Λεπτομέρειες μεθόδων σύνδεσης LED

Στη ζωή μας, τα LED παραγκωνίζουν με σιγουριά άλλες πηγές τεχνητού φωτός από την τεχνολογία φωτισμού. Αλλά εάν οι λαμπτήρες πυρακτώσεως μπορούν να συνδεθούν απευθείας στο τροφοδοτικό, τότε η σύνδεση των λαμπτήρων LED και εκκένωσης απαιτεί ειδικά μέτρα.

Ταυτόχρονα, η σύνδεση ενός μόνο LED δεν προκαλεί προβλήματα. Και η ενεργοποίηση από μερικές μονάδες σε εκατοντάδες δεν είναι τόσο εύκολη όσο φαίνεται.

Λίγη θεωρία

Ένα LED απαιτεί σταθερή τάση ή ρεύμα για να λειτουργήσει σωστά. Πρέπει να είναι:

1. Σταθερός στην κατεύθυνση. Δηλαδή, το ρεύμα στο κύκλωμα LED, όταν εφαρμόζεται τάση, πρέπει να ρέει από την πηγή τάσης "+" στο "-".
2. σταθερός, δηλαδή σταθερό σε μέγεθος, κατά τη λειτουργία της διόδου.
3. Δεν παλλεται - μετά την ανόρθωση και τη σταθεροποίηση, οι τιμές της σταθερής τάσης ή ρεύματος δεν πρέπει να αλλάζουν περιοδικά.
   Σχέδιο του σχήματος της τάσης στην έξοδο ενός ανορθωτή πλήρους κύματος όταν φιλτράρεται από έναν ηλεκτρολυτικό πυκνωτή (ασπρόμαυρα ορθογώνια με την ένδειξη "+" στο διάγραμμα). Η διακεκομμένη γραμμή είναι η τάση στην έξοδο του ανορθωτή. Ο πυκνωτής φορτίζεται σε πλάτος μισού κύματος και σταδιακά αποφορτίζεται στην αντίσταση φορτίου. Τα «βήματα» είναι παλμοί. Ο λόγος του πλάτους του βήματος και του μισού κύματος σε ποσοστό είναι ο παράγοντας κυματισμού.

Για LED αρχικά χρησιμοποιήθηκαν οι διαθέσιμες πηγές τάσης - 5, 9, 12 V. Και η τάση λειτουργίας της διασταύρωσης p-n είναι από 1,9-2,4 έως 3,7-4,4 V. Επομένως, η άμεση ενεργοποίηση της διόδου είναι σχεδόν πάντα η φυσική της καύση από υπερθέρμανση με μεγάλο ρεύμα. τρέχουσα ανάγκη όριο με αντίσταση περιορισμού ρεύματος, ξοδεύοντας ενέργεια για τη θέρμανση του.

Τα LED μπορούν να ανάψουν σε σειρά σε πολλά κομμάτια. Στη συνέχεια, συναρμολογώντας μια αλυσίδα από αυτά, είναι δυνατόν, με το άθροισμα των μπροστινών τάσεων τους, να φτάσουν σχεδόν την τάση της πηγής ισχύος. Και η διαφορά που απομένει «επιστρέφεται» διαχέοντάς την με τη μορφή θερμότητας στην αντίσταση.

Όταν υπάρχουν δεκάδες δίοδοι, συνδέονται σε σειριακά κυκλώματα, τα οποία συνδέονται παράλληλα.

LED pinout

Πολικότητα LED - άνοδος ή συν και κάθοδος - μείον είναι εύκολο να προσδιοριστεί από τις εικόνες:

Σε κυλινδρικές περιπτώσεις, η κάθοδος υποδεικνύεται με μια τομή στο πλάι, η άνοδος είναι μεγαλύτερη και η κάθοδος είναι μικρότερη.

Η κάθοδος των LED SMD υποδεικνύεται με μια τομή στη θήκη.

Στις μήτρες των ισχυρών LED COB, τα "+" και "-" συμπιέζονται προς τα έξω σε τακάκια συγκόλλησης.

Κύκλωμα μεταγωγής LED

Το LED τροφοδοτείται από σταθερή τάση. Όμως τα χαρακτηριστικά της μη γραμμικής εξάρτησης της εσωτερικής του αντίστασης απαιτούν το ρεύμα λειτουργίας να διατηρείται εντός στενών ορίων. Σε ρεύμα μικρότερο από το ονομαστικό, μειώνεται ροή φωτός, και σε υψηλότερη τιμή, ο κρύσταλλος υπερθερμαίνεται, η φωτεινότητα της λάμψης αυξάνεται και η «ζωή» μειώνεται. Ο απλούστερος τρόπος για να το επεκτείνετε είναι να περιορίσετε το ρεύμα μέσω του κρυστάλλου συμπεριλαμβάνοντας μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος. Για ισχυρά LED, αυτό είναι οικονομικά ασύμφορο, επειδή τροφοδοτούνται με συνεχές ρεύμα από μια ειδική πηγή σταθερού ρεύματος - οδηγούς.

σειριακή σύνδεση

Ένα LED είναι μια αρκετά περίπλοκη συσκευή φωτισμού. Λειτουργεί από δευτερεύουσα πηγή άμεσης τάσης. Με ισχύ μεγαλύτερη από 0,2-0,5 W, οι περισσότερες συσκευές LED χρησιμοποιούν πηγές ρεύματος. Δεν είναι απολύτως σωστοί, με τον αμερικανικό τρόπο, που ονομάζονται οδηγοί. Όταν οι δίοδοι συνδέονται σε σειρά, χρησιμοποιούνται συχνά τροφοδοτικά με τάση 9, 12, 24, ακόμη και 48 V. Σε αυτή την περίπτωση, δημιουργείται μια αλυσίδα σειράς, στην οποία μπορεί να υπάρχουν από 3-6 έως αρκετές δεκάδες στοιχεία.

Όταν συνδέεται σε σειρά σε μια αλυσίδα, η άνοδος του πρώτου LED συνδέεται μέσω μιας αντίστασης περιορισμού ρεύματος στο "+" της πηγής ισχύος και η κάθοδος συνδέεται με την άνοδο του δεύτερου. Και έτσι όλη η αλυσίδα συνδέεται.

Σχέδιο σειριακής-παράλληλης σύνδεσης τριών σειρών ομάδων LED σε αλυσίδες τριών στοιχείων LED. Κάθε κύκλωμα έχει μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος στα αριστερά. «Σβήνει» την υπέρβαση του αθροίσματος των μπροστινών τάσεων των διόδων.

Για παράδειγμα, τα κόκκινα LED έχουν τάση προς τα εμπρός λειτουργίας από 1,6V έως 3,03V. U_{και τα λοιπά}. = 2,1 V ένα LED στην αντίσταση με τάση πηγής 12 V θα έχει τάση 5,7 V:

12V - 3x2,1V = 12 - 6,3 = 5,7V.

Και ήδη 3 διαδοχικές αλυσίδες συνδέονται παράλληλα.

Πίνακας άμεσης τάσης στο LED από το χρώμα της λάμψης του.

Με μια σειρά σύνδεσης LED, τα ρεύματα μέσω των LED θα είναι τα ίδια και η πτώση σε κάθε στοιχείο είναι ατομική. Εξαρτάται από την εσωτερική αντίσταση της διόδου.

Ιδιότητες σειριακής σύνδεσης:

• η θραύση ενός στοιχείου οδηγεί στο κλείσιμο όλων.
• βραχυκύκλωμα - ανακατανέμει την τάση του σε όλα τα υπόλοιπα, η φωτεινότητα της λάμψης αυξάνεται πάνω τους και η υποβάθμιση επιταχύνεται.

Συνιστάται: Πώς να μάθετε πόσα βολτ ένα LED

Παράλληλη σύνδεση

Σε αυτό το σχήμα σύνδεσης LED, όλες οι άνοδοι συνδέονται μεταξύ τους και στο «+» της πηγής ισχύος και οι κάθοδοι στο «-».

Μια τέτοια σύνδεση ήταν στις πρώτες γιρλάντες LED, χάρακες και κορδέλες όταν τροφοδοτούνταν από τάση 3-5 V.

Αυτή είναι η λάθος σύνδεση. Με την αναπόφευκτη εξάπλωση των παραμέτρων, τα ρεύματα μέσω των LED θα είναι διαφορετικά. Και θα λάμψουν διαφορετικά. Και δεν ζεσταίνονται με τον ίδιο τρόπο. Ως αποτέλεσμα, το υπερθερμασμένο θα καεί, για παράδειγμα, με ανοιχτό κύκλωμα. Το ρεύμα μέσω των υπόλοιπων διόδων D2, D3 θα αυξηθεί και η τάση θα αυξηθεί σε αυτές, επειδή ένα μικρότερο συνολικό ρεύμα μέσω του R1 θα δώσει μικρότερη πτώση τάσης σε αυτό. Η δεύτερη δίοδος θα καεί, η οποία θα έχει μικρότερη εσωτερική αντίσταση της διασταύρωσης p-n.

Εάν προκύψει εξάντληση με το κλείσιμο της διασταύρωσης p-n, τότε ολόκληρη η τάση της μπαταρίας θα εφαρμοστεί στην αντίσταση R1. Θα υπερθερμανθεί και θα καεί.

Σχέδιο παράλληλης σύνδεσης LED. Κάθε LED είναι σωστά συνδεδεμένο σε σειρά με τη δική του αντίσταση περιορισμού ρεύματος.

Έτσι μπορεί να μοιάζει ένας πραγματικός σχεδιασμός έξι παράλληλων συνδεδεμένων LED. 

Στην εικόνα:

• γκρι ρίγες - ελαστικά που φέρουν ρεύμα, δηλαδή καλώδια χωρίς μόνωση.
• μπλε κύλινδροι με στρογγυλεμένο άκρο - κυλινδρικά LED με φακό στο άκρο.
• κόκκινο - αντιστάσεις για τον περιορισμό του ρεύματος λειτουργίας.

Θα είναι λάθος να συνδέσετε όλες τις διόδους σε μία αντίσταση. Λόγω της διασποράς στα χαρακτηριστικά των LED, ακόμη και σε μία παρτίδα που μπορεί να φτάσει από 50 έως 200% ή περισσότερο, ένα ρεύμα μπορεί να ρέει μέσω των διόδων, το οποίο θα ποικίλλει σημαντικά. Επομένως, θα λάμπουν και θα φορτώνουν διαφορετικά. Αργότερα, τα πιο φορτωμένα, που λάμπουν πιο έντονα από άλλα, θα καούν ή θα υποβαθμιστούν σε σχεδόν πλήρη εξασθένηση, χάνοντας το 70-90% της φωτεινής ροής. Ή αλλάξτε την απόχρωση της λάμψης από λευκό σε κίτρινο.

Διαβάστε επίσης

Βασικά στοιχεία παράλληλης και σειριακής σύνδεσης LED

 

μικτός

Μια συνδυασμένη ή μικτή σύνδεση χρησιμοποιείται κατά τη δημιουργία μητρών LED που αποτελούνται από πολλές δεκάδες ή εκατοντάδες στοιχεία ή μη συσκευασμένους κρυστάλλους. Οι πιο διάσημοι από αυτούς είναι οι πίνακες COB.

Σχέδιο συνδυασμένης σύνδεσης LED σε μια μήτρα: "στάνταρ" - σειριακές αλυσίδες 4 κρυστάλλων στο καθένα συνδέονται παράλληλα και συνδέονται με μια πηγή ενέργειας, "υβριδικά" - κρύσταλλα, σε αυτή την περίπτωση, 8 τεμ., συνδέονται σε σειρά / παράλληλα με μια πηγή ρεύματος.

Η τάση τροφοδοσίας και το ρεύμα λειτουργίας με συνδυασμένη ενεργοποίηση θα είναι μικρότερα από τα ονομαστικά λειτουργικά. Μόνο υπό αυτήν την προϋπόθεση, η μήτρα θα λειτουργεί περισσότερο ή λιγότερο για μεγάλο χρονικό διάστημα. Στο ονομαστικό ρεύμα, ο πιο αδύναμος σύνδεσμος θα καεί γρήγορα και το υπόλοιπο θα καεί σταδιακά. Θα τελειώσει με σπασίματα σε σειριακές αλυσίδες και βραχυκύκλωμα παράλληλων.

Σύνδεση διόδου εκπομπής φωτός σε δίκτυο 220 V

Εάν τροφοδοτήσετε το LED απευθείας από τα 220 V με όριο ρεύματος, τότε θα λάμπει με ένα θετικό μισό κύμα και θα σβήσει με ένα αρνητικό. Αλλά αυτό συμβαίνει μόνο στην περίπτωση που η αντίστροφη τάση της διασταύρωσης p-n είναι πολύ μεγαλύτερη από 220 V. Συνήθως είναι στην περιοχή των 380-400 V.

Ο δεύτερος τρόπος ενεργοποίησης είναι μέσω ενός πυκνωτή σβέσης.

Η τάση δικτύου εφαρμόζεται στη "γέφυρα" στις διόδους VD1-VD4. Ο πυκνωτής C1 θα "σβήσει" περίπου 215-217 V. Τα υπόλοιπα θα ισιώσουν. Μετά το φιλτράρισμα από τον πυκνωτή C2, εφαρμόζεται σταθερή τάση στο LED. Μην ξεχάσετε να περιορίσετε το ρεύμα μέσω της διόδου με μια αντίσταση.

Ένα άλλο σχέδιο σύνδεσης είναι με ανορθωτή μισού κύματος σε δίοδο και με περιοριστική αντίσταση 30 kOhm.

ΠΡΟΣΟΧΗ! Τα περισσότερα κυκλώματα με απευθείας σύνδεση στο δίκτυο 220 V έχουν ένα σοβαρό μειονέκτημα - είναι επικίνδυνα για ανθρώπινο τραυματισμό με υψηλή τάση - 220 V. Επομένως, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται προσεκτικά, με προσεκτική απομόνωση όλων των εξαρτημάτων που μεταφέρουν ρεύμα.

Λεπτομερείς πληροφορίες για τη σύνδεση του LED σε δίκτυο 220 V περιγράφεται εδώ.

Πώς να τροφοδοτήσετε τις διόδους από ένα τροφοδοτικό

Τα πιο δημοφιλή τροφοδοτικά μεταγωγής χωρίς μετασχηματιστή (PSUs) παρέχουν 12 V με προστασία για ρεύμα, βραχυκύκλωμα, υπερθέρμανση κ.λπ.

Επομένως, τα LED συνδέονται σε σειρά και το ρεύμα τους περιορίζεται από μια συμβατική αντίσταση. Η αλυσίδα περιλαμβάνει 3 ή 6 διόδους. Ο αριθμός τους καθορίζεται από την μπροστινή τάση της διόδου. Το άθροισμά τους για περιορισμό ρεύματος πρέπει να είναι μικρότερο από την τάση εξόδου του PSU κατά 0,5-1 V.

Διαβάστε επίσης

Σύνδεση LED στα 12 βολτ

 

Χαρακτηριστικά σύνδεσης RGB και COB LED

LED με συντομογραφία RGB - Πρόκειται για πολυχρωμικούς ή πολύχρωμους εκπομπούς φωτός διαφορετικών χρωμάτων. Τα περισσότερα από αυτά συναρμολογούνται από τρεις κρυστάλλους LED, καθένας από τους οποίους εκπέμπει διαφορετικό χρώμα.Ένα τέτοιο συγκρότημα ονομάζεται τριάδα χρώματος.

Η σύνδεση ενός RGB LED γίνεται με τον ίδιο τρόπο όπως τα συμβατικά LED. Σε κάθε περίπτωση μιας τέτοιας πολύχρωμης πηγής φωτός, υπάρχει ένας κρύσταλλος: Κόκκινο - κόκκινο, Πράσινο - πράσινο και Μπλε - μπλε. Κάθε LED έχει τη δική του τάση λειτουργίας:

• μπλε - από 2,5 έως 3,7 V.
• πράσινο - από 2,2 έως 3,5 V.
• κόκκινο - από 1,6 έως 2,03 V.

Οι κρύσταλλοι μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους με διάφορους τρόπους:

• με μια κοινή κάθοδο, δηλαδή, τρεις κάθοδοι συνδέονται μεταξύ τους και με ένα κοινό ακροδέκτη στο περίβλημα, και οι άνοδοι έχουν το δικό τους τερματικό.
• με μια κοινή άνοδο - αντίστοιχα, για όλες τις άνοδοι, η έξοδος είναι κοινή και οι κάθοδοι είναι μεμονωμένες.
• ανεξάρτητο pinout - κάθε άνοδος και κάθοδος έχει τη δική της έξοδο.

Επομένως, οι τιμές των αντιστάσεων περιορισμού ρεύματος θα είναι διαφορετικές.

Σύνδεση κρυστάλλων RGB-LED σύμφωνα με το σχήμα με κοινή κάθοδο.

Σύνδεση "με κοινή άνοδο".

Και στις δύο περιπτώσεις, η θήκη της διόδου έχει 4 καλώδια καλωδίων, τακάκια σε SMD LED ή μια καρφίτσα στη θήκη piranha.

Στην περίπτωση των ανεξάρτητων LED, θα υπάρχουν 6 έξοδοι.

Σε περίπτωση SMD 5050 Οι κρύσταλλοι LED είναι διατεταγμένοι ως εξής:

Στην περίπτωση των πολύχρωμων 3 ανεξάρτητων κρυστάλλων πράσινου, κόκκινου και μπλε. Επομένως, κατά τον υπολογισμό των τιμών των αντιστάσεων, να θυμάστε ότι κάθε χρώμα έχει τη δική του τάση διόδου.

Σύνδεση COB LED

Η συντομογραφία COB είναι τα πρώτα γράμματα της αγγλικής φράσης chip-on-board. Στα ρωσικά, θα είναι - ένα στοιχείο ή ένας κρύσταλλος στον πίνακα.

Οι κρύσταλλοι είναι κολλημένοι ή συγκολλημένοι σε ένα θερμοαγώγιμο υπόστρωμα ζαφείρι ή πυριτίου. Μετά τον έλεγχο των σωστών ηλεκτρικών συνδέσεων, οι κρύσταλλοι γεμίζουν με κίτρινο φώσφορο.

COB LED - πρόκειται για δομές μήτρας που αποτελούνται από δεκάδες ή εκατοντάδες κρυστάλλους, οι οποίοι συνδέονται σε ομάδες με συνδυασμένη συμπερίληψη ημιαγωγών p-n συνδέσεων. Οι ομάδες είναι διαδοχικές αλυσίδες LED, ο αριθμός των οποίων αντιστοιχεί στην τάση τροφοδοσίας της μήτρας LED. Για παράδειγμα, στα 9 V αυτοί είναι 3 κρύσταλλοι, 12 V - 4.

Διαβάστε επίσης

Πώς να συνδέσετε το LED στην πλακέτα Arduino

 

Οι αλυσίδες που συνδέονται σε σειρά συνδέονται παράλληλα. Έτσι, κερδίζεται η απαιτούμενη ισχύς του πίνακα. Οι κρύσταλλοι μπλε λάμψης είναι γεμάτοι με κίτρινο φώσφορο. Εκπέμπει ξανά το μπλε φως σε κίτρινο, καθιστώντας το λευκό.

Ποιότητα φωτός, δηλ. χρωματική απόδοση ρυθμίζουν στην παραγωγική διαδικασία τη σύνθεση του φωσφόρου. Ο φώσφορος ενός και δύο συστατικών δίνει χαμηλή ποιότητα, γιατί έχει 2-3 γραμμές εκπομπής στο φάσμα. Τριών και πέντε συστατικών - αρκετά αποδεκτή αναπαραγωγή χρωμάτων. Μπορεί να φτάσει τα 85-90 Ra και ακόμη υψηλότερα.

Η σύνδεση αυτού του τύπου εκπομπών φωτός δεν προκαλεί προβλήματα. Είναι ενεργοποιημένα ως ένα κανονικό ισχυρό LED, που τροφοδοτείται από μια τυπική πηγή ρεύματος. Για παράδειγμα, 150, 300, 700 mA. Ο κατασκευαστής πινάκων COB συνιστά την επιλογή τρεχουσών πηγών με περιθώριο. Θα βοηθήσει κατά τη θέση σε λειτουργία ενός φωτιστικού με μήτρα COB.