Повече за методите за свързване на LED

В нашия живот светодиодите непрекъснато печелят предимство пред другите източници на изкуствена светлина. Но докато лампите с нажежаема жичка могат да се свързват директно към захранването, свързването на светодиодите и газоразрядните лампи изисква специални мерки.

Свързването на един светодиод не е проблем. Но свързването на няколко единици със стотици не е толкова лесно, колкото изглежда.

Малко теория

За да работят правилно, светодиодите се нуждаят от постоянно напрежение или ток. Те трябва да бъдат:

1. Постоянна посока. Това означава, че токът в светодиодната верига трябва да тече от "+" на източника на напрежение към неговия "-", когато се подава напрежение.
2. Стабилен .Постоянна величина, т.е. постоянна за времето на работа на диода.
3. Неимпулсиращ - След като бъдат изправени и стабилизирани, константите на напрежението или тока не трябва да се колебаят периодично.
   Схема на формата на вълната на напрежението на изхода на двоен полупериоден токоизправител, когато се филтрира от електролитен кондензатор (черни и бели правоъгълници, отбелязани с "+" на схемата). Пунктираната линия е напрежението на изхода на токоизправителя. Кондензаторът се зарежда до амплитудата на полувълната и постепенно се разрежда при съпротивлението на товара. "Стъпките" са вълната. Съотношението на амплитудата на стъпката към амплитудата на полувълната в проценти е коефициентът на пулсации.

За Светодиоди Първоначално използвахме налични източници на напрежение - 5, 9, 12 V. Работното напрежение на p-n прехода е от 1,9 до 2,4 и от 3,7 до 4,4 V. Ето защо директното включване на диод почти винаги води до физическо изгаряне от прегряване при високи токове. Необходимо е да се се ограничава от резистор за ограничаване на тока, което води до загуба на енергия за нагряването му.

Светодиодите могат да се свързват последователно, многократно. Тогава, ако ги поставите във верига, сборът от техните преки напрежения може да бъде почти равен на напрежението на захранването. А останалата разлика може да се "анулира", като се разсее под формата на топлина в резистор.

Когато има десетки диоди, те се свързват последователно, като се включват в паралелни вериги.

Извод на LED

Полярност на светодиода - анод или плюс и катод - минусът е лесен за разпознаване от снимките:

При цилиндричните корпуси катодът е обозначен с прорез отстрани, като анодът е по-дълъг, а катодът - по-къс.

Катодът на SMD светодиодите е обозначен с прорез върху корпуса.

При мощните COB светодиоди символите "+" и "-" са отпечатани върху подложките за запояване.

Схема на веригата на светодиода

Светодиодът се захранва с постоянно напрежение. Но особеностите на нелинейната зависимост на вътрешното му съпротивление изискват работният ток да се поддържа в тесни граници. При ток под номиналния ток намалява светлинен потокПри по-високи стойности - кристалът прегрява, яркостта се увеличава, а "животът" намалява. Най-лесният начин да го разширите е да ограничите тока през кристала, като включите резистор за ограничаване на тока. За мощните светодиоди това не е икономически целесъобразно и те се захранват с постоянен ток от източник на постоянен ток. водач.

Свързване на сериите

Светодиодът е доста сложно осветително устройство. Той се захранва от вторичен източник на постоянно напрежение. При мощности над 0,2-0,5 W повечето светодиодни устройства използват източници на ток. Те не се наричат съвсем правилно, според американските термини, шофьори. Когато диодите са свързани последователно, те често използват захранващи устройства с напрежение 9, 12, 24 и дори 48 V. В този случай се изгражда верига от вериги, която може да съдържа от 3-6 до няколко десетки елемента.

При верижната връзка анодът на първия светодиод е свързан чрез токоограничаващ резистор към захранването "+", а катодът - към анода на втория. И така цялата верига е свързана.

Схема на последователно-паралелно свързване на три последователни групи светодиоди във верига от три светодиодни елемента. Всяка верига има токоограничаващ резистор от лявата страна. Той "гаси" излишъка от сумата на директните напрежения на диодите.

Например червените светодиоди имат директно работно напрежение от 1,6 до 3,03 V. На адрес U_пр. = 2,1 В на един светодиод върху резистора при напрежение на източника 12 V ще бъде 5,7 V:

12 V - 3×2,1 V = 12 - 6,3 = 5,7 V.

И вече 3 вериги са свързани паралелно.

Таблицата показва директното напрежение на светодиод като функция на цвета на светлината.

Когато светодиодите са свързани последователно, токовете през тях са еднакви, а падът върху всеки елемент е индивидуален. Това зависи от вътрешното съпротивление на диода.

Свойства на серийната връзка:

• Счупването на един елемент води до изключване на всички елементи;
• късо съединение - преразпределя напрежението си към всички останали, върху тях се увеличава яркостта и се ускорява разграждането.

Препоръчва се: Как да разберете колко волта има един светодиод

Паралелна връзка

При тази схема на свързване всички аноди са свързани помежду си и към "+" на захранването, а катодите - към "-".

Това свързване първоначално се използваше в светодиодни гирлянди, ленти и лентички, когато се доставяха с напрежение 3-5 V.

Това е грешната връзка. При неизбежните разлики в параметрите токовете през светодиодите ще бъдат различни. И те ще светят по различен начин. И те няма да се нагряват по същия начин. В резултат на това прегретият ще прегори, например с отворена верига. Токът през останалите диоди D2, D3 ще се увеличи и напрежението върху тях ще се повиши, тъй като по-малкият общ ток през R1 ще му осигури по-малък пад на напрежение. Вторият диод, който ще изгори, ще бъде този с по-ниско вътрешно съпротивление на p-n прехода.

Ако при късо съединение p-n настъпи прегаряне, цялото напрежение на батерията ще бъде подадено към резистора R1. Той ще прегрее и ще изгори.

Паралелна схема на свързване на светодиодите. Всеки светодиод трябва да бъде свързан последователно със собствен резистор за ограничаване на тока.

Ето как може да изглежда реална конструкция от шест паралелно свързани светодиода. 

На снимката:

• Сивите ленти са тоководещи шини, т.е. проводници без изолация;
• сини цилиндри със заоблен край - цилиндрични светодиоди с леща в края;
• червените са резистори за ограничаване на работния ток.

Не би било правилно да свържете всички диоди към един резистор. Поради промяната на характеристиките на светодиодите, дори в една партида може да достигне от 50 до 200% или повече, през диодите може да протича ток, който понякога се различава. Поради това те също ще блестят и ще се зареждат по различен начин. По-късно най-натоварената и най-ярката светилница ще изгори или ще дегенерира почти до нула, губейки 70-90% от светлинния си поток. Или пък ще се промени от бяло на жълто.

Прочетете също

Основи на паралелното и последователното свързване на светодиоди

 

Смесени

Комбинираното или смесеното окабеляване се използва за създаване на LED масиви, състоящи се от много десетки или стотици елементи или безрамкови кристали. Най-известните от тях са матриците COB.

Комбинирана електрическа схема за светодиоди в матрица: "стандартен" - последователни вериги от по 4 кристала са свързани паралелно и са свързани към захранване, "хибриден" - кристалите, в този случай по 8 броя, са свързани последователно/паралелно към захранване.

Захранващото напрежение и работният ток ще бъдат по-ниски от номиналния работен ток, когато се комбинират. Само при това условие матрицата ще работи повече или по-малко дълго време. При номинален ток най-слабото звено ще изгори бързо, а останалите ще започнат да изгарят постепенно. Това ще доведе до открити вериги в последователни вериги и къси вериги в паралелни вериги.

Свързване на светодиод към електрическа мрежа с напрежение 220 V

Ако включите светодиод директно от 220 V с ограничение на тока, той ще свети в положителната полувълна и ще угасва в отрицателната. Но това е така само ако обратното напрежение на p-n прехода е много по-високо от 220 V. Обикновено тя е около 380-400 V.

Вторият начин на свързване е чрез гасителен кондензатор.

Мрежовото напрежение се подава към "моста" върху диодите VD1-VD4. Кондензаторът С1 ще "угасне" около 215-217 V. Останалите ще се поправят. След филтриране с кондензатора С2 постоянното напрежение се подава към светодиода. Не забравяйте да ограничите тока през диода с резистор.

Друга схема на свързване е с единичен полупериоден изправител върху диод и ограничителен резистор 30 kOhm.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Повечето вериги с директна връзка към електрическата мрежа с напрежение 220 V имат сериозния недостатък, че са опасни за хората, които могат да бъдат поразени от високо напрежение - 220 V. Поради това те трябва да се използват внимателно, като всички части под напрежение се изолират внимателно.

Можете да намерите повече информация за свързването на LED осветление към електрическа мрежа 220 V описани тук.

Как да захранваме диоди от захранване

Най-популярните безтрансформаторни импулсни захранвания осигуряват 12 V с ток, късо съединение, прегряване и други защити.

Затова светодиодите са свързани последователно и токът им се ограничава с обикновен резистор. Веригата се състои от 3 или 6 диода. Техният брой се определя от директното напрежение на диода. Сумата им за ограничаване на тока трябва да бъде с 0,5 до 1 V по-малка от изходното напрежение на захранващия блок.

Прочетете също

Свързване на светодиод към 12 волта

 

Характеристики на RGB и COB LED връзката

светодиоди с абревиатура RGB - са полихроматични или многоцветни излъчватели на светлина с различни цветове. Повечето от тях са сглобени от три светодиодни кристала, всеки от които излъчва различен цвят. Тази сглобка се нарича цветова триада.

RGB светодиодите се свързват по същия начин като обикновените светодиоди. Всяко тяло на многоцветния светлинен източник има по един кристал: червен - червен, зелен - зелен и син - син. Всеки светодиод има собствено работно напрежение:

• Синьо - 2,5 до 3,7 V;
• Зелено: 2,2 до 3,5 V;
• Червено: 1,6 до 2,03 V.

Кристалите могат да бъдат свързани по различни начини:

• с общ катод, т.е. трите катода са свързани помежду си и с общ извод на корпуса, а анодите имат собствен извод;
• с общ анод, т.е. всички аноди имат общ извод, а катодите - отделен извод;
• независимо разпределение на изводите - всеки анод и катод има свой собствен извод.

Поради това номиналните стойности на токоограничаващите резистори ще бъдат различни.

Свързване на RGB LED кристали с помощта на верига с общ катод.

Връзка "общ анод".

И в двата случая корпусът на диода има по 4 проводникови щифта, контактни подложки при SMD светодиодите или пирончета.

В случай на независими светодиоди ще има 6 извода.

В случая на SMD 5050 Светодиодните кристали са разположени, както следва:

В многоцветния корпус има 3 независими зелени, червени и сини кристала. Затова, когато изчислявате номиналните стойности на резисторите, не забравяйте, че всеки цвят съответства на различно напрежение на диода.

Окабеляване на COB LED

Съкращението COB представлява първите букви на английското словосъчетание chip-on-board. На руски език това е елемент или кристал на дъската.

Кристалите се залепват или запояват върху топлопроводима подложка от сапфир или силиций. След като се провери дали електрическите връзки са правилни, кристалите се запълват с жълт фосфор.

Светодиоди COB - са матрични структури, състоящи се от десетки или стотици кристали, които са свързани в групи с комбинация от полупроводникови p-n преходи. Групите са последователни вериги от светодиоди, чийто брой съответства на захранващото напрежение на матрицата. Например при 9 V има 3 кристала, а при 12 V - 4.

Прочетете също

Как да свържете светодиод към платката Arduino

 

Верижните вериги са свързани паралелно. По този начин се постига необходимата мощност на матрицата. Сините луминисцентни кристали са пълни с жълт фосфор. Той излъчва отново синята светлина в жълта и така се получава бяла светлина.

Качеството на светлината, т.е. цветопредаване се регулира от състава на фосфора по време на производството. Еднокомпонентният и двукомпонентният фосфор дава ниско качество, тъй като има 2-3 емисионни линии в спектъра. Три- и петкомпонентните дават доста приемливо цветопредаване. Тя може да достигне 85-90 Ра или дори повече.

Свързването на този тип светлинни излъчватели не е проблем. Те се включват като обикновен мощен светодиод, захранван от стандартен източник на ток. Например 150, 300, 700 mA. Производителят на матриците COB препоръчва да се избират източници на ток с резерв. Това ще помогне при пускането в експлоатация на матрично осветително тяло COB.