Další informace o způsobech připojení LED

LED diody v našem životě neustále získávají převahu nad ostatními zdroji umělého světla. Zatímco žárovky lze připojit přímo k napájení, připojení LED a výbojek vyžaduje zvláštní opatření.

Připojení jedné LED diody není problém. Připojení několika jednotek ke stovkám však není tak snadné, jak se zdá.

Trocha teorie

LED diody vyžadují ke správné funkci konstantní napětí nebo proud. Musí být:

1. Konstantní směr. To znamená, že proud v obvodu LED musí při přivedení napětí téct od "+" zdroje napětí k jeho "-".
2. Stabilní .Konstantní velikost, tj. konstantní po celou dobu provozu diody.
3. Nepulsující - Po usměrnění a stabilizaci nesmí konstanty napětí nebo proudu přerušovaně kolísat.
   Schéma průběhu napětí na výstupu dvojitého půlperiodického usměrňovače při filtraci elektrolytickým kondenzátorem (černý a bílý obdélník označený v diagramu "+"). Tečkovaná čára je napětí na výstupu usměrňovače. Kondenzátor se nabije na půlvlnovou amplitudu a postupně se vybíjí na zátěžovém odporu. "Kroky" představují vlnění. Poměr amplitudy kroku k amplitudě půlvlny v procentech je činitel zvlnění.

Pro LED diody nejprve jsme použili dostupné zdroje napětí - 5, 9, 12 V. Pracovní napětí p-n přechodu se pohybuje od 1,9 do 2,4 až po 3,7 až 4,4 V. Proto je přímé zapnutí diody téměř vždy fyzickým vyhořením z přehřátí vysokými proudy. Je nutné být omezena rezistorem pro omezení proudua plýtvá energií na jeho ohřev.

LED diody lze zapojit sériově, v násobcích. Pokud je pak zapojíte do řetězce, součet jejich přímých napětí se může rovnat téměř napětí zdroje. A zbývající rozdíl lze "anulovat" rozptýlením ve formě tepla v rezistoru.

Pokud je diod několik desítek, jsou zapojeny do sériových obvodů, které jsou zapojeny paralelně.

Vývody LED

Polarita LED - anoda nebo plus a katoda - mínus lze snadno identifikovat z obrázků:

U válcových pouzder je katoda označena štěrbinou na boku, přičemž anoda je delší a katoda kratší.

U LED SMD je katoda označena štěrbinou na krytu.

U vysoce výkonných LED COB jsou "+" a "-" vyraženy na pájecích ploškách.

Schéma obvodu LED

LED je napájena stejnosměrným napětím. Vlastnosti nelineární závislosti jeho vnitřního odporu však vyžadují udržovat provozní proud v úzkých mezích. Při proudu nižším než jmenovitý proud klesá světelný tokPři vyšších hodnotách se krystal přehřívá, zvyšuje se jas a snižuje se "životnost". Nejjednodušší způsob, jak jej rozšířit, je omezit proud procházející krystalem zařazením proudového omezovacího rezistoru. U vysoce výkonných LED diod to není ekonomicky výhodné a jsou napájeny konstantním proudem ze zdroje konstantního proudu. řidič.

Sériové připojení

LED dioda je poměrně složité osvětlovací zařízení. Je napájen ze sekundárního zdroje stejnosměrného napětí. Pro výkony nad 0,2-0,5 W používá většina LED zařízení proudové zdroje. Ne zcela správně se jim v americkém pojetí říká řidiči. Při sériovém zapojení diod se často používají zdroje s napětím 9, 12, 24 nebo dokonce 48 V. V tomto případě se vytváří řetězec, který může obsahovat 3-6 až několik desítek prvků.

Při řetězovém zapojení je anoda první LED připojena přes proudový omezovací odpor k napájecímu zdroji "+" a katoda k anodě druhé LED. A tak je celý řetězec propojen.

Schéma sériově-paralelního zapojení tří po sobě jdoucích skupin LED v řetězci tří LED prvků. Každý řetězec má na levé straně proudový omezovací odpor. "Tlumí" přebytek součtu stejnosměrných napětí diod.

Například červené LED mají přímé provozní napětí 1,6 až 3,03 V. Na adrese U_pr. = 2,1 В jedné LED na rezistoru při napětí zdroje 12 V bude 5,7 V:

12 V - 3×2,1 V = 12 - 6,3 = 5,7 V.

A již 3 řetězce jsou zapojeny paralelně.

Tabulka ukazuje přímé napětí LED v závislosti na barvě světla.

Při sériovém zapojení LED jsou proudy procházející LED diodami stejné a úbytek na každém prvku je individuální. Záleží na vnitřním odporu diody.

Vlastnosti sériového zapojení:

• Poškození jednoho prvku způsobí vypnutí všech prvků;
• zkratování - přerozděluje své napětí na všechny zbývající, na nich se zvyšuje svítivost a urychluje degradace.

Doporučujeme: Jak zjistit, kolik voltů má LED dioda

Paralelní připojení

V tomto zapojení jsou všechny anody připojeny k sobě navzájem a k "+" zdroje a katody k "-".

Toto zapojení se zpočátku používalo v LED girlandách, pásech a lištách, když se dodávaly s napětím 3-5 V.

To je špatné spojení. Vzhledem k nevyhnutelným změnám parametrů se budou proudy procházející LED diodami lišit. A budou zářit jinak. A nebudou se zahřívat stejným způsobem. V důsledku toho se přehřátý vypálí, např. s rozpojeným obvodem. Proud zbývajícími diodami D2, D3 se zvýší a napětí na nich vzroste, protože nižší celkový proud procházející diodou R1 způsobí menší úbytek napětí. Druhá dioda, která shoří, bude ta s nižším vnitřním odporem p-n přechodu.

Pokud dojde ke spálení při zkratovaném přechodu p-n, bude na rezistor R1 přivedeno veškeré napětí baterie. Přehřeje se a vyhoří.

Schéma paralelního zapojení LED diod. Každá LED by měla být zapojena do série s vlastním proudovým omezovacím rezistorem.

Takto může vypadat skutečný návrh šesti paralelně zapojených LED diod. 

Na obrázku:

• Šedé pruhy jsou proudové přípojnice, tj. vodiče bez izolace;
• modré válce se zaobleným koncem - válcové LED diody s čočkou na konci;
• červené jsou rezistory pro omezení provozního proudu.

Nebylo by správné připojit všechny diody k jednomu rezistoru.. Vzhledem k rozdílným vlastnostem LED diod, které i v jedné sérii mohou dosahovat 50 až 200 % nebo více, může diodami protékat proud, který se bude občas lišit. Proto se budou také jinak lesknout a jinak načítat. Později nejrušnější a nejjasnější zářící hvězda vyhoří nebo téměř zdegeneruje a ztratí 70-90 % svého světelného toku. Nebo se změní z bílé na žlutou.

Přečtěte si také

Základy paralelního a sériového zapojení LED diod

 

Smíšené

Kombinované nebo smíšené zapojení se používá k vytváření polí LED složených z mnoha desítek nebo stovek prvků nebo bezrámečkových krystalů. Nejznámější z nich jsou matice COB.

Kombinované schéma zapojení LED diod v matici: "standardní" - sekvenční řetězce po 4 krystalech jsou zapojeny paralelně a připojeny ke zdroji napájení, "hybridní" - krystaly, v tomto případě po 8 kusech, jsou zapojeny sériově/paralelně ke zdroji napájení.

Napájecí napětí a provozní proud budou v kombinaci nižší než jmenovitý provozní proud. Pouze za této podmínky bude matrice fungovat víceméně dlouho. Při jmenovitém proudu nejslabší článek rychle vyhoří a ostatní začnou postupně vyhořívat. Tím dojde k rozpojení obvodů v sérii a ke zkratu v paralelních obvodech.

Připojení světelné diody k síťovému napájení 220 V

Pokud zapojíte LED diodu přímo z 220 V s omezením jejího proudu, bude svítit v kladné půlvlně a zhasne v záporné. To však pouze v případě, že zpětné napětí p-n přechodu je mnohem vyšší než 220 V. Obvykle se pohybuje kolem 380-400 V.

Druhý způsob připojení je přes zhášecí kondenzátor.

Síťové napětí je přivedeno do "můstku" na diodách VD1-VD4. Kondenzátor C1 "zhasne" přibližně na 215-217 V. Zbytek se napraví. Po filtraci kondenzátorem C2 je stejnosměrné napětí přivedeno na LED. Nezapomeňte omezit proud procházející diodou pomocí rezistoru.

Jiné schéma zapojení je s jedním půlperiodickým usměrňovačem na diodě a 30 kOhm omezovacím rezistorem.

POZOR! Většina obvodů s přímým připojením k elektrické síti 220 V má tu závažnou nevýhodu, že jsou pro člověka nebezpečné vysokým napětím - 220 V. Proto by se měly používat opatrně a všechny části pod napětím by měly být pečlivě izolovány.

Další informace o připojení světla LED k elektrické síti 220 V naleznete zde. popsáno zde.

Jak napájet diody ze zdroje

Nejoblíbenější beztransformátorové spínané zdroje poskytují napětí 12 V s proudovou ochranou, ochranou proti zkratu, přehřátí a dalšími ochranami.

Proto jsou LED diody zapojeny do série a jejich proud je omezen jednoduchým rezistorem. Řetězec se skládá ze 3 nebo 6 diod. Jejich počet je určen stejnosměrným napětím diody. Jejich součet pro omezení proudu musí být o 0,5 až 1 V nižší než výstupní napětí PSU.

Přečtěte si také

Připojení LED diody na 12 V

 

Vlastnosti připojení LED diod RGB a COB

LED diody se zkratkou RGB - jsou polychromatické nebo vícebarevné světelné zářiče s různými barvami. Většina z nich je sestavena ze tří krystalů LED, z nichž každý vyzařuje jinou barvu. Tato sestava se nazývá barevná triáda.

LED diody RGB se připojují stejným způsobem jako běžné LED diody. Každé těleso vícebarevného světelného zdroje má jeden krystal: červený - červený, zelený - zelený a modrý - modrý. Každá LED dioda má své vlastní provozní napětí:

• Modrá - 2,5 až 3,7 V;
• Zelená: 2,2 až 3,5 V;
• Červená: 1,6 až 2,03 V.

Krystaly lze propojit různými způsoby:

• se společnou katodou, tj. tři katody jsou připojeny k sobě navzájem a ke společnému vodiči na pouzdře a anody mají každá svůj vlastní vodič;
• se společnou anodou, tj. všechny anody mají společný vývod a katody mají samostatný vývod;
• nezávislé přiřazení pinů - každá anoda a katoda má svůj vlastní pin.

Proto budou jmenovité hodnoty proudových omezovacích rezistorů odlišné.

Připojení krystalů RGB LED pomocí společného katodového obvodu.

"Společné anodové" připojení.

V obou případech má těleso diody po 4 drátových vývodech, kontaktní plošky u LED SMD nebo vývody piranha.

V případě nezávislých LED diod bude k dispozici 6 pinů.

V případě SMD 5050 Krystaly LED jsou uspořádány následovně:

Ve vícebarevném krytu jsou 3 nezávislé zelené, červené a modré krystaly. Při výpočtu jmenovitých odporů proto nezapomeňte, že každá barva odpovídá jinému napětí diody.

Zapojení COB LED

Zkratka COB je první písmeno anglického slovního spojení chip-on-board. V ruštině by to byl prvek nebo krystal na desce.

Krystaly jsou přilepeny nebo připájeny na tepelně vodivý safírový nebo křemíkový substrát. Po kontrole správnosti elektrického zapojení se krystaly naplní žlutým fosforem.

LED diody COB - jsou maticové struktury sestávající z desítek nebo stovek krystalů, které jsou spojeny do skupin kombinací polovodičových p-n přechodů. Skupiny jsou po sobě jdoucí řetězce LED, jejichž počet odpovídá napájecímu napětí matice LED. Například při napětí 9 V jsou to 3 krystaly a při napětí 12 V jsou to 4 krystaly.

Přečtěte si také

Jak připojit LED k desce Arduino

 

Zřetězené obvody jsou zapojeny paralelně. Tímto způsobem se získá požadovaný výkon matice. Modře svítící krystaly jsou naplněny žlutým luminoforem. Modré světlo se znovu vyzáří do žlutého světla, čímž vznikne bílé světlo.

Kvalita světla, tj. podání barev se řídí složením luminoforu při výrobě. Jednosložkový a dvousložkový luminofor poskytuje nízkou kvalitu, protože má ve spektru 2-3 emisní čáry. Třísložkové a pětisložkové barvy poskytují poměrně přijatelné barevné podání. Může dosahovat až 85-90 Ra nebo i více.

Připojení tohoto typu světelného zdroje není problém. Zapojují se jako běžné výkonné LED diody a jsou napájeny standardním zdrojem proudu. Například 150, 300, 700 mA. Výrobce matic COB doporučuje volit zdroje proudu s rezervou. To vám pomůže při uvádění maticového svítidla COB do provozu.