметрах диода можно здесь.

Проверка диода.

Чтобы было более наглядно, проведём проверку выпрямительного диода 1N5819. Это диод Шоттки. В этом мы скоро убедимся.

Производить проверку будем мультитестером Victor VC9805+. Также для удобства применена беспаечная макетная плата.

Обращаю внимание на то, что во время измерения нельзя держать выводы проверяемого элемента и металлические щупы двумя руками. Это грубая ошибка. В таком случае мы измеряем не только параметры диода, но и сопротивление своего тела. Это может существенно повлиять на результат проверки.

Держать щупы и выводы элемента можно только одной рукой! В таком случае в измерительную цепь включен только сам измерительный прибор и проверяемый элемент. Данная рекомендация справедлива и при измерении сопротивления резисторов, а также при проверке конденсаторов. Не забывайте об этом важном правиле!

Итак, проверим диод в прямом включении. При этом плюсовой щуп ( красный) мультиметра подключаем к аноду диода. Минусовой щуп (чёрный) подключаем к катоду. На фотографии, показанной ранее, видно, что на цилиндрическом корпусе диода нанесено белое кольцо с одного края. Именно с этой стороны у него вывод катода. Таким образом маркируется вывод катода у большинства диодов импортного производства.

Как видим, на дисплее цифрового мультиметра показалось значение порогового напряжения для 1N5819. Так как это диод Шоттки, то его значение невелико – всего 207 милливольт (mV).

Теперь проверим диод в обратном включении. Напоминаем, что в обратном включении диод ток не пропускает. Забегая вперёд, отметим, что и в обратном включении через p-n переход всё-таки протекает небольшой ток. Это так называемый обратный ток (Iобр). Но он настолько мал, что его обычно не учитывают.

Читайте также  Баня с бассейном своими руками

Поменяем подключение диода к измерительным щупам мультиметра. Красный щуп подключаем к катоду, а чёрный к аноду.

На дисплее покажется «1» в старшем разряде дисплея. Это свидетельствует о том, что диод не пропускает ток и его сопротивление велико. Таким образом, мы проверили диод 1N5819 и он оказался полностью исправным.

Многие задаются вопросом: «Можно ли проверить диод не выпаивая его из платы?» Да, можно. Но в таком случае необходимо выпаять из платы хотя бы один его вывод. Это нужно сделать для того, чтобы исключить влияние других деталей, которые соединены с проверяемым диодом.

Если этого не сделать, то измерительный ток потечёт через все, в том числе, и через связанные с ним элементы. В результате тестирования показания мультиметра будут неверными!

В некоторых случаях данным правилом можно пренебречь, например, когда чётко видно, что на печатной плате нет таких деталей, которые могут повлиять на результат проверки.

Неисправности диода.

У диода есть две основные неисправности. Это пробой перехода и его обрыв.

Пробой. При пробое диод превращается в обычный проводник и свободно пропускает ток хоть в прямом направлении, хоть в обратном. При этом, как правило, пищит буззер мультиметра, а на дисплее показывается величина сопротивления перехода. Это сопротивление очень мало и составляет несколько ом, а то и вообще равно нулю.

Обрыв. При обрыве диод не пропускает ток ни в прямом, ни в обратном включении. В любом случае на дисплее прибора – «1«. При таком дефекте диод представляет собой изолятор. «Диагноз» — обрыв можно случайно поставить и исправному диоду. Особенно легко это сделать, когда щупы тестера порядком изношены и повреждены. Следите за исправностью измерительных щупов, провода у них ох какие «жиденькие» и при частом использовании легко рвутся.

А теперь пару слов о том, как по значению порогового напряжения (падению напряжения на переходе — Forward Voltage Drop (Vf)) можно ориентировочно судить о типе диода и материале из которого он изготовлен.

Вот небольшая подборка, составленная из конкретных диодов и соответствующих им величин Vf, которые были получены при их тестировании мультиметром. Все диоды были предварительно проверены на исправность.