Szczegóły metod połączeń LED

W naszym życiu diody LED pewnie wypierają inne źródła sztucznego światła z technologii oświetleniowej. Ale jeśli lampy żarowe można podłączyć bezpośrednio do źródła zasilania, to połączenie diod LED i lamp wyładowczych wymaga specjalnych środków.

Jednocześnie podłączenie pojedynczej diody LED nie nastręcza problemów. A włączenie z kilku jednostek do setek nie jest takie proste, jak się wydaje.

Trochę teorii

Do prawidłowego działania dioda LED wymaga stałego napięcia lub prądu. Powinny być:

1. Stała w kierunku. Oznacza to, że prąd w obwodzie LED po przyłożeniu napięcia musi płynąć ze źródła napięcia „+” do jego „-”.
2. stabilny, tj. stała wielkości podczas pracy diody.
3. Nie pulsuje - po wyprostowaniu i stabilizacji wartości stałego napięcia lub prądu nie powinny się okresowo zmieniać.
   Schemat kształtu napięcia na wyjściu prostownika pełnookresowego po filtrowaniu przez kondensator elektrolityczny (czarno-białe prostokąty oznaczone na schemacie „+”). Linia przerywana to napięcie na wyjściu prostownika. Kondensator jest ładowany do amplitudy półfalowej i stopniowo rozładowuje się przy rezystancji obciążenia. „Kroki” to pulsacje. Stosunek amplitudy kroku i amplitudy półfalowej w procentach jest współczynnikiem tętnienia.

Do diody LED początkowo zastosowano dostępne źródła napięcia - 5, 9, 12 V. A napięcie robocze złącza p-n wynosi od 1,9-2,4 do 3,7-4,4 V. Dlatego bezpośrednie włączenie diody jest prawie zawsze jej fizycznym spalaniem z przegrzanie dużym prądem. aktualna potrzeba limit z rezystorem ograniczającym prąd, zużywając energię na jej ogrzanie.

Diody LED można włączać szeregowo w kilku częściach. Następnie, łącząc ich łańcuch, można, sumując ich napięcia przewodzenia, osiągnąć prawie napięcie źródła zasilania. A pozostała różnica jest „odpłacana” poprzez rozproszenie jej w postaci ciepła na rezystorze.

Gdy diod jest kilkadziesiąt, łączy się je w obwody szeregowe, które są połączone równolegle.

Wyprowadzenie diody LED

Polaryzacja LED - anoda lub plus i katoda - minus łatwo określić ze zdjęć:

W przypadkach cylindrycznych katoda jest oznaczona nacięciem z boku, anoda jest dłuższa, a katoda krótsza.

Katodę diod SMD sygnalizuje nacięcie na obudowie.

W matrycach mocnych diod COB LED „+” i „-” są wyciskane na polach lutowniczych.

Obwód przełączający LED

Dioda zasilana jest napięciem stałym. Jednak cechy nieliniowej zależności jego rezystancji wewnętrznej wymagają, aby prąd roboczy był utrzymywany w wąskich granicach. Przy prądzie mniejszym niż znamionowy zmniejsza się Lekki przepływ, a przy wyższej wartości kryształ się przegrzewa, jasność blasku wzrasta, a „życie” maleje. Najprostszym sposobem jego rozszerzenia jest ograniczenie prądu płynącego przez kryształ poprzez włączenie rezystora ograniczającego prąd. W przypadku mocnych diod LED jest to nieopłacalne ekonomicznie, ponieważ są one zasilane prądem stałym ze specjalnego źródła stabilnego prądu - kierowcy.

połączenie szeregowe

Dioda LED to dość złożone urządzenie oświetleniowe. Działa z wtórnego źródła napięcia stałego. Przy mocy powyżej 0,2-0,5 W większość urządzeń LED wykorzystuje źródła prądu. Nie są one do końca poprawne, w amerykańskim stylu, nazywane driverami. Gdy diody są połączone szeregowo, często stosuje się zasilacze o napięciu 9, 12, 24, a nawet 48 V. W tym przypadku budowany jest łańcuch szeregowy, w którym może być od 3-6 do kilkudziesięciu elementy.

Po połączeniu szeregowym w łańcuchu anoda pierwszej diody LED jest połączona przez rezystor ograniczający prąd z „+” źródła zasilania, a katoda jest połączona z anodą drugiej. I tak cały łańcuch jest połączony.

Schemat połączenia szeregowo-równoległego trzech szeregowych grup diod LED w łańcuchy trzech elementów diodowych. Każdy obwód ma po lewej stronie rezystor ograniczający prąd. „Wygasza” nadmiar sumy napięć przewodzenia diod.

Na przykład czerwone diody LED mają napięcie robocze od 1,6 V do 3,03 V. U_itp. = 2,1V jedna dioda LED na rezystorze o napięciu źródłowym 12 V będzie miała napięcie 5,7 V:

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

I już 3 kolejne łańcuchy są połączone równolegle.

Tabela napięcia stałego na diodzie LED od koloru jej blasku.

Dzięki szeregowemu połączeniu diod LED prądy płynące przez diody LED będą takie same, a spadek na każdym elemencie jest indywidualny. Zależy to od rezystancji wewnętrznej diody.

Właściwości połączenia szeregowego:

• złamanie jednego elementu prowadzi do wyłączenia wszystkich;
• zwarcie - redystrybuuje swoje napięcie na wszystkie pozostałe, zwiększa się na nich jasność świecenia i przyspiesza degradacja.

Zalecana: Jak sprawdzić, ile woltów ma dioda LED?

Połączenie równoległe

W tym schemacie połączeń diod LED wszystkie anody są połączone ze sobą i do „+” źródła zasilania, a katody do „-”.

Takie połączenie było na pierwszych girlandach, linijkach i wstążkach LED przy zasilaniu napięciem 3-5 V.

To jest złe połączenie. Przy nieuniknionym rozproszeniu parametrów prądy przez diody LED będą inne. I będą świecić inaczej. I nie nagrzewają się w ten sam sposób. W rezultacie przegrzany spali się na przykład przy otwartym obwodzie. Prąd płynący przez pozostałe diody D2, D3 wzrośnie i napięcie na nich wzrośnie, ponieważ mniejszy całkowity prąd płynący przez R1 spowoduje mniejszy spadek napięcia na nim. Druga dioda wypali się, co będzie miało niższą rezystancję wewnętrzną złącza p-n.

Jeśli wypalenie nastąpi po zamknięciu złącza p-n, wówczas całe napięcie akumulatora zostanie przyłożone do rezystora R1. Przegrzeje się i wypali.

Schemat połączenia równoległego diod LED. Każda dioda LED jest odpowiednio połączona szeregowo z własnym rezystorem ograniczającym prąd.

Tak może wyglądać prawdziwy projekt sześciu połączonych równolegle diod LED. 

Na zdjęciu:

• szare paski - opony przewodzące prąd, czyli przewody bez izolacji;
• niebieskie cylindry z zaokrąglonym końcem - cylindryczne diody LED z soczewką na końcu;
• czerwony - rezystory ograniczające prąd roboczy.

Błędem będzie podłączenie wszystkich diod do jednego rezystora. Ze względu na rozrzut w charakterystyce diod LED, nawet w jednej partii, który może osiągnąć od 50 do 200% lub więcej, przez diody może płynąć prąd, który będzie się znacznie różnić. Dlatego też będą się świecić i ładować inaczej. Później najbardziej obciążone, świecące jaśniej niż inne, przepalą się lub degradują do prawie całkowitego tłumienia, tracąc 70-90% strumienia świetlnego. Lub zmień odcień blasku z białego na żółty.

Przeczytaj także

Podstawy łączenia równoległego i szeregowego diod LED

 

mieszany

Połączenie kombinowane lub mieszane stosuje się przy tworzeniu matryc LED składających się z wielu dziesiątek lub setek elementów lub nieopakowanych kryształów. Najbardziej znane z nich to matryce COB.

Schemat kombinowanego połączenia diod w matrycy: „standard” – szeregowe łańcuchy po 4 kryształy w każdym są połączone równolegle i podłączone do źródła zasilania, „hybryda” – kryształy, w tym przypadku 8 szt., są połączone szeregowo / równolegle do źródła zasilania.

Napięcie zasilania i prąd roboczy z załączeniem łącznym będą mniejsze niż znamionowe wartości robocze. Tylko pod tym warunkiem matryca będzie działać mniej więcej przez długi czas. Przy prądzie znamionowym najsłabsze ogniwo szybko się wypali, a reszta stopniowo się wypali. Zakończy się to przerwami w łańcuchach szeregowych i zwarciem łańcuchów równoległych.

Podłączenie diody elektroluminescencyjnej do sieci 220 V

Jeśli zasilasz diodę LED bezpośrednio z 220 V z ograniczeniem prądu, będzie świecić dodatnią półfalą i zgaśnie ujemną. Ale dzieje się tak tylko w przypadku, gdy napięcie wsteczne złącza p-n jest znacznie większe niż 220 V. Zwykle jest to około 380-400 V.

Drugim sposobem włączenia jest kondensator gaszący.

Napięcie sieciowe jest podawane do „mostka” na diodach VD1-VD4. Kondensator C1 "zgaśnie" około 215-217 V. Reszta się wyprostuje. Po przefiltrowaniu przez kondensator C2 do diody LED przykładane jest stałe napięcie. Nie zapomnij o ograniczeniu prądu płynącego przez diodę za pomocą rezystora.

Inny schemat połączenia dotyczy prostownika półfalowego na diodzie i rezystora ograniczającego 30 kOhm.

UWAGA! Większość obwodów z bezpośrednim podłączeniem do sieci 220 V ma poważną wadę - są one niebezpieczne dla ludzi pod wysokim napięciem - 220 V. Dlatego należy ich używać ostrożnie, z staranną izolacją wszystkich części przewodzących prąd.

Szczegółowe informacje dotyczące podłączenia diody LED do sieci 220 V opisane tutaj.

Jak zasilić diody z zasilacza

Najpopularniejsze beztransformatorowe zasilacze impulsowe (PSU) zapewniają napięcie 12 V z ochroną przed prądem, zwarciem, przegrzaniem itp.

Dlatego diody LED są połączone szeregowo, a ich prąd jest ograniczany przez konwencjonalny rezystor. Łańcuch zawiera 3 lub 6 diod. Ich liczba jest określona przez napięcie przewodzenia diody. Ich suma ograniczenia prądu powinna być mniejsza od napięcia wyjściowego zasilacza o 0,5-1 V.

Przeczytaj także

Podłączanie diody LED do 12 V

 

Funkcje łączenia diod LED RGB i COB

diody LED ze skrótem RGB - Są to polichromowane lub wielokolorowe emitery światła o różnych kolorach. Większość z nich składa się z trzech kryształów LED, z których każdy emituje inny kolor.Taki zespół nazywa się triadą kolorów.

Podłączanie diody LED RGB odbywa się w taki sam sposób, jak w przypadku konwencjonalnych diod LED. W każdym przypadku takiego wielobarwnego źródła światła jest jeden kryształ: czerwony - czerwony, zielony - zielony i niebieski - niebieski. Każda dioda LED ma swoje własne napięcie robocze:

• niebieski - od 2,5 do 3,7 V;
• zielony - od 2,2 do 3,5 V;
• czerwony - od 1,6 do 2,03 V.

Kryształy można łączyć ze sobą na różne sposoby:

• ze wspólną katodą, tj. trzy katody są połączone ze sobą i ze wspólnym zaciskiem na obudowie, a każda anoda ma swój własny zacisk;
• ze wspólną anodą - odpowiednio dla wszystkich anod wyjście jest wspólne, a katody są indywidualne;
• niezależny pinout - każda anoda i katoda ma własne wyjście.

Dlatego wartości rezystorów ograniczających prąd będą różne.

Połączenie kryształów RGB-LED zgodnie ze schematem ze wspólną katodą.

Połączenie „ze wspólną anodą”.

W obu przypadkach obudowa diody posiada 4 wyprowadzenia przewodów, pady w diodach SMD lub pin w obudowie piranii.

W przypadku niezależnych diod LED będzie 6 wyjść.

W razie SMD 5050 Kryształy LED są ułożone w następujący sposób:

W przypadku wielokolorowych 3 niezależne kryształy zielonego, czerwonego i niebieskiego. Dlatego przy obliczaniu wartości rezystorów pamiętaj, że każdy kolor ma swoje własne napięcie diody.

Podłączanie diod COB

Skrót COB to pierwsze litery angielskiego wyrażenia chip-on-board. Po rosyjsku będzie to - element lub kryształ na desce.

Kryształy są przyklejane lub lutowane na przewodzącym ciepło podłożu szafirowym lub krzemowym. Po sprawdzeniu poprawności połączeń elektrycznych kryształy zostają wypełnione żółtym luminoforem.

Diody LED COB - są to struktury macierzowe składające się z dziesiątek lub setek kryształów, które są połączone w grupy łącznym włączeniem złączy półprzewodnikowych p-n. Grupy to sekwencyjne łańcuchy diod LED, których liczba odpowiada napięciu zasilania matrycy LED. Na przykład przy 9 V są to 3 kryształy, 12 V - 4.

Przeczytaj także

Jak podłączyć diodę LED do płyty Arduino?

 

Łańcuchy połączone szeregowo są połączone równolegle. W ten sposób uzyskuje się wymaganą moc matrycy. Niebieskie świecące kryształy wypełnione są żółtym luminoforem. Emituje niebieskie światło na żółto, dzięki czemu jest białe.

Jakość światła, tj. renderowanie koloru regulują w procesie produkcyjnym skład luminoforu. Luminofor jedno- i dwuskładnikowy daje niską jakość, ponieważ ma w widmie 2-3 linie emisyjne. Trzy- i pięcioskładnikowe - całkiem akceptowalna reprodukcja kolorów. Może wynosić do 85-90 Ra, a nawet więcej.

Podłączenie tego typu emiterów światła nie nastręcza problemów. Są włączone jak zwykła mocna dioda LED, zasilana ze standardowego źródła prądu. Na przykład 150, 300, 700 mA. Producent matryc COB zaleca wybór źródeł prądowych z marginesem. Pomoże przy oddaniu do eksploatacji oprawy z matrycą COB.