En savoir plus sur les méthodes de connexion des LED
Dans notre vie, les LED prennent progressivement le dessus sur les autres sources de lumière artificielle. Mais alors que les lampes à incandescence peuvent être raccordées directement à l'alimentation électrique, le raccordement des LED et des lampes à décharge nécessite des mesures particulières.
La connexion d'une seule DEL ne pose pas de problème. Mais relier quelques unités à des centaines n'est pas aussi facile qu'il y paraît.
Un peu de théorie
Les LED ont besoin d'une tension ou d'un courant constant pour fonctionner correctement. Ils doivent l'être :
- Constante dans la direction. Autrement dit, le courant dans le circuit de la DEL doit circuler du "+" de la source de tension vers son "-" lorsque la tension est appliquée.
- Stable .Constante en magnitude, c'est-à-dire constante sur la durée de fonctionnement de la diode.
![Détails sur les méthodes de câblage des LED]()
- Non pulsé - Après redressement et stabilisation, les constantes de tension ou de courant ne doivent pas fluctuer de façon intermittente.
![Diagramme de la forme d'onde de la tension]()
Schéma de la forme d'onde de la tension à la sortie d'un redresseur double demi-période lorsqu'elle est filtrée par un condensateur électrolytique (rectangles noirs et blancs marqués "+" dans le schéma). La ligne en pointillé est la tension à la sortie du redresseur. Le condensateur est chargé jusqu'à l'amplitude de demi-onde et se décharge progressivement au niveau de la résistance de charge. Les "étapes" sont l'ondulation. Le rapport entre l'amplitude de l'échelon et l'amplitude demi-onde en pourcentage est le facteur d'ondulation.
Pour LEDs Au début, nous avons utilisé les sources de tension disponibles - 5, 9, 12 V. La tension de fonctionnement de la jonction p-n est de 1,9 à 2,4 à 3,7 à 4,4V. Par conséquent, l'allumage direct d'une diode est presque toujours une brûlure physique due à une surchauffe par des courants élevés. Il est nécessaire de être limité par une résistance de limitation de couranten gaspillant de l'énergie pour le chauffer.
Les LED peuvent être connectées en série, en multiples. Ensuite, si vous les mettez en chaîne, la somme de leurs tensions directes peut être presque égale à la tension de l'alimentation. Et la différence restante peut être "annulée" en la dissipant sous forme de chaleur dans une résistance.
Lorsqu'il y a des dizaines de diodes, elles sont connectées dans des circuits en série qui sont inclus en parallèle.
Brochage des LED
Polarité des LED - anode ou plus et cathode - le moins est facile à identifier sur les photos :
Diagramme du circuit de la LED
La LED est alimentée par une tension continue. Mais les caractéristiques d'une dépendance non linéaire de sa résistance interne nécessitent de maintenir le courant de fonctionnement dans des limites étroites. A un courant inférieur au courant nominal diminue flux lumineuxÀ un niveau plus élevé - le cristal surchauffe, la luminosité augmente, et la "durée de vie" est réduite. La façon la plus simple de l'étendre est de limiter le courant à travers le cristal en incluant une résistance de limitation de courant. Pour les LED de forte puissance, cela n'est pas économiquement viable et elles sont alimentées en courant constant par une source de courant constant. conducteur.
Connexion en série
Une LED est un dispositif d'éclairage assez complexe. Il est alimenté par une source secondaire de tension continue. Pour les puissances supérieures à 0,2-0,5 W, la plupart des dispositifs LED utilisent des sources de courant. Ils ne sont pas tout à fait correctement, en termes américains, appelés conducteurs. Lorsque les diodes sont connectées en série, on utilise souvent une alimentation avec une tension de 9, 12, 24 et même 48 V. Dans ce cas, une marguerite est construite, qui peut contenir de 3-6 à plusieurs dizaines d'éléments.
Dans une connexion en guirlande, l'anode de la première DEL est reliée par une résistance de limitation de courant à l'alimentation "+", et la cathode à l'anode de la seconde. Et ainsi toute la chaîne est connectée.
Par exemple, les LED rouges ont une tension de fonctionnement direct comprise entre 1,6 et 3,03 V. Sur Upr. = 2,1 В d'une LED sur la résistance à une tension de source de 12 V sera de 5,7 V :
12 V - 3×2,1 V = 12 - 6,3 = 5,7 V.
Et déjà 3 marguerites sont connectées en parallèle.
Le tableau indique la tension continue d'une LED en fonction de la couleur de la lumière.
| Couleur de l'éclat | Tension de fonctionnement, en direct, V | Longueur d'onde, nm |
|---|---|---|
| Blanc | 3,5 | Large spectre |
| Rouge | 1,63–2,03 | 610-760 |
| Orange | 2,03–2,1 | 590-610 |
| Jaune | 2,1–2,18 | 570-590 |
| Vert | 1,9–4,0 | 500-570 |
| Bleu | 2,48–3,7 | 450-500 |
| Violet | 2,76–4 | 400-450 |
| Infrarouge | Jusqu'à 1,9 | de 760 |
| Ultraviolet | 3,1–4,4 | jusqu'à 400 |
Lorsque les DEL sont connectées en série, les courants traversant les DEL sont les mêmes et la chute aux bornes de chaque élément est individuelle. Cela dépend de la résistance interne de la diode.
Propriétés de la connexion en série :
- La rupture d'un élément entraîne la mise hors tension de tous les éléments ;
- court-circuit - redistribue sa tension à tous ceux qui restent, sur eux la luminosité augmente et la dégradation est accélérée.
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Connexion parallèle
Dans ce schéma de connexion, toutes les anodes sont connectées entre elles et au "+" de l'alimentation et les cathodes au "-".
Cette connexion a d'abord été utilisée dans les guirlandes, les bandes et les rubans de LED lorsqu'ils sont fournis avec 3-5 volts.
Si le brûlage se produit avec une jonction p-n court-circuitée, toute la tension de la batterie sera appliquée à la résistance R1. Il va surchauffer et brûler.
Sur la photo :
- Les barres grises sont des barres conductrices de courant, c'est-à-dire des fils sans isolation ;
- cylindres bleus à extrémité arrondie - LEDs cylindriques avec une lentille à l'extrémité ;
- les rouges sont des résistances pour limiter le courant de fonctionnement.
Il ne serait pas correct de connecter toutes les diodes à une seule résistance.. En raison de la variation des caractéristiques des LED, même dans un seul lot peut atteindre de 50 à 200% ou plus, le courant peut circuler à travers les diodes, qui seront différentes à certains moments. Par conséquent, ils brilleront et se chargeront également différemment. Plus tard, la plus active, la plus brillante, s'éteindra ou dégénérera pour devenir presque nulle, perdant 70 à 90 % de son flux lumineux. Ou bien il passera du blanc au jaune.
Mixte
Le câblage combiné ou mixte est utilisé pour créer des réseaux de LED composés de plusieurs dizaines ou centaines d'éléments ou de cristaux sans cadre. Les plus connues d'entre elles sont les matrices COB.
La tension d'alimentation et le courant de fonctionnement seront inférieurs au courant de fonctionnement nominal lorsqu'ils seront combinés. Ce n'est qu'à cette condition que la matrice fonctionnera plus ou moins longtemps. Au courant nominal, le maillon le plus faible brûlera rapidement et les autres commenceront à brûler progressivement. Il en résultera des circuits ouverts dans les circuits en série et des circuits courts dans les circuits en parallèle.
Raccordement d'une diode électroluminescente à 220 V
Si vous alimentez une LED directement à partir de 220 V avec une limitation de son courant, elle brillera dans la demi-onde positive et s'éteindra dans la négative. Mais cela n'est possible que si la tension inverse de la jonction p-n est bien supérieure à 220 V. Habituellement, elle se situe autour de 380-400V.
La deuxième méthode de connexion se fait via un condensateur d'extinction.
AVERTISSEMENT ! La plupart des circuits avec un branchement direct sur un réseau de 220 V présentent le grave inconvénient d'être dangereux pour l'homme en cas de haute tension - 220 V. Il faut donc les utiliser avec précaution, en isolant soigneusement toutes les parties sous tension.
Vous trouverez plus d'informations sur le raccordement d'un luminaire LED à un réseau électrique de 220 V. décrit ici.
Comment alimenter des diodes à partir d'une alimentation électrique
Les alimentations à découpage sans transformateur les plus populaires fournissent 12 V avec des protections de courant, de court-circuit, de surchauffe et autres.
Les LED sont donc connectées en série et leur courant est limité par une simple résistance. La guirlande est composée de 3 ou 6 diodes. Leur nombre est déterminé par la tension continue de la diode. Leur somme pour la limitation du courant doit être inférieure de 0,5 à 1 V à la tension de sortie du PSU.
Caractéristiques de la connexion des LED RGB et COB
LEDs avec l'abréviation RGB - sont des émetteurs de lumière polychromatique ou multicolore avec des couleurs différentes. La plupart sont assemblés à partir de trois cristaux LED, chacun émettant une couleur différente. Cet assemblage s'appelle une triade de couleurs.
Les LED RVB se connectent de la même manière que les LED classiques. Chaque corps de la source lumineuse multicolore possède un cristal : Rouge - rouge, Vert - vert et Bleu - bleu. Chaque DEL a sa propre tension de fonctionnement :
- Bleu - 2,5 à 3,7 V ;
- Vert : 2,2 à 3,5 V ;
- Rouge : 1,6 à 2,03 V.
Les cristaux peuvent être reliés entre eux de différentes manières :
- avec une cathode commune, c'est-à-dire que les trois cathodes sont reliées entre elles et à un fil commun sur le boîtier, et les anodes ont chacune leur propre fil ;
- avec une anode commune, c'est-à-dire que toutes les anodes ont un fil commun et que les cathodes ont un fil individuel ;
- affectation indépendante des broches - chaque anode et cathode a sa propre broche.
Par conséquent, les valeurs nominales des résistances de limitation du courant seront différentes.
Dans les deux cas, le corps de la diode comporte 4 broches de fil chacune, des plots de contact dans les LED SMD ou des broches piranha.
Dans le cas de DEL indépendantes, il y aura 6 broches.
Dans le cas de SMD 5050 Les cristaux LED sont disposés comme suit :
Câblage d'une LED COB
L'abréviation COB correspond aux premières lettres de la combinaison de mots anglais chip-on-board. En russe, il s'agirait d'un élément ou d'un cristal sur le tableau.
Les cristaux sont collés ou soudés à un substrat thermoconducteur en saphir ou en silicium. Après avoir vérifié que les connexions électriques sont correctes, les cristaux sont remplis de phosphore jaune.
LEDs COB - sont des structures matricielles composées de dizaines ou de centaines de cristaux qui sont reliés en groupes par une combinaison de jonctions p-n semi-conductrices. Les groupes sont des chaînes consécutives de LED, dont le nombre correspond à la tension d'alimentation de la matrice de LED. Par exemple, à 9 V, il y a 3 cristaux et à 12 V, il y en a 4.
Les circuits en guirlande sont connectés en parallèle. De cette façon, la puissance requise de la matrice est obtenue. Les cristaux luminescents bleus sont remplis de phosphore jaune. Il réémet la lumière bleue en lumière jaune, produisant ainsi de la lumière blanche.
La qualité de la lumière, à savoir rendu des couleurs est régulée par la composition du phosphore pendant la production. Les phosphores à un ou deux composants donnent une qualité médiocre car ils présentent 2 ou 3 lignes d'émission dans le spectre. Les trois et cinq composants donnent un rendu des couleurs tout à fait acceptable. Il peut atteindre 85-90 Ra ou même plus.
La connexion de ce type d'émetteur de lumière ne pose aucun problème. Elles se branchent comme une LED haute puissance normale, alimentée par une source de courant de valeur nominale standard. Par exemple, 150, 300, 700 mA. Le fabricant des matrices COB recommande de choisir des sources de courant avec une réserve. Cela sera utile lors de la mise en service d'un luminaire à matrice COB.