Vairāk par LED savienojumu metodēm
Mūsu dzīvē gaismas diodes pakāpeniski gūst pārsvaru pār citiem mākslīgās gaismas avotiem. Taču, ja kvēlspuldzes var pieslēgt tieši pie barošanas avota, tad LED un gāzizlādes spuldžu pieslēgšanai ir nepieciešami īpaši pasākumi.
Viena LED pieslēgšana nerada problēmas. Taču savienot dažas vienības ar simtiem vienību nav tik vienkārši, kā šķiet.
Nedaudz teorijas
Lai gaismas diodes darbotos pareizi, tām nepieciešams pastāvīgs spriegums vai strāva. Tiem jābūt:
- Pastāvīgs virziens. Tas nozīmē, ka strāvai LED ķēdē ir jāplūst no sprieguma avota "+" uz tā "-", kad tiek pielikts spriegums.
- Stabils .Konstants lielums, t. i., konstants diodes darbības laikā.
![Sīkāka informācija par LED elektroinstalācijas metodēm]()
- Bez impulsa - Pēc iztaisnošanas un stabilizēšanas sprieguma vai strāvas konstantes nedrīkst svārstīties ar pārtraukumiem.
![Sprieguma viļņu diagramma]()
Sprieguma viļņu diagramma divkārša pusperiodu taisngrieža izejā, ja to filtrē ar elektrolītisko kondensatoru (melns un balts taisnstūris, kas diagrammā atzīmēti ar "+"). Punktainā līnija ir spriegums taisngrieža izejā. Kondensatoru uzlādē līdz pusviļņu amplitūdai un pakāpeniski izlādē pie slodzes pretestības. "Pakāpieni" ir viļņošanās. Pakāpes amplitūdas attiecība pret pusviļņa amplitūdu procentos ir pulsācijas koeficients.
Vietnei LED diodes sākumā mēs izmantojām pieejamos sprieguma avotus - 5, 9, 12 V. P-n savienojuma darba spriegums ir no 1,9 līdz 2,4 līdz 3,7 līdz 4,4 V. Tāpēc tieša diodes ieslēgšana gandrīz vienmēr ir fiziska izdegšana no pārkaršanas ar lielu strāvu. Ir nepieciešams ierobežot ar strāvas ierobežošanas rezistoru, tā sildīšanai patērējot enerģiju.
LED var savienot sērijveidā, vairākkārtīgi. Tad, saliekot tos ķēdē, to tiešo spriegumu summa var būt gandrīz vienāda ar barošanas avota spriegumu. Un atlikušo starpību var "anulēt", izkliedējot to siltuma veidā rezistors.
Ja ir vairāki desmiti diodēm, tās ir savienotas sērijās, kas ir iekļautas paralēli.
LED pinout
LED polaritāte - anoda vai plusa un katoda - mīnuss ir viegli identificējams pēc attēliem:
LED ķēdes shēma
LED tiek darbināts ar līdzstrāvas spriegumu. Taču tā iekšējās pretestības nelineārās atkarības iezīmes prasa uzturēt darba strāvu šaurās robežās. Pie strāvas, kas ir mazāka par nominālo strāvu, samazinās gaismas plūsmaPie lielākas - kristāls pārkarst, spilgtums palielinās, un "dzīve" samazinās. Visvienkāršākais veids, kā to pagarināt, ir ierobežot strāvu caur kristālu, pievienojot strāvas ierobežošanas rezistoru. Lieljaudas gaismas diodēm tas nav ekonomiski izdevīgi, un tās tiek apgādātas ar pastāvīgu strāvu no pastāvīgas strāvas avota. autovadītājs.
Sērijas savienojums
LED ir diezgan sarežģīta apgaismes ierīce. To darbina sekundārais līdzstrāvas sprieguma avots. Ja jauda pārsniedz 0,2-0,5 W, lielākajā daļā LED ierīču tiek izmantoti strāvas avoti. Amerikāņu terminoloģijā tos ne gluži pareizi sauc par autovadītājiem. Ja diodes ir savienotas virknē, tās bieži izmanto 9, 12, 24 un pat 48 V barošanas avotus. Šādā gadījumā tiek veidota margrietiņu ķēde, kurā var būt no 3-6 līdz vairākiem desmitiem elementu.
Veicot ķēdes savienojumu, pirmās LED anoda ir savienota ar strāvas ierobežošanas rezistoru ar "+" barošanas avotu, bet katoda - ar otrās LED anodu. Tādējādi visa ķēde ir savienota.
Piemēram, sarkano LED tiešais darba spriegums ir no 1,6 līdz 3,03 V. vietnē Upr. = 2,1 В vienas LED uz rezistora pie 12 V avota sprieguma būs 5,7 V:
12 V - 3 × 2,1 V = 12 - 6,3 = 5,7 V.
Un jau 3 ķēdes ir savienotas paralēli.
Tabulā parādīts LED tiešais spriegums kā gaismas krāsas funkcija.
| Spīduma krāsa | Darba spriegums, taisnā virzienā, V | Viļņa garums, nm |
|---|---|---|
| White | 3,5 | Plašs spektrs |
| Sarkanais | 1,63–2,03 | 610-760 |
| Orange | 2,03–2,1 | 590-610 |
| Dzeltenais | 2,1–2,18 | 570-590 |
| Zaļā | 1,9–4,0 | 500-570 |
| Zilais | 2,48–3,7 | 450-500 |
| Violeta | 2,76–4 | 400-450 |
| Infrasarkanais | Līdz 1,9 | no 760 |
| Ultravioletais | 3,1–4,4 | līdz 400 |
Ja gaismas diodes ir savienotas virknē, strāvas caur gaismas diodēm būs vienādas, un kritums katrā elementā ir individuāls. Tas ir atkarīgs no diodes iekšējās pretestības.
Sērijas savienojuma īpašības:
- Viena elementa bojājums izraisa visu elementu izslēgšanos;
- īssavienojums - pārdala spriegumu uz visiem atlikušajiem, uz tiem palielinās spilgtums un paātrinās degradācija.
Ieteicams: Kā uzzināt, cik voltu ir gaismas diodei
Paralēlais savienojums
Šajā savienojuma shēmā visi anodi ir savienoti viens ar otru un ar barošanas avota "+", bet katodi - ar "-".
Šo savienojumu sākumā izmantoja LED virtenēs, lentēs un sloksnēs, kad tās tika piegādātas ar 3-5 V spriegumu.
Ja notiek izdegšana ar īssavienojumu p-n, viss akumulatora spriegums tiks pieslēgts rezistoram R1. Tas pārkarsīs un izdegs.
Attēlā:
- Pelēkās joslas ir strāvu vadošās kopnes, t. i., vadi bez izolācijas;
- zili cilindri ar noapaļotu galu - cilindriskas formas gaismas diodes ar lēcu galā;
- sarkanie ir rezistori darba strāvas ierobežošanai.
Nebūtu pareizi savienot visas diodes ar vienu rezistoru.. Sakarā ar LED raksturlielumu atšķirībām pat vienā partijā var sasniegt no 50 līdz 200 % vai vairāk, caur diodēm var plūst strāva, kas dažkārt atšķiras. Tāpēc arī to spīdums un slodze būs atšķirīga. Vēlāk visdedzīgākā, spožākā spīdētāja izdegs vai gandrīz līdz nullei deģenerēsies, zaudējot 70-90 % no sava gaismas plūsmas. Vai arī tā mainīsies no baltas uz dzeltenu.
Jauktais
Lai izveidotu LED masīvus, kas sastāv no daudziem desmitiem vai simtiem elementu vai bezrāmju kristāliem, tiek izmantota kombinēta vai jaukta elektroinstalācija. Vispazīstamākās no tām ir COB matricas.
Barošanas spriegums un darba strāva būs mazāka par nominālo darba strāvu, ja tie ir apvienoti. Tikai ar šādiem nosacījumiem matrica darbojas ilgāku vai īsāku laiku. Pie nominālās strāvas vājākais posms ātri izdegs, bet pārējie sāks pakāpeniski izdegt. Tas novedīs pie atklātiem slēgumiem sērijveida ķēdēs un īsiem slēgumiem paralēlajās ķēdēs.
Gaismas diodes pieslēgšana 220 V elektrotīklam
Ja LED diodi darbina tieši no 220 V sprieguma, ierobežojot tās strāvu, tā spīdēs pozitīvajā pusvilnī un izgaisīs negatīvajā. Bet tas ir tikai tad, ja p-n savienojuma reversais spriegums ir daudz lielāks par 220 V. Parasti tas ir aptuveni 380-400 V.
Otrais savienojuma veids ir ar dzēšanas kondensatoru.
BRĪDINĀJUMS! Lielākajai daļai shēmu ar tiešu pieslēgumu 220 V elektrotīklam ir nopietns trūkums, jo tās ir bīstamas cilvēkiem, kurus var skart augsta sprieguma spriegums - 220 V. Tāpēc tie jālieto uzmanīgi, rūpīgi izolējot visas aktīvās daļas.
Vairāk informācijas par LED apgaismojuma pieslēgšanu 220 V elektrotīklam var atrast šeit aprakstīts.
Kā barot diodes no barošanas avota
Populārākie beztransformatora komutācijas barošanas avoti nodrošina 12 V strāvas, īssavienojuma, pārkaršanas un citas aizsardzības.
Tāpēc gaismas diodes ir savienotas virknē, un to strāva tiek ierobežota ar vienkāršu rezistoru. Daiļķēde sastāv no 3 vai 6 diodēm. To skaitu nosaka diodes tiešais spriegums. To summai strāvas ierobežošanai jābūt par 0,5 līdz 1 V mazākai par PSU izejas spriegumu.
RGB un COB LED savienojuma funkcijas
gaismas diodes ar saīsinājumu RGB - ir polihromātiski vai daudzkrāsaini dažādu krāsu gaismas izstarotāji. Lielākā daļa no tiem ir veidoti no trim LED kristāliem, no kuriem katrs izstaro citu krāsu. Šo komplektu sauc par krāsu triādi.
RGB gaismas diodes tiek savienotas tāpat kā parastās gaismas diodes. Katram daudzkrāsu gaismas avota korpusam ir viens kristāls: sarkanajam - sarkans, zaļajam - zaļš un zilajam - zils. Katrai LED ir savs darba spriegums:
- Zils - 2,5 līdz 3,7 V;
- Zaļa: 2,2 līdz 3,5 V;
- Sarkans: 1,6 līdz 2,03 V.
Kristālus var savienot kopā dažādos veidos:
- ar kopīgu katodu, t. i., visi trīs katodi ir savienoti viens ar otru un ar kopīgu vadu uz korpusa, bet anodiem ir savs vads;
- ar kopīgu anodu, t. i., visiem anodiem ir kopīgs izvads, bet katodiem - atsevišķs izvads;
- neatkarīga pin piešķiršana - katram anodam un katodam ir savs pin.
Tāpēc strāvas ierobežošanas rezistoru nominālās vērtības būs atšķirīgas.
Abos gadījumos diodes korpusā ir 4 vadu tapas, kontaktplāksnītes SMD LED vai piranha tapas.
Neatkarīgu LED gadījumā būs 6 kontakti.
Gadījumā, ja SMD 5050 LED kristāli ir izvietoti šādi:
COB LED diodes vadu savienošana
Saīsinājums COB ir pirmie burti angļu valodas vārdu kombinācijā chip-on-board. Krievu valodā tas būtu elements vai kristāls uz tāfeles.
Kristāli tiek pielīmēti vai pielodēti uz siltumvadošas safīra vai silīcija pamatnes. Pēc tam, kad ir pārbaudīts, vai elektriskie savienojumi ir pareizi, kristāli tiek piepildīti ar dzelteno fosforu.
COB gaismas diodes - ir matricas struktūras, kas sastāv no desmitiem vai simtiem kristālu, kuri ir savienoti grupās ar pusvadītāju p-n savienojumiem. Grupas ir secīgas LED diodu ķēdes, kuru skaits atbilst LED matricas barošanas spriegumam. Piemēram, pie 9 V sprieguma ir 3 kristāli, bet pie 12 V sprieguma - 4.
Ķēdes ķēdes ir savienotas paralēli. Šādā veidā tiek iegūta nepieciešamā matricas jauda. Zili luminiscējoši kristāli ir piepildīti ar dzeltenu fosforu. Tā atkārtoti izstaro zilo gaismu dzeltenā gaismā, radot baltu gaismu.
Gaismas kvalitāte, t. i. krāsu atveidošana ražošanas laikā regulē fosfora sastāvs. Vienkomponenta un divkomponentu luminofors nodrošina zemu kvalitāti, jo spektrā ir 2-3 emisijas līnijas. Trīskomponentu un piecu komponentu krāsas nodrošina diezgan pieņemamu krāsu atveidi. Tas var sasniegt 85-90 Ra vai pat vairāk.
Šāda tipa gaismas avota pieslēgšana ir vienkārša. Tās tiek pieslēgtas tāpat kā parastas lielas jaudas LED, ko darbina standarta nominālais strāvas avots. Piemēram, 150, 300, 700 mA. COB matricu ražotājs iesaka izvēlēties strāvas avotus ar rezervi. Tas palīdzēs, nododot ekspluatācijā COB matricas gaismekli.