Detaljer om LED-tilslutningsmetoder

I vores liv fortrænger LED'er trygt andre kilder til kunstigt lys fra belysningsteknologi. Men hvis glødelamper kan tilsluttes direkte til strømforsyningen, kræver tilslutningen af ​​LED- og udladningslamperne særlige foranstaltninger.

Samtidig giver tilslutning af en enkelt LED ikke problemer. Og at tænde fra nogle få enheder til hundredvis er ikke så let, som det ser ud til.

Lidt teori

En LED kræver en konstant spænding eller strøm for at fungere korrekt. De skal være:

1. Konstant i retning. Det vil sige, at strømmen i LED-kredsløbet, når spænding påføres, skal strømme fra "+" spændingskilden til dens "-".
2. stabilkonstant i størrelse, under driften af ​​dioden.
3. Ikke pulserende - efter ensretning og stabilisering bør værdierne for konstant spænding eller strøm ikke ændres periodisk.
   Skema af spændingsformen ved udgangen af ​​en fuldbølgeensretter, når den filtreres af en elektrolytisk kondensator (sorte og hvide rektangler markeret "+" i diagrammet). Den stiplede linje er spændingen ved ensretterudgangen. Kondensatoren oplades til en halvbølgeamplitude og aflades gradvist ved belastningsmodstanden. "Trin" er pulseringer. Forholdet mellem trin- og halvbølgeamplituderne i procent er krusningsfaktoren.

Til LED'er i første omgang blev de tilgængelige spændingskilder brugt - 5, 9, 12 V. Og driftsspændingen af ​​p-n-krydset er fra 1,9-2,4 til 3,7-4,4 V. Derfor er tænding af dioden direkte næsten altid dens fysiske forbrænding fra overophedning med stor strøm. nuværende behov grænse med en strømbegrænsende modstandbruger energi på at opvarme det.

LED'er kan tændes i serie i flere stykker. Derefter, ved at samle en kæde af dem, er det muligt, ved summen af ​​deres fremadgående spændinger, at nå næsten strømkildens spænding. Og den resterende forskel "tilbagebetales" ved at sprede den i form af varme på modstanden.

Når der er snesevis af dioder, er de forbundet i seriekredsløb, som er forbundet parallelt.

LED pinout

LED polaritet - anode eller plus og katode - minus er let at bestemme ud fra billederne:

I cylindriske tilfælde er katoden angivet med et snit på siden, anoden er længere, og katoden er kortere.

Katoden af ​​SMD LED'er er angivet med et snit på kabinettet.

I matrixerne af kraftige COB LED'er er "+" og "-" presset ud på loddepuder.

LED-koblingskredsløb

LED'en drives af konstant spænding. Men egenskaberne ved den ikke-lineære afhængighed af dens interne modstand kræver, at driftsstrømmen holdes inden for snævre grænser. Ved en strøm, der er mindre end den nominelle, falder den lys flow, og ved en højere værdi overophedes krystallen, lysstyrken af ​​gløden øges, og "livet" reduceres. Den enkleste måde at udvide den på er at begrænse strømmen gennem krystallen ved at inkludere en strømbegrænsende modstand. For kraftige lysdioder er dette økonomisk urentabelt, fordi de tilføres jævnstrøm fra en speciel kilde til stabil strøm - chauffører.

seriel forbindelse

En LED er en ret kompleks belysningsenhed. Det virker fra en sekundær jævnspændingskilde. Med en effekt på mere end 0,2-0,5 W bruger de fleste LED-enheder strømkilder. De er ikke helt korrekte, på amerikansk manér, kaldet chauffører. Når dioder er serieforbundne, bruges ofte strømforsyninger med en spænding på 9, 12, 24 og endda 48 V. I dette tilfælde bygges en seriekæde, hvori der kan være fra 3-6 til flere tiere. elementer.

Når den er forbundet i serie i en kæde, er anoden på den første LED forbundet via en strømbegrænsende modstand til "+" af strømkilden, og katoden er forbundet med anoden på den anden. Og så er hele kæden forbundet.

Skema med seriel-parallel forbindelse af tre seriegrupper af LED'er i kæder af tre LED-elementer. Hvert kredsløb har en strømbegrænsende modstand til venstre. Det "slukker" overskuddet af summen af ​​diodernes fremadspændinger.

For eksempel har røde LED'er en fremadgående driftsspænding på 1,6V til 3,03V. U_etc. = 2,1V en LED på modstanden med en kildespænding på 12 V vil have en spænding på 5,7 V:

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

Og allerede 3 på hinanden følgende kæder er forbundet parallelt.

Tabel over jævnspænding på LED'en fra farven på dens glød.

Ved seriekobling af lysdioder vil strømmene gennem lysdioderne være de samme, og faldet på hvert element er individuelt. Det afhænger af diodens indre modstand.

Serielforbindelsesegenskaber:

• brud på et element fører til nedlukning af alle;
• kortslutning - omfordeler sin spænding til alle de resterende, lysstyrken af ​​gløden øges på dem, og nedbrydningen accelererer.

Anbefalede: Sådan finder du ud af, hvor mange volt en LED

Parallel forbindelse

I dette LED-tilslutningsskema er alle anoder forbundet med hinanden og til "+" på strømkilden, og katoder til "-".

En sådan forbindelse var på de første LED-guirlander, linealer og bånd, når de blev drevet af en spænding på 3-5 V.

Dette er den forkerte forbindelse. Med den uundgåelige spredning af parametre vil strømmene gennem LED'erne være anderledes. Og de vil skinne anderledes. Og de opvarmes ikke på samme måde. Som følge heraf vil den overophedede brænde ud, for eksempel med et åbent kredsløb. Strømmen gennem de resterende dioder D2, D3 vil stige, og spændingen vil stige på dem, fordi en mindre samlet strøm gennem R1 vil give et mindre spændingsfald over den. Den anden diode vil brænde ud, hvilket vil have en lavere indre modstand af p-n krydset.

Hvis der opstår en udbrænding med lukningen af ​​p-n-forbindelsen, vil hele batterispændingen blive påført modstanden R1. Det vil overophedes og brænde ud.

Skema for parallelforbindelse af LED'er. Hver LED er korrekt forbundet i serie med sin egen strømbegrænsende modstand.

Sådan kan et rigtigt design af seks parallelforbundne lysdioder se ud. 

På billedet:

• grå striber - strømførende dæk, dvs. ledninger uden isolering;
• blå cylindre med en afrundet ende - cylindriske lysdioder med en linse på enden;
• rød - modstande for at begrænse driftsstrømmen.

Det vil være forkert at forbinde alle dioder til en modstand. På grund af spredningen i LED'ernes karakteristika, selv i en batch, der kan nå fra 50 til 200% eller mere, kan der strømme en strøm gennem dioderne, som vil variere betydeligt. Derfor vil de også gløde og lade forskelligt. Senere vil de mest belastede, der lyser klarere end andre, brænde ud eller nedbrydes til næsten fuldstændig dæmpning og miste 70-90% af lysstrømmen. Eller skift nuancen af ​​gløden fra hvid til gul.

Læs også

Grundlæggende om parallel og seriel forbindelse af LED'er

 

blandet

En kombineret eller blandet forbindelse bruges, når der skabes LED-matricer, der består af mange tiere eller hundredvis af elementer eller uemballerede krystaller. Den mest berømte af dem er COB-matricer.

Skema for kombineret forbindelse af lysdioder i en matrix: "standard" - serielle kæder af 4 krystaller i hver er forbundet parallelt og forbundet til en strømkilde, "hybrid" - krystaller, i dette tilfælde, 8 stk., er forbundet i serie / parallelt med en strømkilde.

Forsyningsspændingen og driftsstrømmen ved kombineret indkobling vil være mindre end de nominelle driftsforhold. Kun under denne betingelse vil matrixen fungere mere eller mindre i lang tid. Ved mærkestrøm vil det svageste led hurtigt brænde ud, og resten vil gradvist brænde ud. Det vil ende med brud i seriekæder og kortslutning af parallelle kæder.

Tilslutning af en lysdiode til et 220 V netværk

Hvis du forsyner LED'en direkte fra 220 V med en strømgrænse, så vil den lyse med en positiv halvbølge og gå ud med en negativ. Men dette er kun i tilfældet, når den omvendte spænding af p-n-krydset er meget mere end 220 V. Normalt er det i området 380-400 V.

Den anden måde at tænde er gennem en quenching kondensator.

Netspændingen påføres "broen" på dioderne VD1-VD4. Kondensator C1 vil "slukke" omkring 215-217 V. Resten vil rette sig ud. Efter filtrering med kondensator C2 påføres en konstant spænding til LED'en. Glem ikke at begrænse strømmen gennem dioden med en modstand.

Et andet tilslutningsskema er med en halvbølge-ensretter på en diode og med en begrænsningsmodstand på 30 kOhm.

OPMÆRKSOMHED! De fleste kredsløb med direkte forbindelse til 220 V netværket har en alvorlig ulempe - de er farlige for menneskelig skade med høj spænding - 220 V. Derfor bør de bruges forsigtigt, med omhyggelig isolering af alle strømførende dele.

Detaljeret information om tilslutning af LED'en til et 220 V netværk beskrevet her.

Sådan strømforsynes dioder fra en strømforsyning

De mest populære transformerløse switching power forsyninger (PSU'er) giver 12 V beskyttelse mod strøm, kortslutning, overophedning osv.

Derfor er LED'er forbundet i serie, og deres strøm er begrænset af en konventionel modstand. Kæden indeholder 3 eller 6 dioder. Deres antal bestemmes af diodens fremadspænding. Deres sum for strømbegrænsning skal være mindre end PSU'ens udgangsspænding med 0,5-1 V.

Læs også

Tilslutning af en LED til 12 volt

 

Funktioner ved tilslutning af RGB- og COB-LED'er

LED'er med forkortelse RGB - Disse er polykrome eller flerfarvede lysgivere i forskellige farver. De fleste af dem er samlet af tre LED-krystaller, som hver udsender en forskellig farve.En sådan samling kaldes en farvetriade.

Tilslutning af en RGB LED sker på samme måde som konventionelle LED'er. I hvert tilfælde af en sådan flerfarvet lyskilde er der en krystal: Rød - rød, Grøn - grøn og Blå - blå. Hver LED har sin egen driftsspænding:

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

Krystaller kan forbindes med hinanden på forskellige måder:

• med en fælles katode, dvs. tre katoder er forbundet med hinanden og med en fælles terminal på huset, og anoderne har hver deres terminal;
• med en fælles anode - henholdsvis for alle anoder er output fælles, og katoderne er individuelle;
• uafhængig pinout - hver anode og katode har sin egen udgang.

Derfor vil værdierne af de strømbegrænsende modstande være anderledes.

Tilslutning af RGB-LED-krystaller i henhold til skemaet med en fælles katode.

Forbindelse "med fælles anode".

I begge tilfælde har diodehuset 4 ledningsledninger, puder i SMD LED'er eller en pind i piranhahuset.

Ved uafhængige lysdioder vil der være 6 udgange.

I tilfælde af SMD 5050 LED-krystaller er arrangeret som følger:

I tilfælde af flerfarvede 3 uafhængige krystaller af grøn, rød og blå. Derfor, når du beregner værdierne af modstande, skal du huske, at hver farve har sin egen diodespænding.

Tilslutning af COB LED'er

Forkortelsen COB er de første bogstaver i den engelske sætning chip-on-board. På russisk vil det være - et element eller en krystal på brættet.

Krystallerne limes eller loddes på et varmeledende safir- eller siliciumsubstrat. Efter at have kontrolleret de korrekte elektriske forbindelser, fyldes krystallerne med en gul fosfor.

COB LED'er - disse er matrixstrukturer bestående af titusinder eller hundredvis af krystaller, som er forbundet i grupper med en kombineret inklusion af halvleder-p-n-forbindelser. Grupper er sekventielle kæder af LED'er, hvis antal svarer til LED-matricens forsyningsspænding. For eksempel er disse ved 9 V 3 krystaller, 12 V - 4.

Læs også

Sådan tilsluttes LED til Arduino-kort

 

Kæder forbundet i serie er forbundet parallelt. Dermed opnås den nødvendige kraft i matrixen. Blå glødende krystaller er fyldt med gul fosfor. Det genudsender blåt lys til gult, hvilket gør det hvidt.

Lyskvalitet, dvs. farvegengivelse regulere i produktionsprocessen sammensætningen af ​​fosforen. En- og to-komponent fosfor giver lav kvalitet, fordi den har 2-3 emissionslinjer i spektret. Tre- og femkomponent - ganske acceptabel farvegengivelse. Det kan være op til 85-90 Ra og endnu højere.

Tilslutning af denne type lysgivere giver ikke problemer. De er tændt som en normal kraftig LED, drevet af en standard strømkilde. For eksempel 150, 300, 700 mA. Producenten af ​​COB-matricer anbefaler at vælge aktuelle kilder med en margin. Det vil hjælpe, når et armatur med COB-matrix sættes i drift.