Podrobnosti o načinih povezovanja LED

V našem življenju LED diode samozavestno izpodrivajo druge vire umetne svetlobe iz svetlobne tehnologije. Ampak, če je žarnice z žarilno nitko mogoče priključiti neposredno na napajanje, potem je za priključitev LED in sijalke na razelektritev potrebni posebni ukrepi.

Hkrati povezava ene LED diode ne povzroča težav. In vklop z nekaj enot na stotine ni tako enostaven, kot se zdi.

Malo teorije

LED za pravilno delovanje potrebuje konstantno napetost ali tok. Biti morajo:

1. Konstantno v smeri. To pomeni, da mora tok v vezju LED, ko se uporabi napetost, teči od vira napetosti "+" do njegovega "-".
2. stabilen, torej konstantno po velikosti, med delovanjem diode.
3. Ne pulzira - po popravljanju in stabilizaciji se vrednosti konstantne napetosti ali toka ne smejo občasno spreminjati.
   Shema oblike napetosti na izhodu polnovalnega usmernika pri filtriranju z elektrolitskim kondenzatorjem (črno-beli pravokotniki, označeni z "+" na diagramu). Črtkana črta je napetost na izhodu usmernika. Kondenzator se napolni do polovične amplitude in se postopoma izprazni pri upornosti obremenitve. "Koraki" so pulsacije. Razmerje med amplitudami koraka in polovičnega vala v odstotkih je faktor valovanja.

Za LED diode sprva so bili uporabljeni razpoložljivi viri napetosti - 5, 9, 12 V. In delovna napetost p-n spoja je od 1,9-2,4 do 3,7-4,4 V. Zato je neposredni vklop diode skoraj vedno njeno fizično izgorevanje od pregrevanje z velikim tokom. trenutna potreba omejitev z uporom za omejevanje toka, ki porabi energijo za ogrevanje.

LED diode se lahko vklopijo zaporedno po več kosov. Nato je s sestavljanjem le-teh verige mogoče z vsoto njihovih prednjih napetosti doseči skoraj napetost vira energije. In preostala razlika se "poplača" tako, da se v obliki toplote odvaja na upor.

Ko je diod na desetine, so te povezane v serijsko vezje, ki so povezane vzporedno.

LED pinout

LED polarnost - anoda ali plus in katoda - minus je enostavno določiti iz slik:

V cilindričnih primerih je katoda označena z rezom na strani, anoda je daljša, katoda pa krajša.

Katoda SMD LED je označena z rezom na ohišju.

V matrikah močnih COB LED sta "+" in "-" iztisnjena na spajkalne blazinice.

LED preklopno vezje

LED se napaja s konstantno napetostjo. Toda značilnosti nelinearne odvisnosti njegovega notranjega upora zahtevajo, da je obratovalni tok v ozkih mejah. Pri toku, ki je manjši od nazivnega, se zmanjša svetlobni tok, pri višji vrednosti pa se kristal pregreje, poveča se svetlost sijaja in zmanjša se "življenje". Najpreprostejši način za razširitev je, da omejite tok skozi kristal z vključitvijo upora za omejevanje toka. Za močne LED diode je to ekonomsko nerentabilno, saj se napajajo z enosmernim tokom iz posebnega vira stabilnega toka - vozniki.

serijska povezava

LED je precej zapletena svetlobna naprava. Deluje iz sekundarnega vira enosmerne napetosti. Z močjo več kot 0,2-0,5 W večina LED naprav uporablja tokovne vire. Niso povsem pravilni, na ameriški način se imenujejo vozniki. Ko so diode povezane zaporedno, se pogosto uporabljajo napajalniki z napetostjo 9, 12, 24 in celo 48 V. V tem primeru je zgrajena serijska veriga, v kateri je lahko od 3-6 do nekaj deset elementov.

Ko je anoda prve LED priključena zaporedno v verigo, je povezana prek upora za omejevanje toka na "+" vira napajanja, katoda pa je povezana z anodo druge. In tako je celotna veriga povezana.

Shema serijsko-vzporedne povezave treh serijskih skupin LED v verige treh LED elementov. Vsako vezje ima na levi strani upor za omejevanje toka. "Ugasne" presežek vsote naprej napetosti diod.

Na primer, rdeče LED diode imajo naprej delovno napetost od 1,6 V do 3,03 V. U_itd. = 2,1 V ena LED na uporu z izvorno napetostjo 12 V bo imela napetost 5,7 V:

12 V - 3 x 2,1 V = 12 - 6,3 = 5,7 V.

In že 3 zaporedne verige so povezane vzporedno.

Tabela enosmerne napetosti na LED iz barve njenega sijaja.

Pri serijski povezavi LED bodo tokovi skozi LED diode enaki, padec na vsakem elementu pa je individualen. Odvisno je od notranjega upora diode.

Lastnosti serijske povezave:

• zlom enega elementa vodi do zaustavitve vseh;
• kratkost - prerazporedi svojo napetost na vse preostale, na njih se poveča svetlost sijaja in degradacija se pospeši.

Priporočeno: Kako ugotoviti, koliko voltov je LED

Vzporedna povezava

V tej povezovalni shemi LED so vse anode povezane med seboj in na "+" vira napajanja, katode pa na "-".

Takšna povezava je bila na prvih LED girlandah, ravnilih in trakovih, ko jih napaja napetost 3-5 V.

To je napačna povezava. Z neizogibnim širjenjem parametrov bodo tokovi skozi LED diode različni. In zasijali bodo drugače. In se ne segrejejo na enak način. Posledično bo pregreti izgorel, na primer z odprtim krogom. Tok skozi preostale diode D2, D3 se bo povečal in napetost na njih se bo povečala, ker bo manjši skupni tok skozi R1 povzročil manjši padec napetosti na njem. Druga dioda bo izgorela, ki bo imela manjši notranji upor p-n spoja.

Če pride do izgorevanja z zapiranjem p-n spoja, se bo celotna napetost baterije nanesla na upor R1. Pregrel se bo in izgorel.

Shema vzporedne povezave LED. Vsaka LED je pravilno povezana zaporedno s svojim lastnim uporom za omejevanje toka.

Tako bi lahko izgledal pravi dizajn šestih vzporedno povezanih LED. 

na sliki:

• sive črte - tokovne pnevmatike, torej žice brez izolacije;
• modri cilindri z zaobljenim koncem - cilindrične LED diode z lečo na koncu;
• rdeča - upori za omejevanje delovnega toka.

Nepravilno bo priključiti vse diode na en upor. Zaradi razpršenosti v značilnostih LED, tudi v eni seriji, ki lahko doseže od 50 do 200 % ali več, lahko skozi diode teče tok, ki se bo močno razlikoval. Zato bodo tudi svetile in se nalagale drugače. Kasneje bodo najbolj obremenjeni, ki svetijo svetleje od drugih, izgoreli ali degradirali do skoraj popolnega slabljenja in izgubili 70-90% svetlobnega toka. Ali pa spremenite odtenek sijaja iz bele v rumeno.

Preberite tudi

Osnove vzporedne in serijske povezave LED

 

mešano

Kombinirana ali mešana povezava se uporablja pri ustvarjanju LED matrik, sestavljenih iz več deset ali sto elementov ali nepakiranih kristalov. Najbolj znane med njimi so matrike COB.

Shema kombinirane povezave LED v matriki: "standard" - serijske verige 4 kristalov v vsaki so povezane vzporedno in priključene na vir napajanja, "hibrid" - kristali, v tem primeru 8 kosov, so povezani zaporedno / vzporedno z virom napajanja.

Napajalna napetost in delovni tok s kombiniranim vklopom bosta manjša od nazivnih obratovalnih. Samo pod tem pogojem bo matrica delovala bolj ali manj dolgo časa. Pri nazivnem toku bo najšibkejši člen hitro izgorel, ostali pa bodo postopoma izgoreli. Končalo se bo s prekinitvami serijskih verig in kratkim stikom vzporednih.

Priključitev svetleče diode na 220 V omrežje

Če LED napajate neposredno iz 220 V z omejitvijo toka, bo svetila s pozitivnim polovičnim valom in ugasnila z negativnim. Toda to je le v primeru, ko je povratna napetost p-n spoja veliko večja od 220 V. Običajno je v območju 380-400 V.

Drugi način vklopa je prek kondenzatorja za gašenje.

Omrežna napetost se nanese na "most" na diodah VD1-VD4. Kondenzator C1 bo "ugasnil" približno 215-217 V. Ostalo se bo izravnalo. Po filtriranju s kondenzatorjem C2 se na LED dovaja konstantna napetost. Ne pozabite omejiti toka skozi diodo z uporom.

Druga povezovalna shema je s polvalnim usmernikom na diodi in z omejevalnim uporom 30 kOhm.

POZOR! Večina vezij z neposredno povezavo z omrežjem 220 V ima resno pomanjkljivost - nevarne so za poškodbe ljudi z visoko napetostjo - 220 V. Zato jih je treba uporabljati previdno, s skrbno izolacijo vseh delov, ki vodijo tok.

Podrobne informacije o priključitvi LED na 220 V omrežje opisano tukaj.

Kako napajati diode iz napajalnika

Najbolj priljubljeni breztransformatorski stikalni napajalniki (PSU) zagotavljajo 12 V z zaščito za tok, kratek stik, pregrevanje itd.

Zato so LED diode povezane zaporedno in njihov tok je omejen z običajnim uporom. Veriga vključuje 3 ali 6 diod. Njihovo število je določeno s prednjo napetostjo diode. Njihova vsota za omejitev toka mora biti manjša od izhodne napetosti PSU za 0,5-1 V.

Preberite tudi

Priključitev LED na 12 voltov

 

Značilnosti povezovanja RGB in COB LED

LED diode z okrajšavo RGB - To so polikromni ali večbarvni oddajniki svetlobe različnih barv. Večina jih je sestavljenih iz treh LED kristalov, od katerih vsak oddaja drugačno barvo.Takšen sklop se imenuje barvna triada.

Priključitev RGB LED poteka na enak način kot običajne LED diode. V vsakem primeru takšnega večbarvnega vira svetlobe je en kristal: rdeča - rdeča, zelena - zelena in modra - modra. Vsaka LED ima svojo delovno napetost:

• modra - od 2,5 do 3,7 V;
• zelena - od 2,2 do 3,5 V;
• rdeča - od 1,6 do 2,03 V.

Kristale je mogoče med seboj povezati na različne načine:

• s skupno katodo, torej tri katode so povezane med seboj in s skupnim priključkom na ohišju, anode pa imata vsaka svoj terminal;
• s skupno anodo - oziroma za vse anode je izhod skupen, katode pa posamezne;
• neodvisen pinout - vsaka anoda in katoda imata svoj izhod.

Zato bodo vrednosti tokovnih omejevalnih uporov različne.

Povezava RGB-LED kristalov po shemi s skupno katodo.

Povezava "s skupno anodo".

V obeh primerih ima ohišje diode 4 žične vodnike, blazinice v SMD LED ali zatič v ohišju Piranha.

V primeru neodvisnih LED bo 6 izhodov.

V primeru SMD 5050 LED kristali so razporejeni na naslednji način:

V primeru večbarvnega 3 neodvisni kristali zelene, rdeče in modre barve. Zato pri izračunu vrednosti uporov ne pozabite, da ima vsaka barva svojo napetost diode.

Priključitev LED COB

Okrajšava COB so prve črke angleške besedne zveze chip-on-board. V ruščini bo - element ali kristal na plošči.

Kristali so zlepljeni ali spajkani na toplotno prevodno safirno ali silikonsko podlago. Po preverjanju pravilnih električnih povezav so kristali napolnjeni z rumenim fosforjem.

COB LED diode - to so matrične strukture, sestavljene iz desetin ali sto kristalov, ki so povezani v skupine s kombinirano vključitvijo polprevodniških p-n stičišč. Skupine so zaporedne verige LED, katerih število ustreza napajalni napetosti matrike LED. Na primer, pri 9 V so to 3 kristali, 12 V - 4.

Preberite tudi

Kako povezati LED na ploščo Arduino

 

Zaporedno povezane verige so povezane vzporedno. Tako se pridobi zahtevana moč matrice. Modri ​​sijoči kristali so napolnjeni z rumenim fosforjem. Ponovno oddaja modro svetlobo v rumeno, zaradi česar je bela.

Kakovost svetlobe, tj. barvno upodabljanje uravnavajo v proizvodnem procesu sestavo fosforja. Eno- in dvokomponentni fosfor daje nizko kakovost, ker ima 2-3 emisijske črte v spektru. Tri- in petkomponentni - povsem sprejemljiva barvna reprodukcija. Lahko je do 85-90 Ra in celo višje.

Priključitev te vrste svetlobnih oddajnikov ne povzroča težav. Vklopljeni so kot običajna močna LED, ki jo napaja standardni vir toka. Na primer, 150, 300, 700 mA. Proizvajalec matrik COB priporoča izbiro tokovnih virov z rezervo. Pomaga pri zagonu svetilke z matriko COB.