Электроника для начинающих (2-е издание)

Если вы потренировались паять и выполнили все предыдущие упражнения, значит, приобрели достаточные навыки для сборки своей первой настоящей электронной схемы. Но сначала мы должны кратко ознакомиться с последствиями перегрева при пайке. Мне не хотелось бы, чтобы вы обучились пайке, а затем всего лишь расплавили транзистор или светодиод. Испортить компонент всегда легче, чем потом заменять его исправным.

Эксперимент 13. Перегрев светодиода

В эксперименте 4 вы уже поняли, как просто можно сжечь светодиод. На самом деле тогда произошло следующее: чрезмерный ток через светодиод привел к избытку тепла, которое и повредило компонент.

Если тепло, вызванное электрическим током, может вывести из строя светодиод, то не приведет ли перегрев компонента паяльником к тому же результату? Убедиться можно, только выполнив соответствующий эксперимент.

Что вам понадобится

• Батарея на 9 В и разъем или сетевой адаптер на 9 В

• Удлиненные или заостренные плоскогубцы

• Паяльник мощностью 30 или 40 Вт

• Паяльник мощностью 15 Вт

• Стандартные светодиоды (2 шт.)

• Резистор номиналом 470 Ом

• Держатель для компонентов

• Один большой или два маленьких зажима «крокодил» из чистой меди

Цель очередного нашего эксперимента – изучить эффекты нагревания, т. е. узнать, куда и как уходит тепло.

Макетная плата сейчас нам не понадобится, т. к. неизвестно, сколько тепла поглощают контакты внутри платы. Нежелательно также, чтобы вы пользовались тестовыми проводами, потому что они также будут поглощать тепло.

Рис. 3.62. Исследование стойкости светодиода к нагреву. Батарею можно заменить сетевым адаптером

Согните оба вывода светодиода и резистора с номиналом 470 Ом в виде маленького крючка. Аналогично изогните и провода питания от 9-вольтовой батареи (рис. 3.62). Чтобы придать проводам желаемую форму, вам может потребоваться снять чуть больше изоляции и добавить немного припоя.

Верхний (на рис. 3.62) вывод резистора подсоедините к аноду светодиода, а нижний вывод резистора подключите к положительному проводу источника питания.

Закрепите пластиковый корпус светодиода в держателе. Пластик плохо проводит тепло, поэтому держатель не повлияет на результат эксперимента.

Подайте напряжение питания 9 В, светодиод должен ярко загореться. Для этого эксперимента я выбрал белый светодиод, потому что его легче фотографировать.

Вам понадобятся оба паяльника: маломощный паяльник на 15 Вт, а также более мощный. Включите их и подождите как минимум 5 минут, чтобы паяльники хорошо нагрелись. Теперь сильно прижмите жало 15-ваттного паяльника к одному из выводов светящегося светодиода, как показано на рис. 3.63, и засеките время.

Держу пари, пройдет не менее трех минут, прежде чем светодиод погаснет. Теперь вам понятно, почему паяльник мощностью 15 Вт рекомендован для тонких работ с электронными компонентами.

Аналогичный эксперимент проделайте с более мощным паяльником. Нагревайте провод в том же месте, что и ранее. Я думаю, что ваш светодиод погаснет секунд через десять (обратите внимание на то, что некоторые светодиоды могут выдержать более высокую температуру, чем другие). Именно поэтому паяльник мощностью 30 Вт непригоден для тонких работ с электроникой.

Температура жала обоих паяльников может быть примерно одинаковой. Но мощный паяльник обладает большей теплоемкостью. Другими словами, он выделяет большее количество тепла за то же самое время.

Рис. 3.63. Нагрев вывода светодиода 15-ваттным паяльником

Рис. 3.64. Медный зажим «крокодил» поглощает тепло и защищает светодиод

Ваш светодиод стал жертвой науки и погиб смертью храбрых. Проводите его в последний путь в мусорное ведро и замените новым, который мы будем испытывать более аккуратно. Подключите его так же, как и раньше, но на этот раз прикрепите большой медный зажим «крокодил» (или два небольших зажима) к одному из выводов возле корпуса светодиода, как показано на рис. 3.64. Прижмите жало паяльника мощностью 30 или 40 Вт к этому выводу ниже зажима. На этот раз вы сможете удерживать мощный паяльник на месте целые две минуты, не уничтожив светодиод.

Куда уходит тепло

Если в конце эксперимента вы дотронетесь до зажима, то обнаружите, что он довольно горячий, в то время как светодиод остается не таким нагретым. Представьте, что тепло от жала паяльника проходит по проводу, который ведет к светодиоду, но встречает на своем пути зажим «крокодил», как показано на рис. 3.65. Зажим подобен пустой емкости, которая ждет, чтобы ее наполнили. Тепло предпочитает перетечь в медный зажим, оставляя светодиод невредимым.

Рис. 3.65. Медный зажим отводит тепло от светодиода

Зажим «крокодил» сыграл роль теплоотвода. Он работает лучше, чем обычный никелированный стальной зажим, потому что медь очень хорошо проводит тепло.