Detaljer om LED-tilkoblingsmetoder

I livet vårt fortrenger LED-er trygt andre kilder til kunstig lys fra lysteknologi. Men hvis glødelamper kan kobles direkte til strømforsyningen, krever tilkoblingen av LED- og utladningslamper spesielle tiltak.

Samtidig forårsaker det ikke problemer å koble til en enkelt LED. Og å slå på fra noen få enheter til hundrevis er ikke så lett som det ser ut til.

Litt teori

En LED krever konstant spenning eller strøm for å fungere ordentlig. De burde være:

1. Konstant i retning. Det vil si at strømmen i LED-kretsen, når spenning påføres, må flyte fra "+" spenningskilden til dens "-".
2. stabil, dvs. konstant i størrelse, under driften av dioden.
3. Ikke pulserende - etter utbedring og stabilisering, bør verdiene for konstant spenning eller strøm ikke endres med jevne mellomrom.
   Skjema av spenningsformen ved utgangen til en fullbølgelikeretter når den filtreres av en elektrolytisk kondensator (svarte og hvite rektangler merket "+" i diagrammet). Den stiplede linjen er spenningen ved likeretterutgangen. Kondensatoren lades til en halvbølgeamplitude og utlades gradvis ved belastningsmotstanden. "Trinn" er pulseringer. Forholdet mellom trinn- og halvbølgeamplitudene i prosent er krusningsfaktoren.

Til LED-er til å begynne med ble de tilgjengelige spenningskildene brukt - 5, 9, 12 V. Og driftsspenningen til p-n-krysset er fra 1,9-2,4 til 3,7-4,4 V. Derfor er det å slå på dioden direkte nesten alltid dens fysiske forbrenning fra overoppheting med stor strøm. nåværende behov grense med en strømbegrensende motstand, bruke energi på å varme den opp.

LED kan slås på i serie i flere deler. Deretter, ved å sette sammen en kjede av dem, er det mulig, ved summen av deres foroverspenninger, å nå nesten spenningen til strømkilden. Og den gjenværende forskjellen "tilbakebetales" ved å spre den i form av varme på motstanden.

Når det er dusinvis av dioder, er de koblet i seriekretser, som er koblet parallelt.

LED pinout

LED-polaritet - anode eller pluss og katode - minus er lett å bestemme fra bildene:

I sylindriske tilfeller er katoden indikert med et kutt på siden, anoden er lengre og katoden er kortere.

Katoden til SMD LED-er er indikert med et kutt på dekselet.

I matrisene til kraftige COB-lysdioder er "+" og "-" presset ut på loddeputer.

LED-svitsjekrets

LED-en drives av konstant spenning. Men egenskapene til den ikke-lineære avhengigheten av dens indre motstand krever at driftsstrømmen holdes innenfor smale grenser. Ved en strøm mindre enn nominell, reduseres den lys flyt, og ved en høyere verdi overopphetes krystallen, lysstyrken på gløden øker, og "livet" reduseres. Den enkleste måten å utvide den på er å begrense strømmen gjennom krystallen ved å inkludere en strømbegrensende motstand. For kraftige lysdioder er dette økonomisk ulønnsomt, fordi de mates med likestrøm fra en spesiell kilde med stabil strøm - sjåfører.

seriell tilkobling

En LED er en ganske kompleks belysningsenhet. Den fungerer fra en sekundær likespenningskilde. Med en effekt på mer enn 0,2-0,5 W bruker de fleste LED-enheter strømkilder. De er ikke helt korrekte, på amerikansk vis, kalt sjåfører. Når dioder er seriekoblet, brukes ofte strømforsyninger med en spenning på 9, 12, 24 og til og med 48 V. I dette tilfellet bygges en seriekjede, der det kan være fra 3-6 til flere titalls elementer.

Når den er koblet i serie i en kjede, er anoden til den første LED-en koblet gjennom en strømbegrensende motstand til "+" til strømkilden, og katoden er koblet til anoden til den andre. Og slik henger hele kjeden sammen.

Opplegg for seriell-parallell tilkobling av tre seriegrupper av LED-er i kjeder av tre LED-elementer. Hver krets har en strømbegrensende motstand til venstre. Den "slukker" overskuddet av summen av diodenes fremspenninger.

For eksempel har røde lysdioder en fremdriftsspenning på 1,6V til 3,03V. U_etc. = 2,1V en LED på motstanden med en kildespenning på 12 V vil ha en spenning på 5,7 V:

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

Og allerede 3 påfølgende kjeder er koblet parallelt.

Tabell over likespenning på LED fra fargen på gløden.

Ved seriekobling av lysdioder vil strømmene gjennom lysdiodene være de samme, og fallet på hvert element er individuelt. Det avhenger av den interne motstanden til dioden.

Egenskaper for seriekobling:

• brudd på ett element fører til nedleggelse av alle;
• kortslutning - omfordeler spenningen til alle de gjenværende, lysstyrken på gløden øker på dem og nedbrytningen akselererer.

Anbefalt: Hvordan finne ut hvor mange volt en LED

Parallellkobling

I dette LED-tilkoblingsskjemaet er alle anoder koblet til hverandre og til "+" til strømkilden, og katoder til "-".

En slik tilkobling var på de første LED-guirlandene, linjalene og båndene når de ble drevet av en spenning på 3-5 V.

Dette er feil tilkobling. Med den uunngåelige spredningen av parametere vil strømmene gjennom lysdiodene være forskjellige. Og de vil skinne annerledes. Og de varmes ikke opp på samme måte. Som et resultat vil den overopphetede brenne ut, for eksempel med en åpen krets. Strømmen gjennom de resterende diodene D2, D3 vil øke og spenningen vil øke på dem, fordi en mindre totalstrøm gjennom R1 vil gi et mindre spenningsfall over den. Den andre dioden vil brenne ut, som vil ha en lavere indre motstand i p-n-krysset.

Hvis det oppstår en utbrenthet ved lukking av p-n-krysset, vil hele batterispenningen påføres motstanden R1. Det vil overopphetes og brenne ut.

Plan for parallellkobling av lysdioder. Hver LED er riktig koblet i serie med sin egen strømbegrensende motstand.

Slik kan en ekte design av seks parallellkoblede lysdioder se ut. 

På bildet:

• grå striper - strømførende dekk, dvs. ledninger uten isolasjon;
• blå sylindre med en avrundet ende - sylindriske lysdioder med en linse på enden;
• rød - motstander for å begrense driftsstrømmen.

Det vil være feil å koble alle dioder til en motstand. På grunn av spredningen i egenskapene til lysdioder, selv i en batch som kan nå fra 50 til 200% eller mer, kan en strøm flyte gjennom diodene, som vil variere betydelig. Derfor vil de også gløde og laste annerledes. Senere vil de mest belastede, som lyser sterkere enn andre, brenne ut eller degraderes til nesten fullstendig demping, og mister 70-90 % av lysstrømmen. Eller endre fargetonen på gløden fra hvit til gul.

Les også

Grunnleggende om parallell- og seriekobling av lysdioder

 

blandet

En kombinert eller blandet forbindelse brukes når du lager LED-matriser som består av mange titalls eller hundrevis av elementer eller uemballerte krystaller. Den mest kjente av dem er COB-matriser.

Ordning for kombinert tilkobling av lysdioder i en matrise: "standard" - seriekjeder med 4 krystaller i hver er koblet parallelt og koblet til en strømkilde, "hybrid" - krystaller, i dette tilfellet, 8 stk., er koblet i serie / parallelt med en strømkilde.

Forsyningsspenningen og driftsstrømmen ved kombinert innkobling vil være mindre enn de nominelle driftsverdiene. Bare under denne tilstanden vil matrisen fungere mer eller mindre i lang tid. Ved merkestrøm vil det svakeste leddet raskt brenne ut og resten vil gradvis brenne ut. Det vil ende med brudd i seriekjeder og kortslutning av parallelle.

Koble en lysdiode til et 220 V-nettverk

Hvis du driver LED-en direkte fra 220 V med en strømgrense, vil den skinne med en positiv halvbølge og gå ut med en negativ. Men dette er bare i tilfellet når den omvendte spenningen til p-n-krysset er mye mer enn 220 V. Vanligvis er det i området 380-400 V.

Den andre måten å slå på er gjennom en slukkekondensator.

Nettspenningen påføres "broen" på diodene VD1-VD4. Kondensator C1 vil "slukke" ca 215-217 V. Resten vil rette seg ut. Etter filtrering med kondensator C2 påføres en konstant spenning på LED-en. Ikke glem å begrense strømmen gjennom dioden med en motstand.

Et annet koblingsskjema er med en halvbølge likeretter på en diode og med en begrensende motstand på 30 kOhm.

MERK FØLGENDE! De fleste kretser med direkte tilkobling til 220 V-nettverket har en alvorlig ulempe - de er farlige for menneskelig skade med høy spenning - 220 V. Derfor bør de brukes forsiktig, med forsiktig isolasjon av alle strømførende deler.

Detaljert informasjon om tilkobling av LED til et 220 V nettverk beskrevet her.

Hvordan drive dioder fra en strømforsyning

De mest populære transformatorløse strømforsyningene (PSU) gir 12 V beskyttelse mot strøm, kortslutning, overoppheting, etc.

Derfor er lysdioder koblet i serie og deres strøm er begrenset av en konvensjonell motstand. Kjeden inkluderer 3 eller 6 dioder. Antallet deres bestemmes av diodens fremspenning. Summen deres for strømbegrensning skal være mindre enn utgangsspenningen til PSU-en med 0,5-1 V.

Les også

Koble til en LED til 12 volt

 

Funksjoner for å koble til RGB- og COB-lysdioder

LED med forkortelse RGB – Dette er polykrome eller flerfargede lysgivere i forskjellige farger. De fleste av dem er satt sammen av tre LED-krystaller, som hver avgir en annen farge.En slik sammenstilling kalles en fargetriade.

Koble til en RGB LED gjøres på samme måte som konvensjonelle LED. I hvert tilfelle av en slik flerfarget lyskilde er det en krystall: rød - rød, grønn - grønn og blå - blå. Hver LED har sin egen driftsspenning:

• blå - fra 2,5 til 3,7 V;
• grønn - fra 2,2 til 3,5 V;
• rød - fra 1,6 til 2,03 V.

Krystaller kan kobles til hverandre på forskjellige måter:

• med en felles katode, dvs. tre katoder er koblet til hverandre og med en felles terminal på huset, og anodene har hver sin terminal;
• med en felles anode - henholdsvis for alle anoder er utgangen felles, og katodene er individuelle;
• uavhengig pinout - hver anode og katode har sin egen utgang.

Derfor vil verdiene til de strømbegrensende motstandene være forskjellige.

Tilkobling av RGB-LED-krystaller i henhold til skjemaet med en felles katode.

Tilkobling "med felles anode".

I begge tilfeller har diodekassen 4 ledningsledninger, pads i SMD LED eller en pinne i pirajahuset.

Ved uavhengige lysdioder vil det være 6 utganger.

I tilfelle SMD 5050 LED-krystaller er ordnet som følger:

Når det gjelder flerfargede 3 uavhengige krystaller av grønt, rødt og blått. Derfor, når du beregner verdiene til motstander, husk at hver farge har sin egen diodespenning.

Koble til COB-lysdioder

Forkortelsen COB er de første bokstavene i den engelske frasen chip-on-board. På russisk vil det være - et element eller en krystall på brettet.

Krystallene limes eller loddes på et varmeledende safir- eller silisiumsubstrat. Etter å ha kontrollert de riktige elektriske koblingene, fylles krystallene med en gul fosfor.

COB lysdioder - dette er matrisestrukturer som består av titalls eller hundrevis av krystaller, som er koblet sammen i grupper med en kombinert inkludering av halvleder-p-n-kryss. Grupper er sekvensielle kjeder av LED-er, hvor antallet tilsvarer forsyningsspenningen til LED-matrisen. For eksempel, ved 9 V er dette 3 krystaller, 12 V - 4.

Les også

Hvordan koble LED til Arduino-kortet

 

Kjeder koblet i serie kobles parallelt. Dermed er den nødvendige kraften til matrisen oppnådd. Blå glødende krystaller er fylt med gult fosfor. Den utstråler blått lys på nytt til gult, noe som gjør det hvitt.

Lyskvalitet, dvs. fargegjengivelse regulere i produksjonsprosessen sammensetningen av fosforet. En- og to-komponent fosfor gir lav kvalitet, fordi den har 2-3 emisjonslinjer i spekteret. Tre- og femkomponent - ganske akseptabel fargegjengivelse. Det kan være opptil 85-90 Ra og enda høyere.

Å koble til denne typen lysgivere gir ingen problemer. De er slått på som en vanlig kraftig LED, drevet av en standard strømkilde. For eksempel 150, 300, 700 mA. Produsenten av COB-matriser anbefaler å velge aktuelle kilder med margin. Det vil hjelpe når en armatur med COB-matrise skal settes i drift.