Mere om LED-tilslutningsmetoder

I vores liv vinder lysdioder stadig mere og mere overhånd over andre kunstige lyskilder. Men mens glødelamper kan tilsluttes direkte til strømforsyningen, kræver tilslutning af LED'er og udladningslamper særlige foranstaltninger.

Det er ikke noget problem at tilslutte en enkelt LED. Men det er ikke så nemt at forbinde nogle få enheder med hundredvis af enheder, som det lyder.

En smule teori

Lysdioder kræver en konstant spænding eller strøm for at fungere korrekt. Det skal de være:

1. Konstant i retning. Det vil sige, at strømmen i LED-kredsløbet skal strømme fra spændingskildens "+" til dens "-", når spændingen påføres.
2. Stabil .Konstant i størrelse, dvs. konstant over diodens driftstid.
3. Ikke-pulserende - Når den er ensrettet og stabiliseret, må spændings- eller strømkonstanterne ikke svinge intermitterende.
   Skematisk diagram af spændingsbølgeformen ved udgangen af en dobbelt halvperiodisk ensretter, når den filtreres af en elektrolytisk kondensator (sorte og hvide rektangler markeret med "+" i diagrammet). Den stiplede linje er spændingen ved ensretterens udgang. Kondensatoren oplades til halvbølgeamplituden og aflades gradvist ved belastningsmodstanden. "Trinene" er bølgerne. Forholdet mellem trinamplituden og halvbølgeamplituden som en procentdel er ripplefaktoren.

Til LED'er i første omgang brugte vi tilgængelige spændingskilder - 5, 9, 12 V. Driftsspændingen for p-n-forbindelsen er fra 1,9 til 2,4 til 3,7 til 4,4 V. Derfor er det næsten altid en fysisk udbrænding at tænde en diode direkte på grund af overophedning ved høje strømme. Det er nødvendigt at begrænses af en strømbegrænsningsmodstand, der spilder energi på at opvarme det.

LED'er kan forbindes i serie, i flere eksemplarer. Hvis du sætter dem i en kæde, kan summen af deres direkte spændinger næsten være lig med spændingen i strømforsyningen. Og den resterende forskel kan "udlignes" ved at afgive den i form af varme i en modstand.

Når der er snesevis af dioder, er de forbundet i seriekredsløb, som er parallelle.

LED pinout

LED polaritet - anode eller plus og katode - minus er let at identificere ud fra billederne:

I cylindriske huse er katoden angivet ved en slids på siden, idet anoden er længere og katoden kortere.

Katoden på SMD-LED'er er angivet ved en slids på huset.

I COB LED'er med høj effekt er "+" og "-" stemplet på loddepladerne.

Diagram over LED-kredsløbet

LED'en drives af jævnspænding. Men egenskaberne ved en ikke-lineær afhængighed af dens interne modstand kræver, at driftsstrømmen holdes inden for snævre grænser. Ved en strømstyrke under den nominelle strømstyrke falder lysstrømVed højere - overophedes krystallen, lysstyrken stiger, og "levetiden" reduceres. Den nemmeste måde at forlænge den på er at begrænse strømmen gennem krystallet ved at inkludere en strømbegrænsende modstand. For LED'er med høj effekt er dette ikke økonomisk rentabelt, og de forsynes med en konstant strøm fra en konstantstrømskilde. driver.

Serieforbindelse

En LED er en ret kompleks belysningsanordning. Den forsynes med strøm fra en sekundær jævnspændingskilde. Ved ydelser over 0,2-0,5 W bruger de fleste LED-enheder strømkilder. De kaldes ikke helt korrekt i amerikansk forstand for chauffører. Når dioder er forbundet i serie, skal du ofte bruge en strømforsyning med en spænding på 9, 12, 24 og endda 48 V. I dette tilfælde opbygges en daisy chain, som kan indeholde fra 3-6 til flere dusin elementer.

I en daisy chain-forbindelse er anoden på den første LED forbundet gennem en strømbegrænsende modstand til "+"-strømforsyningen og katoden til anoden på den anden LED. Hele kæden er således forbundet.

Diagram over serie-parallelforbindelse af tre på hinanden følgende grupper af lysdioder i en kæde af tre LED-elementer. Hver kæde har en strømbegrænsningsmodstand på venstre side. Den "dæmper" overskuddet af summen af diodernes direkte spændinger.

Røde lysdioder har f.eks. en direkte driftsspænding på 1,6 til 3,03 V. På U_pr. = 2,1 В for en LED på modstanden ved 12 V kildespænding vil være 5,7 V:

12 V - 3×2,1 V = 12 - 6,3 = 5,7 V.

Og allerede 3 daisy chains er forbundet parallelt.

Tabellen viser en LED's direkte spænding som en funktion af lysets farve.

Når lysdioder er forbundet i serie, vil strømmene gennem lysdioderne være de samme, og faldet over hvert element er individuelt. Det afhænger af diodens indre modstand.

Egenskaber for serieforbindelsen:

• Hvis et element går i stykker, slukker alle elementer;
• kortslutning - omfordeler sin spænding til alle de resterende, på dem stiger lysstyrken og nedbrydningen fremskyndes.

Anbefales: Sådan ved du, hvor mange volt en LED er

Parallelforbindelse

I dette tilslutningsmønster er alle anoderne forbundet med hinanden og med strømforsyningens "+" og katoderne med "-".

Denne forbindelse blev først brugt i LED-guirlander, -strimler og -strimler, når de blev leveret med 3-5 Volt.

Dette er den forkerte forbindelse. Med den uundgåelige variation i parametrene vil strømmene gennem LED'erne være forskellige. Og de vil skinne på forskellig vis. Og de vil ikke blive opvarmet på samme måde. Som følge heraf vil den overophedede brænde ud, f.eks. med et åbent kredsløb. Strømmen gennem de resterende dioder D2, D3 vil stige, og spændingen vil stige på dem, fordi den lavere samlede strøm gennem R1 vil give et lavere spændingsfald. Den anden diode, der brænder, vil være den med den lavere indre modstand i p-n-forbindelsen.

Hvis der opstår udbrænding med et kortsluttet p-n-forbindelse, vil hele batterispændingen blive lagt på modstand R1. Den vil overophede og brænde ud.

Parallelt ledningsdiagram for LED'erne. Hver LED skal være forbundet i serie med sin egen strømbegrænsningsmodstand.

Sådan kan et rigtigt design med seks parallelt tilsluttede lysdioder se ud. 

På billedet:

• De grå bjælker er strømførende samleskinner, dvs. ledninger uden isolering;
• blå cylindre med afrundet ende - cylindriske lysdioder med en linse i enden;
• de røde er modstande til at begrænse strømmen.

Det ville ikke være korrekt at tilslutte alle dioder til en modstand. På grund af variationen i LED'ernes egenskaber kan selv i et parti nå fra 50 til 200% eller mere, strømmen kan strømme gennem dioderne, som vil være forskellig til tider. Derfor vil de også skinne og indlæse forskelligt. Senere vil den mest travle og lysstærke glødende glød brænde ud eller degenerere til næsten ingenting og miste 70-90% af sin lysstrøm. Eller den skifter fra hvid til gul.

Læs også

Grundlæggende om parallel- og serieforbindelse af LED'er

 

Blandet

Kombineret eller blandet ledningsføring anvendes til at skabe LED-arrays bestående af mange ti eller hundrede elementer eller rammeløse krystaller. Den mest kendte af disse er COB-matricer.

Kombineret ledningsdiagram for lysdioder i en matrix: "Standard" - sekventielle kæder af 4 krystaller hver er forbundet parallelt og tilsluttet en strømforsyning, "hybrid" - krystaller, i dette tilfælde 8 stk. hver, er forbundet i serie/parallel til en strømforsyning.

Forsyningsspændingen og driftstrømmen vil være lavere end den nominelle driftstrøm, når de kombineres. Kun på denne betingelse vil matrixen fungere i mere eller mindre lang tid. Ved den nominelle strøm vil det svageste led hurtigt brænde ud, og de andre vil begynde at brænde gradvist ud. Dette vil resultere i åbne kredsløb i seriekredsløb og kortslutninger i parallelkredsløb.

Tilslutning af en lysdiode til en 220 V-netforsyning

Hvis du tilslutter en LED direkte fra 220 V med en begrænsning af dens strømstyrke, vil den lyse i den positive halvbølge og slukke i den negative. Men det er kun tilfældet, hvis p-n-forbindelsens omvendte spænding er meget højere end 220 V. Normalt er den omkring 380-400V.

Den anden måde at skifte på er via en slukningskondensator.

Netspændingen føres til "broen" på dioderne VD1-VD4. Kondensator C1 vil "slukke" omkring 215-217V. Resten vil blive rettet op. Efter filtrering med kondensator C2 føres jævnspændingen til LED'en. Glem ikke at begrænse strømmen gennem dioden med en modstand.

Et andet tilslutningsmønster er med en enkelt halvperiodisk ensretter på en diode og en 30 kOhm begrænsningsmodstand.

ADVARSEL! De fleste kredsløb med direkte tilslutning til et 220 V-net har den alvorlige ulempe, at de er farlige for mennesker at blive ramt af højspænding - 220 V. Derfor skal de anvendes med forsigtighed, og alle spændingsførende dele skal være omhyggeligt isoleret.

Du kan finde flere oplysninger om tilslutning af en LED-lampe til en 220 V-netforsyning beskrevet her.

Sådan strømforsynes dioder fra en strømforsyning

De mest populære transformatorløse switching-strømforsyninger leverer 12 V med strøm-, kortslutnings-, overopvarmnings- og andre beskyttelsesfunktioner.

Derfor er lysdioderne forbundet i serie, og deres strømstyrke er begrænset med en simpel modstand. Daisy chain består af 3 eller 6 dioder. Deres antal bestemmes af diodens jævnspænding. Deres sum til strømbegrænsning skal være 0,5 til 1 V mindre end PSU-udgangsspændingen.

Læs også

Tilslutning af en LED til 12 volt

 

Funktioner ved tilslutning af RGB- og COB-lysdioder

Lysdioder med forkortelsen RGB - er polykromatiske eller flerfarvede lysemittere med forskellige farver. De fleste er sammensat af tre LED-krystaller, der hver udsender en anden farve. Denne samling kaldes en farvetriade.

RGB-lysdioder tilsluttes på samme måde som konventionelle lysdioder. Hver krop i den flerfarvede lyskilde har én krystal: rød - rød, grøn - grøn og blå - blå. Hver LED har sin egen driftsspænding:

• Blå - 2,5 til 3,7 V;
• Grøn: 2,2 til 3,5 V;
• Rød: 1,6 til 2,03 V.

Krystaller kan forbindes med hinanden på forskellige måder:

• med en fælles katode, dvs. at de tre katoder er forbundet med hinanden og med en fælles ledning på huset, og at anoderne har hver sin ledning;
• med en fælles anode, dvs. at alle anoderne har en fælles ledning og katoderne har en individuel ledning;
• uafhængig pin-tildeling - hver anode og katode har sin egen pin.

Derfor vil strømbegrænsningsmodstandene have forskellige værdier.

Tilslutning af RGB LED-krystaller ved hjælp af et kredsløb med fælles katode.

En "fælles anode"-forbindelse.

I begge tilfælde har diodekroppen 4 lederstifter hver, kontaktplader i SMD-LED'er eller piranha-stifter.

I tilfælde af uafhængige lysdioder vil der være 6 pins.

I tilfælde af SMD 5050 LED-krystallerne er placeret som følger:

Der er 3 uafhængige grønne, røde og blå krystaller i det flerfarvede kabinet. Husk derfor, når du beregner modstandsværdierne, at hver farve svarer til en anden diodespænding.

Ledningsføring af en COB LED

Forkortelsen COB er de første bogstaver i den engelske ordkombination chip-on-board. På russisk ville det være et element eller en krystal på brættet.

Krystallerne er limet eller loddet på et termisk ledende substrat af safir eller silicium. Efter at have kontrolleret, at de elektriske forbindelser er korrekte, fyldes krystallerne med gul fosfor.

COB LED'er - er matrixstrukturer bestående af ti eller hundrede krystaller, der er forbundet i grupper med en kombination af halvleder-p-n-forbindelser. Grupperne er på hinanden følgende kæder af LED'er, hvis antal svarer til LED-matrixens forsyningsspænding. Ved 9 V er der f.eks. 3 krystaller, og ved 12 V er der 4.

Læs også

Sådan tilslutter du en LED til Arduino boardet

 

De daisy chainede kredsløb er forbundet parallelt. På denne måde opnås den nødvendige effekt af matricen. Blå selvlysende krystaller er fyldt med gul fosfor. Den genemitterer det blå lys til gult lys, hvilket giver hvidt lys.

Kvaliteten af lyset, dvs. farvegengivelse reguleres af fosforens sammensætning under produktionen. En- og tokomponent fosfor giver lav kvalitet, da det har 2-3 emissionslinjer i spektret. Tre- og femkomponentmaling giver en ganske acceptabel farvegengivelse. Den kan være op til 85-90 Ra eller endnu højere.

Det er nemt at tilslutte denne type lyssender. De tilsluttes som en normal high-power LED, der drives af en standard strømkilde. For eksempel 150, 300, 700 mA. Fabrikanten af COB-matricer anbefaler, at der vælges strømkilder med en reserve. Dette vil være en hjælp ved idriftsættelse af et COB matrixarmatur.