Mer om LED-anslutningsmetoder

LED-lampor får alltmer överhanden över andra konstgjorda ljuskällor i våra liv. Men medan glödlampor kan anslutas direkt till strömförsörjningen krävs särskilda åtgärder för att ansluta LED- och urladdningslampor.

Det är inget problem att ansluta en enda lysdiod. Men det är inte så lätt att koppla ihop några få enheter med hundratals.

Lite teori

Lysdioder kräver en konstant spänning eller ström för att fungera korrekt. Det måste de vara:

1. Konstant i riktning. Det innebär att strömmen i LED-kretsen måste flöda från spänningskällans "+" till dess "-" när spänningen läggs på.
2. Stabil .Konstant i storlek, dvs. konstant under diodens drifttid.
3. Icke-pulserande - När spänningen eller strömkonstanten har likriktats och stabiliserats får den inte fluktuera intermittent.
   Schematisk bild av spänningsvågformen vid utgången av en dubbel halvperiodisk likriktare när den filtreras av en elektrolytkondensator (svarta och vita rektanglar markerade med "+" i diagrammet). Den streckade linjen är spänningen vid likriktarens utgång. Kondensatorn laddas till halvvågsamplituden och laddas gradvis ur vid belastningsmotståndet. "Stegen" är en krusning. Förhållandet mellan stegamplituden och halvvågsamplituden i procent är rippelfaktorn.

För Lysdioder Först använde vi tillgängliga spänningskällor - 5, 9, 12 V. Driftspänningen för p-n-övergången är från 1,9 till 2,4 och från 3,7 till 4,4 V. Att slå på en diod direkt är därför nästan alltid en fysisk utbrändhet på grund av överhettning av höga strömmar. Det är nödvändigt att begränsas av ett strömbegränsande motstånd, vilket innebär att energi går till spillo när den värms upp.

Lysdioder kan anslutas i serie, i flera led. Om du sätter dem i en kedja kan summan av deras direktspänningar vara nästan lika stor som spänningen i strömförsörjningen. Och den återstående skillnaden kan "utjämnas" genom att den avges i form av värme i ett motstånd.

När det finns dussintals dioder är de kopplade i seriekretsar som ingår i parallella kretsar.

LED-pinnuttag

LED-polaritet - Anod eller plus och katod - minus är lätt att identifiera på bilderna:

I cylindriska höljen anges katoden genom en slits på sidan, där anoden är längre och katoden kortare.

I SMD-ljusdioder visas katoden genom en slits på höljet.

I COB-ljusdioder med hög effekt är "+" och "-" stämplade på lödplattorna.

Diagram över LED-kretsen

Lysdioden drivs av likspänning. Men egenskaperna hos det icke-linjära beroendet av det inre motståndet kräver att man håller driftströmmen inom snäva gränser. Vid en ström som är lägre än den nominella strömmen minskar ljusflöde.Vid högre temperaturer överhettas kristallen, ljusstyrkan ökar och "livslängden" minskar. Det enklaste sättet att förlänga den är att begränsa strömmen genom kristallen genom att inkludera ett strömbegränsningsmotstånd. För lysdioder med hög effekt är detta inte ekonomiskt lönsamt och de förses med konstant ström från en konstant strömkälla. förare.

Serieanslutning

En lysdiod är en ganska komplex belysningsenhet. Den drivs av en sekundär likspänningskälla. För effekter över 0,2-0,5 W använder de flesta LED-enheter strömkällor. De kallas inte helt korrekt, enligt amerikanska termer, för chaufförer. När dioder är kopplade i serie använder de ofta strömförsörjning på 9, 12, 24 och till och med 48 V. I detta fall byggs en kedja som kan innehålla 3-6 till flera dussin element.

I en daisy chain-anslutning är anoden på den första lysdioden ansluten via ett strömbegränsningsmotstånd till strömförsörjningen "+" och katoden till anoden på den andra lysdioden. På så sätt är hela kedjan sammankopplad.

Diagram över serie-parallellkoppling av tre på varandra följande grupper av lysdioder i en kedja av tre LED-element. Varje kedja har ett strömbegränsande motstånd på vänster sida. Den "dämpar" överskottet av summan av diodernas direktspänningar.

Röda lysdioder har till exempel en direkt driftsspänning på 1,6-3,03 V. På U_pr. = 2,1 В för en lysdiod på motståndet vid 12 V källspänning blir 5,7 V:

12 V - 3×2,1 V = 12 - 6,3 = 5,7 V.

Och redan nu är 3 daisy chains parallellt anslutna.

Tabellen visar LED:s likspänning som en funktion av ljusets färg.

När lysdioder är kopplade i serie är strömmarna genom lysdioderna lika stora och droppet över varje element är individuellt. Det beror på diodens inre motstånd.

Egenskaper för serieanslutningen:

• Om ett element går sönder kommer alla element att stängas av;
• kortslutning - omfördelar sin spänning till alla de återstående, på dem ökar ljusstyrkan och nedbrytningen påskyndas.

Rekommenderas: Hur man vet hur många volt en lysdiod har

Parallellanslutning

I detta anslutningsschema är alla anoder anslutna till varandra och till strömförsörjningens "+" och katoderna till "-".

Den här anslutningen användes först i LED-girlanger, remsor och remsor som levereras med 3-5 Volt.

Detta är fel anslutning. Med den oundvikliga variationen i parametrarna kommer strömmarna genom lysdioderna att vara olika. Och de kommer att lysa på olika sätt. Och de värms inte upp på samma sätt. Som ett resultat av detta kommer den överhettade att brinna ut, t.ex. med en öppen krets. Strömmen genom de återstående dioderna D2, D3 kommer att öka och spänningen kommer att stiga på dem eftersom den lägre totala strömmen genom R1 ger ett lägre spänningsfall. Den andra diod som brinner kommer att vara den med det lägre inre motståndet i p-n-övergången.

Om utbränning sker med en kortsluten p-n-övergång kommer all batterispänning att läggas på motstånd R1. Den kommer att överhettas och brinna ut.

Parallell kopplingsschema för lysdioderna. Varje lysdiod ska anslutas i serie med sitt eget strömbegränsande motstånd.

Så här kan en riktig konstruktion med sex parallellkopplade lysdioder se ut. 

På bilden:

• De grå staplarna är strömförande samlingsskenor, dvs. ledningar utan isolering;
• blå cylindrar med rundade ändar - cylindriska lysdioder med en lins i ändan;
• De röda är motstånd för att begränsa driftströmmen.

Det skulle inte vara korrekt att ansluta alla dioder till ett motstånd.. På grund av variationen i lysdiodernas egenskaper, även i en sats kan den nå från 50 till 200 % eller mer, kan strömmen flöda genom dioderna, vilket kommer att skilja sig åt ibland. Därför kommer de också att lysa och laddas på olika sätt. Senare kommer den mest aktiva och ljusaste att brinna ut eller degenereras till nära utplåning och förlora 70-90 procent av sitt ljusflöde. Eller så ändras den från vit till gul.

Läs också

Grunderna för parallell- och serieanslutning av lysdioder

 

Blandad

Kombinerad eller blandad kabeldragning används för att skapa LED-matriser som består av många tiotals eller hundratals element eller ramlösa kristaller. Den mest kända av dessa är COB-matriser.

Kombinationsledningsschema för lysdioder i en matris: "Standard" - sekventiella kedjor med 4 kristaller vardera är parallellt anslutna och anslutna till en strömförsörjning, "Hybrid" - kristaller, i det här fallet 8 stycken vardera, är anslutna i serie/parallell till en strömförsörjning.

Matningsspänningen och driftströmmen kommer att vara lägre än den nominella driftströmmen när de kombineras. Det är bara under dessa förhållanden som matrisen fungerar under mer eller mindre lång tid. Vid nominell ström kommer den svagaste länken att snabbt brinna ut och de andra kommer att börja brinna ut gradvis. Detta leder till öppna kretsar i seriekretsar och kortslutningar i parallella kretsar.

Anslutning av en lysdiod till ett 220 V-nät

Om du ansluter en lysdiod direkt från 220 V med en begränsning av strömmen kommer den att lysa i den positiva halvvågen och slockna i den negativa. Men detta är bara möjligt om p-n-övergångens omvändspänning är mycket högre än 220 V. Vanligtvis ligger den runt 380-400V.

Den andra anslutningsmetoden är via en släckkondensator.

Nätspänningen matas till "bryggan" på dioderna VD1-VD4. Kondensator C1 kommer att "släcka" omkring 215-217V. Resten kommer att korrigeras. Efter filtrering med kondensator C2 matas likspänningen till lysdioden. Glöm inte att begränsa strömmen genom dioden med ett motstånd.

Ett annat anslutningsschema är med en enda halvperiodisk likriktare på en diod och ett 30 kOhm begränsningsmotstånd.

VARNING! De flesta kretsar med direkt anslutning till ett 220 V-nät har den allvarliga nackdelen att de är farliga för människor att drabbas av högspänning - 220 V. Därför ska de användas med försiktighet och alla spänningsförande delar ska vara noggrant isolerade.

Du hittar mer information om hur du ansluter en LED-lampa till ett 220 V-nät. beskrivs här..

Hur man matar dioder från ett nätaggregat

De mest populära transformatorlösa switching power supplies ger 12 V med ström-, kortslutnings-, överhettnings- och andra skydd.

Därför är lysdioderna kopplade i serie och deras ström begränsas med ett enkelt motstånd. Kringlänken består av 3 eller 6 dioder. Deras antal bestäms av diodens likspänning. Deras summa för strömbegränsning måste vara 0,5-1 V mindre än PSU:s utgångsspänning.

Läs också

Anslutning av en lysdiod till 12 volt

 

Funktioner för anslutning av RGB- och COB-ljusdioder

Lysdioder med förkortningen RGB - är polykromatiska eller flerfärgade ljusstrålare med olika färger. De flesta består av tre LED-kristaller som var och en av dem avger en annan färg. Denna sammansättning kallas färgtriad.

RGB-ljusdioder ansluts på samma sätt som vanliga lysdioder. Varje kropp i den flerfärgade ljuskällan har en kristall: röd - röd, grön - grön och blå - blå. Varje lysdiod har sin egen driftsspänning:

• Blå - 2,5 till 3,7 V;
• Grön: 2,2 till 3,5 V;
• Röd: 1,6 till 2,03 V.

Kristaller kan kopplas samman på olika sätt:

• med en gemensam katod, dvs. de tre katoderna är anslutna till varandra och till en gemensam ledning på höljet, och anoderna har var och en sin egen ledning;
• med en gemensam anod, dvs. alla anoder har en gemensam ledning och katoderna har en egen ledning;
• Oberoende stifttilldelning - varje anod och katod har sitt eget stift.

Därför kommer värdena för de strömbegränsande motstånden att vara olika.

Anslutning av RGB LED-kristaller med hjälp av en gemensam katodkrets.

En anslutning med "gemensam anod".

I båda fallen har diodkroppen 4 trådstift vardera, kontaktytor i SMD-ljusdioder eller piranha-stift.

När det gäller oberoende lysdioder finns det 6 stift.

När det gäller SMD 5050 LED-kristallerna är placerade enligt följande:

Det finns tre oberoende gröna, röda och blå kristaller i det flerfärgade huset. Kom därför ihåg att varje färg motsvarar en annan diodspänning när du beräknar motståndets nominella värde.

Koppling av en COB LED

Förkortningen COB är de första bokstäverna i den engelska ordkombinationen chip-on-board. På ryska skulle det vara ett element eller en kristall på tavlan.

Kristallerna limmas eller löds på ett värmeledande substrat av safir eller kisel. Efter att ha kontrollerat att de elektriska anslutningarna är korrekta fylls kristallerna med gul fosfor.

COB lysdioder - är matrisstrukturer som består av tiotals eller hundratals kristaller som är sammankopplade i grupper med en kombination av halvledar-p-n-övergångar. Grupperna är på varandra följande kedjor av lysdioder, vars antal motsvarar LED-matrisens matningsspänning. Till exempel finns det 3 kristaller vid 9 V och 4 kristaller vid 12 V.

Läs också

Hur man ansluter en lysdiod till Arduinokortet

 

De kedjeformade kretsarna är parallellt anslutna. På detta sätt får matrisen den effekt som krävs. Blå självlysande kristaller är fyllda med gul fosfor. Den återemitterar det blå ljuset till gult ljus, vilket ger vitt ljus.

Ljusets kvalitet, dvs. färgåtergivning regleras av fosforkompositionen under produktionen. En- och tvåkomponentsfosfor ger låg kvalitet eftersom den har 2-3 emissionslinjer i spektrumet. Tre- och femkomponentsfärger ger en ganska godtagbar färgåtergivning. Den kan vara upp till 85-90 Ra eller till och med högre.

Det är inget problem att ansluta denna typ av ljusstrålare. De ansluts som en vanlig hög effekt lysdiod och drivs av en vanlig strömkälla. Till exempel 150, 300, 700 mA. Tillverkaren av COB-matriserna rekommenderar att man väljer strömkällor med en reserv. Detta är till hjälp när du tar en COB-matrisarmatur i drift.