Sīkāka informācija par LED savienojuma metodēm

Mūsu dzīvē gaismas diodes pārliecinoši izstumj citus mākslīgās gaismas avotus no apgaismojuma tehnoloģijām. Bet, ja kvēlspuldzes var pieslēgt tieši pie barošanas avota, tad LED un gāzizlādes spuldžu pieslēgšanai ir nepieciešami īpaši pasākumi.

Tajā pašā laikā vienas gaismas diodes pievienošana nerada problēmas. Un ieslēgt no dažām vienībām līdz simtiem nav tik vienkārši, kā šķiet.

Mazliet teorijas

Lai LED pareizi darbotos, ir nepieciešams pastāvīgs spriegums vai strāva. Tiem jābūt:

1. Pastāvīgs virzienā. Tas ir, strāvai LED ķēdē, kad tiek pielikts spriegums, jāplūst no "+" sprieguma avota uz tā "-".
2. stabils, t.i., nemainīgs lielums diodes darbības laikā.
3. Nepulsē - pēc iztaisnošanas un stabilizācijas pastāvīga sprieguma vai strāvas vērtībām nevajadzētu periodiski mainīties.
   Sprieguma formas shēma pie pilna viļņa taisngrieža izejas, filtrējot ar elektrolītisko kondensatoru (melnbalti taisnstūri, kas diagrammā apzīmēti ar "+"). Punktētā līnija ir spriegums pie taisngrieža izejas. Kondensators tiek uzlādēts līdz pusviļņa amplitūdai un pakāpeniski izlādējas pie slodzes pretestības. "Soļi" ir pulsācijas. Pakāpju un pusviļņu amplitūdu attiecība procentos ir pulsācijas koeficients.

Priekš Gaismas diodes sākumā tika izmantoti pieejamie sprieguma avoti - 5, 9, 12 V. Un p-n pārejas darba spriegums ir no 1,9-2,4 līdz 3,7-4,4 V. Tāpēc diodes tieša ieslēgšana gandrīz vienmēr ir tā fiziskā sadegšana no plkst. pārkaršana ar lielu strāvu. pašreizējā vajadzība ierobežojums ar strāvu ierobežojošu rezistoru, tērējot enerģiju tā uzsildīšanai.

Gaismas diodes var ieslēgt virknē vairākos gabalos. Tad, saliekot to ķēdi, ar to priekšējo spriegumu summu ir iespējams sasniegt gandrīz strāvas avota spriegumu. Un atlikušā starpība tiek "atmaksāta", izkliedējot to siltuma veidā uz rezistora.

Ja ir desmitiem diožu, tās ir savienotas virknēs ķēdēs, kuras ir savienotas paralēli.

LED spraudnis

LED polaritāte - anods vai pluss un katods - mīnusu ir viegli noteikt pēc attēliem:

Cilindriskos gadījumos katodu norāda ar griezumu sānos, anods ir garāks, katods ir īsāks.

SMD gaismas diožu katods ir norādīts ar griezumu uz korpusa.

Jaudīgo COB gaismas diožu matricās uz lodēšanas paliktņiem ir izspiesti “+” un “-”.

LED komutācijas ķēde

Gaismas diode tiek darbināta ar pastāvīgu spriegumu. Bet tās iekšējās pretestības nelineārās atkarības iezīmes prasa, lai darba strāva būtu šaurās robežās. Ja strāva ir mazāka par nominālo, tas samazinās gaismas plūsma, un pie lielākas vērtības kristāls pārkarst, palielinās mirdzuma spilgtums un samazinās "dzīves ilgums". Vienkāršākais veids, kā to pagarināt, ir ierobežot strāvu caur kristālu, iekļaujot strāvu ierobežojošu rezistoru. Jaudīgām gaismas diodēm tas ir ekonomiski neizdevīgi, jo tie tiek baroti ar līdzstrāvu no īpaša stabilas strāvas avota - vadītājiem.

seriālais savienojums

LED ir diezgan sarežģīta apgaismojuma ierīce. Tas darbojas no sekundāra tiešā sprieguma avota. Ar jaudu, kas lielāka par 0,2-0,5 W, lielākā daļa LED ierīču izmanto strāvas avotus. Tie nav gluži pareizi, amerikāniski saukti par vadītājiem. Ja diodes savieno virknē, bieži tiek izmantoti barošanas avoti ar spriegumu 9, 12, 24 un pat 48 V. Šajā gadījumā tiek uzbūvēta virknes ķēde, kurā var būt no 3-6 līdz vairākiem desmitiem. elementi.

Savienojot virknē ķēdē, pirmās gaismas diodes anods caur strāvu ierobežojošu rezistoru ir savienots ar strāvas avota “+”, bet katods ir savienots ar otrā anodu. Un tā visa ķēde ir savienota.

Trīs gaismas diožu sēriju grupu seriāli-paralēlā savienojuma shēma trīs LED elementu ķēdēs. Katrai ķēdei kreisajā pusē ir strāvas ierobežošanas rezistors. Tas "dzēš" diožu tiešo spriegumu summas pārsniegumu.

Piemēram, sarkanajām gaismas diodēm tiešā darba spriegums ir no 1,6 V līdz 3,03 V. U_utt. = 2,1 V vienai rezistora gaismas diodei ar avota spriegumu 12 V būs spriegums 5,7 V:

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

Un jau 3 secīgas ķēdes ir savienotas paralēli.

Gaismas diodes tiešā sprieguma tabula no tā mirdzuma krāsas.

Izmantojot gaismas diožu sērijveida savienojumu, strāvas caur gaismas diodēm būs vienādas, un katra elementa kritums ir individuāls. Tas ir atkarīgs no diodes iekšējās pretestības.

Seriālā savienojuma īpašības:

• viena elementa lūzums noved pie visa izslēgšanas;
• īssavienojums - pārdala savu spriegumu uz visiem atlikušajiem, uz tiem palielinās mirdzuma spilgtums un paātrinās degradācija.

Ieteicams: Kā uzzināt, cik voltu ir LED

Paralēlais savienojums

Šajā LED savienojuma shēmā visi anodi ir savienoti viens ar otru un ar barošanas avota “+”, bet katodi ar “-”.

Šāds savienojums bija uz pirmajām LED vītnēm, lineāliem un lentēm, kad to baroja 3-5 V spriegums.

Šis ir nepareizs savienojums. Ar neizbēgamu parametru izplatību strāvas caur gaismas diodēm būs atšķirīgas. Un viņi spīdēs savādāk. Un tie nesasilda vienādi. Tā rezultātā pārkarsušais izdegs, piemēram, ar atvērtu ķēdi. Palielināsies strāva caur atlikušajām diodēm D2, D3 un palielinās spriegums uz tām, jo ​​mazāka kopējā strāva caur R1 radīs mazāku sprieguma kritumu. Izdegs otrā diode, kurai būs mazāka p-n savienojuma iekšējā pretestība.

Ja, aizverot p-n pāreju, notiek izdegšana, tad viss akumulatora spriegums tiks pievadīts rezistoram R1. Tas pārkarsīs un izdegs.

Gaismas diožu paralēlā savienojuma shēma. Katrs LED ir pareizi savienots virknē ar savu strāvu ierobežojošo rezistoru.

Šādi varētu izskatīties īsts sešu paralēli savienotu gaismas diožu dizains. 

Uz attēla:

• pelēkas svītras - strāvu nesošās riepas, t.i., vadi bez izolācijas;
• zili cilindri ar noapaļotu galu - cilindriskas gaismas diodes ar lēcu galā;
• sarkans - rezistori, lai ierobežotu darba strāvu.

Nebūs pareizi visas diodes savienot ar vienu rezistoru. Sakarā ar gaismas diožu raksturlielumu izkliedi, pat vienā partijā, kas var sasniegt no 50 līdz 200% vai vairāk, caur diodēm var plūst strāva, kas ievērojami mainīsies. Tāpēc tie arī mirdzēs un slogosies atšķirīgi. Vēlāk visvairāk noslogotie, kas spīd spožāk nekā citi, izdegs vai degradēsies līdz gandrīz pilnīgai vājināšanai, zaudējot 70-90% no gaismas plūsmas. Vai arī mainiet mirdzuma nokrāsu no baltas uz dzeltenu.

Izlasi arī

Gaismas diožu paralēlā un seriālā savienojuma pamati

 

sajaukts

Kombinēts vai jaukts savienojums tiek izmantots, veidojot LED matricas, kas sastāv no daudziem desmitiem vai simtiem elementu vai neiepakotiem kristāliem. Slavenākās no tām ir COB matricas.

LED kombinētā savienojuma shēma matricā: "standarta" - sērijveida ķēdes pa 4 kristāliem katrā ir savienotas paralēli un savienotas ar barošanas avotu, "hibrīds" - kristāli, šajā gadījumā 8 gab., ir savienoti virknē. / paralēli strāvas avotam.

Barošanas spriegums un darba strāva ar kombinētu ieslēgšanu būs mazāki par nominālajiem darba spriegumiem. Tikai šādos apstākļos matrica darbosies vairāk vai mazāk ilgu laiku. Pie nominālās strāvas vājākais posms ātri izdegs, bet pārējais pakāpeniski izdegs. Tas beigsies ar seriālo ķēžu pārtraukumiem un paralēlo īssavienojumu.

Gaismas diodes pievienošana 220 V tīklam

Ja jūs barojat LED tieši no 220 V ar strāvas ierobežojumu, tad tas spīdēs ar pozitīvu pusviļņu un nodzisīs ar negatīvu. Bet tas ir tikai gadījumā, ja p-n krustojuma reversais spriegums ir daudz lielāks par 220 V. Parasti tas ir 380-400 V apgabalā.

Otrs ieslēgšanas veids ir dzēšanas kondensators.

Tīkla spriegums tiek pievadīts "tiltam" uz diodēm VD1-VD4. Kondensators C1 "nodzēsīs" apmēram 215-217 V. Pārējais iztaisnosies. Pēc filtrēšanas ar kondensatoru C2 LED tiek pielikts pastāvīgs spriegums. Neaizmirstiet ierobežot strāvu caur diode ar rezistoru.

Vēl viena savienojuma shēma ir ar pusviļņu taisngriezi uz diodes un ar ierobežojošo rezistoru 30 kOhm.

UZMANĪBU! Lielākajai daļai ķēžu ar tiešu savienojumu ar 220 V tīklu ir nopietns trūkums - tās ir bīstamas cilvēku savainojumiem ar augstu spriegumu - 220 V. Tāpēc tās jālieto uzmanīgi, rūpīgi izolējot visas strāvu nesošās daļas.

Sīkāka informācija par LED pievienošanu 220 V tīklam šeit aprakstīts.

Kā barot diodes no barošanas avota

Populārākie beztransformatora komutācijas barošanas avoti (PSU) nodrošina 12 V ar aizsardzību pret strāvu, īssavienojumu, pārkaršanu utt.

Tāpēc gaismas diodes ir savienotas virknē, un to strāvu ierobežo parasts rezistors. Ķēdē ir 3 vai 6 diodes. To skaitu nosaka diodes tiešais spriegums. To summai strāvas ierobežojumam jābūt par 0,5–1 V mazākai par PSU izejas spriegumu.

Izlasi arī

LED pievienošana 12 voltiem

 

RGB un COB gaismas diožu savienošanas iespējas

Gaismas diodes ar saīsinājumu RGB - Tie ir dažādu krāsu polihromi vai daudzkrāsu gaismas izstarotāji. Lielākā daļa no tiem ir salikti no trim LED kristāliem, no kuriem katrs izstaro citu krāsu.Šādu montāžu sauc par krāsu triādi.

RGB gaismas diodes pievienošana tiek veikta tāpat kā parastās gaismas diodes. Katrā šāda daudzkrāsu gaismas avota gadījumā ir viens kristāls: sarkans - sarkans, zaļš - zaļš un zils - zils. Katrai LED ir savs darba spriegums:

• zils - no 2,5 līdz 3,7 V;
• zaļš - no 2,2 līdz 3,5 V;
• sarkans - no 1,6 līdz 2,03 V.

Kristālus var savienot viens ar otru dažādos veidos:

• ar kopīgu katodu, t.i., trīs katodi ir savienoti viens ar otru un ar kopīgu spaili korpusā, un katram anodam ir savs spailes;
• ar kopīgu anodu - attiecīgi visiem anodiem izeja ir kopīga, un katodi ir individuāli;
• neatkarīga pinout - katram anodam un katodam ir sava izeja.

Tāpēc strāvu ierobežojošo rezistoru vērtības būs atšķirīgas.

RGB-LED kristālu pieslēgšana saskaņā ar shēmu ar kopējo katodu.

Savienojums "ar kopējo anodu".

Abos gadījumos diodes korpusā ir 4 vadu vadi, spilventiņi SMD gaismas diodēs vai tapa piranha korpusā.

Neatkarīgu gaismas diožu gadījumā būs 6 izejas.

Gadījumā SMD 5050 LED kristāli ir sakārtoti šādi:

Daudzkrāsu gadījumā 3 neatkarīgi kristāli - zaļš, sarkans un zils. Tāpēc, aprēķinot rezistoru vērtības, atcerieties, ka katrai krāsai ir savs diodes spriegums.

COB gaismas diožu pievienošana

Saīsinājums COB ir angļu valodas frāzes chip-on-board pirmie burti. Krievu valodā tas būs - elements vai kristāls uz tāfeles.

Kristāli tiek pielīmēti vai pielodēti uz siltumvadoša safīra vai silīcija substrāta. Pēc pareizu elektrisko savienojumu pārbaudes kristāli tiek piepildīti ar dzeltenu fosforu.

COB gaismas diodes - tās ir matricas struktūras, kas sastāv no desmitiem vai simtiem kristālu, kas savienoti grupās ar kombinētu pusvadītāju p-n savienojumu iekļaušanu. Grupas ir secīgas gaismas diožu ķēdes, kuru skaits atbilst LED matricas barošanas spriegumam. Piemēram, pie 9 V tie ir 3 kristāli, 12 V - 4.

Izlasi arī

Kā savienot LED ar Arduino plati

 

Sērijveidā savienotās ķēdes ir savienotas paralēli. Tādējādi tiek iegūta nepieciešamā matricas jauda. Zilā mirdzuma kristāli ir piepildīti ar dzeltenu fosforu. Tas atkārtoti izstaro zilo gaismu uz dzeltenu, padarot to baltu.

Gaismas kvalitāte, t.i. krāsu atveide regulēt ražošanas procesā fosfora sastāvu. Vienkomponentu un divkomponentu luminofors dod zemu kvalitāti, jo tā spektrā ir 2-3 emisijas līnijas. Trīs un piecu komponentu - diezgan pieņemama krāsu atveide. Tas var būt līdz 85-90 Ra un pat augstāks.

Šāda veida gaismas izstarotāju pieslēgšana problēmas nerada. Tie tiek ieslēgti kā parasta jaudīga LED, ko darbina standarta strāvas avots. Piemēram, 150, 300, 700 mA. COB matricu ražotājs iesaka izvēlēties strāvas avotus ar rezervi. Tas palīdzēs, nododot ekspluatācijā gaismekli ar COB matricu.