Podrobnosti o způsobech připojení LED

V našem životě LED s jistotou vytlačují jiné zdroje umělého světla z osvětlovací techniky. Ale pokud lze žárovky připojit přímo k napájení, pak připojení LED a výbojek vyžaduje zvláštní opatření.

Připojení jediné LED přitom nezpůsobuje problémy. A zapnutí z několika jednotek na stovky není tak snadné, jak se zdá.

Trochu teorie

Aby LED dioda správně fungovala, vyžaduje konstantní napětí nebo proud. Měli by být:

1. Konstantní ve směru. To znamená, že proud v obvodu LED, když je přivedeno napětí, musí téci ze zdroje napětí "+" do jeho "-".
2. stabilní, tj. konstantní velikost, během činnosti diody.
3. Ne pulzující - po usměrnění a stabilizaci by se hodnoty konstantního napětí nebo proudu neměly pravidelně měnit.
   Schéma tvaru napětí na výstupu plnovlnného usměrňovače při filtraci elektrolytickým kondenzátorem (černobílé obdélníky označené ve schématu „+“). Tečkovaná čára je napětí na výstupu usměrňovače. Kondenzátor se nabíjí na amplitudu půlvlny a postupně se vybíjí na zatěžovacím odporu. "Kroky" jsou pulzace. Poměr amplitud kroku a půlvlny v procentech je faktor zvlnění.

Pro LED diody nejprve se používaly dostupné zdroje napětí - 5, 9, 12 V. A provozní napětí p-n přechodu je od 1,9-2,4 do 3,7-4,4 V. Proto je přímé zapnutí diody téměř vždy jejím fyzickým spalováním z přehřátí velkým proudem. aktuální potřeba limit s odporem omezujícím proud, vynaložení energie na jeho ohřev.

LED diody lze zapínat sériově po několika kusech. Pak jejich sestavením řetězce je možné součtem jejich propustných napětí dosáhnout téměř napětí zdroje energie. A zbývající rozdíl je "splácen" jeho rozptýlením ve formě tepla na rezistoru.

Když jsou diody desítky, jsou zapojeny do sériových obvodů, které jsou zapojeny paralelně.

Pinout LED

Polarita LED - anoda nebo plus a katoda - mínus lze snadno určit z obrázků:

Ve válcových pouzdrech je katoda naznačena řezem na boku, anoda je delší a katoda kratší.

Katoda SMD LED je naznačena řezem na pouzdru.

V maticích výkonných COB LED jsou „+“ a „-“ vytlačeny na pájecích ploškách.

spínací obvod LED

LED je napájena konstantním napětím. Ale rysy nelineární závislosti jeho vnitřního odporu vyžadují, aby byl provozní proud udržován v úzkých mezích. Při proudu menším, než je jmenovitý, klesá světelný tok, a při vyšší hodnotě se krystal přehřívá, jas záře se zvyšuje a "životnost" se snižuje. Nejjednodušší způsob, jak jej rozšířit, je omezit proud procházející krystalem zahrnutím odporu omezujícího proud. U výkonných LED je to ekonomicky nerentabilní, protože jsou napájeny stejnosměrným proudem ze speciálního zdroje stabilního proudu - Řidiči.

sériové připojení

LED je poměrně složité osvětlovací zařízení. Pracuje ze sekundárního zdroje stejnosměrného napětí. S výkonem více než 0,2-0,5 W používá většina LED zařízení zdroje proudu. Nejsou úplně správné, na americký způsob nazývané řidiči. Při sériovém zapojení diod se často používají zdroje s napětím 9, 12, 24 a dokonce 48 V. V tomto případě je postaven sériový řetězec, ve kterém může být 3-6 až několik desítek Prvky.

Při sériovém zapojení do řetězce je anoda první LED připojena přes odpor omezující proud k „+“ zdroje energie a katoda je připojena k anodě druhé. A tak je celý řetězec propojen.

Schéma sérioparalelního zapojení tří sériových skupin LED v řetězcích tří LED prvků. Každý obvod má vlevo odpor omezující proud. "Uhasí" přebytek součtu propustných napětí diod.

Například červené LED mají dopředné provozní napětí 1,6V až 3,03V. U_atd. = 2,1 V jedna LED na rezistoru se zdrojem napětí 12 V bude mít napětí 5,7 V:

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

A již 3 po sobě jdoucí řetězce jsou zapojeny paralelně.

Tabulka stejnosměrného napětí na LED od barvy její záře.

Při sériovém zapojení LED budou proudy přes LED stejné a pokles na každém prvku je individuální. Záleží na vnitřním odporu diody.

Vlastnosti sériového připojení:

• rozbití jednoho prvku vede k vypnutí všech;
• zkrat - přerozdělí své napětí na všechny zbývající, zvýší se na nich jas záře a zrychlí se degradace.

Doporučeno: Jak zjistit, kolik voltů má LED

Paralelní připojení

V tomto schématu zapojení LED jsou všechny anody připojeny k sobě navzájem a ke „+“ zdroje energie a katody k „-“.

Takové zapojení bylo na prvních LED girlandách, pravítkách a stuhách při napájení napětím 3-5V.

Toto je špatné připojení. S nevyhnutelným rozšířením parametrů se budou proudy přes LED lišit. A budou zářit jinak. A nezahřívají se stejně. Tím přehřátý shoří např. otevřeným okruhem. Proud zbývajícími diodami D2, D3 se zvýší a napětí na nich vzroste, protože menší celkový proud přes R1 dá menší úbytek napětí na něm. Vyhoří druhá dioda, která bude mít nižší vnitřní odpor p-n přechodu.

Pokud dojde k vyhoření při uzavření p-n přechodu, pak se celé napětí baterie přivede na rezistor R1. Přehřeje se a vyhoří.

Schéma paralelního zapojení LED. Každá LED je správně zapojena do série s vlastním odporem omezujícím proud.

Tak by mohl vypadat skutečný design šesti paralelně zapojených LED. 

Na obrázku:

• šedé pruhy - pneumatiky s proudem, tj. dráty bez izolace;
• modré válce se zaobleným koncem - válcové LED s čočkou na konci;
• červená - odpory pro omezení provozního proudu.

Bude nesprávné připojit všechny diody k jednomu odporu. V důsledku rozptylu v charakteristikách LED může dokonce i v jedné dávce, která může dosáhnout 50 až 200 % nebo více, protékat diodami proud, který se bude výrazně lišit. Proto také budou svítit a načítat se jinak. Později ty nejvíce zatížené, zářící jasněji než ostatní, vyhoří nebo se zhorší na téměř úplný útlum a ztratí 70-90 % světelného toku. Nebo změňte odstín záře z bílé na žlutou.

Přečtěte si také

Základy paralelního a sériového zapojení LED

 

smíšený

Kombinované nebo smíšené zapojení se používá při vytváření LED matric sestávajících z mnoha desítek nebo stovek prvků nebo nezabalených krystalů. Nejznámější z nich jsou matice COB.

Schéma kombinovaného zapojení LED v matici: "standardní" - sériové řetězce po 4 krystalech v každém jsou zapojeny paralelně a připojeny ke zdroji energie, "hybrid" - krystaly, v tomto případě 8 ks, jsou zapojeny do série / paralelně ke zdroji energie.

Napájecí napětí a provozní proud při kombinovaném zapnutí budou menší než jmenovité provozní. Pouze za této podmínky bude matrice fungovat víceméně po dlouhou dobu. Při jmenovitém proudu rychle shoří nejslabší článek a zbytek se postupně spálí. Skončí to přestávkami v sériových řetězcích a zkratováním paralelních.

Připojení svítivé diody do sítě 220 V

Pokud napájíte LED přímo z 220 V s proudovým omezením, pak bude svítit s kladnou půlvlnou a zhasínat se zápornou. Ale to je pouze v případě, kdy je zpětné napětí p-n přechodu mnohem více než 220 V. Obvykle je to v oblasti 380-400 V.

Druhý způsob zapnutí je přes zhášecí kondenzátor.

Síťové napětí je přivedeno na "můstek" na diodách VD1-VD4. Kondenzátor C1 "zhasne" asi 215-217 V. Zbytek se srovná. Po filtraci kondenzátorem C2 je na LED přivedeno konstantní napětí. Nezapomeňte odporem omezit proud diodou.

Další schéma zapojení je s půlvlnným usměrňovačem na diodě a s omezovacím rezistorem 30 kOhm.

POZORNOST! Většina obvodů s přímým připojením k síti 220 V má vážnou nevýhodu - jsou nebezpečné pro zranění člověka vysokým napětím - 220 V. Proto by měly být používány opatrně, s pečlivou izolací všech částí vedoucích proud.

Podrobné informace o připojení LED k síti 220 V popsané zde.

Jak napájet diody ze zdroje

Nejoblíbenější beztransformátorové spínané zdroje (PSU) poskytují 12 V s ochranou proti proudu, zkratu, přehřátí atd.

Proto jsou LED zapojeny do série a jejich proud je omezen klasickým rezistorem. Řetěz obsahuje 3 nebo 6 diod. Jejich počet je určen propustným napětím diody. Jejich součet pro omezení proudu by měl být menší než výstupní napětí zdroje o 0,5-1 V.

Přečtěte si také

Připojení LED na 12 voltů

 

Vlastnosti připojení RGB a COB LED

LED diody se zkratkou RGB - Jedná se o polychromované nebo vícebarevné světelné zářiče různých barev. Většina z nich je sestavena ze tří LED krystalů, z nichž každý vyzařuje jinou barvu.Taková sestava se nazývá barevná triáda.

Připojení RGB LED se provádí stejným způsobem jako konvenční LED. V každém případě takového vícebarevného světelného zdroje je jeden krystal: Červený - červený, Zelený - zelený a Modrý - modrý. Každá LED má své vlastní provozní napětí:

• modrá - od 2,5 do 3,7 V;
• zelená - od 2,2 do 3,5 V;
• červená - od 1,6 do 2,03 V.

Krystaly mohou být navzájem spojeny různými způsoby:

• se společnou katodou, tj. tři katody jsou spojeny navzájem a se společnou svorkou na pouzdře, přičemž každá z anod má svou vlastní svorku;
• se společnou anodou - respektive pro všechny anody je výstup společný a katody jsou jednotlivé;
• nezávislý vývod - každá anoda a katoda má svůj vlastní výstup.

Proto se hodnoty odporů omezujících proud budou lišit.

Zapojení RGB-LED krystalů podle schématu se společnou katodou.

Zapojení "se společnou anodou".

V obou případech má pouzdro diody 4 drátové vývody, plošky v SMD LED nebo pin v pouzdře piraně.

V případě nezávislých LED bude k dispozici 6 výstupů.

V případě SMD 5050 LED krystaly jsou uspořádány následovně:

V případě vícebarevných 3 nezávislé krystaly zelené, červené a modré. Proto při výpočtu hodnot rezistorů nezapomeňte, že každá barva má své vlastní napětí diody.

Připojení COB LED

Zkratka COB jsou první písmena anglické fráze chip-on-board. V ruštině to bude - prvek nebo krystal na desce.

Krystaly jsou nalepeny nebo připájeny na tepelně vodivý safírový nebo silikonový substrát. Po kontrole správného elektrického zapojení jsou krystaly vyplněny žlutým fosforem.

COB LED diody - jedná se o matricové struktury skládající se z desítek nebo stovek krystalů, které jsou spojeny do skupin s kombinovaným zařazením polovodičových p-n přechodů. Skupiny jsou sekvenční řetězce LED, jejichž počet odpovídá napájecímu napětí matice LED. Například při 9 V jsou to 3 krystaly, 12 V - 4.

Přečtěte si také

Jak připojit LED k desce Arduino

 

Řetězce zapojené do série jsou zapojeny paralelně. Tím se získá požadovaný výkon matice. Modré zářící krystaly jsou vyplněny žlutým fosforem. Znovu vyzařuje modré světlo na žluté, takže je bílé.

Kvalita světla, tzn. podání barev regulovat ve výrobním procesu složení fosforu. Jedno- a dvousložkový fosfor poskytuje nízkou kvalitu, protože má ve spektru 2-3 emisní čáry. Tří- a pětisložková - celkem přijatelná reprodukce barev. Může být až 85-90 Ra a ještě vyšší.

Připojení tohoto typu světelných zářičů nezpůsobuje problémy. Zapínají se jako běžné výkonné LED, napájené standardním zdrojem proudu. Například 150, 300, 700 mA. Výrobce COB matric doporučuje volit proudové zdroje s rezervou. Pomůže při uvádění svítidla s matricí COB do provozu.