Detalhes dos métodos de conexão de LED

Em nossa vida, os LEDs excluem com confiança outras fontes de luz artificial da tecnologia de iluminação. Mas se as lâmpadas incandescentes podem ser conectadas diretamente à fonte de alimentação, a conexão do LED e das lâmpadas de descarga requer medidas especiais.

Ao mesmo tempo, conectar um único LED não causa problemas. E ligar de algumas unidades para centenas não é tão fácil quanto parece.

Um pouco de teoria

Um LED requer uma tensão ou corrente constante para funcionar corretamente. Eles deveriam ser:

1. Constante na direção. Ou seja, a corrente no circuito do LED, quando a tensão é aplicada, deve fluir da fonte de tensão "+" para sua "-".
2. estábulo, ou seja, constante em magnitude, durante a operação do diodo.
3. Não pulsando - após retificação e estabilização, os valores de tensão ou corrente constante não devem mudar periodicamente.
   Esquema da forma da tensão na saída de um retificador de onda completa quando filtrado por um capacitor eletrolítico (retângulos preto e branco marcados com "+" no diagrama). A linha pontilhada é a tensão na saída do retificador. O capacitor é carregado até uma amplitude de meia onda e descarrega gradualmente na resistência de carga. "Passos" são pulsações. A razão das amplitudes de passo e meia onda em porcentagem é o fator de ondulação.

Por LEDs no início, as fontes de tensão disponíveis foram usadas - 5, 9, 12 V. E a tensão de operação da junção p-n é de 1,9-2,4 a 3,7-4,4 V. Portanto, ligar o diodo diretamente é quase sempre sua combustão física de superaquecimento com uma grande corrente. necessidade atual limite com um resistor limitador de corrente, gastando energia para aquecê-lo.

Os LEDs podem ser ligados em série em várias peças. Então, montando uma cadeia deles, é possível, pela soma de suas tensões diretas, atingir quase a tensão da fonte de alimentação. E a diferença restante é "reembolsada" dissipando-a na forma de calor no resistor.

Quando existem dezenas de diodos, eles são conectados em circuitos em série, que são conectados em paralelo.

Pinagem de LED

Polaridade do LED - ânodo ou mais e cátodo - menos é fácil de determinar a partir das fotos:

Nos casos cilíndricos, o cátodo é indicado por um corte na lateral, o ânodo é mais longo e o cátodo é mais curto.

O cátodo dos LEDs SMD é indicado por um corte na caixa.

Nas matrizes de LEDs COB poderosos, “+” e “-” são espremidos em almofadas de solda.

Circuito de comutação de LED

O LED é alimentado por tensão constante. Mas as características da dependência não linear de sua resistência interna exigem que a corrente de operação seja mantida dentro de limites estreitos. Com uma corrente menor que a nominal, ela diminui fluxo de luz, e em um valor mais alto, o cristal superaquece, o brilho do brilho aumenta e a "vida" é reduzida. A maneira mais simples de estendê-lo é limitar a corrente através do cristal, incluindo um resistor limitador de corrente. Para LEDs potentes, isso não é economicamente rentável, porque eles são alimentados com corrente contínua de uma fonte especial de corrente estável - motoristas.

conexão serial

Um LED é um dispositivo de iluminação bastante complexo. Funciona a partir de uma fonte secundária de tensão contínua. Com uma potência de mais de 0,2-0,5 W, a maioria dos dispositivos LED usa fontes de corrente. Eles não estão totalmente corretos, à maneira americana, chamados de motoristas. Quando os diodos são conectados em série, geralmente são usadas fontes de alimentação com tensão de 9, 12, 24 e até 48 V. Nesse caso, é construída uma cadeia em série, na qual pode haver de 3-6 a várias dezenas de elementos.

Quando conectado em série em cadeia, o ânodo do primeiro LED é conectado através de um resistor limitador de corrente ao “+” da fonte de alimentação e o cátodo é conectado ao ânodo do segundo. E assim toda a cadeia está conectada.

Esquema de conexão serial-paralela de três grupos de LEDs em série em cadeias de três elementos de LED. Cada circuito tem um resistor limitador de corrente à esquerda. Ele "extingue" o excesso da soma das tensões diretas dos diodos.

Por exemplo, os LEDs vermelhos têm uma tensão de operação direta de 1,6 V a 3,03 V. você_etc. = 2,1 V um LED no resistor com uma tensão de fonte de 12 V terá uma tensão de 5,7 V:

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

E já 3 cadeias consecutivas estão conectadas em paralelo.

Tabela de tensão direta no LED a partir da cor de seu brilho.

Com uma conexão em série de LEDs, as correntes através dos LEDs serão as mesmas, e a queda em cada elemento é individual. Depende da resistência interna do diodo.

Propriedades da conexão serial:

• a quebra de um elemento leva ao desligamento de todos;
• curto - redistribui sua tensão para todos os restantes, o brilho do brilho aumenta neles e a degradação acelera.

Recomendado: Como descobrir quantos volts um LED

Conexão paralela

Neste esquema de conexão de LED, todos os ânodos são conectados entre si e ao “+” da fonte de alimentação e os cátodos ao “-”.

Tal conexão estava nas primeiras guirlandas, réguas e fitas de LED quando alimentadas por uma tensão de 3-5 V.

Esta é a conexão errada. Com a inevitável disseminação de parâmetros, as correntes através dos LEDs serão diferentes. E eles vão brilhar de forma diferente. E eles não aquecem da mesma forma. Como resultado, o superaquecido queimará, por exemplo, com um circuito aberto. A corrente através dos diodos restantes D2, D3 aumentará e a tensão aumentará neles, porque uma corrente total menor através de R1 causará uma queda de tensão menor através dele. O segundo diodo queimará, o que terá uma resistência interna menor da junção p-n.

Se ocorrer uma queima com o fechamento da junção p-n, toda a tensão da bateria será aplicada ao resistor R1. Ele vai superaquecer e queimar.

Esquema de conexão paralela de LEDs. Cada LED está devidamente conectado em série com seu próprio resistor limitador de corrente.

É assim que um design real de seis LEDs conectados em paralelo pode parecer. 

Na figura:

• listras cinzas - pneus com corrente, ou seja, fios sem isolamento;
• cilindros azuis com extremidade arredondada - LEDs cilíndricos com lente na extremidade;
• vermelho - resistores para limitar a corrente de operação.

Será incorreto conectar todos os diodos a um resistor. Devido à dispersão nas características dos LEDs, mesmo em um lote que pode atingir de 50 a 200% ou mais, uma corrente pode fluir pelos diodos, o que irá variar significativamente. Portanto, eles também brilharão e carregarão de maneira diferente. Mais tarde, os mais carregados, brilhando mais do que os outros, queimarão ou degradarão até uma atenuação quase completa, perdendo 70-90% do fluxo luminoso. Ou altere a tonalidade do brilho de branco para amarelo.

Leia também

Noções básicas de conexão paralela e serial de LEDs

 

misturado

Uma conexão combinada ou mista é usada ao criar matrizes de LED que consistem em muitas dezenas ou centenas de elementos ou cristais não embalados. A mais famosa delas são as matrizes COB.

Esquema de conexão combinada de LEDs em uma matriz: "padrão" - cadeias seriais de 4 cristais em cada são conectadas em paralelo e conectadas a uma fonte de energia, "híbrida" - cristais, neste caso, 8 peças, são conectados em série / paralelo a uma fonte de energia.

A tensão de alimentação e a corrente de operação com acionamento combinado serão menores que as nominais de operação. Somente nesta condição, a matriz funcionará mais ou menos por um longo tempo. Na corrente nominal, o elo mais fraco queimará rapidamente e o restante queimará gradualmente. Ele terminará com quebras nas cadeias seriais e encurtamento das paralelas.

Conectando um diodo emissor de luz a uma rede de 220 V

Se você alimentar o LED diretamente de 220 V com um limite de corrente, ele brilhará com uma meia onda positiva e apagará com uma negativa. Mas isso é apenas no caso em que a tensão reversa da junção p-n é muito mais do que 220 V. Geralmente está na região de 380-400 V.

A segunda maneira de ligar é através de um capacitor de têmpera.

A tensão da rede é aplicada à "ponte" nos diodos VD1-VD4. O capacitor C1 "extinguirá" cerca de 215-217 V. O resto se endireitará. Após a filtragem pelo capacitor C2, uma tensão constante é aplicada ao LED. Não se esqueça de limitar a corrente através do diodo com um resistor.

Outro esquema de conexão é com um retificador de meia onda em um diodo e com um resistor limitador de 30 kOhm.

ATENÇÃO! A maioria dos circuitos com conexão direta à rede de 220 V tem uma séria desvantagem - eles são perigosos para ferimentos humanos com alta tensão - 220 V. Portanto, eles devem ser usados ​​com cuidado, com isolamento cuidadoso de todas as partes que transportam corrente.

Informações detalhadas sobre como conectar o LED a uma rede de 220 V descrito aqui.

Como alimentar diodos de uma fonte de alimentação

As fontes de alimentação de comutação sem transformador (PSUs) mais populares fornecem 12 V com proteção para corrente, curto-circuito, superaquecimento, etc.

Portanto, os LEDs são conectados em série e sua corrente é limitada por um resistor convencional. A cadeia inclui 3 ou 6 diodos. Seu número é determinado pela tensão direta do diodo. Sua soma para limitação de corrente deve ser menor que a tensão de saída da PSU em 0,5-1 V.

Leia também

Conectando um LED a 12 volts

 

Recursos de conexão de LEDs RGB e COB

LEDs com abreviatura RGB - São emissores de luz policromados ou multicoloridos de cores diferentes. A maioria deles é montada a partir de três cristais de LED, cada um dos quais emite uma cor diferente.Essa montagem é chamada de tríade de cores.

A conexão de um LED RGB é feita da mesma forma que os LEDs convencionais. Em cada caso de uma fonte de luz multicolorida, há um cristal: vermelho - vermelho, verde - verde e azul - azul. Cada LED tem sua própria tensão de operação:

• azul - de 2,5 a 3,7 V;
• verde - de 2,2 a 3,5 V;
• vermelho - de 1,6 a 2,03 V.

Os cristais podem ser conectados uns aos outros de diferentes maneiras:

• com um cátodo comum, ou seja, três cátodos são conectados entre si e com um terminal comum na caixa, e os anodos têm cada um seu próprio terminal;
• com um ânodo comum - respectivamente, para todos os anodos, a saída é comum e os cátodos são individuais;
• pinagem independente - cada ânodo e cátodo tem sua própria saída.

Portanto, os valores dos resistores limitadores de corrente serão diferentes.

Conexão de cristais RGB-LED de acordo com o esquema com um cátodo comum.

Conexão "com um ânodo comum".

Em ambos os casos, a caixa do diodo possui 4 fios, pads em LEDs SMD ou um pino na caixa piranha.

No caso de LEDs independentes, serão 6 saídas.

Em caso SMD 5050 Os cristais de LED estão dispostos da seguinte forma:

No caso de multicoloridas 3 cristais independentes de verde, vermelho e azul. Portanto, ao calcular os valores dos resistores, lembre-se de que cada cor tem sua própria tensão de diodo.

Conectando LEDs COB

A abreviatura COB são as primeiras letras da frase em inglês chip-on-board. Em russo, será - um elemento ou um cristal no tabuleiro.

Os cristais são colados ou soldados em uma safira condutora de calor ou substrato de silício. Depois de verificar as conexões elétricas corretas, os cristais são preenchidos com um fósforo amarelo.

LEDs COB - estas são estruturas de matriz que consistem em dezenas ou centenas de cristais, que são conectados em grupos com uma inclusão combinada de junções p-n semicondutoras. Os grupos são cadeias sequenciais de LEDs, cujo número corresponde à tensão de alimentação da matriz de LEDs. Por exemplo, a 9 V são 3 cristais, 12 V - 4.

Leia também

Como conectar o LED à placa Arduino

 

Cadeias conectadas em série são conectadas em paralelo. Assim, a potência necessária da matriz é ganha. Os cristais de brilho azul são preenchidos com fósforo amarelo. Ele re-irradia luz azul para amarelo, tornando-o branco.

Qualidade da luz, ou seja, renderização de cores regular no processo de produção a composição do fósforo. O fósforo de um e dois componentes dá baixa qualidade, porque tem 2-3 linhas de emissão no espectro. Três e cinco componentes - reprodução de cores bastante aceitável. Pode ser até 85-90 Ra e até mais alto.

Conectar este tipo de emissores de luz não causa problemas. Eles são ligados como um poderoso LED normal, alimentado por uma fonte de corrente padrão. Por exemplo, 150, 300, 700 mA. O fabricante de matrizes COB recomenda escolher fontes de corrente com margem. Ajudará na hora de colocar em funcionamento uma luminária com matriz COB.