Mai multe despre metodele de conectare a LED-urilor

În viața noastră, LED-urile câștigă în mod constant teren în fața altor surse de lumină artificială. Dar, în timp ce lămpile cu incandescență pot fi conectate direct la sursa de alimentare, conectarea LED-urilor și a lămpilor cu descărcare necesită măsuri speciale.

Conectarea unui singur LED nu reprezintă o problemă. Dar conectarea câtorva unități la sute de unități nu este atât de ușoară pe cât pare.

Un pic de teorie

LED-urile necesită o tensiune sau un curent constant pentru a funcționa corect. Trebuie să fie:

1. Constantă în direcție. Adică, curentul din circuitul LED trebuie să treacă de la "+" al sursei de tensiune la "-" atunci când este aplicată tensiunea.
2. Stabil .Constantă în mărime, adică constantă pe durata de funcționare a diodei.
3. Fără pulsații - Odată redresate și stabilizate, constantele de tensiune sau de curent nu trebuie să fluctueze intermitent.
   Diagramă schematică a formei de undă a tensiunii la ieșirea unui redresor cu dublă semiperioadă atunci când este filtrată de un condensator electrolitic (dreptunghiuri albe și negre marcate cu "+" în diagramă). Linia punctată reprezintă tensiunea la ieșirea redresorului. Condensatorul este încărcat la amplitudinea de jumătate de undă și descărcat treptat la rezistența de sarcină. "Pașii" reprezintă unda. Raportul dintre amplitudinea treptată și amplitudinea de jumătate de undă, exprimat ca procent, reprezintă factorul de ondulație.

Pentru LED-uri la început am folosit sursele de tensiune disponibile - 5, 9, 12 V. Tensiunea de funcționare a joncțiunii p-n este cuprinsă între 1,9 și 2,4 și 3,7 și 4,4V. Prin urmare, pornirea directă a unei diode este aproape întotdeauna o arsură fizică din cauza supraîncălzirii prin curenți mari. Este necesar să să fie limitată de o rezistență de limitare a curentului, irosind energie pentru a o încălzi.

LED-urile pot fi conectate în serie, în multipli. Apoi, dacă le puneți într-un lanț, suma tensiunilor lor directe poate fi aproape egală cu tensiunea sursei de alimentare. Iar diferența rămasă poate fi "anulată" prin disiparea ei sub formă de căldură într-un rezistor.

Atunci când există zeci de diode, acestea sunt conectate în circuite în serie care sunt incluse în paralel.

Panoul LED

Polaritatea LED-ului - anodul sau plusul și catodul - minusul este ușor de identificat din imagini:

În cazul carcaselor cilindrice, catodul este indicat printr-o fantă laterală, anodul fiind mai lung, iar catodul mai scurt.

Catodul LED-urilor SMD este indicat de o fantă pe carcasă.

În cazul LED-urilor COB de mare putere, "+" și "-" sunt imprimate pe plăcuțele de lipit.

Diagrama circuitului LED

LED-ul este alimentat de o tensiune continuă. Dar caracteristicile unei dependențe neliniare a rezistenței sale interne necesită menținerea curentului de funcționare în limite înguste. La un curent mai mic decât curentul nominal scade flux luminosLa o valoare mai mare - cristalul se supraîncălzește, luminozitatea crește, iar "durata de viață" este redusă. Cel mai simplu mod de a o extinde este de a limita curentul prin cristal prin includerea unei rezistențe de limitare a curentului. În cazul LED-urilor de mare putere, acest lucru nu este viabil din punct de vedere economic și acestea sunt alimentate cu un curent constant de la o sursă de curent constant. șofer.

Conexiune în serie

Un LED este un dispozitiv de iluminat destul de complex. Acesta este alimentat de o sursă secundară de tensiune continuă. Pentru puteri mai mari de 0,2-0,5 W, majoritatea dispozitivelor cu LED-uri utilizează surse de curent. În termeni americani, aceștia nu se numesc în mod corect șoferi. Atunci când diodele sunt conectate în serie, acestea folosesc adesea surse de alimentare la 9, 12, 24 și chiar 48 V. În acest caz, se construiește un lanț de margarete, care poate conține de la 3-6 până la câteva zeci de elemente.

Într-o conexiune în lanț, anodul primului LED este conectat prin intermediul unei rezistențe de limitare a curentului la sursa de alimentare "+", iar catodul la anodul celui de-al doilea. Și astfel, întregul lanț este conectat.

Diagramă de conectare în serie-paralel a trei grupuri consecutive de LED-uri într-un lanț de trei elemente LED. Fiecare lanț are o rezistență de limitare a curentului pe partea stângă. Acesta "amortizează" excesul sumei tensiunilor directe ale diodelor.

De exemplu, LED-urile roșii au o tensiune de funcționare directă cuprinsă între 1,6 și 3,03 V. La U_pr. = 2,1 В a unui LED pe rezistor la o tensiune de sursă de 12 V va fi de 5,7 V:

12 V - 3×2,1 V = 12 - 6,3 = 5,7 V.

Și deja 3 lanțuri de margarete sunt conectate în paralel.

Tabelul prezintă tensiunea directă a unui LED în funcție de culoarea luminii.

Atunci când LED-urile sunt conectate în serie, curenții prin LED-uri vor fi aceiași, iar căderea pe fiecare element este individuală. Aceasta depinde de rezistența internă a diodei.

Proprietăți ale conexiunii în serie:

• Ruperea unui element va face ca toate elementele să se oprească;
• scurtcircuitarea - redistribui tensiunea sa la toate cele rămase, pe acestea crește luminozitatea și se accelerează degradarea.

Recomandat: Cum să știți câți volți este un LED

Conexiune paralelă

În această schemă de conectare, toți anozii sunt conectați între ei și la "+" al sursei de alimentare, iar catozii la "-".

Această conexiune a fost folosită la început la ghirlandele, benzile și benzile cu LED-uri, atunci când erau furnizate cu 3-5 volți.

Aceasta este o conexiune greșită. Odată cu variația inevitabilă a parametrilor, curenții prin LED-uri vor fi diferiți. Și vor străluci diferit. Iar acestea nu se vor încălzi în același mod. Ca urmare, cel supraîncălzit se va arde, de exemplu, cu un circuit deschis. Curentul prin diodele rămase D2, D3 va crește și tensiunea va crește pe ele, deoarece curentul total mai mic prin R1 îi va da o cădere de tensiune mai mică. A doua diodă care se va arde va fi cea cu rezistența internă mai mică a joncțiunii p-n.

Dacă se produce o arsură cu o joncțiune p-n în scurtcircuit, toată tensiunea bateriei va fi aplicată rezistorului R1. Se va supraîncălzi și se va arde.

Schema de conectare paralelă a LED-urilor. Fiecare LED trebuie conectat în serie cu propria rezistență de limitare a curentului.

Iată cum ar putea arăta un proiect real de șase LED-uri conectate în paralel. 

În imagine:

• Barele gri sunt bare colectoare care transportă curent, adică fire fără izolație;
• cilindri albaștri cu capătul rotunjit - LED-uri cilindrice cu o lentilă la capăt;
• cele roșii sunt rezistențe pentru a limita curentul de funcționare.

Nu ar fi corect să conectați toate diodele la un rezistor. Datorită variației caracteristicilor LED-urilor, chiar și într-un singur lot poate ajunge de la 50 la 200% sau mai mult, curentul poate trece prin diode, care va fi diferit uneori. Prin urmare, acestea vor străluci și se vor încărca diferit. Mai târziu, cea mai activă și mai strălucitoare dintre ele se va stinge sau va degenera până aproape de zero, pierzând 70-90% din fluxul său luminos. Sau se va schimba din alb în galben.

Citește și

Noțiuni de bază privind cablarea paralelă și în serie a LED-urilor

 

Mixtă

Cablajul combinat sau mixt este utilizat pentru a crea rețele de LED-uri care constau din mai multe zeci sau sute de elemente sau cristale fără ramă. Cele mai cunoscute dintre acestea sunt matricile COB.

Schema de conectare combinată pentru LED-uri într-o matrice: "standard" - lanțuri secvențiale de câte 4 cristale fiecare sunt conectate în paralel și conectate la o sursă de alimentare, "hibrid" - cristalele, în acest caz 8 bucăți fiecare, sunt conectate în serie/paralel la o sursă de alimentare.

Tensiunea de alimentare și curentul de funcționare vor fi mai mici decât curentul nominal de funcționare atunci când sunt combinate. Numai în aceste condiții, matricea va funcționa mai mult sau mai puțin timp. La curentul nominal, cea mai slabă verigă se va arde rapid, iar celelalte vor începe să se consume treptat. Acest lucru va duce la apariția unor circuite deschise în circuitele serie și a unor scurtcircuite în circuitele paralele.

Conectarea unei diode emițătoare de lumină la o sursă de alimentare de 220 V

Dacă alimentați un LED direct de la 220 V cu o limitare a curentului său, acesta va străluci la jumătatea de undă pozitivă și se va stinge în cea negativă. Dar acest lucru se întâmplă numai dacă tensiunea inversă a joncțiunii p-n este mult mai mare de 220 V. De obicei, este în jur de 380-400V.

A doua modalitate de comutare este prin intermediul unui condensator de stingere.

Tensiunea de rețea este alimentată la "punte" pe diodele VD1-VD4. Condensatorul C1 se va "stinge" la aproximativ 215-217V. Restul se va corecta. După filtrarea cu condensatorul C2, tensiunea continuă este alimentată la LED. Nu uitați să limitați curentul prin diodă cu un rezistor.

O altă schemă de conectare este cu un redresor cu o singură jumătate de perioadă pe o diodă și o rezistență de limitare de 30 kOhm.

AVERTISMENT! Cele mai multe circuite cu o conexiune directă la o rețea de alimentare de 220 V au dezavantajul serios că sunt periculoase pentru oameni, deoarece sunt loviți de tensiuni înalte - 220 V. Prin urmare, acestea trebuie utilizate cu atenție, toate părțile sub tensiune fiind izolate cu grijă.

Puteți găsi mai multe informații despre conectarea unei lămpi cu LED-uri la o rețea de alimentare de 220 V descrise aici.

Cum să alimentați diodele de la o sursă de alimentare

Cele mai populare surse de alimentare cu comutație fără transformator oferă 12 V cu protecție la curent, scurtcircuit, supraîncălzire și alte protecții.

Prin urmare, LED-urile sunt conectate în serie, iar curentul lor este limitat cu un simplu rezistor. Lanțul de margarete este format din 3 sau 6 diode. Numărul lor este determinat de tensiunea directă a diodei. Suma lor pentru limitarea curentului trebuie să fie cu 0,5 până la 1 V mai mică decât tensiunea de ieșire a blocului de alimentare.

Citește și

Conectarea unui LED la 12 volți

 

Caracteristicile de conectare a LED-urilor RGB și COB

LED-uri cu abrevierea RGB - sunt emițătoare de lumină policromatică sau multicoloră cu culori diferite. Cele mai multe sunt asamblate din trei cristale LED, fiecare dintre ele emițând o culoare diferită. Acest ansamblu se numește triadă de culori.

LED-urile RGB sunt conectate în același mod ca și LED-urile convenționale. Fiecare corp al sursei de lumină multicoloră are câte un cristal: Roșu - roșu, Verde - verde și Albastru - albastru. Fiecare LED are propria tensiune de funcționare:

• Albastru - 2,5 până la 3,7 V;
• Verde: 2,2 până la 3,5 V;
• Roșu: de la 1,6 la 2,03 V.

Cristalele pot fi conectate între ele în diferite moduri:

• cu un catod comun, adică cei trei catozi sunt conectați între ei și la un conductor comun de pe carcasă, iar anozii au fiecare propriul lor conductor;
• cu un anod comun, adică toți anozii au un conductor comun, iar catozii au un conductor individual;
• atribuire independentă a pinilor - fiecare anod și catod are propriul pin.

Prin urmare, valorile nominale ale rezistențelor de limitare a curentului vor fi diferite.

Conectarea cristalelor LED RGB printr-un circuit cu catod comun.

O conexiune de tip "anod comun".

În ambele cazuri, corpul diodei are 4 pini de sârmă fiecare, plăcuțe de contact în LED-urile SMD sau pini piranha.

În cazul LED-urilor independente, vor exista 6 pini.

În cazul SMD 5050 Cristalele LED sunt dispuse după cum urmează:

În carcasa multicoloră există 3 cristale independente de culoare verde, roșie și albastră. Prin urmare, atunci când calculați valorile nominale ale rezistenței, rețineți că fiecare culoare corespunde unei tensiuni diferite a diodei.

Cablarea unui LED COB

Abrevierea COB reprezintă primele litere ale cuvântului englezesc "chip-on-board". În limba rusă, ar fi un element sau un cristal de pe tablă.

Cristalele sunt lipite sau lipite pe un substrat termoconductor din safir sau siliciu. După ce se verifică dacă conexiunile electrice sunt corecte, cristalele sunt umplute cu fosfor galben.

LED-uri COB - sunt structuri matriciale alcătuite din zeci sau sute de cristale care sunt conectate în grupuri cu o combinație de joncțiuni p-n semiconductoare. Grupurile sunt lanțuri consecutive de LED-uri, al căror număr corespunde tensiunii de alimentare a matricei de LED-uri. De exemplu, la 9 V sunt 3 cristale, iar la 12 V sunt 4.

Citește și

Cum să conectați un LED la placa Arduino

 

Circuitele în lanț sunt conectate în paralel. În acest fel se obține puterea necesară a matricei. Cristalele luminescente albastre sunt umplute cu fosfor galben. Acesta reemite lumina albastră în lumină galbenă, producând lumină albă.

Calitatea luminii, adică. redarea culorilor este reglementată de compoziția fosforului în timpul producției. Fosforul monocomponent și bicomponent oferă o calitate scăzută, deoarece are 2-3 linii de emisie în spectru. Cele cu trei și cinci componente oferă o redare destul de acceptabilă a culorilor. Acesta poate fi de până la 85-90 Ra sau chiar mai mare.

Conectarea acestui tip de emițător de lumină nu reprezintă o problemă. Acestea sunt conectate ca un LED normal de mare putere, alimentat de o sursă de curent standard. De exemplu, 150, 300, 700 mA. Producătorul matricelor COB recomandă selectarea surselor de curent cu rezervă. Acest lucru va fi util la punerea în funcțiune a unui corp de iluminat cu matrice COB.