Περισσότερα για τις μεθόδους σύνδεσης LED

Στη ζωή μας, οι λυχνίες LED κερδίζουν σταθερά το πάνω χέρι σε σχέση με άλλες πηγές τεχνητού φωτός. Ενώ όμως οι λαμπτήρες πυρακτώσεως μπορούν να συνδεθούν απευθείας στην παροχή ρεύματος, η σύνδεση των λαμπτήρων LED και των λαμπτήρων εκκένωσης απαιτεί ειδικά μέτρα.

Η σύνδεση μιας μόνο λυχνίας LED δεν αποτελεί πρόβλημα. Αλλά η σύνδεση λίγων μονάδων με εκατοντάδες δεν είναι τόσο εύκολη όσο ακούγεται.

Λίγη θεωρία

Οι λυχνίες LED απαιτούν σταθερή τάση ή ρεύμα για να λειτουργούν σωστά. Πρέπει να είναι:

1. Σταθερή κατεύθυνση. Δηλαδή, το ρεύμα στο κύκλωμα LED πρέπει να ρέει από το "+" της πηγής τάσης προς το "-" όταν εφαρμόζεται η τάση.
2. Σταθερό .Σταθερό σε μέγεθος, δηλαδή σταθερό κατά τη διάρκεια του χρόνου λειτουργίας της διόδου.
3. Μη παλλόμενο - Μετά την ανόρθωση και τη σταθεροποίηση, οι σταθερές τάσης ή ρεύματος δεν πρέπει να αυξομειώνονται κατά διαστήματα.
   Σχηματικό διάγραμμα της κυματομορφής τάσης στην έξοδο ενός ανορθωτή διπλής ημιπεριόδου όταν φιλτράρεται από έναν ηλεκτρολυτικό πυκνωτή (μαύρο και άσπρο ορθογώνιο με την ένδειξη "+" στο διάγραμμα). Η διακεκομμένη γραμμή είναι η τάση στην έξοδο του ανορθωτή. Ο πυκνωτής φορτίζεται στο πλάτος του μισού κύματος και εκφορτίζεται σταδιακά στην αντίσταση φορτίου. Τα "βήματα" είναι ο κυματισμός. Ο λόγος του πλάτους του βήματος προς το πλάτος του μισού κύματος ως ποσοστό είναι ο συντελεστής κυμάτωσης.

Για το LEDs στην αρχή χρησιμοποιήσαμε διαθέσιμες πηγές τάσης - 5, 9, 12 V. Η τάση λειτουργίας της σύνδεσης p-n είναι από 1,9 έως 2,4 έως 3,7 έως 4,4V. Επομένως, η απευθείας ενεργοποίηση μιας διόδου είναι σχεδόν πάντα ένα φυσικό έγκαυμα από υπερθέρμανση λόγω υψηλών ρευμάτων. Είναι απαραίτητο να να περιορίζεται από μια αντίσταση περιορισμού του ρεύματος, σπαταλώντας ενέργεια για τη θέρμανσή του.

Οι λυχνίες LED μπορούν να συνδεθούν σε σειρά, σε πολλαπλάσιο αριθμό. Στη συνέχεια, αν τα τοποθετήσετε σε μια αλυσίδα, το άθροισμα των άμεσων τάσεων τους μπορεί να είναι σχεδόν ίσο με την τάση του τροφοδοτικού. Και η εναπομένουσα διαφορά μπορεί να "ακυρωθεί" με τη διάχυσή της με τη μορφή θερμότητας σε μια αντίσταση.

Όταν υπάρχουν δεκάδες δίοδοι, συνδέονται σε κυκλώματα σειράς τα οποία περιλαμβάνονται παράλληλα.

Pinout LED

Πολικότητα LED - άνοδος ή συν και κάθοδος - το μείον είναι εύκολο να αναγνωριστεί από τις εικόνες:

Με κυλινδρικά περιβλήματα, η κάθοδος υποδεικνύεται από μια σχισμή στο πλάι, με την άνοδο να είναι μακρύτερη και την κάθοδο κοντύτερη.

Η κάθοδος των LED SMD υποδεικνύεται από μια σχισμή στο περίβλημα.

Στα LED COB υψηλής ισχύος τα "+" και "-" είναι αποτυπωμένα στα μαξιλαράκια συγκόλλησης.

Διάγραμμα του κυκλώματος LED

Η λυχνία LED τροφοδοτείται από τάση συνεχούς ρεύματος. Αλλά τα χαρακτηριστικά μιας μη γραμμικής εξάρτησης της εσωτερικής αντίστασης απαιτούν να διατηρείται το ρεύμα λειτουργίας εντός στενών ορίων. Σε ρεύμα κάτω από το ονομαστικό ρεύμα μειώνεται φωτεινή ροήΣε υψηλότερες τιμές - ο κρύσταλλος υπερθερμαίνεται, η φωτεινότητα αυξάνεται και η "διάρκεια ζωής" μειώνεται. Ο ευκολότερος τρόπος για να το επεκτείνετε είναι να περιορίσετε το ρεύμα μέσω του κρυστάλλου συμπεριλαμβάνοντας μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος. Για τις λυχνίες LED υψηλής ισχύος αυτό δεν είναι οικονομικά βιώσιμο και τροφοδοτούνται με σταθερό ρεύμα από πηγή σταθερού ρεύματος. οδηγός.

Σύνδεση σειράς

Ένα LED είναι μια μάλλον πολύπλοκη συσκευή φωτισμού. Τροφοδοτείται από μια δευτερεύουσα πηγή συνεχούς τάσης. Για ισχύ άνω των 0,2-0,5 W, οι περισσότερες συσκευές LED χρησιμοποιούν πηγές ρεύματος. Δεν είναι απόλυτα σωστό, με αμερικανικούς όρους, να ονομάζονται οδηγοί. Όταν οι δίοδοι συνδέονται σε σειρά, χρησιμοποιούν συχνά τροφοδοτικά στα 9, 12, 24 ή και 48 V. Στην περίπτωση αυτή, δημιουργείται μια αλυσίδα μαργαρίτας, η οποία μπορεί να περιέχει από 3-6 έως αρκετές δεκάδες στοιχεία.

Σε μια αλυσιδωτή σύνδεση, η άνοδος της πρώτης λυχνίας LED συνδέεται μέσω μιας αντίστασης περιορισμού ρεύματος με την τροφοδοσία "+" και η κάθοδος με την άνοδο της δεύτερης. Και έτσι όλη η αλυσίδα συνδέεται.

Το σχήμα της σειριακής-παράλληλης σύνδεσης τριών διαδοχικών ομάδων LED σε μια αλυσίδα τριών στοιχείων LED. Κάθε αλυσίδα έχει μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος στην αριστερή πλευρά. "Αποσβένει" την υπέρβαση του αθροίσματος των συνεχών τάσεων των διόδων.

Για παράδειγμα, οι κόκκινες λυχνίες LED έχουν άμεση τάση λειτουργίας από 1,6 έως 3,03 V. Στο U_pr. = 2,1 В ενός LED στην αντίσταση σε τάση πηγής 12 V θα είναι 5,7 V:

12 V - 3×2,1 V = 12 - 6,3 = 5,7 V.

Και ήδη 3 αλυσίδες daisy είναι συνδεδεμένες παράλληλα.

Ο πίνακας δείχνει την άμεση τάση μιας λυχνίας LED σε συνάρτηση με το χρώμα του φωτός.

Όταν οι λυχνίες LED είναι συνδεδεμένες σε σειρά, τα ρεύματα που διαρρέουν τις λυχνίες LED είναι τα ίδια και η πτώση σε κάθε στοιχείο είναι ξεχωριστή. Εξαρτάται από την εσωτερική αντίσταση της διόδου.

Ιδιότητες της σύνδεσης σειράς:

• Η θραύση ενός στοιχείου θα προκαλέσει την απενεργοποίηση όλων των στοιχείων,
• βραχυκύκλωμα - αναδιανέμει την τάση του σε όλα τα υπόλοιπα, σε αυτά αυξάνεται η φωτεινότητα και επιταχύνεται η υποβάθμιση.

Συνιστάται: Πώς να ξέρετε πόσα βολτ είναι ένα LED

Παράλληλη σύνδεση

Σε αυτό το σχήμα σύνδεσης, όλες οι άνοδοι συνδέονται μεταξύ τους και με το "+" του τροφοδοτικού και οι κάθοδοι με το "-".

Αυτή η σύνδεση χρησιμοποιήθηκε αρχικά σε γιρλάντες, ταινίες και λωρίδες LED όταν τροφοδοτούνταν με 3-5 Volt.

Αυτή είναι η λάθος σύνδεση. Με την αναπόφευκτη διακύμανση των παραμέτρων, τα ρεύματα που διαρρέουν τις λυχνίες LED θα είναι διαφορετικά. Και θα λάμπουν διαφορετικά. Και δεν θα θερμανθούν με τον ίδιο τρόπο. Ως αποτέλεσμα, ο υπερθερμασμένος θα καεί, π.χ. με ανοιχτό κύκλωμα. Το ρεύμα μέσω των υπόλοιπων διόδων D2, D3 θα αυξηθεί και η τάση θα αυξηθεί σε αυτές, επειδή το μικρότερο συνολικό ρεύμα μέσω της R1 θα της δώσει μικρότερη πτώση τάσης. Η δεύτερη δίοδος που θα καεί θα είναι αυτή με τη χαμηλότερη εσωτερική αντίσταση της ένωσης p-n.

Εάν συμβεί burnout με βραχυκυκλωμένη επαφή p-n, όλη η τάση της μπαταρίας θα εφαρμοστεί στον αντιστάτη R1. Θα υπερθερμανθεί και θα καεί.

Διάγραμμα παράλληλης συνδεσμολογίας των LED. Κάθε LED πρέπει να συνδεθεί σε σειρά με τη δική του αντίσταση περιορισμού ρεύματος.

Έτσι θα μπορούσε να μοιάζει μια πραγματική σχεδίαση έξι LED συνδεδεμένων παράλληλα. 

Στη φωτογραφία:

• Οι γκρίζες ράβδοι είναι ράβδοι μεταφοράς ρεύματος, δηλαδή καλώδια χωρίς μόνωση,
• μπλε κύλινδροι με στρογγυλεμένο άκρο - κυλινδρικές λυχνίες LED με φακό στο άκρο,
• οι κόκκινες είναι αντιστάσεις για τον περιορισμό του ρεύματος λειτουργίας.

Δεν θα ήταν σωστό να συνδέσετε όλες τις διόδους σε μία αντίσταση.. Λόγω της διακύμανσης των χαρακτηριστικών των LED, ακόμη και σε μια παρτίδα μπορεί να φτάσει από 50 έως 200% ή περισσότερο, το ρεύμα μπορεί να ρέει μέσω των διόδων, οι οποίες θα διαφέρουν κατά καιρούς. Ως εκ τούτου, θα λάμπουν και θα φορτώνονται διαφορετικά. Αργότερα, ο πιο απασχολημένος και φωτεινός θα σβήσει ή θα εκφυλιστεί σε κατάσταση σχεδόν εξαφάνισης, χάνοντας το 70-90% της φωτεινής του ροής. Ή θα αλλάξει από λευκό σε κίτρινο.

Διαβάστε επίσης

Τα βασικά στοιχεία της παράλληλης και σειριακής σύνδεσης των LED

 

Μικτή

Η συνδυασμένη ή μικτή καλωδίωση χρησιμοποιείται για τη δημιουργία συστοιχιών LED που αποτελούνται από πολλές δεκάδες ή εκατοντάδες στοιχεία ή κρυστάλλους χωρίς πλαίσιο. Οι πιο γνωστοί από αυτούς είναι οι πίνακες COB.

Συνδυαστικό διάγραμμα συνδεσμολογίας για LED σε πίνακα: "standard" - διαδοχικές αλυσίδες από 4 κρύσταλλα η καθεμία συνδέονται παράλληλα και συνδέονται σε ένα τροφοδοτικό, "hybrid" - κρύσταλλοι, στην προκειμένη περίπτωση 8 τεμάχια ο καθένας, συνδέονται σε σειρά/παράλληλα σε ένα τροφοδοτικό.

Η τάση τροφοδοσίας και το ρεύμα λειτουργίας θα είναι χαμηλότερα από το ονομαστικό ρεύμα λειτουργίας όταν συνδυάζονται. Μόνο υπό αυτή την προϋπόθεση η μήτρα θα λειτουργήσει για περισσότερο ή λιγότερο μεγάλο χρονικό διάστημα. Στο ονομαστικό ρεύμα, ο πιο αδύναμος κρίκος θα καεί γρήγορα και οι υπόλοιποι θα αρχίσουν να καίγονται σταδιακά. Αυτό θα καταλήξει σε ανοικτά κυκλώματα σε κυκλώματα σειράς και βραχυκυκλώματα σε παράλληλα κυκλώματα.

Σύνδεση διόδου εκπομπής φωτός σε δίκτυο 220 V

Αν τροφοδοτήσετε μια λυχνία LED απευθείας από 220 V με περιορισμό του ρεύματός της, θα λάμψει στο θετικό ημίφως και θα σβήσει στο αρνητικό. Αλλά αυτό συμβαίνει μόνο εάν η αντίστροφη τάση της ένωσης p-n είναι πολύ υψηλότερη από 220 V. Συνήθως είναι περίπου 380-400V.

Η δεύτερη μέθοδος σύνδεσης είναι μέσω ενός πυκνωτή απόσβεσης.

Η τάση δικτύου τροφοδοτείται στη "γέφυρα" στις διόδους VD1-VD4. Ο πυκνωτής C1 θα "σβήσει" περίπου 215-217V. Τα υπόλοιπα θα διορθωθούν. Μετά το φιλτράρισμα με τον πυκνωτή C2, η συνεχής τάση τροφοδοτείται στη λυχνία LED. Μην ξεχάσετε να περιορίσετε το ρεύμα μέσω της διόδου με μια αντίσταση.

Ένα άλλο σχήμα σύνδεσης είναι με έναν ανορθωτή μισής περιόδου σε μια δίοδο και μια αντίσταση περιορισμού 30 kOhm.

ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ! Τα περισσότερα κυκλώματα με απευθείας σύνδεση σε δίκτυο 220 V έχουν το σοβαρό μειονέκτημα ότι είναι επικίνδυνο για τον άνθρωπο να χτυπηθεί από υψηλές τάσεις - 220 V. Επομένως, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται προσεκτικά, με όλα τα ηλεκτροφόρα μέρη προσεκτικά μονωμένα.

Μπορείτε να βρείτε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη σύνδεση μιας λυχνίας LED σε δίκτυο 220 V περιγράφεται εδώ.

Πώς να τροφοδοτήσετε διόδους από ένα τροφοδοτικό

Τα πιο δημοφιλή τροφοδοτικά μεταγωγής χωρίς μετασχηματιστή παρέχουν 12 V με ρεύμα, βραχυκύκλωμα, υπερθέρμανση και άλλες προστασίες.

Επομένως, οι λυχνίες LED συνδέονται σε σειρά και το ρεύμα τους περιορίζεται με μια απλή αντίσταση. Η αλυσίδα daisy αποτελείται από 3 ή 6 διόδους. Ο αριθμός τους καθορίζεται από την άμεση τάση της διόδου. Το άθροισμά τους για τον περιορισμό του ρεύματος πρέπει να είναι κατά 0,5 έως 1 V μικρότερο από την τάση εξόδου της PSU.

Διαβάστε επίσης

Σύνδεση ενός LED στα 12 βολτ

 

Χαρακτηριστικά σύνδεσης RGB και COB LED

LED με τη συντομογραφία RGB - είναι πολυχρωματικοί ή πολύχρωμοι πομποί φωτός με διαφορετικά χρώματα. Τα περισσότερα είναι συναρμολογημένα από τρεις κρυστάλλους LED, καθένας από τους οποίους εκπέμπει διαφορετικό χρώμα. Το σύνολο αυτό ονομάζεται χρωματική τριάδα.

Οι λυχνίες LED RGB συνδέονται με τον ίδιο τρόπο όπως οι συμβατικές λυχνίες LED. Κάθε σώμα της πολύχρωμης πηγής φωτός έχει έναν κρύσταλλο: κόκκινο - κόκκινο, πράσινο - πράσινο και μπλε - μπλε. Κάθε LED έχει τη δική του τάση λειτουργίας:

• Μπλε - 2,5 έως 3,7 V,
• Πράσινο: 2,2 έως 3,5 V,
• Κόκκινο: 1,6 έως 2,03 V.

Οι κρύσταλλοι μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους με διάφορους τρόπους:

• με κοινή κάθοδο, δηλαδή οι τρεις κάθοδοι είναι συνδεδεμένες μεταξύ τους και με ένα κοινό καλώδιο στο περίβλημα και οι άνοδοι έχουν η καθεμία το δικό της καλώδιο,
• με κοινή άνοδο, δηλαδή όλες οι άνοδοι έχουν ένα κοινό καλώδιο και οι κάθοδοι έχουν ένα ξεχωριστό καλώδιο,
• ανεξάρτητη ανάθεση ακροδεκτών - κάθε άνοδος και κάθοδος έχει τον δικό της ακροδέκτη.

Επομένως, οι ονομαστικές τιμές των αντιστάσεων περιορισμού ρεύματος θα είναι διαφορετικές.

Σύνδεση κρυστάλλων LED RGB με χρήση κυκλώματος κοινής καθόδου.

Μια σύνδεση "κοινής ανόδου".

Και στις δύο περιπτώσεις, το σώμα της διόδου έχει 4 ακίδες καλωδίων η καθεμία, ακίδες επαφής σε SMD LED ή ακίδες piranha.

Στην περίπτωση ανεξάρτητων LED θα υπάρχουν 6 ακίδες.

Στην περίπτωση της SMD 5050 Οι κρύσταλλοι LED είναι τοποθετημένοι ως εξής:

Υπάρχουν 3 ανεξάρτητοι πράσινοι, κόκκινοι και μπλε κρύσταλλοι στο πολύχρωμο περίβλημα. Επομένως, όταν υπολογίζετε τις ονομαστικές τιμές των αντιστάσεων, θυμηθείτε - κάθε χρώμα αντιστοιχεί σε διαφορετική τάση διόδου.

Καλωδίωση ενός LED COB

Η συντομογραφία COB είναι τα πρώτα γράμματα του αγγλικού συνδυασμού chip-on-board. Στα ρωσικά θα ήταν ένα στοιχείο ή ένας κρύσταλλος στον πίνακα.

Οι κρύσταλλοι επικολλούνται ή συγκολλούνται σε ένα θερμικά αγώγιμο υπόστρωμα από ζαφείρι ή πυρίτιο. Αφού ελεγχθεί ότι οι ηλεκτρικές συνδέσεις είναι σωστές, οι κρύσταλλοι γεμίζονται με κίτρινο φώσφορο.

LED COB - είναι δομές μήτρας που αποτελούνται από δεκάδες ή εκατοντάδες κρυστάλλους οι οποίοι συνδέονται σε ομάδες με ένα συνδυασμό ημιαγωγών p-n junctions. Οι ομάδες είναι διαδοχικές αλυσίδες LED, ο αριθμός των οποίων αντιστοιχεί στην τάση τροφοδοσίας της μήτρας LED. Για παράδειγμα, στα 9 V υπάρχουν 3 κρύσταλλοι και στα 12 V υπάρχουν 4.

Διαβάστε επίσης

Πώς να συνδέσετε ένα LED στην πλακέτα Arduino

 

Τα κυκλώματα που συνδέονται με αλυσίδα συνδέονται παράλληλα. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται η απαιτούμενη ισχύς του πίνακα. Οι μπλε φωσφορίζοντες κρύσταλλοι είναι γεμάτοι με κίτρινο φώσφορο. Εκπέμπει εκ νέου το μπλε φως σε κίτρινο φως, παράγοντας λευκό φως.

Η ποιότητα του φωτός, δηλ. χρωματική απόδοση ρυθμίζεται από τη σύνθεση του φωσφόρου κατά την παραγωγή. Ο φώσφορος ενός και δύο συστατικών δίνει χαμηλή ποιότητα καθώς έχει 2-3 γραμμές εκπομπής στο φάσμα. Τα τριών και πέντε συστατικών δίνουν αρκετά αποδεκτή χρωματική απόδοση. Μπορεί να φτάσει έως και 85-90 Ra ή και υψηλότερα.

Η σύνδεση αυτού του τύπου πομπού φωτός δεν αποτελεί πρόβλημα. Συνδέονται στην πρίζα όπως μια κανονική λυχνία LED υψηλής ισχύος, που τροφοδοτείται από μια τυπική ονομαστική πηγή ρεύματος. Για παράδειγμα, 150, 300, 700 mA. Ο κατασκευαστής των μητρών COB συνιστά την επιλογή πηγών ρεύματος με εφεδρεία. Αυτό θα σας βοηθήσει κατά τη θέση σε λειτουργία ενός φωτιστικού COB matrix.