Согласно ГОСТ 15596-82:
Полярность светодиодов: определить визуально, где плюс, а где минус (все методы, как найти полярность SMD)
Профессионалы определяют минус и плюс светодиода уже в автомобиле своими удобными методами. Чаще всего они используют тестер, проверку транзисторной панели или питание через токоограничивающий резистор. Визуальная идентификация иногда практикуется, когда речь идет о конкретных известных брендах и новинках. Поэтому профессионалам не нужны советы по определению анода и катода светодиода. А вот любителям и новичкам эта статья будет полезна. Поговорим о народных способах самостоятельного определения, где у светодиода анод и катод, исправлении этих манипуляций и подводных камнях самодиагностики.
Как работает диод
Работа диода основана на различной проводимости двух полупроводников (в этой статье мы говорим только о них), соединенных вместе.
Полупроводник n-типа пропускает электроны, а полупроводник p-типа – дырки. Если полярность диода правильная, т.е. к полупроводнику n-типа приложено меньшее напряжение, а к полупроводнику p-типа – большее, то к каждому типу приложено постоянное напряжение, и диод открыт. Если сигналы питания поменять местами, то есть приложить обратное напряжение, диод будет закрыт. Почему это происходит?
На стыке двух полупроводников с разной проводимостью возникает небольшая область поляризации. Это происходит, когда электроны n-типа частично переходят в область p-типа. В этой области нет свободных электронов или дырок. При подаче постоянного напряжения источник питания восполняет недостающие электроны и дырки, что означает, что закрытая область перехода носителей заряда почти исчезает.
Электроны под действием электродвижущей силы, действующей на источник питания, перескакивают с одной дырки на другую, проходят через участок p-типа и падают на проводник.
Что произойдет, если мы изменим полярность источника питания: подключим плюс к участку n-типа, а минус – к p-типу? В этом случае электроны в области n-типа будут двигаться в сторону источника питания, расширяя закрытую область, тем самым увеличивая внутреннее сопротивление диода. В этом случае диод будет закрыт.
Конечно, если увеличить напряжение на диоде, электроны могут проскочить через область насыщения, и через диод потечет ток. Некоторые диоды работают в таком режиме и называются стабилитронами.
Выпрямительные диоды, с другой стороны, не любят таких условий и могут выйти из строя. Стабилизирующие диоды имеют не только обратное напряжение, но и ток, при котором они могут работать. Если эти значения превышены, может произойти необратимый процесс – тепловой отказ – и устройство выйдет из строя.
Общая информация о полярности светодиодов и ее важности
Зачем вообще нужно определять "+" и "-" в светодиодах, почему они не маркируются соответствующим образом или почему не разработана единая система маркировки? В настоящее время светодиоды настолько массово производятся во всем мире и стоят так дешево, что производителям нет необходимости усложнять себе жизнь специальной маркировкой или соблюдением нормативных требований. Вот и все! Так что доверять пиктограммам и визуальным различиям в деталях диодов каждый должен на свой страх и риск.
Радиолюбители и любители "ракеты ручной работы" должны приспособиться к таким сложным условиям. Когда вы покупаете новый светодиод и берете использованный паяный диод, вы никогда не можете быть на 100% уверены, что знаете, где находятся анод и катод, пока не проверите их с помощью диодного тестера. Если вы подключите его без проверки, светодиод может быть пробит, и схема не будет работать, поскольку светодиод пропускает ток только в одном направлении (исключение составляют так называемые мигающие светодиоды, двухцветные светодиоды и ИК-светодиоды). Правильное назначение выводов обеспечит нормальную работу схемы.
Современные светодиоды, наиболее часто используемые в работе
Светодиоды различаются по мощности, цвету, типу корпуса и т.д. Наиболее часто в схемах используются маломощные светодиоды DIP и SMD диаметром от 3,5 и 5,0 до 10,0 мм. Однако в последнее время светодиодные "доноры" (фонари, ленты, светильники, компоненты с подсветкой) увеличили мощность с 0,5 Вт до 1 Вт и более.
В корпусе DIP светодиод представляет собой маленькую лампочку с ножками, определяющими полярность. Однако назначение выводов не всегда соответствует фактической полярности.
В SMD-пакете определить анод и катод еще сложнее, и для визуального тестирования приходится полагаться на адекватность производителя, который маркирует катод срезом/скосом на упаковке или пиктограммами. Этому способу маркировки полярности также нельзя доверять на 100%. Бывает много неожиданных сюрпризов.
Как определить полярность диода?
Существует несколько способов самостоятельного определения полярности диода с разной степенью надежности. Методы с использованием прибора:
Основные выводы
Полярность диода никогда не определяется профессионалами визуально, так как их модификации очень сильно различаются, а производители не берутся соблюдать единые требования. Поэтому, перефразируя известную поговорку, можно сказать: "Что для белого светодиода хорошо, то для красного – смерть".
Самые надежные методы определения плюса и минуса требуют оборудования: тестера и токоограничивающего резистора при проверке питания. Для радиолюбителей и "самоделкиных" это не проблема, у каждого под рукой есть тестер. Но для любителей проще определить анод и катод светодиода 100% через блок питания, но не напрямую, а через токоограничивающий резистор. Существует большая опасность пережечь кристаллы или сократить срок их службы настолько, что они быстро перегорят.
Типы светодиодов
Диоды можно классифицировать по-разному. Но чтобы определить полярность, важно знать, какими они бывают по конструкции:
- ДИП – цилиндрическая лампочка, содержащая кристалл на длинных "ножках", которые являются катодом и анодом. Чаще всего используется для сигнальных целей. Они характеризуются малым углом освещения (20-120 градусов), низким световым потоком и снижением яркости до 70 процентов во время работы.
- Spider Led – это диод DIP с 4 выводами. Этот диод обладает лучшим тепловыделением и надежностью. Он используется в автомобильных и осветительных приложениях.
- SMD – это современный тип светодиодов. Разница в конструкции заключается в том, что чип устанавливается непосредственно на подложку, из которой получается теплоотвод. Они надежны, имеют небольшие размеры и высокую световую отдачу.
Как определить полярность светодиода
В зависимости от типа и конструкции, полярность светодиода можно определить:
- по внешнему виду;
- с помощью тестера;
- с помощью источника питания.
Как определить полярность светодиода по внешнему виду?
Полярность светодиода можно определить визуально по различным признакам. Если это неиспользуемый DIP, то длинная ножка – анод (плюс), короткая – катод (минус). Это можно легко запомнить: К – короткая, катод.
У некоторых производителей катод обозначен точкой или небольшой выемкой на корпусе.
Если DIP не новый, внимательно осмотрите кристалл под лампой. Анод имеет гораздо меньший размер контакта, чем катод. Катод шире и похож на флажок или чашу.
На фотографии выше ножка катода короче, но размер контакта под лампочкой намного больше. Поэтому для определения полярности светодиода DIP мультиметр может и не понадобиться. А как насчет SMD светодиодов?
Полярность SMD светодиодов
SMD-светодиоды сейчас активно используются практически во всем – от небольших фонариков до лампочек. Однако заглянуть внутрь кристалла не представляется возможным. Поэтому важно обращать внимание на внешнюю маркировку, плату и корпус.
Например, у некоторых производителей на одной стороне диода есть маркировка в виде небольшого зазора. Контакты со стороны этого зазора являются катодом.
Кроме того, на некоторых марках светодиодов производитель использует пиктограммы в виде символов с указанием направления протекания тока. В этом случае контакт, на который направлен символ, будет катодом.
Как определить, где плюс, а где минус
Полярность светодиода можно определить несколькими способами:
- визуально (по длине колпачка, внутренней части колбы, толщине контактов);
- С помощью измерительного прибора (мультиметра, тестера);
- Подключив источник питания;
- с помощью технической документации.
Наиболее распространенным методом является визуальный осмотр устройства. Производители стараются указывать маркировку и наклейки, по которым можно определить, где находится плюс и минус светодиода. Все вышеперечисленные методы просты и могут быть использованы человеком без соответствующих знаний.
Визуальный осмотр
Визуальный осмотр – самый простой способ определения полярности. Существует несколько типов корпусов светодиодов. Наиболее распространены цилиндрические диоды диаметром 3,5 мм и более. Чтобы определить катод и анод диода, необходимо осмотреть устройство. Через прозрачную поверхность можно увидеть, что площадь катода (отрицательный контакт) больше площади анода (положительный контакт). Если нет возможности заглянуть внутрь, стоит посмотреть на клеммы, они тоже отличаются по размеру. Катод будет больше.
Поверхностные светодиоды широко используются в прожекторах, лентах и светильниках. Контакты в них также можно определить визуально. Они имеют ключ (скос), который указывает на отрицательный электрод.
Важно: Чем массивнее и мощнее светодиод, тем больше вероятность визуально определить, где находится анод и катод.
Некоторые светодиоды могут иметь маркировку, указывающую на полярность. Это точка, круговая полоска, смещенная в сторону плюса. Более старые образцы имеют заостренную форму с одной стороны, которая соответствует положительному электроду.
Индивидуальные случаи
Для некоторых типов светодиодов существуют дополнительные способы проверки полярности.
Распиновка 5-мм светодиодов
5-мм маломощные светодиоды встречаются довольно часто. На них легко определить катод и анод. Если вы посмотрите на лампочку, то увидите, что она состоит из двух частей. Широкая часть – это катод, а узкая – анод.
В новых элементах вы можете проверить длину ножек. Более длинная ножка соответствует положительному электроду, а более короткая – отрицательному контакту.
В противном случае проверку можно выполнить с помощью тестера.
Как определить анод и катод диода мощностью 1 Вт и более?
В современных фонарях и прожекторах используются мощные светодиоды 1 Вт или SMD, предназначенные для поверхностного монтажа. Чтобы определить электроды, посмотрите на компонент. Модели мощностью 0,5 Вт и более маркируются насечкой. Анод обозначается знаком плюс.
Как узнать полярность SMD
Невозможно увидеть внутреннюю часть SMD-светодиода. Проверьте маркировку на корпусе устройства. На некоторых моделях катод может быть помечен скосом с одной стороны.
Помимо скоса, для определения полярности можно использовать следующие маркировки:
- Теплоотвод – расположен ближе к аноду в нижней части корпуса;
- Пиктограмма.
SMD диоды могут использоваться в любых приложениях – светильники, лампы, ленты, идентификация.
Как определить плюс на маленьком SMD диоде?
На маленьких SMD диодах может быть другой способ маркировки. На поверхность компонента может быть нанесена пиктограмма в виде треугольника, U-образной или Т-образной формы. Проверьте, в какую сторону направлен треугольник или полка. Угол указывает на направление тока. Следовательно, провод является минусовым.