Daugiau apie LED jungimo būdus

Mūsų gyvenime šviesos diodai vis labiau dominuoja prieš kitus dirbtinės šviesos šaltinius. Tačiau kaitrines lempas galima tiesiogiai prijungti prie maitinimo šaltinio, o šviesos diodų ir išlydžio lempų prijungimui reikia specialių priemonių.

Prijungti vieną šviesos diodą nėra problema. Tačiau sujungti kelis įrenginius su šimtais nėra taip paprasta, kaip atrodo.

Šiek tiek teorijos

Kad šviesos diodai tinkamai veiktų, jiems reikia pastovios įtampos arba srovės. Jie turi būti:

1. Pastovi kryptis. Tai reiškia, kad srovė šviesos diodo grandinėje turi tekėti iš įtampos šaltinio "+" į jo "-", kai įtampa pridedama.
2. Stabilus.Pastovus dydis, t. y. pastovus per visą diodo veikimo laiką.
3. Nepulsinis - Išlyginta ir stabilizuota įtampa arba srovės konstantos neturi svyruoti su pertrūkiais.
   Dvigubo pusperiodžio lygintuvo išėjimo įtampos bangos formos schema, kai ji filtruojama elektrolitiniu kondensatoriumi (schemoje juodi ir balti stačiakampiai pažymėti "+"). Punktyrine linija pažymėta įtampa lygintuvo išėjime. Kondensatorius įkraunamas iki pusinės bangos amplitudės ir palaipsniui iškraunamas prie apkrovos varžos. "Žingsniai" yra bangavimas. Pakopinės amplitudės ir pusinės bangos amplitudės santykis procentais yra pulsacijos koeficientas.

Tinklalapiui Šviesos diodai iš pradžių naudojome turimus įtampos šaltinius - 5, 9, 12 V. P-n sandūros darbinė įtampa yra nuo 1,9 iki 2,4 iki 3,7-4,4 V. Todėl tiesioginis diodo įjungimas beveik visada yra fizinis perdegimas dėl perkaitimo, kurį sukelia didelės srovės. Būtina ribojamas srovės ribotuvu, todėl ją šildant eikvojama energija.

Šviesos diodus galima jungti nuosekliai, kelis kartus. Tada, jei juos sujungsite į grandinę, jų tiesioginių įtampų suma gali būti beveik lygi maitinimo šaltinio įtampai. O likusį skirtumą galima "panaikinti" išsklaidant jį šilumos pavidalu rezistoriuje.

Kai yra kelios dešimtys diodų, jie jungiami į nuosekliąsias grandines, kurios įtraukiamos lygiagrečiai.

LED kontaktų išdėstymas

LED poliškumas - anodas arba pliusas ir katodas - minusą lengva nustatyti iš paveikslėlių:

Cilindriniuose korpusuose katodą žymi šone esantis plyšys, anodas yra ilgesnis, o katodas - trumpesnis.

SMD šviesos diodų katodas pažymėtas plyšiu ant korpuso.

Didelės galios COB šviesos dioduose "+" ir "-" yra įspaustos ant litavimo kaladėlių.

LED grandinės schema

Šviesos diodą maitina nuolatinė įtampa. Tačiau dėl nelinijinės vidinės varžos priklausomybės reikia išlaikyti siauras darbinės srovės ribas. Esant mažesnei nei vardinė srovė, srovė sumažėja šviesos srautasEsant didesniam - kristalas perkaista, ryškumas padidėja, o "gyvenimas" sutrumpėja. Paprasčiausias būdas jį išplėsti - apriboti srovę per kristalą įjungiant srovės ribotuvą. Didelės galios šviesos diodų atveju tai ekonomiškai nenaudinga, todėl jie maitinami nuolatine srove iš nuolatinės srovės šaltinio. vairuotojas.

Serijos jungtis

Šviesos diodas yra gana sudėtingas apšvietimo prietaisas. Jį maitina antrinis nuolatinės įtampos šaltinis. Kai galia didesnė nei 0,2-0,5 W, daugumoje šviesos diodų prietaisų naudojami srovės šaltiniai. Amerikietiškais terminais jie ne visai teisingai vadinami vairuotojais. Kai diodai jungiami nuosekliai, dažnai naudojamas 9, 12, 24 ir net 48 V įtampos maitinimo šaltinis. Tokiu atveju sukuriama grandinėlė, kurią gali sudaryti nuo 3-6 iki kelių dešimčių elementų.

Jungiant grandininiu būdu, pirmojo šviesos diodo anodas per srovės ribojimo rezistorių prijungiamas prie "+" maitinimo šaltinio, o katodas - prie antrojo šviesos diodo anodo. Taip sujungiama visa grandinė.

Nuoseklaus ir lygiagretaus trijų iš eilės einančių šviesos diodų grupių sujungimo schema trijų šviesos diodų elementų grandinėje. Kiekvienos grandinės kairėje pusėje yra srovės ribojimo rezistorius. Jis "slopina" diodų tiesioginių įtampų sumos perteklių.

Pavyzdžiui, raudonųjų šviesos diodų tiesioginė darbinė įtampa yra nuo 1,6 iki 3,03 V. Svetainėje U_pr. = 2,1 В vieno šviesos diodo ant rezistoriaus, esant 12 V šaltinio įtampai, bus 5,7 V:

12 V - 3×2,1 V = 12 - 6,3 = 5,7 V.

Ir jau 3 grandinės sujungtos lygiagrečiai.

Lentelėje pateikta šviesos diodo tiesioginės įtampos priklausomybė nuo šviesos spalvos.

Kai šviesos diodai sujungti nuosekliai, per juos tekančios srovės bus vienodos, o kritimas ant kiekvieno elemento bus individualus. Tai priklauso nuo diodo vidinės varžos.

Nuosekliosios jungties savybės:

• Sugedus vienam elementui, išsijungs visi elementai;
• trumpasis jungimas - perskirsto savo įtampą visiems likusiems, ant jų padidėja švytėjimas ir pagreitėja degradacija.

Rekomenduojama: Kaip sužinoti, kiek voltų turi šviesos diodas

Lygiagretus sujungimas

Pagal šią jungimo schemą visi anodai prijungiami vienas prie kito ir prie maitinimo šaltinio "+", o katodai - prie "-".

Ši jungtis iš pradžių buvo naudojama LED girliandose, juostelėse ir juostelėse, kai jos buvo tiekiamos su 3-5 V įtampa.

Tai netinkamas ryšys. Dėl neišvengiamų parametrų skirtumų srovės, tekančios per šviesos diodus, bus skirtingos. Ir jie švytės kitaip. Jie įkaista ne taip pat. Dėl to perkaitęs perdegs, pvz., atsidarys atvira grandinė. Srovė per likusius diodus D2, D3 padidės ir įtampa juose padidės, nes dėl mažesnės bendros srovės per R1 sumažės įtampos kritimas. Antrasis diodas, kuris sudegs, bus tas, kurio p-n sandūros vidinė varža mažesnė.

Jei perdegs trumpa p-n sandūra, visa akumuliatoriaus įtampa bus nukreipta į rezistorių R1. Jis perkaista ir perdega.

Lygiagretaus šviesos diodų jungimo schema. Kiekvienas šviesos diodas turėtų būti nuosekliai sujungtas su savo srovės ribojimo rezistoriumi.

Štai kaip gali atrodyti realus šešių lygiagrečiai sujungtų šviesos diodų dizainas. 

Nuotraukoje:

• Pilkos juostos - tai srovės srovės perdavimo šynos, t. y. laidai be izoliacijos;
• mėlyni cilindrai užapvalintais galais - cilindriniai šviesos diodai su lęšiu gale;
• raudonieji yra rezistoriai, ribojantys darbinę srovę.

Būtų neteisinga visus diodus prijungti prie vieno rezistoriaus. Dėl šviesos diodų charakteristikų skirtumų, net vienoje partijoje gali būti nuo 50 iki 200 % ar daugiau, per diodus gali tekėti srovė, kuri kartais skirsis. Todėl jie taip pat skirtingai šviečia ir kraunasi. Vėliau judriausias ir ryškiausias švytintis žiburys perdegs arba degeneruos beveik iki nulio, prarasdamas 70-90 % savo švytėjimo srauto. Arba jis iš balto taps geltonas.

Taip pat skaitykite

Lygiagretaus ir nuoseklaus šviesos diodų jungimo pagrindai

 

Mišrus

Kombinuoti arba mišrūs laidai naudojami kuriant šviesos diodų masyvus, sudarytus iš daugybės dešimčių ar šimtų elementų arba berėmius kristalus. Geriausiai žinomos COB matricos.

Kombinuotoji šviesos diodų jungimo schema matricoje: "standartinis" - nuoseklios grandinės po 4 kristalus sujungtos lygiagrečiai ir prijungtos prie maitinimo šaltinio, "hibridinis" - kristalai, šiuo atveju po 8 vienetus, sujungti nuosekliai/lygiagrečiai su maitinimo šaltiniu.

Maitinimo įtampa ir darbinė srovė kartu bus mažesnės už nominalią darbinę srovę. Tik esant tokiai sąlygai matrica veiks daugiau ar mažiau ilgai. Esant vardinei srovei, silpniausia grandis greitai perdegs, o kitos pradės palaipsniui perdegti. Dėl to nuosekliosiose grandinėse atsiras atviros grandinės, o lygiagrečiosiose - trumposios grandinės.

Šviesos diodo prijungimas prie 220 V elektros tinklo

Jei maitinsite šviesos diodą tiesiogiai iš 220 V įtampos, apriboję jo srovę, jis švies teigiama pusiau banga ir užges neigiama. Tačiau taip yra tik tuo atveju, jei p-n sandūros atvirkštinė įtampa yra daug didesnė nei 220 V. Paprastai jis būna apie 380-400 V.

Antrasis prijungimo būdas - per gesinimo kondensatorių.

Tinklo įtampa tiekiama į "tiltelį" ant diodų VD1-VD4. Kondensatorius C1 "užges" apie 215-217 V. Likusi dalis bus ištaisyta. Po filtravimo kondensatoriumi C2 nuolatinė įtampa tiekiama į šviesos diodą. Nepamirškite apriboti srovės per diodą rezistoriumi.

Kita jungimo schema yra su vienu pusperiodiniu lygintuvu ant diodo ir 30 kOhm ribojančiu rezistoriumi.

ĮSPĖJIMAS! Dauguma grandinių, tiesiogiai prijungtų prie 220 V elektros tinklo, turi rimtą trūkumą - jas pavojinga paveikti aukštos įtampos - 220 V - žmogui. Todėl juos reikia naudoti atsargiai, kruopščiai izoliuojant visas įtampą turinčias dalis.

Daugiau informacijos apie LED lemputės prijungimą prie 220 V elektros tinklo aprašyta čia.

Kaip maitinti diodus iš maitinimo šaltinio

Populiariausi betransformatoriniai komutaciniai maitinimo šaltiniai užtikrina 12 V srovės, trumpojo jungimo, perkaitimo ir kitas apsaugas.

Todėl šviesos diodai jungiami nuosekliai, o jų srovė ribojama paprastu rezistoriumi. Grandinėlę sudaro 3 arba 6 diodai. Jų skaičių lemia tiesioginė diodo įtampa. Jų suma srovės apribojimui turi būti 0,5-1 V mažesnė už maitinimo šaltinio išėjimo įtampą.

Taip pat skaitykite

LED diodo prijungimas prie 12 voltų įtampos

 

RGB ir COB šviesos diodų prijungimo ypatybės

Šviesos diodai su santrumpa RGB - yra polichromatiniai arba įvairiaspalviai skirtingų spalvų šviesos skleidėjai. Dauguma jų yra sumontuoti iš trijų LED kristalų, kurių kiekvienas skleidžia skirtingą spalvą. Šis rinkinys vadinamas spalvų triada.

RGB šviesos diodai jungiami taip pat, kaip ir įprasti šviesos diodai. Kiekvienas daugiaspalvio šviesos šaltinio korpusas turi po vieną kristalą: raudonas - raudonas, žalias - žalias ir mėlynas - mėlynas. Kiekvienas šviesos diodas turi savo darbinę įtampą:

• Mėlyna - nuo 2,5 iki 3,7 V;
• Žalia: nuo 2,2 iki 3,5 V;
• Raudona: 1,6-2,03 V.

Kristalus galima sujungti įvairiais būdais:

• su bendru katodu, t. y. visi trys katodai sujungti tarpusavyje ir su bendru korpuso laidu, o anodai turi atskirus laidus;
• su bendru anodu, t. y. visi anodai turi bendrą laidą, o katodai - atskirus laidus;
• nepriklausomas kaiščių priskyrimas - kiekvienas anodas ir katodas turi savo kaištį.

Todėl srovės ribojimo rezistorių vardiniai parametrai bus skirtingi.

RGB šviesos diodų kristalų sujungimas bendra katodine grandine.

"Bendro anodo" jungtis.

Abiem atvejais diodo korpuse yra po 4 vielinius kaiščius, SMD šviesos diodų kontaktines kaladėles arba "piranha" kaiščius.

Nepriklausomų šviesos diodų atveju bus 6 kaiščiai.

Jei SMD 5050 LED kristalai išdėstyti taip:

Įvairiaspalviame korpuse yra 3 nepriklausomi žali, raudoni ir mėlyni kristalai. Todėl, skaičiuodami rezistorių vardines vertes, nepamirškite, kad kiekviena spalva atitinka skirtingą diodo įtampą.

COB LED laidų jungimas

Santrumpa COB - tai pirmosios angliško žodžių junginio chip-on-board raidės. Rusų kalba tai būtų elementas arba kristalas ant lentos.

Kristalai klijuojami arba lituojami ant šilumai laidaus safyro arba silicio pagrindo. Patikrinus, ar elektros jungtys yra tinkamos, kristalai užpildomi geltonu fosforu.

COB šviesos diodai - tai matricinės struktūros, sudarytos iš dešimčių ar šimtų kristalų, sujungtų į grupes puslaidininkinėmis p-n sandūromis. Grupės yra nuoseklios šviesos diodų grandinės, kurių skaičius atitinka šviesos diodų matricos maitinimo įtampą. Pavyzdžiui, esant 9 V įtampai, yra 3 kristalai, o esant 12 V įtampai - 4.

Taip pat skaitykite

Kaip prijungti šviesos diodą prie "Arduino" plokštės

 

Grandinėlės grandinės sujungtos lygiagrečiai. Taip įgyjama reikiama matricos galia. Mėlyni liuminescenciniai kristalai užpildyti geltonu fosforu. Mėlyna šviesa vėl virsta geltona šviesa, todėl susidaro balta šviesa.

Šviesos kokybė, t. y. spalvų perteikimas priklauso nuo fosforo sudėties gamybos metu. Vienkomponenčio ir dvikomponenčio fosforo kokybė prasta, nes jo spektre yra 2-3 emisijos linijos. Trijų ir penkių komponentų dažai suteikia gana priimtiną spalvų perteikimą. Jis gali siekti 85-90 Ra ar net daugiau.

Prijungti šio tipo šviesos skleidėją nėra problema. Jie jungiami kaip įprasti didelės galios šviesos diodai, maitinami iš standartinio vardinio srovės šaltinio. Pavyzdžiui, 150, 300, 700 mA. COB matricų gamintojas rekomenduoja rinktis srovės šaltinius su atsarga. Tai padės pradedant eksploatuoti COB matricinį šviestuvą.