Más información sobre los métodos de conexión de los LEDs
En nuestras vidas, los LED están ganando terreno a otras fuentes de luz artificial. Pero mientras que las lámparas incandescentes pueden conectarse directamente a la red eléctrica, la conexión de los LED y las lámparas de descarga requiere medidas especiales.
Conectar un solo LED no es un problema. Pero conectar unas pocas unidades a cientos no es tan fácil como parece.
Un poco de teoría
Los LEDs necesitan una tensión o corriente constante para funcionar correctamente. Deben serlo:
- Constante en la dirección. Es decir, la corriente en el circuito del LED debe fluir desde el "+" de la fuente de tensión a su "-" cuando se aplica la tensión.
- Estable .Constante en magnitud, es decir, constante a lo largo del tiempo de funcionamiento del diodo.
![Detalles sobre los métodos de cableado de los LEDs]()
- No pulsante - Una vez rectificada y estabilizada, la tensión o las constantes de corriente no deben fluctuar de forma intermitente.
![Diagrama de la forma de onda de la tensión]()
Diagrama esquemático de la forma de onda de tensión a la salida de un rectificador de medio período doble cuando se filtra por un condensador electrolítico (rectángulos blanco y negro marcados con "+" en el diagrama). La línea de puntos es la tensión a la salida del rectificador. El condensador se carga hasta la amplitud de media onda y se descarga gradualmente en la resistencia de carga. Los "pasos" son la onda. La relación entre la amplitud de paso y la amplitud de media onda en porcentaje es el factor de ondulación.
Para LEDs al principio utilizamos las fuentes de tensión disponibles: 5, 9, 12 V. La tensión de funcionamiento de la unión p-n es de 1,9 a 2,4 a 3,7 a 4,4V. Por lo tanto, encender un diodo directamente es casi siempre una quemadura física por sobrecalentamiento por altas corrientes. Es necesario estar limitado por una resistencia limitadora de corriente, desperdiciando energía en calentarla.
Los LEDs pueden conectarse en serie, en múltiplos. Entonces, si los pones en cadena, la suma de sus tensiones directas puede ser casi la tensión de la fuente de alimentación. Y la diferencia restante se puede "anular" disipándola en forma de calor en una resistencia.
Cuando hay decenas de diodos, se conectan en circuitos en serie que se incluyen en paralelo.
Pinout de los LEDs
Polaridad del LED - ánodo o positivo y cátodo - el negativo es fácil de identificar en las imágenes:
Esquema del circuito de LEDs
El LED se alimenta con tensión continua. Pero las características de una dependencia no lineal de su resistencia interna requiere mantener la corriente de funcionamiento dentro de límites estrechos. Con una corriente inferior a la nominal disminuye flujo luminosoA mayor altura, el cristal se sobrecalienta, el brillo aumenta y la "vida" se reduce. La forma más fácil de ampliarlo es limitar la corriente a través del cristal incluyendo una resistencia limitadora de corriente. En el caso de los LEDs de alta potencia esto no es económicamente viable y se alimentan con una corriente constante desde una fuente de corriente constante conductor.
Conexión en serie
Un LED es un dispositivo de iluminación bastante complejo. Se alimenta de una fuente de tensión continua secundaria. Para potencias superiores a 0,2-0,5 W, la mayoría de los dispositivos LED utilizan fuentes de corriente. No se les llama correctamente, en términos americanos, conductores. Cuando los diodos se conectan en serie, suelen utilizar fuentes de alimentación a 9, 12, 24 e incluso 48 V. En este caso, se construye una cadena de margaritas que puede contener desde 3-6 hasta varias decenas de elementos.
En una conexión en cadena, el ánodo del primer LED se conecta a través de una resistencia limitadora de corriente a la fuente de alimentación "+", y el cátodo al ánodo del segundo. Y así toda la cadena está conectada.
Por ejemplo, los LED rojos tienen una tensión de funcionamiento directo de 1,6 a 3,03 V. En Upr. = 2,1 В de un LED en la resistencia a una tensión de fuente de 12 V será de 5,7 V:
12 V - 3 × 2,1 V = 12 - 6,3 = 5,7 V.
Y ya hay 3 cadenas de margaritas conectadas en paralelo.
La tabla muestra la tensión directa de un LED en función del color de la luz.
| Color de brillo | Tensión de funcionamiento, hacia delante, V | Longitud de onda, nm |
|---|---|---|
| Blanco | 3,5 | Amplio espectro |
| Rojo | 1,63–2,03 | 610-760 |
| Naranja | 2,03–2,1 | 590-610 |
| Amarillo | 2,1–2,18 | 570-590 |
| Verde | 1,9–4,0 | 500-570 |
| Azul | 2,48–3,7 | 450-500 |
| Violeta | 2,76–4 | 400-450 |
| Infrarrojos | Hasta 1,9 | de 760 |
| Ultravioleta | 3,1–4,4 | hasta 400 |
Cuando los LEDs están conectados en serie, las corrientes que atraviesan los LEDs serán las mismas y la caída a través de cada elemento es individual. Depende de la resistencia interna del diodo.
Propiedades de la conexión en serie:
- La rotura de un elemento provocará la desconexión de todos los elementos;
- cortocircuito - redistribuye su tensión a todas las restantes, sobre ellas aumenta la luminosidad y se acelera la degradación.
Recomendado: Cómo saber cuántos voltios tiene un LED
Conexión en paralelo
En este esquema de conexión, todos los ánodos están conectados entre sí y al "+" de la fuente de alimentación, y los cátodos al "-".
Esta conexión se utilizó en un principio en guirnaldas, tiras y tiras de LED cuando se suministraban con 3-5 voltios.
Si se quema con una unión p-n en cortocircuito, toda la tensión de la batería se aplicará a la resistencia R1. Se sobrecalentará y se quemará.
En la foto:
- Las barras grises son barras conductoras de corriente, es decir, cables sin aislamiento;
- Cilindros azules con extremo redondeado - LEDs cilíndricos con una lente en el extremo;
- los rojos son resistencias para limitar la corriente de funcionamiento.
No sería correcto conectar todos los diodos a una resistencia. Debido a la variación de las características de los LEDs, incluso en un lote puede llegar de 50 a 200% o más, la corriente puede fluir a través de los diodos, que será diferente en ocasiones. Por lo tanto, también brillarán y se cargarán de forma diferente. Más tarde, el más activo y brillante se quemará o degenerará hasta casi desaparecer, perdiendo el 70-90% de su flujo luminoso. O cambiará de blanco a amarillo.
Mixto
El cableado combinado o mixto se utiliza para crear matrices de LEDs formadas por muchas decenas o cientos de elementos o cristales sin marco. Las más conocidas son las matrices COB.
La tensión de alimentación y la corriente de funcionamiento serán inferiores a la corriente nominal de funcionamiento cuando se combinen. Sólo bajo esta condición la matriz funcionará durante más o menos tiempo. A la corriente nominal, el eslabón más débil se quemará rápidamente y los demás comenzarán a quemarse gradualmente. Esto acabará con circuitos abiertos en los circuitos en serie y cortocircuitos en los circuitos en paralelo.
Conexión de un diodo luminoso a una red de 220 V
Si enchufas un LED directamente de 220 V con una limitación de su corriente, brillará en la media onda positiva y se apagará en la negativa. Pero esto es sólo si la tensión inversa de la unión p-n es mucho mayor que 220 V. Por lo general, se trata de unos 380-400V.
El segundo método de conexión es a través de un condensador de enfriamiento.
ADVERTENCIA La mayoría de los circuitos con conexión directa a la red eléctrica de 220 V tienen el grave inconveniente de que son peligrosos para las personas por la alta tensión - 220 V. Por lo tanto, deben utilizarse con cuidado, con todas las partes vivas cuidadosamente aisladas.
Puede encontrar más información sobre la conexión de una lámpara LED a una red de 220 V descrito aquí.
Cómo alimentar diodos desde una fuente de alimentación
Las fuentes de alimentación conmutadas sin transformador más populares proporcionan 12 V con protecciones de corriente, cortocircuito, sobrecalentamiento y otras.
Por lo tanto, los LED se conectan en serie y su corriente se limita con una simple resistencia. La cadena de margaritas se compone de 3 o 6 diodos. Su número viene determinado por la tensión directa del diodo. Su suma para la limitación de corriente debe ser de 0,5 a 1 V menos que la tensión de salida de la fuente de alimentación.
Características de la conexión de LEDs RGB y COB
LEDs con la abreviatura RGB - son emisores de luz policromática o multicolor con diferentes colores. La mayoría de ellos están formados por tres cristales LED, cada uno de los cuales emite un color diferente. Este conjunto se denomina tríada de colores.
Los LEDs RGB se conectan de la misma manera que los LEDs convencionales. Cada cuerpo de la fuente de luz multicolor tiene un cristal: Rojo - rojo, Verde - verde y Azul - azul. Cada LED tiene su propia tensión de funcionamiento:
- Azul - 2,5 a 3,7 V;
- Verde: 2,2 a 3,5 V;
- Rojo: 1,6 a 2,03 V.
Los cristales pueden conectarse entre sí de diferentes maneras:
- con un cátodo común, es decir, los tres cátodos están conectados entre sí y a un cable común de la carcasa, y los ánodos tienen cada uno su propio cable;
- con un ánodo común, es decir, todos los ánodos tienen un cable común y los cátodos tienen un cable individual;
- Asignación de pines independiente: cada ánodo y cátodo tiene su propio pin.
Por lo tanto, los valores nominales de las resistencias limitadoras de corriente serán diferentes.
En ambos casos, el cuerpo del diodo tiene 4 pines de cable cada uno, almohadillas de contacto en los LEDs SMD o pines piraña.
En el caso de los LEDs independientes habrá 6 pines.
En el caso de SMD 5050 Los cristales LED están dispuestos de la siguiente manera:
Cableado de un LED COB
La abreviatura COB son las primeras letras de la combinación de palabras en inglés chip-on-board. En ruso sería un elemento o cristal en el tablero.
Los cristales se pegan o se sueldan a un sustrato de zafiro o silicio térmicamente conductor. Tras comprobar que las conexiones eléctricas son correctas, los cristales se llenan de fósforo amarillo.
LEDs COB - son estructuras matriciales formadas por decenas o cientos de cristales que se conectan en grupos con una combinación de uniones p-n semiconductoras. Los grupos son cadenas consecutivas de LEDs, cuyo número corresponde a la tensión de alimentación de la matriz de LEDs. Por ejemplo, a 9 V hay 3 cristales y a 12 V hay 4.
Los circuitos encadenados se conectan en paralelo. De esta manera se gana la potencia necesaria de la matriz. Los cristales luminiscentes azules están llenos de fósforo amarillo. Reemite la luz azul en luz amarilla, produciendo luz blanca.
La calidad de la luz, es decir representación de los colores está regulada por la composición del fósforo durante la producción. El fósforo de uno y dos componentes da una baja calidad ya que tiene 2-3 líneas de emisión en el espectro. Las de tres y cinco componentes ofrecen una reproducción del color bastante aceptable. Puede llegar a 85-90 Ra o incluso más.
Conectar este tipo de emisores de luz no es un problema. Se conectan como un LED normal de alta potencia, alimentado por una fuente de corriente nominal estándar. Por ejemplo, 150, 300, 700 mA. El fabricante de las matrices COB recomienda seleccionar fuentes de corriente con reserva. Esto ayudará a la hora de poner en marcha una luminaria de matriz COB.