اندازه گیری مقاومت پویا از یک LED و نحوه ایجاد یک مدل SPICE

در این مقاله روش اندازه گیری مقاومت پویا از یک LED را مورد بررسی قرار می دهیم. امروزه LED ها جایگزین لامپ های رشته ای، CFL و هالوژن ها شده است. لامپ های LED برای صرفه جویی در مصرف برق بسیار کارآمد هستند و بسیار مطمئن تر نسبت به دیگر لامپ ها هستند. بیشتر LED ها به منظور حفظ روشنایی یکنواخت در رشته های موازی با تطابق با نوری درخشان و مناسب، از درایورهای جریان ثابت تغذیه می شوند. ثبات یک تنظیم کننده جریان ثابت، به امپدانس LED پویا بستگی دارد. اندازه گیری خازن های LED تعبیه شده به جلو نیز گنجانده شده است، زیرا این امر ثبات راننده را تحت تأثیر قرار می دهد و می تواند برای ارزیابی EMI مهم باشد، به خصوص در مواردی که جریان LED برای نور کم است.

پیشنهاد ما: آموزش برق ساختمان 1 و 2 با مدرک قابل تایید از سازمان فنی و حرفه ای

ساختار LED

برای اندازه گیری مقاومت پویا باید با ساختار ال ای دی آشنا باشیم. یک LED دارای یک اتصال نیمه هادی با ولتاژ رو به جلو می باشد و به طور معمول در محدوده 2.5 تا 3 ولت است. بسیاری از برنامه ها از آرایه های LED در تنظیمات موازی یا سری استفاده می کنند. علاوه بر این، LED ها را می توان به عنوان آرایه های از پیش آماده شده با رنگ های متعدد در تنظیمات موازی/سری خریداری کرد.

آماده سازی دستگاه تحت آزمایش (DUT)

اندازه گیری مقاومت پویا LED ها در مقایسه با سایر انواع اندازه گیری امپدانس دو مورد را نشان می دهد. یک مورد این است که چراغ های LED بسیار روشن هستند و در مواردی مانند دیودهای لیزر، ممکن است منجر به آسیب چشم، در صورت عدم رعایت نور قابل مشاهده باشد. (در صورت عدم استفاده دقیق از نکات ایمنی)

مسئله دوم این است که LED های پرقدرت ممکن است داغ شوند و در این صورت به خنک کننده نیاز است. یکی از دلایل اندازه گیری امپدانس پویا به طور مستقیم (به جای استفاده از مشتق ولتاژ در مقابل منحنی جریان) این است که امپدانس نسبت به ولتاژهای اندازه گیری شده DC، نسبت به گرما حساسیت کمتری دارد.

یکی از راه های به دست آوردن امپدانس پویا برای LED، منحنی تنش ولتاژ DC و داده های جاری به معادله Shockley است، ارزیابی اولین مشتق ولتاژ از معادله Shockley با توجه به نتایج جریان LED در مقاومت دینامیکی LEDاین کار امکان پذیر است، اما به اثبات ریاضی پیچیده ای نیاز دارد. دو کمبود دیگر برای استفاده از اندازه گیری ولتاژ و جریان وجود دارد که هر دو با اندازه گیری مستقیم امپدانس LED برطرف می شوند.

1. ولتاژها با گرمایش کم می شوند. اندازه گیری مقاومت مستقیم نسبت به گرما حساسیت کمتری دارد.
2. روش امپدانس مستقیم نه تنها مقاومت را فراهم می کند بلکه می توان سلف و خازن را نیز ارزیابی کرد.

در نهایت، می خواهیم یک مدل SPICE عمومی از LED داشته باشیم که با هر شبیه ساز SPICE کار کند. مدل SPICE همچنان معادله شوكلي را جاي مي دهد زيرا SPICE از اين معادله براي نشان دادن اتصالات نيمه هادي استفاده مي كند. اندازه گیری امپدانس مستقیم دو شرط مدل SPICE را ارائه می دهد، که در کنار هم برای نشان دادن امپدانس LED به عنوان تابعی از جریان LED مناسب هستند. برای مدل سازی ولتاژ DC  ، به یک ولتاژ DC نیاز خواهد بود و اندازه گیری را می توان در جریان کم انجام داد، جایی که گرمایش کمتر از مشکل است. برای نصب در اینجا ، چراغ جلو شامل یک فن خنک کننده و چهار آرایه LED نصب شده بر روی هیت سینک آلومینیومی است. یک لوله شیشه ای به عنوان مجرای هوا برای توزیع هوای خنک کننده بر روی LED ها عمل می کند.

در این جا هر چهار آرایه LED را از درایور فعلی جدا شده ، سپس سیم های کوتاه را به یکی از آرایه ها لحیم شده است. نوار الکتریکی برای کاهش روشنایی در اطراف لوله شیشه ای پیچیده شده است بنابراین نیازی به محافظت از چشم نداریم.

تنظیم و اندازه گیری مقاومت پویا

هدف اندازه گیری مقاومت پویا LED در جریان های متفاوت عملیاتی است. در این جریان ولتاژ LED با تعدیل AC می شود. آنالایزر پاسخ فرکانس (FRA) برای تهیه سیگنال مدولاسیون در حین اندازه گیری ولتاژ مدولاسیون از طریق LED و جریان مدولاسیون از طریق LED استفاده می کند. تقسیم ولتاژ مدولاسیون توسط جریان مدولاسیون مقاومت دینامیکی LED را به ما ارائه می دهد.

انژکتور خط Picotest J2121A با اندازه گیری جریان جدا شده و خروجی مدوله شده، اندازه گیری را ساده می کند. تغذیه انژکتور از منبع تغذیه جریان ثابت، مانند P9610A، امکان کنترل دقیق جریان عملکرد را فراهم می آورد.

تنظیمات را کالیبره کنید

تنظیم اندازه گیری مقاومت پویا باید کالیبره شوند. برای این منظور ، J2121A شامل یک کالیبراسیون یک اهم در یک لامپ است. حد فعلی منبع تغذیه را روی 500mA تنظیم کنید و اتصال پروب را به نقاط تست کالیبراسیون وصل کنید. یک کالیبراسیون از طریق FRA را انجام دهید. با کم کردن امپدانس های کابل از مقادیر اندازه گیری شده، تنظیمات اعمال می شود. تنظیم کالیبراسیون در شکل 3 نشان داده شده است، که در آن می توانید اتصالات گیره گیتور به چراغ DUT را مشاهده کنید.

توجه: در این آزمایش قدرت فن خنک کننده، از یک منبع تغذیه جداگانه تأمین می شود، بنابراین جریان جریان LED DC که برای توصیف LED استفاده می شود، تأثیر نمی گذارد.

در شکل 4، یک J2121A را مشاهده می کنید که به کالیبراسیون یک اهم Bode 100 متصل شده است. منبع تغذیه جریان ثابت روی 500mA تنظیم شده است و اتصال پروب مانیتور ولتاژ کالیبراسیون را نشان می دهد. همچنین می توانید اتصال مانیتور جریان جدا شده متصل به CH1 Bode 100 و شاخه ها را مشاهده کنید که LED را به J2121A متصل می کند.

انجام جابجایی فرکانس

برای اندازه گیری مقاومت پویا، کالیبراسیون یک اهم با LED جایگزین شده می شود. توجه داشته باشید که منبع تغذیه دوم، توان فن را تأمین می کند. LED روشن است ، اما با استفاده از نوار الکتریکی پیچیده شده در لوله شیشه ای ، میزان روشنایی زیاد نمی شود.

وسعت میدان و اندازه گیری های FRA به همراه جریان عملیاتی در حافظه ذخیره می شوند. وسعت میدان از 10mA تا 1.5A انجام می شوند. شیب افزایش در جریانهای بالاتر، در اثری سیاه سفید 100-100 کیلوهرتز ، ممکن است ناشی از خود گرمایشی باشد. در جریان کم ، LED نشان دهنده مقاومت بالایی است و سیگنال نویز است.

اگر یک برچسب برای دقت (و این یک ویژگی خوب است)، باید مقاومت (و القای) سیم های کوتاه اتصال J2121A را به آرایه LED تفریق کنید. در تنظیمات من ، این حدود 20 milliOhms است.

توجه: اگرچه ممکن است وسعت دامنه مدولاسیون برای کاهش نویز وسوسه انگیز باشد، مطمئن باشید که انجام این کار نتیجه را تغییر نمی دهد. افزایش دامنه بیش از حد باعث اندازه گیری سیگنال بزرگ می شود و اندازه گیری سیگنال کوچک نیست.

جمع بندی اندازه گیری مقاومت پویا

در این مقاله اندازه گیری مقاومت پویا از یک LED را مورد بررسی قرار دادیم. امروزه لامپ های LED در برق کشی ساختمان نقش پررنگی دارند. این لامپ ها با مصرف پایین و توان بسیار کم نسبت به لامپ های قدیمی قادرند حجم نور قابل توجهی را تولید کنند. در ساختمان های جدیدی که سیم کشی می شود، در مرحله نصب کلید و پریز و لامپ ها حتما در برخی بخش های خانه از این لامپ های ال ای دی استفاده می شود زیرا علاوه بر به صرفه بودن از زیبایی خاصی هم برخوردارند. یک متخصص برق ساختمان حتما با انواع لامپ های ال ای دی آشنا می باشد.

برای اینکه یک برقکار متخصص ساختمان باشید و قادر باشید برای پروژه های میلیونی برق کشی ساختمان ها قرارداد ببندید باید ابتدا به صورت عملی آموزش ببینید. آموزشگاه فنی سازان دوره آموزش برق ساختمان 1 و دوره آموزش برق ساختمان 2 را برگزار می کند. در دوره آموزش برق ساختمان 1 نحوه لوله گذاری و سیم کشی ساختمان به صورت عملی و اصولی آموزش داده می شود. در دوره آموزش برق ساختمان 2 نیز طریقه نصب کلید و پریز و لامپ ها و آیفون تصویری و صوتی آموزش داده خواهد شد. همچنین دوره ها دارای ضمانت یادگیری و پشتیبانی نامحدود پس از دوره می باشند.