Detalls dels mètodes de connexió de LED
A la nostra vida, els LED elimina amb confiança altres fonts de llum artificial de la tecnologia d'il·luminació. Però si les làmpades incandescents es poden connectar directament a la font d'alimentació, llavors la connexió del LED i les làmpades de descàrrega requereixen mesures especials.
Al mateix temps, connectar un únic LED no causa problemes. I encendre d'unes poques unitats a centenars no és tan fàcil com sembla.
Una mica de teoria
Un LED requereix una tensió o corrent constant per funcionar correctament. Haurien de ser:
- Constant en direcció. És a dir, el corrent del circuit LED, quan s'aplica tensió, ha de fluir de la font de tensió "+" al seu "-".
- estable, és a dir, de magnitud constant, durant el funcionament del díode.
![Detalls dels mètodes de connexió de LED]()
- No palpitant - Després de la rectificació i l'estabilització, els valors de tensió o corrent constants no haurien de canviar periòdicament.
![Diagrama de forma d'ona de voltatge]()
Esquema de la forma de la tensió a la sortida d'un rectificador d'ona completa quan es filtra per un condensador electrolític (rectangles en blanc i negre marcats amb "+" al diagrama). La línia de punts és la tensió a la sortida del rectificador. El condensador es carrega a una amplitud de mitja ona i es descarrega gradualment a la resistència de càrrega. Els "passos" són pulsacions. La relació entre les amplituds de pas i mitja ona en percentatge és el factor d'ondulació.
Per LEDs al principi, es van utilitzar les fonts de tensió disponibles: 5, 9, 12 V. I la tensió de funcionament de la unió p-n és d'1,9-2,4 a 3,7-4,4 V. Per tant, encendre el díode directament és gairebé sempre la seva combustió física des de sobreescalfament amb un gran corrent. necessitat actual límit amb una resistència limitadora de corrent, gastant energia per escalfar-lo.
Els LED es poden encendre en sèrie en diverses peces. Aleshores, muntant-ne una cadena, és possible, per la suma de les seves tensions directes, arribar gairebé a la tensió de la font d'alimentació. I la diferència restant es "paga" dissipant-la en forma de calor a la resistència.
Quan hi ha desenes de díodes, es connecten en circuits en sèrie, que estan connectats en paral·lel.
Pinout LED
Polaritat del LED - ànode o més i càtode - el menys és fàcil de determinar a partir de les imatges:
Circuit de commutació LED
El LED s'alimenta amb tensió constant. Però les característiques de la dependència no lineal de la seva resistència interna requereixen que el corrent de funcionament es mantingui dins de límits estrets. A un corrent inferior al nominal, disminueix flux de llum, i a un valor més alt, el cristall es sobreescalfa, la brillantor de la resplendor augmenta i la "vida" es redueix. La manera més senzilla d'ampliar-lo és limitar el corrent a través del cristall mitjançant la inclusió d'una resistència limitadora de corrent. Per als LED potents, això no és rendible econòmicament, ja que s'alimenten amb corrent continu d'una font especial de corrent estable: conductors.
connexió en sèrie
Un LED és un dispositiu d'il·luminació bastant complex. Funciona a partir d'una font secundària de tensió continua. Amb una potència de més de 0,2-0,5 W, la majoria de dispositius LED utilitzen fonts de corrent. No són del tot correctes, a la manera americana, anomenats conductors. Quan els díodes es connecten en sèrie, sovint s'utilitzen fonts d'alimentació amb una tensió de 9, 12, 24 i fins i tot 48 V. En aquest cas, es construeix una cadena en sèrie, en la qual pot haver-hi de 3-6 a diverses desenes de elements.
Quan es connecta en sèrie en una cadena, l'ànode del primer LED es connecta mitjançant una resistència limitadora de corrent al "+" de la font d'alimentació i el càtode es connecta a l'ànode del segon. I així tota la cadena està connectada.
Per exemple, els LED vermells tenen una tensió de funcionament directe d'1,6 V a 3,03 V. Uetc. = 2,1 V un LED de la resistència amb una tensió font de 12 V tindrà una tensió de 5,7 V:
12 V - 3x2,1 V = 12 - 6,3 = 5,7 V.
I ja hi ha 3 cadenes consecutives connectades en paral·lel.
Taula de tensió directa del LED a partir del color de la seva resplendor.
| Color brillant | Tensió de funcionament, directa, V | Longitud d'ona, nm |
|---|---|---|
| Blanc | 3,5 | Ampli espectre |
| Vermell | 1,63–2,03 | 610-760 |
| taronja | 2,03–2,1 | 590-610 |
| groc | 2,1–2,18 | 570-590 |
| verd | 1,9–4,0 | 500-570 |
| Blau | 2,48–3,7 | 450-500 |
| violeta | 2,76–4 | 400-450 |
| infrarojos | fins a 1,9 | a partir del 760 |
| UV | 3,1–4,4 | fins a 400 |
Amb una connexió en sèrie de LED, els corrents a través dels LED seran els mateixos, i la caiguda de cada element és individual. Depèn de la resistència interna del díode.
Propietats de connexió en sèrie:
- el trencament d'un element condueix a l'aturada de tots;
- curtcircuit: redistribueix el seu voltatge a tots els restants, la brillantor de la resplendor augmenta i la degradació s'accelera.
Recomanat: Com esbrinar quants volts un LED
Connexió paral·lel
En aquest esquema de connexió LED, tots els ànodes estan connectats entre si i al "+" de la font d'alimentació, i els càtodes a "-".
Aquesta connexió es trobava a les primeres garlandes, regles i cintes LED quan s'alimentava amb una tensió de 3-5 V.
Si es produeix un esgotament amb el tancament de la unió p-n, s'aplicarà tota la tensió de la bateria a la resistència R1. Es sobreescalfarà i es cremarà.
A la imatge:
- ratlles grises: pneumàtics que transporten corrent, és a dir, cables sense aïllament;
- cilindres blaus amb un extrem arrodonit: LEDs cilíndrics amb una lent a l'extrem;
- vermell - resistències per limitar el corrent de funcionament.
Serà incorrecte connectar tots els díodes a una resistència. A causa de la dispersió de les característiques dels LED, fins i tot en un lot que pot arribar del 50 al 200% o més, un corrent pot fluir pels díodes, que variarà significativament. Per tant, també brillaran i es carregaran de manera diferent. Més tard, el més carregat, més brillant que els altres, es cremarà o es degradarà fins a una atenuació gairebé completa, perdent el 70-90% del flux lluminós. O canvieu el to de la brillantor de blanc a groc.
barrejat
S'utilitza una connexió combinada o mixta quan es creen matrius LED que consisteixen en moltes desenes o centenars d'elements o cristalls sense empaquetar. Les més famoses són les matrius COB.
La tensió d'alimentació i el corrent de funcionament amb l'encesa combinada seran inferiors a les nominals de funcionament. Només sota aquesta condició, la matriu funcionarà més o menys durant molt de temps. Amb el corrent nominal, l'enllaç més feble es cremarà ràpidament i la resta es cremarà gradualment. Acabarà amb ruptures en cadenes en sèrie i curtcircuits de les paral·leles.
Connexió d'un díode emissor de llum a una xarxa de 220 V
Si enceneu el LED directament des de 220 V amb un límit de corrent, brillarà amb una mitja ona positiva i s'apagarà amb una negativa. Però això només és en el cas en què la tensió inversa de la unió p-n és molt superior a 220 V. Normalment es troba a la regió de 380-400 V.
La segona manera d'encendre's és mitjançant un condensador d'extinció.
ATENCIÓ! La majoria dels circuits amb connexió directa a la xarxa de 220 V tenen un greu inconvenient: són perillosos per a lesions humanes amb alta tensió - 220 V. Per tant, s'han d'utilitzar amb cura, amb un aïllament acurat de totes les parts que transporten corrent.
Informació detallada sobre la connexió del LED a una xarxa de 220 V descrit aquí.
Com alimentar els díodes des d'una font d'alimentació
Les fonts d'alimentació de commutació sense transformador (PSU) més populars proporcionen 12 V amb protecció contra corrent, curtcircuit, sobreescalfament, etc.
Per tant, els LED estan connectats en sèrie i el seu corrent està limitat per una resistència convencional. La cadena inclou 3 o 6 díodes. El seu nombre ve determinat per la tensió directa del díode. La seva suma per a la limitació de corrent hauria de ser inferior a la tensió de sortida de la PSU en 0,5-1 V.
Característiques de la connexió de LED RGB i COB
LEDs amb abreviatura RGB - Són emissors de llum policroms o multicolors de diferents colors. La majoria d'ells estan muntats a partir de tres cristalls LED, cadascun dels quals emet un color diferent.Aquest conjunt s'anomena tríada de colors.
La connexió d'un LED RGB es fa de la mateixa manera que els LED convencionals. En cada cas d'aquesta font de llum multicolor, hi ha un cristall: vermell - vermell, verd - verd i blau - blau. Cada LED té la seva pròpia tensió de funcionament:
- blau - de 2,5 a 3,7 V;
- verd - de 2,2 a 3,5 V;
- vermell - d'1,6 a 2,03 V.
Els cristalls es poden connectar entre si de diferents maneres:
- amb un càtode comú, és a dir, tres càtodes estan connectats entre si i amb un terminal comú a la caixa, i els ànodes tenen cadascun el seu propi terminal;
- amb un ànode comú: respectivament, per a tots els ànodes, la sortida és comuna i els càtodes són individuals;
- Pinout independent: cada ànode i càtode té la seva pròpia sortida.
Per tant, els valors de les resistències limitadores de corrent seran diferents.
En ambdós casos, la carcassa del díode té 4 cables, coixinets en LED SMD o un pin a la caixa piranha.
En el cas dels LED independents, hi haurà 6 sortides.
En cas de SMD 5050 Els cristalls LED estan disposats de la següent manera:
Connexió de LED COB
L'abreviatura COB són les primeres lletres de la frase anglesa chip-on-board. En rus, serà: un element o un cristall a la pissarra.
Els cristalls s'enganxen o solden a un substrat de silici o safir conductor de calor. Després de comprovar les connexions elèctriques correctes, els cristalls s'omplen amb un fòsfor groc.
LED COB - Són estructures matricials formades per desenes o centenars de cristalls, que estan connectats en grups amb una inclusió combinada d'unions p-n semiconductors. Els grups són cadenes seqüencials de LED, el nombre dels quals correspon a la tensió d'alimentació de la matriu LED. Per exemple, a 9 V aquests són 3 cristalls, 12 V - 4.
Les cadenes connectades en sèrie es connecten en paral·lel. Així, s'obté la potència requerida de la matriu. Els cristalls blaus brillants estan plens de fòsfor groc. Torna a irradiar la llum blava a groc, fent-la blanca.
Qualitat de la llum, és a dir. representació del color regular en el procés de producció la composició del fòsfor. El fòsfor d'un i dos components dóna baixa qualitat, perquè té 2-3 línies d'emissió a l'espectre. Tres i cinc components: una reproducció del color força acceptable. Pot ser de fins a 85-90 Ra i fins i tot més.
La connexió d'aquest tipus d'emissors de llum no causa problemes. S'encenen com un LED potent normal, alimentat per una font de corrent estàndard. Per exemple, 150, 300, 700 mA. El fabricant de matrius COB recomana escollir fonts actuals amb un marge. Ajudarà a l'hora de posar en funcionament una lluminària amb matriu COB.