Podrobnosti o spôsoboch pripojenia LED

V našom živote LED s istotou vytláčajú iné zdroje umelého svetla z osvetľovacej techniky. Ak je však možné pripojiť žiarovky priamo na napájanie, potom pripojenie LED a výbojok vyžaduje špeciálne opatrenia.

Zároveň pripojenie jedinej LED nespôsobuje problémy. A zapnutie z niekoľkých jednotiek na stovky nie je také jednoduché, ako sa zdá.

Trochu teórie

Aby LED dióda správne fungovala, vyžaduje konštantné napätie alebo prúd. Mali by byť:

1. Konštantný v smere. To znamená, že prúd v obvode LED, keď je aplikované napätie, musí prúdiť zo zdroja napätia "+" do jeho "-".
2. stabilný, t.j. konštantná veľkosť, počas činnosti diódy.
3. Nie pulzujúca - po náprave a stabilizácii by sa hodnoty konštantného napätia alebo prúdu nemali pravidelne meniť.
   Schéma tvaru napätia na výstupe plnovlnného usmerňovača pri filtrácii elektrolytickým kondenzátorom (čiernobiele obdĺžniky označené v schéme „+“). Bodkovaná čiara je napätie na výstupe usmerňovača. Kondenzátor sa nabíja na amplitúdu polovičnej vlny a postupne sa vybíja pri zaťažovacom odpore. "Kroky" sú pulzácie. Pomer amplitúd kroku a polvlny v percentách je faktor zvlnenia.

Pre LED diódy najprv sa používali dostupné zdroje napätia - 5, 9, 12 V. A prevádzkové napätie p-n prechodu je od 1,9-2,4 do 3,7-4,4 V. Preto je priame zapnutie diódy takmer vždy jej fyzické spálenie z prehriatie veľkým prúdom. aktuálna potreba limit s odporom obmedzujúcim prúd, míňajúc energiu na jej ohrev.

LED diódy je možné zapnúť sériovo po niekoľkých kusoch. Potom ich zostavením reťazca je možné súčtom ich priepustných napätí dosiahnuť takmer napätie zdroja energie. A zvyšný rozdiel sa „doplatí“ jeho odvedením vo forme tepla na rezistor.

Keď sú diódy desiatky, sú zapojené do sériových obvodov, ktoré sú zapojené paralelne.

LED pinout

Polarita LED - anóda alebo plus a katóda - mínus je ľahké určiť z obrázkov:

V cylindrických prípadoch je katóda označená rezom na boku, anóda je dlhšia a katóda je kratšia.

Katóda SMD LED je označená zárezom na puzdre.

V matriciach výkonných COB LED sú „+“ a „-“ vytlačené na spájkovacích plôškach.

LED spínací obvod

LED je napájaná konštantným napätím. Vlastnosti nelineárnej závislosti jeho vnútorného odporu však vyžadujú, aby sa prevádzkový prúd udržiaval v úzkych medziach. Pri menšom prúde, ako je menovitý, klesá svetelný tok, a pri vyššej hodnote sa kryštál prehrieva, zvyšuje sa jas žiary a znižuje sa „životnosť“. Najjednoduchší spôsob, ako ho predĺžiť, je obmedziť prúd cez kryštál zahrnutím odporu obmedzujúceho prúd. Pre výkonné LED diódy je to ekonomicky nerentabilné, pretože sú napájané jednosmerným prúdom zo špeciálneho zdroja stabilného prúdu - vodičov.

sériové pripojenie

LED je pomerne zložité osvetľovacie zariadenie. Funguje zo sekundárneho zdroja jednosmerného napätia. S výkonom viac ako 0,2-0,5 W väčšina LED zariadení používa prúdové zdroje. Nie sú úplne správne, na americký spôsob nazývané vodiči. Pri sériovom zapojení diód sa často používajú napájacie zdroje s napätím 9, 12, 24, dokonca aj 48 V. V tomto prípade je vybudovaný sériový reťazec, v ktorom môže byť od 3-6 do niekoľkých desiatok prvkov.

Pri zapojení do série v reťazci je anóda prvej LED pripojená cez odpor obmedzujúci prúd k „+“ zdroja energie a katóda je pripojená k anóde druhej. A tak je celý reťazec prepojený.

Schéma sériovo-paralelného zapojenia troch sériových skupín LED v reťazcoch troch LED prvkov. Každý obvod má vľavo odpor obmedzujúci prúd. "Zhasína" prebytok súčtu priepustných napätí diód.

Napríklad červené LED diódy majú dopredné prevádzkové napätie 1,6 V až 3,03 V. U_atď. = 2,1 V jedna LED na rezistore so zdrojovým napätím 12 V bude mať napätie 5,7 V:

12V - 3x2,1V = 12 - 6,3 = 5,7V.

A už 3 po sebe idúce reťazce sú zapojené paralelne.

Tabuľka jednosmerného napätia na LED od farby jej žiary.

Pri sériovom zapojení LED budú prúdy cez LED rovnaké a pokles na každom prvku je individuálny. Závisí to od vnútorného odporu diódy.

Vlastnosti sériového pripojenia:

• rozbitie jedného prvku vedie k vypnutiu všetkých;
• skrat - prerozdelí svoje napätie na všetky zvyšné, zvýši sa na nich jas žiary a zrýchli sa degradácia.

Odporúčané: Ako zistiť, koľko voltov má LED

Paralelné pripojenie

V tejto schéme zapojenia LED sú všetky anódy pripojené k sebe a k „+“ zdroja energie a katódy k „-“.

Takéto spojenie bolo na prvých LED girlandách, pravítkach a stuhách pri napájaní napätím 3-5 V.

Toto je nesprávne pripojenie. S nevyhnutným šírením parametrov budú prúdy cez LED odlišné. A budú svietiť inak. A nezohrievajú sa rovnako. Tým prehriaty vyhorí napríklad pri prerušení okruhu. Prúd cez zostávajúce diódy D2, D3 sa zvýši a napätie na nich vzrastie, pretože menší celkový prúd cez R1 spôsobí menší pokles napätia na ňom. Zhorí sa druhá dióda, ktorá bude mať nižší vnútorný odpor p-n prechodu.

Ak dôjde k vyhoreniu pri uzavretí p-n prechodu, potom sa celé napätie batérie privedie na odpor R1. Prehreje sa a vyhorí.

Schéma paralelného zapojenia LED diód. Každá LED je správne zapojená do série s vlastným odporom obmedzujúcim prúd.

Takto by mohol vyzerať skutočný dizajn šiestich paralelne zapojených LED diód. 

Na obrázku:

• sivé pruhy - pneumatiky s prúdom, t.j. drôty bez izolácie;
• modré cylindre so zaobleným koncom - cylindrické LED diódy so šošovkou na konci;
• červená - odpory na obmedzenie prevádzkového prúdu.

Bude nesprávne pripojiť všetky diódy k jednému odporu. V dôsledku rozptylu v charakteristikách LED môže dokonca v jednej dávke, ktorá môže dosiahnuť 50 až 200 % alebo viac, cez diódy pretekať prúd, ktorý sa bude výrazne líšiť. Preto budú aj inak svietiť a zaťažovať. Neskôr tie najviac zaťažené, žiariace jasnejšie ako ostatné, vyhoria alebo sa zhoršia na takmer úplný útlm, pričom stratia 70-90% svetelného toku. Alebo zmeňte odtieň žiary z bielej na žltú.

Prečítajte si tiež

Základy paralelného a sériového zapojenia LED

 

zmiešané

Kombinované alebo zmiešané zapojenie sa používa pri vytváraní matríc LED pozostávajúcich z mnohých desiatok alebo stoviek prvkov alebo nezabalených kryštálov. Najznámejšie z nich sú matrice COB.

Schéma kombinovaného zapojenia LED v matici: "štandard" - sériové reťazce 4 kryštálov v každom sú zapojené paralelne a pripojené k zdroju energie, "hybrid" - kryštály, v tomto prípade 8 ks, sú zapojené do série / paralelne so zdrojom energie.

Napájacie napätie a prevádzkový prúd pri kombinovanom zapnutí budú menšie ako menovité prevádzkové. Iba za tejto podmienky bude matica fungovať viac-menej dlhú dobu. Pri menovitom prúde rýchlo vyhorí najslabší článok a zvyšok sa postupne vyhorí. Skončí to prerušeniami sériových reťazcov a skratovaním paralelných.

Pripojenie svetelnej diódy do siete 220 V

Ak napájate LED priamo z 220 V s prúdovým limitom, potom bude svietiť s kladnou polvlnou a zhasína so zápornou. Ale to je len v prípade, keď je spätné napätie p-n križovatky oveľa viac ako 220 V. Zvyčajne je to v oblasti 380-400 V.

Druhý spôsob zapínania je cez zhášací kondenzátor.

Sieťové napätie sa aplikuje na "most" na diódach VD1-VD4. Kondenzátor C1 "zhasne" asi 215-217 V. Zvyšok sa vyrovná. Po filtrácii kondenzátorom C2 sa na LED privádza konštantné napätie. Nezabudnite obmedziť prúd cez diódu odporom.

Ďalšia schéma zapojenia je s polvlnným usmerňovačom na dióde a s obmedzovacím odporom 30 kOhm.

POZOR! Väčšina obvodov s priamym napojením na 220 V sieť má vážnu nevýhodu - sú nebezpečné pre zranenie človeka vysokým napätím - 220 V. Preto by sa mali používať opatrne, so starostlivou izoláciou všetkých častí pod prúdom.

Podrobné informácie o pripojení LED k sieti 220 V popísané tu.

Ako napájať diódy z napájacieho zdroja

Najpopulárnejšie beztransformátorové spínané zdroje (PSU) poskytujú 12 V s ochranou proti prúdu, skratu, prehriatiu atď.

Preto sú LED zapojené do série a ich prúd je obmedzený konvenčným odporom. Reťaz obsahuje 3 alebo 6 diód. Ich počet je určený priepustným napätím diódy. Ich súčet pre obmedzenie prúdu by mal byť menší ako výstupné napätie PSU o 0,5-1 V.

Prečítajte si tiež

Pripojenie LED na 12 voltov

 

Vlastnosti pripojenia RGB a COB LED

LED diódy so skratkou RGB - Ide o polychrómové alebo viacfarebné svetelné žiariče rôznych farieb. Väčšina z nich je zostavená z troch LED kryštálov, z ktorých každý vyžaruje inú farbu.Takáto zostava sa nazýva farebná triáda.

Pripojenie RGB LED sa vykonáva rovnakým spôsobom ako bežné LED. V každom prípade takéhoto viacfarebného svetelného zdroja je jeden kryštál: Červený - červený, Zelený - zelený a Modrý - modrý. Každá LED má svoje vlastné prevádzkové napätie:

• modrá - od 2,5 do 3,7 V;
• zelená - od 2,2 do 3,5 V;
• červená - od 1,6 do 2,03 V.

Kryštály môžu byť navzájom spojené rôznymi spôsobmi:

• so spoločnou katódou, t.j. tri katódy sú spojené navzájom a so spoločnou svorkou na puzdre, pričom každá z anód má svoju vlastnú svorku;
• so spoločnou anódou - pre všetky anódy je výstup spoločný a katódy sú individuálne;
• nezávislý pinout - každá anóda a katóda má svoj vlastný výstup.

Preto sa hodnoty odporov obmedzujúcich prúd budú líšiť.

Spojenie kryštálov RGB-LED podľa schémy so spoločnou katódou.

Zapojenie „so spoločnou anódou“.

V oboch prípadoch má puzdro diódy 4 vodiče, podložky v SMD LED alebo kolík v puzdre pirane.

V prípade nezávislých LED diód bude k dispozícii 6 výstupov.

V prípade SMD 5050 LED kryštály sú usporiadané nasledovne:

V prípade viacfarebných 3 nezávislé kryštály zelenej, červenej a modrej. Preto pri výpočte hodnôt rezistorov nezabudnite, že každá farba má svoje vlastné napätie diódy.

Pripojenie COB LED

Skratka COB sú prvé písmená anglickej frázy chip-on-board. V ruštine to bude - prvok alebo kryštál na doske.

Kryštály sú nalepené alebo prispájkované na teplovodivý zafírový alebo silikónový substrát. Po kontrole správneho elektrického zapojenia sú kryštály vyplnené žltým fosforom.

COB LED diódy - sú to matricové štruktúry pozostávajúce z desiatok alebo stoviek kryštálov, ktoré sú spojené do skupín s kombinovaným zahrnutím polovodičových p-n prechodov. Skupiny sú sekvenčné reťazce LED, ktorých počet zodpovedá napájaciemu napätiu LED matice. Napríklad pri 9 V sú to 3 kryštály, 12 V - 4.

Prečítajte si tiež

Ako pripojiť LED k doske Arduino

 

Reťazce zapojené do série sú zapojené paralelne. Takto sa získa požadovaný výkon matrice. Modré žiariace kryštály sú vyplnené žltým fosforom. Prežaruje modré svetlo na žlté, čím sa stáva bielym.

Kvalita svetla, t.j. podanie farieb regulovať vo výrobnom procese zloženie fosforu. Jedno- a dvojzložkový fosfor dáva nízku kvalitu, pretože má v spektre 2-3 emisné čiary. Troj- a päťzložková - celkom prijateľná reprodukcia farieb. Môže to byť až 85-90 Ra a ešte vyššie.

Pripojenie tohto typu svetelných žiaričov nespôsobuje problémy. Zapínajú sa ako bežná výkonná LED, napájaná štandardným zdrojom prúdu. Napríklad 150, 300, 700 mA. Výrobca COB matríc odporúča vyberať prúdové zdroje s rezervou. Pomôže pri uvedení svietidla s matricou COB do prevádzky.