Mehr über LED-Anschlussmethoden
In unserem Leben gewinnen LEDs immer mehr die Oberhand über andere künstliche Lichtquellen. Doch während Glühlampen direkt an das Stromnetz angeschlossen werden können, erfordert der Anschluss von LEDs und Entladungslampen besondere Maßnahmen.
Das Anschließen einer einzelnen LED ist kein Problem. Aber es ist nicht so einfach, einige wenige Einheiten mit Hunderten von Einheiten zu verbinden, wie es klingt.
Ein bisschen Theorie
LEDs benötigen eine konstante Spannung oder einen konstanten Strom, um richtig zu funktionieren. Das müssen sie sein:
- Konstant in Richtung. Das heißt, der Strom in der LED-Schaltung muss vom "+" der Spannungsquelle zu ihrem "-" fließen, wenn die Spannung angelegt wird.
- Standfest .Konstante Größe, d. h. konstant über die Betriebsdauer der Diode.
![Details zu LED-Verdrahtungsmethoden]()
- Nicht pulsierend - Nach der Gleichrichtung und Stabilisierung dürfen die Spannungs- oder Stromkonstanten nicht mehr intermittierend schwanken.
![Diagramm der Spannungswellenform]()
Schematische Darstellung des Spannungsverlaufs am Ausgang eines Doppelhalbperioden-Gleichrichters, wenn dieser durch einen Elektrolytkondensator gefiltert wird (schwarze und weiße Rechtecke mit "+" im Diagramm). Die gestrichelte Linie ist die Spannung am Ausgang des Gleichrichters. Der Kondensator wird bis zur Halbwellenamplitude aufgeladen und am Lastwiderstand allmählich entladen. Die "Schritte" sind die Wellenbewegung. Das Verhältnis der Stufenamplitude zur Halbwellenamplitude in Prozent ist der Restwelligkeitsfaktor.
Für LEDs Zunächst haben wir verfügbare Spannungsquellen verwendet - 5, 9, 12 V. Die Betriebsspannung des p-n-Übergangs liegt zwischen 1,9 und 2,4 bis 3,7 und 4,4 V. Das direkte Einschalten einer Diode führt daher fast immer zu einem physischen Durchbrennen durch Überhitzung bei hohen Strömen. Es ist erforderlich, dass durch einen Strombegrenzungswiderstand begrenzt werdenund verschwendet Energie beim Aufheizen.
Die LEDs können in Reihe geschaltet werden, und zwar in mehrfacher Ausführung. Wenn man sie dann in eine Kette schaltet, kann die Summe ihrer Gleichspannungen fast der Spannung des Netzteils entsprechen. Die verbleibende Differenz kann durch Ableitung in Form von Wärme in einem Widerstand "ausgeglichen" werden.
Wenn Dutzende von Dioden vorhanden sind, werden sie in Reihenschaltungen angeschlossen, die parallel geschaltet sind.
LED-Belegung
LED-Polarität - Anode oder Plus und Kathode - das Minus ist anhand der Bilder leicht zu erkennen:
Schema der LED-Schaltung
Die LED wird mit Gleichspannung betrieben. Aufgrund der nichtlinearen Abhängigkeit des Innenwiderstands muss der Betriebsstrom jedoch in engen Grenzen gehalten werden. Bei einem Strom unterhalb des Nennstroms sinkt LichtstromBei höheren Werten überhitzt der Kristall, die Helligkeit nimmt zu, und die "Lebensdauer" wird verringert. Am einfachsten ist es, den Strom durch den Quarz zu begrenzen, indem man einen Strombegrenzungswiderstand einbaut. Für Hochleistungs-LEDs ist dies wirtschaftlich nicht sinnvoll, und sie werden mit einem konstanten Strom aus einer Konstantstromquelle versorgt. Fahrer.
Reihenschaltung
Eine LED ist ein ziemlich komplexes Beleuchtungsgerät. Es wird von einer sekundären Gleichspannungsquelle gespeist. Für Leistungen über 0,2-0,5 W verwenden die meisten LED-Geräte Stromquellen. Sie werden im amerikanischen Sprachgebrauch nicht ganz korrekt als Fahrer bezeichnet. Wenn Dioden in Reihe geschaltet sind, verwenden sie häufig Stromversorgungen mit 9, 12, 24 und sogar 48 V. In diesem Fall wird eine Gänseblümchenkette gebildet, die von 3-6 bis zu mehreren Dutzend Elemente enthalten kann.
Bei einer Reihenschaltung ist die Anode der ersten LED über einen Strombegrenzungswiderstand mit der "+"-Stromversorgung und die Kathode mit der Anode der zweiten LED verbunden. Und so ist die ganze Kette miteinander verbunden.
Zum Beispiel haben rote LEDs eine Betriebsgleichspannung von 1,6 bis 3,03 V. Unter Upr. = 2,1 В einer LED am Widerstand bei 12 V Quellenspannung beträgt 5,7 V:
12 V - 3×2,1 V = 12 - 6,3 = 5,7 V.
Und schon sind 3 Daisy Chains parallel geschaltet.
Die Tabelle zeigt die Gleichspannung einer LED in Abhängigkeit von der Lichtfarbe.
| Glühende Farbe | Betriebsspannung, vorwärts, V | Wellenlänge, nm |
|---|---|---|
| Weiß | 3,5 | Breites Spektrum |
| Rot | 1,63–2,03 | 610-760 |
| Orange | 2,03–2,1 | 590-610 |
| Gelb | 2,1–2,18 | 570-590 |
| Grün | 1,9–4,0 | 500-570 |
| Blau | 2,48–3,7 | 450-500 |
| Violett | 2,76–4 | 400-450 |
| Infrarot | Bis zu 1,9 | von 760 |
| Ultraviolett | 3,1–4,4 | bis zu 400 |
Wenn LEDs in Reihe geschaltet sind, sind die Ströme durch die LEDs gleich, und der Spannungsabfall über jedem Element ist individuell. Er hängt vom Innenwiderstand der Diode ab.
Eigenschaften der Reihenschaltung:
- Ein Bruch eines Elements führt zum Abschalten aller Elemente;
- Kurzschluss - verteilt seine Spannung auf alle verbleibenden, auf denen die Leuchtkraft zunimmt und die Degradation beschleunigt wird.
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Parallelschaltung
In diesem Schaltplan sind die Anoden untereinander und mit "+" der Stromversorgung und die Kathoden mit "-" verbunden.
Dieser Anschluss wurde zunächst in LED-Girlanden, -Streifen und -Streifen verwendet, die mit 3-5 Volt versorgt werden.
Kommt es bei einem kurzgeschlossenen p-n-Übergang zum Durchbrennen, wird die gesamte Batteriespannung an den Widerstand R1 angelegt. Es wird überhitzen und durchbrennen.
Auf dem Bild:
- Die grauen Balken sind stromführende Stromschienen, d. h. Drähte ohne Isolierung;
- blaue Zylinder mit abgerundetem Ende - zylindrische LEDs mit einer Linse am Ende;
- die roten sind Widerstände zur Begrenzung des Betriebsstroms.
Es wäre nicht richtig, alle Dioden an einen Widerstand anzuschließen.. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften von LEDs kann der Strom, der durch die Dioden fließt, selbst in einer Charge 50 bis 200 % oder mehr betragen, was zeitweise unterschiedlich ist. Daher werden sie auch unterschiedlich glänzen und geladen. Später wird der am stärksten leuchtende Stern ausbrennen oder zu einem fast leblosen Stern degenerieren und 70-90 % seines Lichtstroms verlieren. Oder sie wechseln von weiß zu gelb.
Gemischt
Kombinierte oder gemischte Verdrahtung wird verwendet, um LED-Arrays zu schaffen, die aus vielen Dutzend oder Hunderten von Elementen oder rahmenlosen Kristallen bestehen. Die bekanntesten davon sind COB-Matrizen.
Die Versorgungsspannung und der Betriebsstrom sind in Kombination niedriger als der Nennbetriebsstrom. Nur unter dieser Bedingung wird die Matrix mehr oder weniger lange Zeit funktionieren. Bei Nennstrom brennt das schwächste Glied schnell durch und die anderen beginnen allmählich durchzubrennen. Dies führt zu offenen Stromkreisen in Reihenschaltungen und Kurzschlüssen in Parallelschaltungen.
Anschluss einer Leuchtdiode an ein 220-V-Netz
Wenn man eine LED direkt an 220 V mit einer Strombegrenzung anschließt, leuchtet sie auf der positiven Halbwelle und erlischt auf der negativen. Dies gilt jedoch nur, wenn die Sperrspannung des p-n-Übergangs viel höher als 220 V ist. Normalerweise sind es etwa 380-400 V.
Die zweite Art des Anschlusses erfolgt über einen Löschkondensator.
WARNUNG! Die meisten Stromkreise mit direktem Anschluss an ein 220-V-Netz haben den schwerwiegenden Nachteil, dass sie für Menschen gefährlich sind, wenn sie von hohen Spannungen - 220 V - getroffen werden. Daher sollten sie sorgfältig verwendet werden, wobei alle stromführenden Teile sorgfältig isoliert sein müssen.
Weitere Informationen zum Anschluss einer LED-Leuchte an ein 220-V-Netz finden Sie hier hier beschrieben.
Stromversorgung von Dioden über ein Netzgerät
Die beliebtesten transformatorlosen Schaltnetzteile liefern 12 V mit Strom-, Kurzschluss-, Überhitzungs- und anderen Schutzfunktionen.
Deshalb werden die LEDs in Reihe geschaltet und ihr Strom mit einem einfachen Widerstand begrenzt. Die Verkettung besteht aus 3 oder 6 Dioden. Ihre Anzahl wird durch die Gleichspannung der Diode bestimmt. Ihre Summe für die Strombegrenzung muss 0,5 bis 1 V weniger als die Ausgangsspannung des Netzteils betragen.
Merkmale der Verbindung von RGB- und COB-LEDs
LEDs mit der Abkürzung RGB - sind polychromatische oder mehrfarbige Lichtstrahler mit unterschiedlichen Farben. Die meisten sind aus drei LED-Kristallen zusammengesetzt, die jeweils eine andere Farbe ausstrahlen. Diese Anordnung wird als Farbtriade bezeichnet.
RGB-LEDs werden auf die gleiche Weise angeschlossen wie herkömmliche LEDs. Jeder Körper der mehrfarbigen Lichtquelle hat einen Kristall: Rot - rot, Grün - grün und Blau - blau. Jede LED hat ihre eigene Betriebsspannung:
- Blau - 2,5 bis 3,7 V;
- Grün: 2,2 bis 3,5 V;
- Rot: 1,6 bis 2,03 V.
Kristalle können auf unterschiedliche Weise miteinander verbunden werden:
- mit einer gemeinsamen Kathode, d. h. die drei Kathoden sind miteinander und mit einer gemeinsamen Leitung am Gehäuse verbunden, und die Anoden haben jeweils eine eigene Leitung;
- mit einer gemeinsamen Anode, d. h. alle Anoden haben eine gemeinsame Leitung und die Kathoden haben eine eigene Leitung;
- unabhängige Anschlussbelegung - jede Anode und Kathode hat ihren eigenen Anschluss.
Daher sind die Nennwerte der Strombegrenzungswiderstände unterschiedlich.
In beiden Fällen hat der Diodenkörper jeweils 4 Drahtstifte, bei SMD-LEDs Kontaktpads oder Piranha-Stifte.
Im Falle unabhängiger LEDs gibt es 6 Pins.
Im Fall von SMD 5050 Die LED-Kristalle sind wie folgt angeordnet:
Verdrahtung einer COB-LED
Die Abkürzung COB setzt sich aus den Anfangsbuchstaben der englischen Wortkombination chip-on-board zusammen. Auf Russisch wäre es ein Element oder ein Kristall auf dem Brett.
Die Kristalle werden auf ein wärmeleitendes Substrat aus Saphir oder Silizium geklebt oder gelötet. Nach der Überprüfung der elektrischen Anschlüsse werden die Kristalle mit gelbem Phosphor gefüllt.
COB-LEDs - sind Matrixstrukturen, die aus Dutzenden oder Hunderten von Kristallen bestehen, die in Gruppen mit einer Kombination von Halbleiter-p-n-Übergängen verbunden sind. Die Gruppen sind aufeinanderfolgende Ketten von LEDs, deren Anzahl der Versorgungsspannung der LED-Matrix entspricht. Zum Beispiel gibt es bei 9 V 3 Quarze und bei 12 V 4 Quarze.
Die verketteten Stromkreise sind parallel geschaltet. Auf diese Weise wird die erforderliche Leistung der Matrix erreicht. Die blau leuchtenden Kristalle sind mit gelbem Phosphor gefüllt. Das blaue Licht wird in gelbes Licht umgewandelt, wodurch weißes Licht entsteht.
Die Qualität des Lichts, d. h. Farbwiedergabe wird durch die Zusammensetzung des Leuchtstoffs bei der Herstellung geregelt. Ein- und Zweikomponenten-Leuchtstoff ist von geringer Qualität, da er 2-3 Emissionslinien im Spektrum aufweist. Drei- und Fünfkomponentenfarben ergeben eine recht akzeptable Farbwiedergabe. Sie kann bis zu 85-90 Ra oder noch höher sein.
Das Anschließen dieser Art von Lichtstrahlern ist kein Problem. Sie werden wie eine normale Hochleistungs-LED angeschlossen und von einer Standard-Stromquelle gespeist. Zum Beispiel 150, 300, 700 mA. Der Hersteller der COB-Matrizen empfiehlt, Stromquellen mit einer Reserve zu wählen. Dies wird bei der Inbetriebnahme einer COB-Matrixleuchte hilfreich sein.