Viac o spôsoboch pripojenia LED
LED diódy v našom živote neustále získavajú prevahu nad ostatnými zdrojmi umelého svetla. Zatiaľ čo žiarovky možno pripojiť priamo k napájaniu, pripojenie LED diód a výbojok si vyžaduje osobitné opatrenia.
Pripojenie jednej LED nie je problém. Pripojenie niekoľkých jednotiek k stovkám však nie je také jednoduché, ako sa zdá.
Trochu teórie
LED diódy vyžadujú na správnu činnosť konštantné napätie alebo prúd. Musia byť:
- Konštanta v smere. To znamená, že prúd v obvode LED musí po privedení napätia tiecť z "+" zdroja napätia do jeho "-".
- Stabilné .Konštantná veľkosť, t. j. konštantná počas prevádzkového času diódy.
![Podrobnosti o metódach zapojenia LED]()
- Nepulzujúce - Po usmernení a stabilizácii nesmú konštanty napätia alebo prúdu prerušovane kolísať.
![Diagram priebehu napätia]()
Schéma priebehu napätia na výstupe dvojitého polperiodického usmerňovača pri filtrovaní elektrolytickým kondenzátorom (čierne a biele obdĺžniky označené v schéme ako "+"). Prerušovaná čiara je napätie na výstupe usmerňovača. Kondenzátor sa nabije na polvlnovú amplitúdu a postupne sa vybíja pri zaťažovacom odpore. "Kroky" sú vlnenie. Pomer amplitúdy kroku k amplitúde polovičnej vlny v percentách je faktor zvlnenia.
Pre LED diódy najprv sme použili dostupné zdroje napätia - 5, 9, 12 V. Prevádzkové napätie p-n prechodu je od 1,9 do 2,4 do 3,7 až 4,4 V. Preto je priame zapnutie diódy takmer vždy fyzickým vyhorením z prehriatia vysokými prúdmi. Je potrebné byť obmedzený rezistorom obmedzujúcim prúd, čím sa plytvá energiou na jeho ohrev.
LED diódy môžu byť zapojené sériovo, v násobkoch. Ak ich potom zapojíte do reťazca, súčet ich priamych napätí môže byť takmer rovnaký ako napätie zdroja. A zvyšný rozdiel sa dá "zrušiť" rozptýlením vo forme tepla v rezistore.
Ak sú diód desiatky, sú zapojené do sériových obvodov, ktoré sú zahrnuté paralelne.
Vývody LED
Polarita LED - anóda alebo plus a katóda - mínus sa dá ľahko identifikovať z obrázkov:
Schéma obvodu LED
LED dióda je napájaná jednosmerným napätím. Vlastnosti nelineárnej závislosti jeho vnútorného odporu však vyžadujú udržiavať prevádzkový prúd v úzkych medziach. Pri prúde nižšom ako menovitý prúd klesá svetelný tokPri vyšších hodnotách sa kryštál prehrieva, zvyšuje sa jas a znižuje sa "životnosť". Najjednoduchším spôsobom, ako ho rozšíriť, je obmedziť prúd cez kryštál zaradením rezistora na obmedzenie prúdu. V prípade vysokovýkonných LED diód to nie je ekonomicky výhodné a sú napájané konštantným prúdom zo zdroja konštantného prúdu. vodič.
Sériové pripojenie
LED dióda je pomerne zložité osvetľovacie zariadenie. Napája sa zo sekundárneho zdroja jednosmerného napätia. Pri výkonoch nad 0,2-0,5 W sa vo väčšine LED zariadení používajú zdroje prúdu. Nie celkom správne sa im v americkom jazyku hovorí vodiči. Pri sériovom zapojení diód sa často používa napájací zdroj s napätím 9, 12, 24 a dokonca 48 V. V tomto prípade sa vytvorí reťazec, ktorý môže obsahovať 3-6 až niekoľko desiatok prvkov.
Pri reťazovom zapojení je anóda prvej LED pripojená cez prúdový obmedzovací odpor k napájaciemu zdroju "+" a katóda k anóde druhej LED. A tak je celý reťazec prepojený.
Napríklad červené LED majú priame pracovné napätie 1,6 až 3,03 V. Na stránke Upr. = 2,1 В jednej LED diódy na rezistore pri napätí zdroja 12 V bude 5,7 V:
12 V - 3×2,1 V = 12 - 6,3 = 5,7 V.
A už 3 reťazce sú zapojené paralelne.
V tabuľke je uvedené priame napätie LED v závislosti od farby svetla.
| Farba žiary | Prevádzkové napätie, dopredu, V | Vlnová dĺžka, nm |
|---|---|---|
| Biela | 3,5 | Široké spektrum |
| Červená | 1,63–2,03 | 610-760 |
| Oranžová | 2,03–2,1 | 590-610 |
| Žltá | 2,1–2,18 | 570-590 |
| Zelená | 1,9–4,0 | 500-570 |
| Modrá | 2,48–3,7 | 450-500 |
| Violet | 2,76–4 | 400-450 |
| Infračervený | Do 1,9 | od 760 |
| Ultrafialové žiarenie | 3,1–4,4 | do 400 |
Keď sú LED diódy zapojené do série, prúdy cez LED diódy sú rovnaké a úbytok na každom prvku je individuálny. Závisí to od vnútorného odporu diódy.
Vlastnosti sériového zapojenia:
- Poškodenie jedného prvku spôsobí vypnutie všetkých prvkov;
- skrat - prerozdelí svoje napätie na všetky zostávajúce, na nich sa zvýši svietivosť a urýchli sa degradácia.
Odporúčame: Ako zistiť, koľko voltov má LED dióda
Paralelné pripojenie
V tejto schéme zapojenia sú všetky anódy pripojené k sebe navzájom a k "+" zdroja napájania a katódy k "-".
Toto zapojenie sa najprv používalo v LED girlandách, pásoch a pásikoch, keď sa dodávali s napätím 3-5 V.
Ak dôjde k vyhoreniu pri skratovanom prechode p-n, celé napätie batérie sa privedie na rezistor R1. Prehreje sa a vyhorí.
Na obrázku:
- Sivé pruhy sú prúdové prípojnice, t. j. vodiče bez izolácie;
- modré valce so zaobleným koncom - valcové LED diódy so šošovkou na konci;
- červené sú rezistory na obmedzenie prevádzkového prúdu.
Nebolo by správne pripojiť všetky diódy k jednému rezistoru. Vzhľadom na rozdiely vo vlastnostiach LED diód, ktoré aj v jednej dávke môžu dosiahnuť 50 až 200 % alebo viac, môže cez diódy pretekať prúd, ktorý sa bude niekedy líšiť. Preto sa budú aj inak lesknúť a inak zaťažovať. Neskôr najrušnejšia a najjasnejšia žiara vyhorí alebo degeneruje takmer na nulu a stratí 70-90 % svojho svetelného toku. Alebo sa zmení z bielej na žltú.
Zmiešané
Kombinované alebo zmiešané zapojenie sa používa na vytvorenie polí LED pozostávajúcich z mnohých desiatok alebo stoviek prvkov alebo bezrámových kryštálov. Najznámejšie z nich sú matice COB.
Napájacie napätie a prevádzkový prúd budú v kombinácii nižšie ako menovitý prevádzkový prúd. Iba za týchto podmienok bude matrica fungovať viac-menej dlho. Pri menovitom prúde najslabší článok rýchlo vyhorí a ostatné začnú postupne vyhorievať. Výsledkom budú otvorené obvody v sériových obvodoch a skraty v paralelných obvodoch.
Pripojenie svetelnej diódy k sieti 220 V
Ak zapojíte LED diódu priamo z 220 V s obmedzením jej prúdu, bude svietiť v kladnej polvlne a zhasínať v zápornej. To však len vtedy, ak je spätné napätie p-n prechodu oveľa vyššie ako 220 V. Zvyčajne je to približne 380-400 V.
Druhý spôsob pripojenia je cez zhášací kondenzátor.
VAROVANIE! Väčšina obvodov s priamym pripojením k sieti 220 V má tú vážnu nevýhodu, že sú pre človeka nebezpečné vysokým napätím - 220 V. Preto by sa mali používať opatrne a všetky časti pod napätím by mali byť dôkladne izolované.
Ďalšie informácie o pripojení LED svietidla k sieti 220 V nájdete opísané tu.
Ako napájať diódy z napájacieho zdroja
Najobľúbenejšie beztransformátorové spínané napájacie zdroje poskytujú 12 V s prúdovou ochranou, ochranou proti skratu, prehriatiu a ďalšími ochranami.
Preto sú LED diódy zapojené do série a ich prúd je obmedzený jednoduchým odporom. Reťazec pozostáva z 3 alebo 6 diód. Ich počet je určený priamym napätím diódy. Ich súčet pre obmedzenie prúdu musí byť o 0,5 až 1 V nižší ako výstupné napätie PSU.
Vlastnosti pripojenia RGB a COB LED diód
LED diódy so skratkou RGB - sú polychromatické alebo viacfarebné žiariče svetla s rôznymi farbami. Väčšina z nich je zostavená z troch LED kryštálov, z ktorých každý vyžaruje inú farbu. Táto zostava sa nazýva farebná triáda.
LED diódy RGB sa pripájajú rovnakým spôsobom ako bežné LED diódy. Každé telo viacfarebného svetelného zdroja má jeden kryštál: červený - červený, zelený - zelený a modrý - modrý. Každá LED dióda má vlastné prevádzkové napätie:
- Modrá - 2,5 až 3,7 V;
- Zelená: 2,2 až 3,5 V;
- Červená: 1,6 až 2,03 V.
Kryštály môžu byť navzájom prepojené rôznymi spôsobmi:
- so spoločnou katódou, t. j. tri katódy sú pripojené k sebe navzájom a k spoločnému vodiču na puzdre a anódy majú každý svoj vlastný vodič;
- so spoločnou anódou, t. j. všetky anódy majú spoločný vodič a katódy majú samostatný vodič;
- nezávislé priradenie pinov - každá anóda a katóda má svoj vlastný pin.
Preto budú menovité hodnoty rezistorov obmedzujúcich prúd odlišné.
V oboch prípadoch má telo diódy po 4 drôtené vývody, kontaktné podložky v LED SMD alebo piranské vývody.
V prípade nezávislých LED diód bude 6 pinov.
V prípade SMD 5050 Kryštály LED sú usporiadané takto:
Zapojenie COB LED
Skratka COB je prvými písmenami anglického slovného spojenia chip-on-board. V ruštine by to bol prvok alebo kryštál na tabuli.
Kryštály sú nalepené alebo spájkované na tepelne vodivý zafírový alebo kremíkový substrát. Po kontrole správnosti elektrických zapojení sa kryštály naplnia žltým fosforom.
LED diódy COB - sú maticové štruktúry pozostávajúce z desiatok alebo stoviek kryštálov, ktoré sú spojené do skupín kombináciou polovodičových p-n prechodov. Skupiny sú po sebe idúce reťazce LED diód, ktorých počet zodpovedá napájaciemu napätiu LED matice. Napríklad pri napätí 9 V sú to 3 kryštály a pri napätí 12 V sú to 4 kryštály.
Zreťazené obvody sú zapojené paralelne. Týmto spôsobom sa dosiahne požadovaný výkon matice. Modré luminiscenčné kryštály sú naplnené žltým fosforom. Modré svetlo sa opätovne vyžaruje do žltého svetla, čím vzniká biele svetlo.
Kvalita svetla, t. j. podanie farieb sa reguluje zložením fosforu počas výroby. Jednozložkový a dvojzložkový luminofor poskytuje nízku kvalitu, pretože má v spektre 2-3 emisné čiary. Troj- a päťzložkové farby poskytujú celkom prijateľné podanie farieb. Môže dosahovať až 85-90 Ra alebo dokonca viac.
Pripojenie tohto typu svetelného žiariča nie je problém. Zapájajú sa ako bežné vysokovýkonné LED diódy, napájané štandardným zdrojom menovitého prúdu. Napríklad 150, 300, 700 mA. Výrobca matíc COB odporúča vyberať zdroje prúdu s rezervou. To pomôže pri uvádzaní maticového svietidla COB do prevádzky.