Как последовательно соединить светодиоды: Последовательное соединение светодиодов

Содержание

Последовательное соединение светодиодов

  • Новости
  • Вопросы
  • Своими руками
  • В авто
  • Матчасть
  • Подсветки

Поиск

СветодиодыСветодиод Инфо

  • Карта сайта
  • Контакты

Светодиоды Светодиоды

  • Новости
    • Прогнозы роста рынка ультрафиолетовых светодиодов на 2018-2022 год

      Новые встраиваемые LED Oculus для наружного освещения от Luminis

      Cree выпустила светодиоды XD16 LED со сверхплотным световым потоком 284 Лм/мм²

      Apple Watch, используя зеленые светодиоды, предскажет инсульт

      Компания BOE займется выпуском гибких OLED экранов для Apple

  • Вопросы
    • LCD или LED: сравнение типов ЖК-дисплеев, в чем разница и какой…

      Что выбрать LED лампу или УФ лампу? Чем они отличается и…

      Основные причины перегорания светодиодных ламп в авто и квартирах

      Что такое филаментные лампы Томича (led filament)?

      Можно ли использовать светодиоды в сауне? Как правильно освещать баню

  • Своими руками

Правильная схема подключения светодиодов: последовательно или параллельно

Самое правильное подключение нескольких светодиодов — последовательное. Сейчас объясню почему.

Дело в том, что определяющим параметром любого светодиода является его рабочий ток. Именно от тока через светодиод зависит то, какова будет мощность (а значит и яркость) светодиода. Именно превышение максимального тока приводит к чрезмерному повышению температуры кристалла и выходу светодиода из строя — быстрому перегоранию либо постепенному необратимому разрушению (деградации).

Ток — это главное. Он указан в технических характеристиках светодиода (datasheet). А уже в зависимости от тока, на светодиоде будет то или иное напряжение. Напряжение тоже можно найти в справочных данных, но его, как правило, указывают в виде некоторого диапазона, потому что оно вторично.

Для примера, заглянем в даташит светодиода 2835:

Как видите, прямой ток указан четко и определенно — 180 мА. А вот напряжение питания светодиодов при таком токе имеет некоторый разброс — от 2.9 до 3.3 Вольта.

Получается, что для того, чтобы задать требуемый режим работы светодиода, нужно обеспечить протекание через него тока определенной величины. Следовательно, для питания светодиодов нужно использовать источник тока, а не напряжения.

Источник тока (или генератор тока) — источник электрической энергии, который поддерживает постоянное значение силы тока через нагрузку с помощью изменения напряжения на своем выходе. Если сопротивление нагрузки, например, возрастает, источник тока автоматически повышает напряжение таким образом, чтобы ток через нагрузку остался неизменным и наоборот. Источники тока, которыми запитывают светодиоды, еще называют драйверами.

Конечно, к светодиоду можно подключить источник стабилизированного напряжения (например, выход лабораторного блока питания), но тогда нужно точно знать какой величины должно быть напряжение для получения заданного тока через светодиод.

Например, в нашем примере со светодиодом 2835, можно было бы подать на него где-то 2.5 В и постепенно повышать напругу до тех пор, пока ток не станет оптимальным (150-180 мА).

Так делать можно, но в этом случае придется настраивать выходное напряжение блока питания под каждый конкретный светодиод, т.к. все они имеют технологический разброс параметров. Если, подключив к одному светодиоду 3.1В, вы получили максимальный ток в 180 мА, то это не значит, что поменяв светодиод на точно такой же из той же партии, вы не сожгете его (т.к. ток через него при напряжении 3.1В запросто может превысить максимально допустимое значение).

К тому же необходимо очень точно поддерживать напряжение на выходе блока питания, что накладывает определенные требования к его схемотехнике. Превышение заданного напряжения всего на 10% почти гарантированно приведет к перегреву и выходу светодиода из строя, так как ток при этом превысит все мыслимые значения.

Вот прекрасная иллюстрация к вышесказанному:

А самое неприятное то, что проводимость любого светодиода (который по сути является p-n-переходом) находится в очень сильной зависимости от температуры. На практике это приводит к тому, что по мере разогрева светодиода, ток через него начинает неумолимо возрастать. Чтобы вернуть ток к требуемому значению, придется понижать напряжение. В общем, как ни крути, а без контроля тока никак не обойтись.

Поэтому самым правильным и простым решением будет использовать для подключения светодиодов драйвера тока (он же источник тока). И тогда будет совершенно неважно, какой вы возьмете светодиод и каким будет прямое напряжение на нем. Нужно просто найти драйвер на нужный ток и дело в шляпе.

Теперь, возвращаемся к главному вопросу статьи — почему все-таки последовательное подключение, а не параллельное? Давайте посмотрим, в чем разница.

Параллельное подключение

При параллельном подключении светодиодов, напряжение на них будет одинаковым. А так как не существует двух диодов с абсолютно одинаковыми характеристиками, то будет наблюдаться следующая картина: через какой-то светодиод будет идти ток ниже номинального (и светить он будет так себе), зато через соседний светодиод будет херачить ток в два раза превышающий максимальный и через полчаса он сгорит (а может и быстрее, если повезет).

Очевидно, что такого неравномерного распределения мощностей нужно избегать.

Для того, чтобы существенно сгладить разброс в ТТХ светодиодов, лучше подключать их через ограничительные резисторы. Напряжение блока питания при этом может быть существенно выше прямого напряжения на светодиодах. Как подключать светодиоды к источнику питания показано на схеме:

Проблема такой схемы подключения светодиода в том, что чем больше разница между напряжением блока питания и напряжением на диодах, тем больше бесполезной мощности рассеивается на ограничительных резисторах и тем, соответственно, ниже КПД всей схемы.

Ограничение тока происходит по простой схеме: повышение тока через светодиод приводит к повышению тока и через резистор тоже (т.к. они включены последовательно). На резисторе увеличивается падение напряжения, а на светодиоде, соответственно, уменьшается (т.к. общее напряжение постоянно). Уменьшение напряжения на светодиоде автоматически приводит к снижению тока. Так все и работает.

В общем, сопротивление резисторов рассчитывается по закону Ома. Разберем на конкретном примере. Допустим, у нас есть светодиод с номинальным током 70 мА, рабочее напряжение при таком ток равно 3.6 В (это все берем из даташита к светодиоду). И нам нужно подключить его к 12 вольтам. Значит, нам нужно рассчитать сопротивление резистора:

Получается, что для питания светодиода от 12 вольт нужно подключить его через 1-ваттный резистор на 120 Ом.

Точно таким же образом, можно посчитать, каким должно быть сопротивление резистора под любое напряжение. Например, для подключение светодиода к 5 вольтам сопротивление резистора надо уменьшить до 24 Ом.

Значения резисторов под другие токи можно взять из таблицы (расчет производился для светодиодов с прямым напряжением 3.3 вольта):

Uпит ILED
5 мА 10 мА 20 мА 30 мА 50 мА 70 мА 100 мА 200 мА 300 мА
5 вольт 340 Ом 170 Ом 85 Ом 57 Ом 34 Ом 24 Ом 17 Ом 8.5 Ом 5.7 Ом
12 вольт 1.74 кОм 870 Ом 435 Ом 290 Ом 174 Ом 124 Ом 87 Ом 43 Ом 29 Ом
24 вольта 4.14 кОм 2.07 кОм 1.06 кОм 690 Ом 414 Ом 296 Ом 207 Ом 103 Ом 69 Ом

При подключении светодиода к переменному напряжению (например, к сети 220 вольт), можно повысить КПД устройства, взяв вместо балластного резистора (активного сопротивления) неполярный конденсатор (реактивное сопротивление). Подробно и с конкретными примерами мы разбирали этот момент в статье про подключение светодиода к 220 В.

Последовательное подключение

При последовательном же подключении светодиодов через них протекает один и тот же ток. Количество светодиодов не имеет значение, это может быть всего один светодиод, а может быть 20 или даже 100 штук.

Например, мы можем взять один светодиод 2835 и подключить его к драйверу на 180 мА и светодиод будет работать в нормальном режиме, отдавая свою максимальную мощность. А можем взять гирлянду из 10 таких же светодиодов и тогда каждый светодиод также будет работать в нормальном паспортном режиме (но общая мощность светильника, конечно, будет в 10 раз больше).

Ниже показаны две схемы включения светодиодов, обратите внимание на разницу напряжений на выходе драйвера:

Так что на вопрос, каким должно быть подключение светодиодов, последовательным или параллельным, может быть только один правильный ответ — конечно, последовательным!

Количество последовательно подключенных светодиодов ограничено только возможностями самого драйвера.

Идеальный драйвер может бесконечно повышать напряжение на своем выходе, чтобы обеспечить нужный ток через нагрузку, поэтому к нему можно подключить бесконечное количество светодиодов. Ну а реальные устройства, к сожалению, имеют ограничение по напряжению не только сверху, но и снизу.

Вот пример готового устройства:

Мы видим, что драйвер способен регулировать выходное напряжение только лишь в пределах 64…106 вольт. Если для поддержания заданного тока (350 мА) нужно будет поднять напряжение выше 106 вольт, то облом. Драйвер выдаст свой максимум (106В), а уж какой при этом будет ток — это от него уже не зависит.

И, наоборот, к такому led-драйверу нельзя подключать слишком мало светодиодов. Например, если подключить к нему цепочку из 10-ти последовательно включенных светодиодов, драйвер никак не сможет понизить свое выходное напряжение до необходимых 32-36В. И все десять светодидов, скорее всего, просто сгорят.

Наличие минимального напряжения объясняется (в зависимости от схемотехнического решения) ограничениями мощности выходного регулирующего элемента либо выходом за предельные режимы генерации импульсного преобразователя.

Разумеется, драйверы могут быть на любое входное напряжение, не обязательно на 220 вольт. Вот, например, драйвер превращающий любой источник постоянного напряжения (блок питания) от 6 до 20 вольт в источник тока на 3 А:

Вот и все. Теперь вы знаете, как включить светодиод (один или несколько) — либо через токоограничительный резистор, либо через токозадающий драйвер.

Как выбрать нужный драйвер?

Тут все очень просто. Выбирать нужно всего лишь по трем параметрам:

  1. выходной ток;
  2. максимальное выходное напряжение;
  3. минимальное выходное напряжение.

Выходной (рабочий) ток драйвера светодиодов — это самая важная характеристика. Ток должен быть равен оптимальному току для светодиодов.

Например, в нашем распоряжении оказалось 10 штук полноспектральных светодиодов для фитолампы:

Номинальный ток этих диодов — 700 мА (берется из справочника). Следовательно, нам нужен драйвер тока на 700 мА. Ну или чуточку меньше, чтобы продлить срок жизни светодиодов.

Максимальное выходное напряжение драйвера должно быть больше, чем суммарное прямое напряжение всех светодиодов. Для наших фитосветодиодов прямое напряжение лежит в диапазоне 3…4 вольта. Берем по-максимуму: 4В х 10 = 40В. Наш драйвер должен быть в состоянии выдать не менее 40 вольт.

Минимальное напряжение, соответственно, рассчитывается по минимальному значению прямого напряжения на светодиодах. То есть оно должно быть не более 3В х 10 = 30 Вольт. Другими словами, наш драйвер должен уметь снижать выходное напряжение до 30 вольт (или ниже).

Таким образом, нам нужно подобрать схему драйвера, рассчитанного на ток 650 мА (пусть будет чуть меньше номинального) и способного по необходимости выдавать напряжение в диапазоне от 30 до 40 вольт.

Следовательно, для наших целей подойдет что-нибудь вроде этого:

Разумеется, при выборе драйвера диапазон напряжений всегда можно расширять в любую сторону. Например, вместо драйвера с выходом на 30-40 В прекрасно подойдет тот, который выдает от 20 до 70 Вольт.

Примеры драйверов, идеально совместимых с различными типами светодиодов, приведены в таблице:

Светодиоды Какой нужен драйвер
60 мА, 0.2 Вт (smd 5050, 2835) см. схему на TL431
150мА, 0.5Вт (smd 2835, 5630, 5730) драйвер 150mA, 9-34V (можно одновременно подключить от 3 до 10 светодиодов)
300 мА, 1 Вт (smd 3528, 3535, 5730-1, LED 1W) драйверы 300мА, 3-64V (на 1-24 последовательно включенных светодиода)
700 мА, 3 Вт (led 3W, фитосветодиоды) драйвер 700мА (для 6-10 светодиодов)
3000 мА, 10 Ватт (XML2 T6) драйвер 3A, 21-34V (на 7-10 светодиодов) или см. схему

Кстати, для правильного подключения светодиодов вовсе не обязательно покупать готовый драйвер, можно просто взять какой-нибудь подходящий блок питания (например, зарядник от телефона) и прикрутить к нему простейший стабилизатор тока на одном транзисторе или на LM317.

Готовые схемы стабилизаторов тока для светодиодов можно взять из этой статьи.

Как подключить светодиод параллельно, последовательно: схемы, описания, нюансы

Светодиоды (они же led) на протяжении многих лет активно применяются как в производстве телевизоров, так и в качестве основного освещения дома или квартиры, однако вопрос о том, как правильно выполнить подключение светодиодов актуален и по сей день.

На сегодняшний день их существует огромное количество, различной мощности (сверхяркие Пиранья), работающих от постоянного напряжения, которые можно подключать тремя способами:

  1. Параллельно.
  2. Последовательно.
  3. Комбинированно.

Также существуют специально разработанные схемы, позволяющие подключить светодиод к стационарной бытовой сети 220В. Давайте рассмотрим более детально все варианты подключения led, их преимущества и недостатки, а также как это выполнить своими руками.

Основные принципы подключения

Как было сказано ранее, конструкция светоизлучающего диода подразумевает их подключение исключительно к источнику постоянного тока. Однако, поскольку рабочая часть светодиода – это полупроводниковый кристалл кремния, то очень важно соблюдать полярность, в противном случае светодиод не будет излучать световой поток.

Каждый светодиод имеет техническую документацию, в которой содержатся инструкции и указания по правильному подключению. Если документации нет, можно посмотреть маркировку светодиода. Маркировка поможет узнать производителя, а зная производителя, Вы сможете найти нужный даташит, в котором и содержится информация по подключению. Вот, такой не хитрый совет.

Как определить полярность?

Для решения вопроса существует всего 3 способа:

  1. Конструктивно. Согласно нормам, принятым во всем мире, на обычном светодиоде (не SMD типа), длинная ножка всегда является «+» или же анодом. Для работы светодиода на него должна подаваться положительная полуволна. А короткая – катодом. 
  2. С помощью мультиметра. Для проверки необходимо переключатель прибора поставить в режим «Прозвонка» и установить красный щуп мультиметра на анод, а черный – на катод. В результате светодиод должен засветиться. Если этого не произошло, необходимо поменять полярность (черный на анод, а красный на катод). Если результат не меняется, тогда led вышел из строя (для установления более точного диагноза, читайте как проверить светодиод). 
  3. Визуально. Если присмотреться к светодиоду, то можно увидеть 2 кончика возле кристалла. Тот, который больше – катод, тот, что меньше – анод. 

С полярностью разобрались, теперь нам нужно определиться с тем, как подключить LED к сети. Для тех, кто не понял, читайте подробную и интересную статью определения полярности у светодиода. В ней мы собрали все возможные способы проверки, и даже при помощи батарейки.

Способы подключения

Условно, подключение происходит по 2 способам:

  1. К стационарной сети промышленной частоты (50Гц) напряжением 220В;
  2. К сети с безопасным напряжением величиной 12В.

Если необходимо подключить несколько led к одному источнику питания, тогда нужно выбрать последовательное или параллельное подключение.

Рассмотрим каждый из вышеприведенных примеров по отдельности.

Подключение светодиодов к напряжению 220В

Первое, что нужно знать при подключении к сети 220В, — для номинального свечения через светодиод должен проходить ток в 20мА, а падение напряжения на нем не должно превышать 2,2-3В. Исходя из этого, необходимо рассчитать номинал токоограничивающего резистора по следующей формуле:

в которой 0,75 – коэффициент надежности led, U пит – это напряжения источника питания, U пад – напряжение, которое падает на светоизлучающем диоде и создает световой поток, I – номинальный ток, проходящий через него, и R – номинал сопротивления для регулирования проходящего тока. После соответствующих вычислений, номинал сопротивления должен соответствовать 30 кОм.

Однако не стоит забывать, что на сопротивлении будет выделятся большое количество тепла за счет падения напряжения. По этой причине дополнительно необходимо рассчитать мощность этого резистора по формуле:

Для нашего случая U – это будет разность напряжения питающей сети и напряжения падения на светодиоде. После соответствующих вычислений, для подключения одного led мощность сопротивления должна равняться 2Вт.

После определения номинала и мощности сопротивления можно собрать схему для подключения одного светодиода к 220В. Для ее надежной работы необходимо ставить дополнительный диод, который будет защищать светоизлучающий диод от пробоя, при возникновении амплитудного напряжения на выводах светодиода в 315В (220*√2).

Схема практически не применяется, поскольку в ней возникают очень большие потери из-за выделения тепла в сопротивлении. Рассмотрим более эффективную схему подключения к 220 В:

На схеме, как видим, установлен обратный диод VD1, пропускающий обе полуволны на конденсатор C1 емкостью 220 нФ, на котором происходит падение напряжение до необходимого номинала.

Сопротивление R1 номиналом 240 кОм, разряжает конденсатор при выключенной сети, а во время работы схемы не играет никакой роли.

Но это упрощенная модель для подключения LED, в большинстве светодиодных ламп уже встроенный драйвер (схема), который преобразует переменное напряжение 220В в постоянное с величиной 5-24В для их надежной работы. Схему драйвера Вы можете видеть на следующем фото:

Подключение светодиодов к сети 12В

12 вольт – это безопасное напряжение, которое применяется в особо опасных помещениях. Именно к таким и относятся ванные комнаты, бани, смотровые ямы, подземные сооружения и другие помещения.

Для подключения к источнику постоянного напряжения номиналом 12В, аналогично, подключению к сетям 220В необходимо гасящее сопротивление. В противном случае, если подключить его напрямую к источнику, из-за большего проходящего тока светодиод мгновенно сгорит.

Номинал этого сопротивления и его мощность рассчитываются по тем же формулам:

В отличии от цепей 220В, для подключения одного светодиода к сети 12В нам потребуется сопротивление со следующими характеристиками:

  • R = 1,3 кОм;
  • P = 0,125Вт.

Еще одним достоинством напряжения 12В, является то, что в большинстве случаев оно уже выпрямленное (постоянное), что значительно упрощает схему подключения. Рекомендуется дополнительно монтировать стабилизатор напряжения типа КРЭН или аналога.

Как мы уже знаем, светоизлучающий диод можно подключить как к цепям 12В, так и к цепям 220В, однако существует и несколько вариаций их соединения между собой:

  • Последовательное.
  • Параллельное.

Последовательное подключение

При последовательном соединении через токоограничивающий резистор в одну цепочку собираются несколько светодиодов, причем катод предыдущего припаивается к аноду последующего:

В схеме, по всем светодиодам будет проходить один ток (20мА), а уровень напряжения будет состоять из сумм падения напряжения на каждом. Это означает, используя данную схему подключения, нельзя включить в цепь любое количество светодиодов, т.к. оно ограничено падением напряжения.

Падение напряжения – это уровень напряжения, которое светоизлучающий диод преобразует в световую энергию (свечение).

Например, в схеме падение напряжения на одном светодиоде составит 3 Вольта. Всего в схеме 3 светодиода. Источник питания 12В. Считаем, 3 Вольта * 3 led = 9 В — падение напряжения.

После несложных расчетов, мы видим, что не сможем включить в схему параллельного подключения более 4 светодиодов (3*4=12В), запитывая их от обычного автомобильного аккумулятора (или другого источника с напряжением 12В).

Если захотим последовательно подключить большее количество LEd, то понадобится источник питания с большим номиналом.

Данная схема довольно часто встречалась в елочных гирляндах, однако из-за одного существенного недостатка в современных светодиодных гирляндах применяют смешанное подключение. Что за недостаток, разберем ниже.

Недостатки последовательного подключения
  1. При выходе из строя хотя бы одного элемента, не рабочей становится вся схема;
  2. Для питания большого количества led нужен источник с высоким напряжением.

Параллельное подключение

В данной ситуации все происходит наоборот. На каждом светодиоде уровень напряжения одинаковый, а сила тока состоит из суммы токов, проходящих через них.

 

Следуя из вышесказанного делаем вывод, если у нас есть источник в 12В и 10 светодиодов, блок питания должен выдерживать нагрузку в 0,2А (10*0,002).

Исходя из вышеупомянутых расчетов — для параллельного подключения потребуется токоограничивающий резистор с номиналом 2,4 Ом (12*0,2).

Это глубокое заблуждение!!! Почему? Ответ Вы найдете ниже

Характеристики каждого светодиода даже одной серии и партии всегда разные. Если другими словами: чтобы засветился один, необходимо пропустить через него ток с номиналом 20 мА, а для другого этот номинал может составлять уже 25 мА.

Таким образом, если в схеме установить только одно сопротивление, номинал которого был рассчитан ранее, через светодиоды будет проходить разный ток, что вызовет перегрев и выход из строя светодиодов, рассчитанных на номинал в 18мА, а более мощные будут светить всего на 70% от номинала.

Исходя из вышесказанного, стоит понимать, что при параллельном подключении, необходимо устанавливать отдельное сопротивление для каждого.

Недостатки параллельного подключения:
  1. Большое количество элементов;
  2. При выходе одного диода из строя увеличивается нагрузка на остальные.

Смешанное подключение

Подобный способ подключения является самым оптимальным. По такому принципу собраны все светодиодные ленты. Он подразумевает комбинацию параллельного и последовательного подключения. Как он выполняется можно увидеть на фото:

Схема подразумевает включение параллельно не отдельных светодиодов, а последовательных цепочек из них. В результате этого даже при выходе из строя одной или нескольких цепочек, светодиодная гирлянда или лента будут по-прежнему одинаково светить.

Мы рассмотрели основные способы подключения простых светодиодов. Теперь разберем методы соединения мощных светодиодов, и с какими проблемами можно столкнуться при неправильном подключении.

Как подключить мощный светодиод?

Для работоспособности мощных светоизлучающих диодов, так же, как и простых нам потребуется источник питания. Однако в отличии от предыдущего варианта, он должен быть на порядок мощней.

Чтобы засветить мощный светодиод номиналом 1W, источник питания должен выдерживать не менее 350 мА нагрузки. Если номинал 5W, то источник питания постоянного тока должен выдержать нагрузку тока не менее 1,4А.

Для корректной работы мощного светодиода обязательно необходимо использовать интегральный стабилизатор напряжения типа LM, который защищает его от скачков напряжения.

Если необходимо подключить не один, а несколько мощных LED, рекомендуем ознакомиться с правилами последовательного и параллельного подключения, которые были описаны выше.

Ошибки при подключении

  1. Прямое подключение к источнику питания. В данном случае светодиод моментально сгорит, поскольку отсутствует ограничивающий ток резистор.
  2. Параллельное подключение через один резистор. Светодиоды постепенно будут выходить из строя, поскольку рабочий ток у каждого разный.
  3. Последовательное подключение с различным током потребления. При такой схеме подключения есть 2 варианта: либо просто одни будут светить тусклее других, либо те, что рассчитаны на меньший ток – сгорят.
  4. Неправильно подобранный ограничивающий резистор. При неправильно подобранном сопротивлении через светодиоды будет проходить большой ток, в результате чего, они будут перегреваться и со временем перегорят. При большом сопротивлении они будут светить не в полную силу.
  5. Подключение к сети переменного напряжения номиналом 220В без диода или других компонентов защиты. Если при подключении с сети 220В, если не установить дополнительный диод, то на светодиоде возникнет амплитудное значение напряжения в 315В, которое моментально выведет его из строя.

Видео

Ошибки подключения могут повлечь за собой неприятные последствия, от банальной поломки светодиодов, до нанесения себе повреждений. Поэтому, настоятельно рекомендуем посмотреть видео, где разбирают часто встречающиеся ошибки.

Заключение

Прочитав статью можно сделать вывод, что все светодиоды, вне зависимости от рабочего напряжения, всегда подключаются параллельно или последовательно — школьный курс физики. Еще стоит помнить, что никакой светодиод не подключается напрямую в сеть 220В, всегда нужно использовать защитные элементы в схеме подключения. Тип применяемых защитных элементов зависит от вида подключаемого светоизлучающего диода.



 

⚡️Как запитать последовательное соединение светодиодных ламп

Хочу предложить вариант освещения помещений с последовательным соединением нескольких светодиодных ламп. Предварительно нужно удалить из этих ламп их собственные драйверы. Затем, соединив все лампы последовательно, запитать их от общего источника стабилизированного тока.

Конечно, чтобы заменить параллельное соединение ламп последовательным, потребуется переделка проводки. Но в результате появятся новые возможности, недоступные при параллельном соединении.

Во-первых, можно будет одновременно регулировать их яркость. Во-вторых, реализовать “дежурное” освещение, при котором через лампы течёт очень маленький ток — такой, чтобы яркость освещения была достаточной для перемещения по комнате или квартире, но не мешала отдыхать.

В-третьих, в режиме максимальной яркости можно установить ток через лампы меньше того, который протекал через них при питании от собственных драйверов. Это увеличит срок службы светодиодов в лампах и компенсирует расходы на переделку проводки. Конечно, минусом этого предложения можно считать то, что при выходе из строя хоть одной лампы или самого блока питания погаснут все лампы.

Но после предлагаемого уменьшения тока на 10…20 % (что лишь незначительно снижает яркость свечения) они перестанут не только терять яркость в результате деградации светодиодов, но и выходить из строя до истечения обещанного изготовителем срока службы. Подключать блок питания решено через разъём, чтобы можно было оперативно отремонтировать его или заменить запасным.

В результате экспериментов было установлено, что плавная регулировка яркости от нуля до максимума совершенно не нужна. Вполне достаточно двух режимов: максимальной яркости для чтения и других занятий и неяркой подсветки для просмотра телепередач или подготовки ко сну. Все другие градации яркости освещения, скорее всего, не будут использованы. Поэтому было решено отказаться от плавной регулировки яркости, а режимы освещения переключать обычным двухклавишным выключателем.

По предлагаемому способу я выполнил освещение двух комнат. В них использованы разные блоки питания, поскольку применены неодинаковые по конструкции и параметрам светодиодные лампы. Для первой комнаты были приобретены шесть светодиодных ламп с рабочим напряжением 12 В и мощностью 3,5 Вт. Их разборка показала наличие драйвера. Чтобы определиться с параметрами блока питания, были измерены выходные напряжение и ток драйверов нескольких ламп. Они оказались равными приблизительно 6,6 В и 440 мА.

Понятно, что блок питания последовательно соединённых светодиодных узлов шести таких ламп должен обеспечивать стабилизированный ток 380…400 мА при напряжении 36…40 В. Для второй комнаты я приобрёл десять светодиодных светильников, предназначенных для установки в гипсокартонные потолки. У каждого из них имелся свой выносной блок питания с напряжением 12 В и током 160 мА. В этом случае общий блок питания должен был обеспечить стабилизированный ток 130…150 мА при напряжении 120…125 В.

Схема блока питания для светодиодных ламп в первой комнате представлена на рис. 1. В нём применен электронный трансформатор для 12-вольтных галогенных ламп. Ограничитель тока собран по простой и широко известной схеме на линейном интегральном стабилизаторе напряжения LM317T. Преимущество такого ограничителя — простота, отсутствие помех и небольшое число используемых деталей. Но есть и недостаток.

При входном напряжении более 37В он боится короткого замыкания нагрузки, потому что всё выходное напряжение выпрямителя при этом оказывается приложенным между входом и выходом микросхемы-стабилизатора и выводит её из строя. Сетевое напряжение поступает на электронный трансформатор U1 при замыкании выключателя SA1.2. Если выключатель SA1.1 при этом разомкнут, симистор VS1 остаётся закрытым, обмотка реле К1 обесточенной, а его контакты К1.1 разомкнутыми.

Ток светодиодных ламп ограничен резистором R6 на уровне, значительно меньшем порога ограничения узла на микросхеме DA1. Это режим пониженной яркости. При замыкании выключателя SA1.1 (если SA1.2 уже замкнут) симистор VS1 открывается, реле К1 срабатывает, шунтируя контактами К1.1 резистор R6.

Через светодиодные лампы теперь течёт ток, ограниченный микросхемой DA1. Это режим максимальной яркости. Симистор применён для того, чтобы не возникала ситуация, когда после размыкания выключателя SA1.2 свет гаснет, но обмотка реле К1 остаётся под током, если выключатель SA1.1 забыли разомкнуть.

Цепь C2R2 защищает симистор от ложных открываний под действием импульсных помех, возникающих в сети при включении и выключении различных электроприборов. Номиналы её элементов придётся, возможно, подбирать экспериментально.

Сопротивление резистора R2 может лежать в пределах от 47 до 470 Ом, а ёмкость конденсатора С2 — от 0,01 до 1 мкФ. Конечно, можно обойтись и вообще без симистора, но для этого придётся изменить подключение проводов к выключателю SA1. Такой вариант схемы блока питания представлен на рис. 2.

На первый взгляд, кажется, что вариант с симистором вообще не нужен, но это не совсем так. Если при установке блока питания, собранного по схеме рис. 2, перепутать провода, идущие от выключателя SA1 к сети и к плавкой вставке FU2, работа устройства покажется нормальной. Однако при замкнутом выключателе SA1.1 и разомкнутом SA1.2 обмотка реле К1 останется под током. И выяснится это лишь по излишнему потреблению электроэнергии или по нагреву корпуса реле при выключенном освещении.

Электронный трансформатор для 12-вольтных галогенных ламп было решено применить для питания светодиодов, поскольку у меня не оказалось обычного трансформатора достаточной мощности и небольших габаритов. Суммарная мощность, потребляемая светодиодными лампами, в рассматриваемом случае невелика, около 20 Вт, поэтому подойдёт даже 40-ваттный электронный трансформатор. Но переделывать его из-за маленьких габаритов будет не очень удобно.

Лучше взять электронный трансформатор мощностью 80 Вт, оснащённый трансформаторами большего размера, наматывать на которые дополнительные витки будет легче. В таком электронном трансформаторе установлены довольно мощные транзисторы MJE13005, MJE13007 или даже MJE13009, которым дополнительный теплоотвод не потребуется.

Прежде всего, в электронном трансформаторе следует заменить цепь обратной связи по току цепью обратной связи по напряжению, чтобы он мог работать и при небольшой нагрузке, когда светодиодные лампы светят с пониженной яркостью.

Цепь обратной связи по току представляет собой просто провод, пропущенный в окно магнитопровода трансформатора Т1, выполненного на ферритовом кольце диаметром около 5 мм. Отпаяйте один конец этого провода от печатной платы, вытащите его из окна магнитопровода и снова припаяйте на прежнее место.

Чтобы создать цепь обратной связи по напряжению, возьмите отрезок обычного монтажного провода и одним его концом намотайте два витка на магнитопроводе трансформатора Т1, а другим концом — два витка на магнитопроводе трансформатора Т2. Свободные концы провода соедините одно, двухваттным резистором Roc сопротивлением 6,8 Ом.

Затем включите электронный трансформатор в сеть и измерьте напряжение на его выходе без нагрузки. Если напряжение отсутствует, измените направление намотки дополнительных витков на одном из двух трансформаторов.

Параллельно выходу не показанного на схемах рис. 1 и рис. 2 высоковольтного выпрямительного моста электронного трансформатора желательно подключить в нужной полярности оксидный конденсатор ёмкостью 10…20мкФ на 400 В. Очень подробно подобная переделка электронного трансформатора описана в статье (1).

После неё он не только становится способным работать при очень малой нагрузке, но и перестаёт бояться короткого замыкания выхода — это несомненное достоинство. Вторая необходимая переделка электронного трансформатора — удалить с его трансформатора Т2 имеющуюся вторичную обмотку, дающую выходное напряжение 12 В. После этого намотать новую обмотку с отводом от середины (на рис. 1 и рис. 2 — обмотки IIа и IIб) на то напряжение, которое требуется в изготавливаемом устройстве.

В рассматриваемом случае на выходе двухполупериодного выпрямителя на диодах VD1 и VD2 нужно получить напряжение около 40 В. Это значит, что в каждой из обмоток IIа и IIб, должно быть в 40/12=3,33 раза больше витков, чем в удалённой вторичной обмотке. Новые вторичные обмотки удобно наматывать одновременно сложенным вдвое и слегка свитым изолированным монтажным проводом. При этом дополнительная изоляция между первичной и вторичными обмотками не потребуется.

Сечение провода вторичных обмоток “по меди” должно быть не менее 0,12…0,2 мм². Конец обмотки IIа соедините с началом обмотки IIб — это будет средняя точка. Если же в свободном пространстве окна магнитопровода две вторичные обмотки не умещаются, намотайте одну с тем числом витков, что нужны в одной из двух, а выпрямитель соберите по мостовой схеме.

Это увеличит число диодов в нём до четырёх и немного увеличит падение напряжения на диодах.Применять в блоке питания электронный трансформатор вовсе не обязательно. При наличии стального магнитопровода подходящих размеров можно намотать обычный понижающий трансформатор и питать выпрямитель на диодах VD1 и VD2 от него.

Диоды FR106 можно заменить другими высокочастотными выпрямительными диодами с допустимым обратным напряжением не менее 100 В и максимальным выпрямленным током не менее 1 А. Например, диодами FR107, FR157, FR207, FR307 или диодами Шотки SR106, SR110, SR306, SR310, SR506, SR510. Подойдут и отечественные диоды КД213 с любым буквенным индексом.

Оксидные конденсаторы — К50-35 или подобные. Поскольку конденсатор С4 (СЗ на рис. 2) работает на частоте 50…100 кГц, он должен иметь низкое эквивалентное последовательное сопротивление. Если прибора для измерения этого параметра нет, через 20…30 мин работы блока питания под полной нагрузкой проверьте температуру этого конденсатора. Если он заметно нагрелся, его лучше заменить другим.

Интегральный стабилизатор напряжения LM317T, который можно заменить отечественным КР142ЕН12А, установите на теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности 50…100см². Замена симистора МАС97А6 — MAZ00607, однако резистор R1 придётся подобрать, чтобы обеспечить надёжное открывание симистора.

Главное требование к реле К1 — его контакты должны выдерживать напряжение и ток цепочки светодиодных ламп. Исходя из рабочего тока обмотки реле, выбирают ёмкость конденсатора С1 (приблизительно 1 мкФ на каждые 60 мА тока).

Это должен быть конденсатор К73-17 на указанное на схеме постоянное напряжение или аналогичный импортный. В случае применения вместо указанного на схеме реле SRD-12VDC-SL-C реле SRD-24VDC-SL-C, обмотка которого рассчитана на вдвое большее напряжение и, соответственно, вдвое меньший ток, ёмкость конденсатора С1 должна быть уменьшена приблизительно во столько же раз по сравнению с его ёмкостью, указанной на схеме. Аналогично следует поступить, применяя другие реле.

Вместо выпрямительного моста КЦ407А подойдёт любой из КЦ402Б— КЦ402Г, КЦ402Ж, КЦ402И, КЦ405А- КЦ405Г, КЦ405Ж, КЦ405И. Можно собрать мост и из четырёх отдельных диодов с допустимым выпрямленным током не менее 100 мА и обратным напряжением не менее 300 В.

Собрав блок питания, подключите к его выходу вместо светодиодных ламп резистор сопротивлением 65…80 Ом и мощностью 10…20 Вт через миллиамперметр. Включив устройство в сеть, замкните выключатели SA1.1 и SA1.2. Измерьте ток, текущий через нагрузочный резистор.

Его значение зависит от сопротивления резистора R5 (R3 на рис. 2). Возможно, сопротивление этого резистора придётся подобрать и даже составить его из нескольких резисторов. Как уже было сказано, для увеличения срока службы светодиодов ток должен быть на 10… 15 % меньше, чем при их питании от имевшихся в лампах драйверов.

Я установил ток 380 мА. Минимальную яркость освещения (при разомкнутом выключателе SА 1.1) установите подборкой сопротивления резистора R6 (R4 на рис. 2). После 20…30 мин работы блока в режиме максимальной яркости желательно проверить температуру теплоотвода стабилизатора DA1. Если он сильно разогрет, значит, напряжение между входом и выходом стабилизатора слишком велико.

Чтобы интегральный стабилизатор не перегревался, разность напряжений на его входе и выходе при максимальном напряжении в сети (-252 В) не должна превышать 5…6 В, иначе потребуется применить более эффективный теплоотвод. Напряжение на входе стабилизатора при необходимости можно изменить, отмотав или домотав равное число витков обмоток IIа и IIб трансформатора Т2.

При налаживании ограничителя тока и его окончательном монтаже не забывайте, что при напряжении не входе микросхемы более 37В короткие замыкания её выхода недопустимы.

Схема блока питания для второй комнаты представлена на рис. 3. Поскольку здесь цепочке светодиодных ламп требуется сравнительно высокое напряжение, электронный трансформатор неприменим. Для гашения излишка сетевого напряжения пришлось использовать конденсаторы. Это значительно упростило блок. Яркость освещения было решено изменять, коммутируя гасящие конденсаторы С1—СЗ.

Для предотвращения выхода из строя светодиодных ламп при пробое гасящих конденсаторов в блоке применена защита, описанная в статье [2]. В рассматриваемом случае узел защиты состоит из неуправляемых симисторов VS1—VS4, тринистора VS5, диода VD5 и резистора R4. Чтобы не повторяться, его описание здесь не приводится.

Когда замкнуты выключатели SA1.1 и SA1.2, все три гасящих конденсатора соединены параллельно и лампы светят с максимальной яркостью. При замкнутом выключателе SA1.1 и разомкнутом SA1.2 яркость несколько меньше, поскольку в цепь питания ламп включены только конденсаторы С1 и СЗ. Ещё меньше яркость станет, если разомкнуть выключатель SA1.1 и замкнуть выключатель SA1.2, оставив подключенным только конденсатор С2.

Однако вышесказанное не учитывает влияния на протекающий через светодиодные лампы ток узла на ОУ DA1.1 и составном транзисторе VT1VT2. Пока этот ток невелик, падение напряжения на резисторе R10 меньше напряжения, установленного на неинвертирующем входе ОУ подстроечным резистором R8. В этой ситуации напряжение на выходе ОУ близко к напряжению его питания, стабилизированного стабилитроном VD6. Поэтому составной транзистор VD1VD2 полностью открыт и на ток в цепи светодиодных ламп влияния не оказывает.

С увеличением тока (например, в результате повышения напряжения в сети или переключения гасящих конденсаторов) падение напряжения на резисторе R10 растёт. Когда оно приближается к напряжению на неинвертирующем входе ОУ, напряжение на выходе ОУ падает, в результате чего составной транзистор VT1VT2 частично закрывается, не давая току через лампы и резистор R10 превысить порог ограничения.

Рекомендуется установить подстроечным резистором R8 такой порог, при котором ток через светодиодные лампы немного меньше того, что протекал бы при замкнутых выключателях SA1.1 и SA1.2 в отсутствие ограничения и на 10…20 % меньше тока, допустимого для установленных в лампах светодиодов.

В других положениях выключателей ток через лампы и яркость их свечения будут меньше, а рассеиваемая на составном транзисторе VT1VT2 мощность — незначительной. Применённый ограничитель тока, в отличие от собранного на микросхеме LM317T, не боится коротких замыканий нагрузки. Естественно, он может быть применён и в предыдущих вариантах блока питания.

Трудоёмкость изготовления этого варианта блока питания намного меньше, чем описанных выше блоков, поскольку в нём отсутствует релейный узел управления яркостью и требующий переделки электронный трансформатор.

Ёмкость конденсаторов C1—С3 лучше подобрать экспериментально. Я остановился на суммарной ёмкости 4 мкФ и применил импортные плёночные конденсаторы на постоянное напряжение 630 В. Диоды 1N4007 можно выпаять из неисправного балласта энергосберегающей лампы.

Стабилитрон Д814Г допустимо заменить отечественными Д814Б, Д814В либо импортными 1N4739A— 1N4742A. Подстроечный резистор R8 желательно применить многооборотный, например СП5-1А. Транзистор MJE13003 необходимо установить на теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности 50…100 см2.

Он может быть заменён на MJE13005, MJE13007 или MJE13009. Все эти транзисторы можно найти в балластах энергосберегающих ламп. В качестве их замены подойдут отечественные высоковольтные транзисторы КТ812А, КТ812В, КТ826Б. КТ828А, КТ828Б, КТ838А, КТ840Б, КТ846В, КТ859А и им подобные.

Поскольку все детали блока питания с гасящими конденсаторами гальванически связаны с сетью, все замены и усовершенствования в нём следует делать только после полного отключения от сети. Кроме того, при всех работах необходимо соблюдать меры электробезопасности.

Налаживание блока начните, подключив к его выходу вместо ламп резистор сопротивлением 800…850 Ом мощностью 10…20 Вт и включённый с ним последовательно микроамперметр. Установите движок подстроечного резистора R8 в положение максимального сопротивления и замкните выключатели SA1.1 и SA1.2. Перемещая движок подстроечного резистора R8. установите порог ограничения тока нагрузки. Для увеличения срока службы ламп я ограничился током 130 мА.

Минимальную яркость освещения установите подборкой ёмкости конденсатора С2. Естественно, нужно помнить, что при этом общая ёмкость конденсаторов С1—СЗ должна оставаться примерно р

Расчет светодиодов — параллельное и последовательное включение

Расчет светодиодов — ограничительный резистор в цепи LED-диодов

Расчет светодиодов-1Расчет светодиодов-1

Расчет светодиодов — LED-диод, это неотъемлимый элемент современной электроники, который используется практически во всех радиоэлектронных устройствах. Принцип его работы следующий: при подачи на него определенного значения постоянного тока, прибор начинает светится.

Существуют светодиоды различных цветов свечения, которое обусловливается применяемым материалом для его изготовления.

Специфика включения светодиодного прибора

Вольт-Амперная характеристика у светодиода аналогична той, которую имеет стандартный диод полупроводникового типа. Вместе с тем, когда в цепи светодиода возрастает напряжение прямой направленности, идущий через него ток стремительно увеличивается. Взять для примера фирменный светодиод зеленого свечения, то если подавать на него прямое напряжение в диапазоне от 1.8v до 2v, ток может увеличиться в пять раз, то есть составит 10мА.

Следовательно, включение светодиода по схеме прямой направленности напряжения, даже при незначительном увеличении напряжения, постоянный ток может повысится до критической величины. А при возрастании тока до пикового значении, чревато выходом из строя светодиода.

Поэтому, что бы предохранить данный полупроводниковый прибор от возможного пробоя, подавать на него напряжение необходимо от стабилизированного источника тока, то есть — драйвера.

При использовании драйвера с постоянным стабилизированным током обеспечиваются лучшие характеристики излучения светодиода, и, кроме того, увеличивается срок его работы. Однако такие источники тока дорогие и используются только для ответственных случаев.

В случае, если цепь со стабилизированным напряжением в схеме отсутствует, тогда для защиты светодиода применяется постоянный резистор в качестве ограничивающего ток сопротивления. Такой гасящий резистор включается последовательно в цепь светодиода. Чтобы точно определить номинальное значение такого резистора, нужно воспользоваться ниже приведенной формулой:

Это популярный в радиоэлектронике закон Ома, с помощью которого можно легко определить номинальное значение сопротивления на определенном участке электрического тракта.

Расчет светодиодов-2Расчет светодиодов-2

R=U/I, где:

R — сопротивление, Ом;
U — напряжение на участке цепи, В;
I — ток, протекающий в цепи, А.

В общем, принцип расчета сопротивления такой: определяем требуемую величину рабочего тока прибора — Iсв и номинальное напряжение для его работы — Uсв. При этом нужно учитывать постоянное напряжение, от которого питается вся схема — Uпит, далее уже высчитывается номинальное значение ограничительного сопротивления — Rогр:

Rогр=(Uпит-Uсв)/(Iсв*0,75)

Коэффициент 0,75 в этом случае применяется для сохранения определенного запаса.

Получив номинальное значение сопротивления, теперь необходимо найти наиболее приближенный к нему номинал постоянного резистора.

Теперь нужно определить мощность рассеивания гасящего резистора:

Pрас =Iсв²*Rогр, где:

Pрас — мощность, рассеиваемая на ограничивающем резисторе, Вт;
Iсв — ток светодиода, А;
Rогр – сопротивление ограничивающего резистора, Ом.

Узнав мощность рассеивания ограничительного резистора, теперь нужно найти компонент с предельно допустимыми параметрами.

Включение светодиодов по параллельной и последовательной схеме

Используя параллельное включение LED-источника, следует помнить, что в случае задействования только одного гасящего сопротивления может привести к его перегреву.

Расчет светодиодов-3Расчет светодиодов-3

Применяя схему параллельного включения LED-приборов, необходимо в разрыв цепи диода всегда устанавливать свой, персональный резистор ограничения тока. Способ расчета номинальной мощности и сопротивления этого резистора высчитывается аналогичным методом, приведенным выше. Используя схему последовательного включения, цепь желательно составлять из идентичных друг другу приборов.

Помимо этого, нужно взять во внимание то, что действующее в схеме напряжение должно составлять немногим большее значение, чем потребляющее всеми LED-диодами одновременно

Вычисление номинала ограничительного резистора для использования в схеме последовательного соединения, производится таким же образом, как показано выше. Хотя, есть некоторое исключение, состоящее в том, что при подсчете, взамен значения Uсв применяется значение Uсв*N. В приведенном примере буква N означает число соединенных в цепь LED-приборов.

Расчет резистора для подключения светодиодов на видео

схемы включения светодиодов параллельно и последовательно, как правильно соединить ленты или панели к сети с напряжением 12 и 220 вольт > Свет и светильники

Соединение светодиодов – несложная процедура даже для человека без профессиональных навыков.

Соединение в LED цепочку компонентов может быть нескольких видов – последовательное и параллельное.

Эти схемы могут выполняться в различных вариациях, каждая из которых имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Содержание

Принципы подключения

Светоизлучающие диоды активно применяются в подсветке, индикации. Своими руками можно создать устройства, поэтому важно знать, как производить соединение светодиодов.

К основным способам подключения относятся:

  • параллельное;
  • последовательное;
  • комбинированное.

Основные причины выхода из строя светодиодных цепочек:

  • неправильное соединение;
  • некачественные диоды или блоки питания.

Конструкция излучающего диода подразумевает его подключение к источнику постоянного тока. При соединении важно соблюдать полярность компонента – если перепутать катод и анод, диод не будет излучать световой поток.

Важно! Любой компонент имеет техдокументацию, в которой указывается полярность. Ее узнать можно по маркировке компонента или визуально.

Полярность

Определить, какой из электродов является плюсом, а какой – минусом, можно несколькими способами.

Первый – конструктивно. Обычный LED компонент имеет две ножки, длинная является плюсом (анодом), а короткая – катодом.

При помощи тестера. Для этого нужно взять мультиметр, перевести его в положение «Прозвонка» и прикладывать щупы к электродам. Когда красный щуп коснется анода, а черный катода – светодиод загорится. Если при перестановке на шкале высвечивается и не меняется «бесконечное» сопротивление, есть неполадка с элементом. Так что мультитестер используется и для проверки работоспособности излучающих приборов.

Визуальный осмотр. Можно посмотреть внутрь колбы. Широкая часть – это катод, а узкая – анод. Мощные светодиоды сверхъяркого типа имеют маркировку выводов «+» и «–». Компоненты для поверхностного монтажа обычно имеют специальный скос, который указывает на катод.

Включение в источник питания. Диод можно подключить к аккумулятору, батарее или другому блоку. Нужно постепенно повышать электропитание, которое вызовет свечение. Если компонент не горит, полярность следует поменять. Собирается такая схема проверки обязательно с использованием токоограничивающего резистора.

По технической документации. В паспорте прибора будет написано, какая полярность.

После определения плюса и минуса электродов нужно разобраться с методом подсоединения.

Способы подключения

Этапы соединения:

  • определение полярности;
  • составление схемы подключения;
  • подбор драйвера и блока питания;
  • расчет резистора;
  • сбор цепи;
  • тестирование подключенной системы.

Можно выделить 2 метода соединения – к электросети 220 Вольт и 12 Вольт. Осуществить подключение можно последовательно или параллельно. Наилучшим способом считается последовательное соединение светодиодов.

Подключение к напряжению 220 В

Чтобы светодиод загорелся, через него должен проходить ток в 20 мА и выше, а падение напряжения не должно превышать 2,2 – 3 В в зависимости от материалов кристалла. С учетом указанных параметров выбирается токоограничивающий резистор по закону Ома. Его формула:

Читайте также  Как своими руками разобрать и отремонтировать светодиодную лампу на 220 В

R=(Uпит-Uпад)/(I*0,75), где R – номинал резистора, Uпит – напряжение источника, Uпад – падение на диоде, I – номинальный ток, 0,75 – коэффициент надежности.

Падением напряжения называют уровень напряжения, которое светодиод преобразует в свечение.

Также требуется знать мощность резистора. Она вычисляется как P=I*I*R=(Uпит-Uпад)*(Uпит-Uпад)/R.

Таким образом, для тока в 20 мА, сети 220 В и падения напряжения на диоде 2,2-3 В номинал сопротивления должен быть равен 30 кОм. Мощность сопротивления равняется 2 Вт.

Упрощенная схема подключения будет состоять из светодиода, диода, конденсатора и резисторов.

Но такое соединение используется все реже. Чтобы подключить светодиоды к электросети, используются специальные устройства – драйверы. Они преобразуют переменное напряжение 220 В в постоянное, пригодное для работы элемента. В большинстве светодиодных лент драйверы уже имеются в конструкции. В основе драйвера находятся диодный мост, делитель напряжения и стабилизатор. Основное преимущество – простота исполнения и надежность эксплуатации.

Как выбрать нужный драйвер, зависит от трех параметров:

  • выходной ток;
  • максимальное и минимальное напряжение на выходе;

Рабочий ток является важнейшей характеристикой. Ток драйвера должен быть чуть меньше или равен току светодиода.

Подключение к сети 12 в

Напряжение 12 В является оптимальным для работы светоизлучающего диода. Оно безопасно, и используется для включения в особо опасных помещениях (ванная, смотровые ямы гаража, бани).

Для подключения к 12 В нужен резистор. Он рассчитывается по той же формуле, что и для 220 В.

Важное преимущество 12 В – оно постоянное. Это позволяет упростить схему соединения.

Последовательное подключение

Чтобы подключить светодиоды последовательно, нужно к катоду одного устройства припаять анод другого, и так до нужной длины цепочки. Соединение производится через токоограничивающий резистор. По схеме будет протекать один и тот же ток через все элементы. Уровень напряжения будет суммой падений на каждом участке.

Так, для подключения к источнику питания с напряжением 12 Вольт потребуется не более четырех светодиодов 3 Вольт (3*4=12). Для большего числа диодов нужен более мощный аккумулятор.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

  • одинаковый уровень тока;
  • простота.

Недостатки:

  • количество светодиодов ограничено падением напряжения;
  • если сломается один элемент, непригодной становится вся цепочка.

Схема раньше использовалась в гирляндах для елки. Сейчас ее вытеснило смешанное соединение.

Параллельное подключение

При параллельном подключении уровень напряжения на каждом светодиоде одинаков. Сила тока наоборот состоит из суммы токов, проходящих через элементы. Подключаются диоды так же через резисторы, но для каждого устройства он свой. Это связано с тем, что любой светоизлучающий диод имеет различные характеристики. Если поставить один резистор, через светодиоды будет пропускаться разный ток, и некоторые могут выйти из строя.

Читайте также  Как сделать светильник из бутылок своими руками: мастер-класс с пошаговой инструкцией

Параллельное подключение может использоваться для реализации двухцветного свечения ламп.

Плюсы и минусы

Преимущества:

  • можно использовать большее количество диодов;
  • если перегорит один светодиод, цепь продолжит работу.

Недостатки:

  • требуется много резисторов;
  • если сломается один элемент, на другие увеличится нагрузка.

Смешанное подключение

Смешанный тип соединения является самим оптимальным. Он используется во всех LED лентах, гирляндах, светодиодных панелях и представляет собой смесь параллельного и последовательного включений.

Так, параллельно включаются не отдельные элементы, а группы светодиодов. В группах диоды подключаются последовательно через один резистор для каждой цепи.

Преимущество:

  • при поломке элемента из одной цепочки вся гирлянда будет светить дальше;
  • нужно не так много резисторов.

В этом способе учтены и исправлены все недостатки из параллельного и последовательного соединений.

Как подключить мощный светодиод

Для мощного светодиода потребуется источник питания с большим номиналом. Так, диод 1 В будет загораться, если по нему будет протекать ток величиной не менее 350 мА. Для 5 В элемента потребуется источник тока с нагрузкой не менее 1,4 А.

Схема соединения также будет включать токоограничивающий резистор и интегральный стабилизатор напряжения. Он помогает обезопасить светодиод от скачков электричества. Чаще всего используется интегральная микросхема LM317 для стабилизации. Подключить мощный светодиод можно параллельно, последовательно и комбинированным способом.

Распространенные ошибки при подключении

Самые часто встречающиеся ошибки при соединении светодиодов:

  1. Выбор резистора не того номинала – если подобрать слишком маленькое сопротивление, светодиод может перегореть. При большом значении светить диод будет не в полную силу.
  2. Подключение напрямую к источнику питания без токоограничивающего резистора. Излучающий компонент сразу сгорит.
  3. Соединение по параллельной схеме с одним резистором для всех диодов. Компоненты начнут выходить из строя, так как рабочий ток у каждого различный.
  4. Соединение по последовательной схеме светодиодов, рассчитанных на разный ток. В таком случае часть диодов перегорит, а часть будет светить тусклее.
  5. Подключение напрямую к сети 220 В без защиты.

Важно! Совершение описанных ошибок повлечет за собой негативные последствия в виде поломки диода или нанесения себе травм.

Основные выводы

Все светодиоды, в не зависимости от их рабочего напряжения или силы тока, подключаются последовательно или параллельно. Способ включения может быть и комбинированным – в таком случае устраняются недостатки последовательного и параллельного соединений. Важно уметь правильно собирать цепь, подбирать источник питания, считать номиналы токоограничивающих резисторов и нужное количество светодиодов, чтобы схема функционировала. Соединение без токоограничивающего резистора и других защитных элементов приведет к поломке диода.

ПредыдущаяЛампы и светильникиКакие лампочки лучше для дома: светодиодные или энергосберегающиеСледующаяЛампы и светильникиКак сделать светильник из светодиодной ленты на 12 и 220 Вольт своими руками

Как правильно подключить светодиод

  • Новости
  • Вопросы
  • Своими руками
  • В авто
  • Матчасть
  • Подсветки

Поиск

СветодиодыСветодиод Инфо

  • Карта сайта
  • Контакты

Светодиоды Светодиоды

  • Новости
    • Прогнозы роста рынка ультрафиолетовых светодиодов на 2018-2022 год

      Новые встраиваемые LED Oculus для наружного освещения от Luminis

      Cree выпустила светодиоды XD16 LED со сверхплотным световым потоком 284 Лм/мм²

      Apple Watch, используя зеленые светодиоды, предскажет инсульт

      Компания BOE займется выпуском гибких OLED экранов для Apple

  • Вопросы
    • LCD или LED: сравнение типов ЖК-дисплеев, в чем разница и какой…

      Что выбрать LED лампу или УФ лампу? Чем они отличается и…

      Основные причины перегорания светодиодных ламп в авто и квартирах

      Что такое филаментные лампы Томича (led filament)?

      Можно ли использовать светодиоды в сауне? Как правильно освещать баню

  • Своими руками

Описание серии

и параллельных цепей

Schematic of Series Parallel Circuit Надеюсь, те, кто ищет практическую информацию об электрических схемах и подключении светодиодных компонентов, первыми нашли это руководство. Вполне вероятно, что вы уже читали здесь страницу Википедии о последовательных и параллельных схемах, возможно, несколько других результатов поиска Google по этой теме, но все еще неясны или желаете получить более конкретную информацию, касающуюся светодиодов. За годы обучения, обучения и разъяснения клиентам концепции электронных схем мы собрали и подготовили всю важную информацию, необходимую, чтобы помочь вам понять концепцию электрических цепей и их связь со светодиодами.

Перво-наперво, не позволяйте, чтобы электрические цепи и компоненты проводки светодиодов казались устрашающими или запутанными — правильное подключение светодиодов может быть простым и понятным, если вы следите за этим постом. Давайте начнем с самого основного вопроса…

Какой тип цепи мне следует использовать?
Один лучше другого… Последовательный, Параллельный или Последовательный / Параллельный?

Требования к освещению часто диктуют, какой тип схемы может быть использован, но если есть выбор, наиболее эффективным способом использования светодиодов высокой мощности является использование последовательной схемы с драйвером постоянного тока.Последовательная схема помогает обеспечить одинаковое количество тока для каждого светодиода. Это означает, что каждый светодиод в цепи будет иметь одинаковую яркость и не позволит одному светодиоду потреблять больше тока, чем другому. Когда каждый светодиод получает одинаковый ток, это помогает устранить такие проблемы, как тепловой выход из строя.

Не волнуйтесь, параллельная схема по-прежнему является жизнеспособным вариантом и часто используется; позже мы обрисуем этот тип схемы.

Но сначала давайте рассмотрим схему серии :

3 LEDs in-series circuit Часто называемый «гирляндной» или «петлевой», ток в последовательной цепи следует по одному пути от начала до конца, когда анод (положительный) второго светодиода подключен к катоду (отрицательному) первого. ,На изображении справа показан пример: для подключения последовательной цепи, подобной показанной, положительный выход драйвера подключается к положительному выводу первого светодиода, а от этого светодиода выполняется соединение от отрицательного к положительному полюсу второго. Светодиод и так далее, до последнего светодиода в цепи. Наконец, последнее соединение светодиода идет от отрицательного полюса светодиода к отрицательному выходу драйвера постоянного тока, создавая непрерывную петлю или гирляндную цепь.
Anode and Cathode Diagram
Вот несколько пунктов для справки о последовательной цепи:

  1. Одинаковый ток течет через каждый светодиод
  2. Полное напряжение цепи — это сумма напряжений на каждом светодиоде
  3. При выходе из строя одного светодиода вся схема не работает.
  4. Цепи серии

  5. проще подключать и устранять неисправности
  6. Различное напряжение на каждом светодиоде — это нормально

Питание последовательной цепи:

Концепция петли к настоящему времени не проблема, и вы определенно можете понять, как ее подключить, но как насчет питания последовательной цепи.

Второй маркер выше гласит: «Общее напряжение цепи — это сумма напряжений на каждом светодиоде». Это означает, что вы должны подавать как минимум сумму прямых напряжений каждого светодиода. Давайте посмотрим на это, снова используя приведенную выше схему в качестве примера, и предположим, что светодиод представляет собой Cree XP-L, работающий на 1050 мА с прямым напряжением 2,95 В. Сумма трех из этих прямых напряжений светодиодов равна 8,85 В постоянного тока . Таким образом, теоретически 8,85 В — это минимальное необходимое входное напряжение для управления этой схемой.

В начале мы упоминали об использовании драйвера светодиода постоянного тока, потому что эти силовые модули могут изменять свое выходное напряжение в соответствии с последовательной схемой. Когда светодиоды нагреваются, их прямое напряжение изменяется, поэтому важно использовать драйвер, который может изменять свое выходное напряжение, но сохранять тот же выходной ток. Чтобы получить более полное представление о драйверах светодиодов, загляните сюда. Но в целом важно убедиться, что ваше входное напряжение в драйвере может обеспечивать выходное напряжение, равное или превышающее 8.85V мы рассчитали выше. Некоторым драйверам требуется вводить немного больше, чтобы учесть питание внутренней схемы драйвера (драйвер BuckBlock требует накладных расходов 2 В), в то время как другие имеют функции повышения (FlexBlock), которые позволяют вводить меньше.

Надеюсь, вам удастся найти драйвер, который сможет дополнить вашу светодиодную схему последовательно включенными диодами, однако существуют обстоятельства, которые могут сделать это невозможным. Иногда входного напряжения может быть недостаточно для питания нескольких светодиодов последовательно, или, может быть, слишком много светодиодов для подключения последовательно, или вы просто хотите ограничить стоимость драйверов светодиодов.Какой бы ни была причина, вот как понять и настроить параллельную схему светодиодов.

Параллельная цепь:

Если последовательная схема получает одинаковый ток к каждому светодиоду, параллельная схема получает одинаковое напряжение на каждый светодиод, а общий ток к каждому светодиоду представляет собой общий выходной ток драйвера, деленный на количество параллельных светодиодов.

Опять же, не волнуйтесь, здесь мы увидим, как подключить параллельную светодиодную схему, и это должно помочь связать идеи воедино.

parallel-circuit В параллельной схеме все положительные соединения связаны вместе и обратно к положительному выходу драйвера светодиода, а все отрицательные соединения связаны вместе и обратно к отрицательному выходу драйвера.Давайте посмотрим на это на изображении справа.

В примере, показанном с выходным драйвером 1000 мА, каждый светодиод будет получать 333 мА; общий выход драйвера (1000 мА), деленный на количество параллельных цепочек (3).

Вот несколько пунктов для справки о параллельной цепи:

  1. Напряжение на каждом светодиодах одинаковое
  2. Полный ток — это сумма токов, протекающих через каждый светодиод.
  3. Общий выходной ток распределяется через каждую параллельную цепочку
  4. Точное напряжение требуется в каждой параллельной цепочке, чтобы избежать перегрузки по току

Теперь давайте немного повеселимся, объединим их вместе и наметим серию / параллельную цепь :

Как следует из названия, последовательная / параллельная цепь объединяет элементы каждой цепи.Начнем с последовательной части схемы. Допустим, мы хотим запустить в общей сложности 9 светодиодов Cree XP-L при 700 мА каждый с Series Parallel Circuit Diagram напряжением 12 В постоянного тока ; прямое напряжение каждого светодиода при 700 мА составляет 2,98 В dc . Правило номер 2 из маркированного списка последовательной цепи доказывает, что напряжение 12 В постоянного тока недостаточно для последовательной работы всех 9 светодиодов (9 x 2,98 = 26,82 В, постоянного тока, ). Тем не менее, 12 В dc достаточно для работы трех последовательно (3 x 2,98 = 8,94 В dc ). И из правила № 3 параллельной схемы мы знаем, что общий выходной ток делится на количество параллельных цепочек.Итак, если бы мы использовали BuckBlock на 2100 мА и три параллельных ряда по 3 последовательно соединенных светодиода, то 2100 мА было бы разделено на три, и каждая серия получила бы 700 мА. На изображении в качестве примера показана эта установка.

Если вы пытаетесь настроить светодиодную матрицу, этот инструмент планирования светодиодных схем поможет вам решить, какую схему использовать. На самом деле это дает вам несколько различных вариантов различных последовательных и последовательных / параллельных цепей, которые будут работать. Все, что вам нужно знать, — это входное напряжение, прямое напряжение светодиодов и количество светодиодов, которые вы хотите использовать.

Падение нескольких светодиодных гирлянд:

При работе с параллельными и последовательными / параллельными цепями следует помнить о том, что если цепочка или светодиод перегорят, светодиод / цепочка будет отключена из цепи, так что дополнительная токовая нагрузка, которая шла на этот светодиод, будет распространяться среди остальных. Это не большая проблема для массивов большего размера, поскольку ток будет рассеиваться в меньших количествах, но как насчет схемы с двумя светодиодами на цепочку? Затем ток будет удвоен для оставшегося светодиода / цепочки, что может быть более высокой нагрузкой, чем светодиод может выдержать, что приведет к перегоранию и разрушению вашего светодиода! Убедитесь, что вы всегда помните об этом, и постарайтесь создать такую ​​настройку, которая не испортит все ваши светодиоды, если один из них перегорит.

Другая потенциальная проблема заключается в том, что даже когда светодиоды поступают из одной производственной партии (одного бункера), прямое напряжение может иметь допуск 20%. Изменение напряжения в отдельных цепочках приводит к тому, что ток не делится поровну. Когда одна струна потребляет больше тока, чем другая, перегруженные светодиоды нагреваются, и их прямое напряжение будет больше изменяться, что приведет к более неравномерному распределению тока; это называется тепловым разгоном. Мы видели, как многие схемы, устроенные таким образом, работают хорошо, но требуется осторожность.Для получения дополнительной информации об этой концепции и способах ее избежать (текущее зеркало) есть отличная статья на сайте LEDmagazine.com.

,

светоизлучающих диодов (LED) — learn.sparkfun.com

Избранные

любимец

53

Введение

Светодиоды окружают нас: В наших телефонах, автомобилях и даже в домах. Каждый раз, когда загорается что-то электронное, есть большая вероятность, что за ним находится светодиод. Они бывают самых разных размеров, форм и цветов, но независимо от того, как они выглядят, у них есть одно общее: они — бекон электроники.Многие претендуют на то, чтобы сделать любой проект лучше, и часто добавляют к невероятным вещам (ко всеобщему удовольствию).

Однако, в отличие от бекона, после приготовления они бесполезны. Это руководство поможет вам избежать случайных светодиодных барбекю! Но обо всем по порядку. Что именно — это , эта светодиодная штука, о которой все говорят?

светодиода (это «эл-и-ди») — это особый тип диодов, преобразующих электрическую энергию в свет. Фактически, LED расшифровывается как «Light Emitting Diode».«(Он делает то, что написано на жестяной коробке!) И это отражается в сходстве между символами диода и светодиода:

Короче говоря, светодиоды похожи на крошечные лампочки. Однако светодиоды требуют гораздо меньше энергии для включения по сравнению. Они также более энергоэффективны, поэтому не нагреваются, как обычные лампочки (если вы действительно не накачиваете их энергией). Это делает их идеальными для мобильных устройств и других приложений с низким энергопотреблением. Однако не исключайте их из игры с большим потенциалом.Светодиоды высокой интенсивности нашли применение в акцентном освещении, прожекторах и даже автомобильных фарах!

У вас еще нет тяги? Желание поставить светодиоды на все? Хорошо, оставайтесь с нами, и мы покажем вам, как это сделать!

Рекомендуемая литература

Вот еще несколько тем, которые будут обсуждаться в этом руководстве. Если вы не знакомы с каким-либо из них, пожалуйста, ознакомьтесь с соответствующим руководством, прежде чем идти дальше.

Что такое схема?

Каждый электрический проект начинается со схемы.Не знаю, что такое схема? Мы здесь, чтобы помочь.

Что такое электричество?

Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещающее наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это непростой вопрос, но этот урок прольет на него некоторый свет!

Диоды

Праймер диодный! Свойства диодов, типы диодов и применение диодов.

Электроэнергия

Обзор электроэнергии, скорости передачи энергии. Мы поговорим об определении мощности, ваттах, уравнениях и номинальной мощности. 1,21 гигаватта удовольствия от обучения!

Полярность

Введение в полярность электронных компонентов. Узнайте, что такое полярность, в каких частях она есть и как ее определить.

Рекомендуемый просмотр

Как ими пользоваться

Итак, вы пришли к разумному выводу, что светодиоды нужно ставить на все.Мы думали, ты придешь.

Давайте пройдемся по книге правил:

1) Полярность имеет значение

В электронике полярность указывает, является ли компонент схемы симметричным или нет. Светодиоды, будучи диодами, позволяют току течь только в одном направлении. А когда нет тока, нет света. К счастью, это также означает, что вы не можете сломать светодиод, подключив его обратной стороной. Скорее, это просто не сработает.

Положительная сторона светодиода называется «анодом» и отмечена более длинным «проводом» или ножкой.Другая, отрицательная сторона светодиода называется «катодом» . Ток течет от анода к катоду и никогда в обратном направлении. Перевернутый светодиод может препятствовать правильной работе всей схемы, блокируя прохождение тока. Так что не волнуйтесь, если добавление светодиода нарушит вашу цепь. Попробуйте перевернуть.

2) Морское течение равняется лунному свету

Яркость светодиода напрямую зависит от того, сколько тока он потребляет. Это означает две вещи. Во-первых, сверхяркие светодиоды разряжают батареи быстрее, потому что дополнительная яркость достигается за счет использования дополнительной энергии.Во-вторых, вы можете управлять яркостью светодиода, контролируя количество проходящего через него тока. Но установка настроения — не единственная причина сократить свое течение.

3) Есть такая вещь, как слишком много мощности

Если вы подключите светодиод напрямую к источнику тока, он попытается рассеять столько энергии, сколько ему позволено потреблять, и, как трагические герои прошлого, он уничтожит себя. Вот почему важно ограничить ток, протекающий через светодиод.

Для этого мы используем резисторы. Резисторы ограничивают поток электронов в цепи и защищают светодиод от попыток потреблять слишком большой ток. Не волнуйтесь, достаточно немного математики, чтобы определить наилучшее значение резистора для использования. Вы можете узнать все об этом в примерах применения нашего руководства по резисторам!

Резисторы

1 апреля 2013 г.

Учебник по резисторам. Что такое резистор, как они ведут себя параллельно / последовательно, расшифровка цветовых кодов резисторов и применения резисторов.

Не позволяйте всей этой математике напугать вас, на самом деле довольно сложно что-то слишком сильно испортить. В следующем разделе мы рассмотрим, как сделать светодиодную схему без калькулятора.

Светодиоды без математики

Прежде чем мы поговорим о том, как читать даташит, давайте подключим несколько светодиодов. В конце концов, это руководство по светодиодам, а не руководство по чтению .

Это также не учебник по математике, поэтому мы дадим вам несколько практических правил по настройке и работе светодиодов.Как вы, наверное, уже поняли из информации в последнем разделе, вам понадобится аккумулятор, резистор и светодиод. Мы используем батарею в качестве источника питания, потому что ее легко найти, и она не может обеспечить опасное количество тока.

Базовый шаблон для схемы светодиода довольно прост: просто подключите батарею, резистор и светодиод последовательно. Как это:

Резистор 330 Ом

Хорошее сопротивление резистора для большинства светодиодов составляет 330 Ом (оранжевый — оранжевый — коричневый).Вы можете использовать информацию из последнего раздела, чтобы определить точное значение, которое вам нужно, но это светодиоды без математики … Итак, начните с подключения резистора 330 Ом в приведенную выше схему и посмотрите, что произойдет.

Пробная версия и ошибка

Что интересно в резисторах, так это то, что они рассеивают дополнительную мощность в виде тепла, поэтому, если у вас есть резистор, который нагревается, вам, вероятно, нужно использовать меньшее сопротивление. Однако, если ваш резистор слишком мал, вы рискуете пережечь светодиод! Учитывая, что у вас есть несколько светодиодов и резисторов, с которыми можно поиграть, вот блок-схема, которая поможет вам разработать схему светодиодов методом проб и ошибок:

Броски с таблеткой

Еще один способ зажечь светодиод — просто подключить его к батарейке типа «таблетка»! Так как батарейка не может подавать достаточно тока, чтобы повредить светодиод, вы можете соединить их напрямую! Просто вставьте батарейку CR2032 между выводами светодиода.Длинная ножка светодиода должна касаться стороны батареи, отмеченной знаком «+». Теперь вы можете обернуть все это скотчем, добавить магнит и приклеить его к вещам! Ура пуховикам!

Конечно, если вы не получаете хороших результатов с помощью метода проб и ошибок, вы всегда можете достать свой калькулятор и вычислить его. Не волнуйтесь, рассчитать лучшее значение резистора для вашей схемы несложно. Но прежде чем вы сможете определить оптимальное значение резистора, вам нужно найти оптимальный ток для вашего светодиода.Для этого нам нужно отчитаться в таблице данных …

Получить подробности

Не подключайте какие-либо странные светодиоды к своим цепям, это просто не здорово. Сначала узнайте их. А как лучше даташит читать.

В качестве примера мы рассмотрим техническое описание нашего базового красного 5-миллиметрового светодиода.

Светодиодный ток

Начиная сверху и спускаясь вниз, первое, что мы встречаем, — это очаровательный столик:

Ах да, но что все это значит?

В первой строке таблицы указано, какой ток ваш светодиод сможет выдерживать непрерывно.В этом случае вы можете дать ему 20 мА или меньше, и он будет светить максимально ярко при 20 мА. Вторая строка сообщает нам, каким должен быть максимальный пиковый ток для коротких импульсов. Этот светодиод может обрабатывать короткие удары до 30 мА, но вы не хотите поддерживать этот ток слишком долго. Эта таблица данных достаточно полезна, чтобы предложить стабильный диапазон тока (в третьей строке сверху) 16-18 мА. Это хорошее целевое число, которое поможет вам произвести расчеты резисторов, о которых мы говорили.

Следующие несколько строк менее важны для целей данного руководства.Обратное напряжение — это свойство диода, о котором в большинстве случаев не стоит беспокоиться. Рассеиваемая мощность — это количество энергии в милливаттах, которое светодиод может использовать до того, как получит повреждение. Это должно работать само по себе, пока вы держите светодиод в пределах предполагаемых номинальных значений напряжения и тока.

Напряжение светодиода

Давайте посмотрим, какие еще столы они сюда поставили … Ах!

Это полезный столик! Первая строка сообщает нам, каким будет падение прямого напряжения на светодиоде.Прямое напряжение — это термин, который часто используется при работе со светодиодами. Это число поможет вам решить, какое напряжение вашей цепи потребуется для подачи на светодиод. Если у вас есть более одного светодиода, подключенного к одному источнику питания, эти числа действительно важны, потому что прямое напряжение всех светодиодов, сложенных вместе, не может превышать напряжение питания. Мы поговорим об этом более подробно позже, в более глубоком разделе этого руководства.

Длина волны светодиода

Вторая строка в этой таблице сообщает нам длину волны света.Длина волны — это, по сути, очень точный способ объяснить, какого цвета свет. Это число может немного отличаться, поэтому таблица дает нам минимум и максимум. В данном случае это от 620 до 625 нм, что находится как раз на нижнем красном конце спектра (от 620 до 750 нм). Опять же, мы рассмотрим длину волны более подробно в более глубоком разделе.

Яркость светодиода

Последняя строка (помеченная «Luminous Intensity») — это показатель яркости светодиода. Единица mcd, или милликандела , — это стандартная единица измерения интенсивности источника света.Этот светодиод имеет максимальную интенсивность 200 мкд, что означает, что он достаточно яркий, чтобы привлечь ваше внимание, но не совсем яркий фонарик. При 200 мкд этот светодиод будет хорошим индикатором.

Угол обзора

Далее у нас есть веерообразный график, который представляет угол обзора светодиода. В светодиодах разных стилей используются линзы и отражатели, чтобы либо сконцентрировать большую часть света в одном месте, либо максимально широко его распределить. Некоторые светодиоды похожи на прожекторы, испускающие фотоны во всех направлениях; Другие настолько направлены, что вы не можете сказать, что они идут, если не смотрите прямо на них.Чтобы прочитать график, представьте, что светодиод вертикально стоит под ним. «Спицы» на графике обозначают угол обзора. Круглые линии представляют интенсивность в процентах от максимальной интенсивности. У этого светодиода довольно узкий угол обзора. Вы можете видеть, что если смотреть прямо на светодиод, то он самый яркий, потому что при 0 градусах синие линии пересекаются с самым дальним кругом. Чтобы получить угол обзора 50%, то есть угол, при котором свет становится вдвое слабее, проследите по кругу 50% вокруг графика, пока он не пересечет синюю линию, а затем проследите за ближайшей спицей, чтобы определить угол.Для этого светодиода угол обзора 50% составляет около 20 градусов.

Размеры

Наконец, механический чертеж. Это изображение содержит все размеры, которые вам потребуются для установки светодиода в корпусе! Обратите внимание, что, как и у большинства светодиодов, у этого есть небольшой фланец внизу. Это очень удобно, если вы хотите установить его на панели. Просто просверлите отверстие идеального размера для корпуса светодиода, и фланец не даст ему провалиться!

Теперь, когда вы знаете, как расшифровать таблицу, давайте посмотрим, какие необычные светодиоды вы можете встретить в дикой природе…

Типы светодиодов

Поздравляем, вы знаете основы! Может быть, вы даже заполучили несколько светодиодов и начали зажигать, это круто! Как бы вы хотели активизировать свою игру в миг? Давайте поговорим о том, как сделать это за пределами вашего стандартного светодиода.

Крупный план сверхяркого светодиода 5 мм. Крупный план

Типы светодиодов

А вот и другие персонажи.

RGB светодиоды

Светодиод

RGB (красный-зеленый-синий) на самом деле представляет собой три светодиода в одном! Но это не значит, что он может делать только три цвета.Поскольку красный, зеленый и синий являются дополнительными основными цветами, вы можете управлять интенсивностью каждого из них, чтобы создать каждый цвет радуги. Большинство светодиодов RGB имеют четыре контакта: по одному для каждого цвета и общий контакт. У некоторых общий контакт — это анод, а у других — катод.

Светодиод с общим прозрачным катодом RGB

Светодиоды с интегральными схемами

Велоспорт

Некоторые светодиоды умнее других. Возьмем, к примеру, светодиодный индикатор цикла. Внутри этих светодиодов на самом деле есть интегральная схема, которая позволяет светодиоду мигать без какого-либо внешнего контроллера.Вот крупный план ИС (большой черный квадрат на кончике наковальни), контролирующий цвета.

5-миллиметровый светодиод с медленным циклом крупным планом

Просто включите его и смотрите! Они отлично подходят для проектов, где вам нужно немного больше действий, но нет места для схем управления. Есть даже мигающие светодиоды RGB, которые сменяют тысячи цветов!

Адресные светодиоды

Светодиоды других типов регулируются индивидуально.Существуют разные наборы микросхем (WS2812, APA102, UCS1903, и многие другие), используемые для управления отдельным светодиодом, соединенным в цепочку. Ниже представлен крупный план WS2812. Большая квадратная микросхема справа управляет цветами по отдельности.

Адресный WS2812 PTH крупным планом

Встроенный резистор

Что это за магия? Светодиод со встроенным резистором? Это правильно. Есть также светодиоды с небольшим токоограничивающим резистором. Если вы внимательно посмотрите на изображение ниже, на стойке есть небольшая черная квадратная микросхема, которая ограничивает ток на этих типах светодиодов.

Светодиод со встроенным резистором крупным планом

Итак, подключите светодиод со встроенным резистором к источнику питания и зажгите его! Мы протестировали эти типы светодиодов при напряжении 3,3 В, 5 В и 9 В.

Суперяркий зеленый светодиод с питанием от встроенного резистора

Примечание: В техническом описании светодиодов со встроенным резистором указано, что рекомендуемое прямое напряжение составляет около 5 В. При тестировании на 5 В он потребляет около 18 мА.Стресс-тест с батареей 9В, тянет около 30мА. Вероятно, это верхний предел входного напряжения. Использование более высокого напряжения может сократить срок службы светодиода. При напряжении около 16 В светодиод перегорел во время наших стресс-тестов.

Пакеты для поверхностного монтажа (SMD)

Светодиоды

SMD — это не столько конкретный вид светодиода, сколько тип корпуса. Поскольку электроника становится все меньше и меньше, производители придумали, как втиснуть больше компонентов в меньшее пространство. Детали SMD (устройство для поверхностного монтажа) представляют собой крошечные версии своих стандартных аналогов.Вот крупный план адресного светодиода WS2812B, упакованного в небольшой корпус 5050.

Адресный WS2812B Крупный план

Светодиоды

SMD бывают разных размеров, от довольно больших до меньших, чем рисовое зерно! Поскольку они такие маленькие и у них есть подушечки вместо ножек, с ними не так просто работать, но если у вас мало места, они могут быть именно тем, что прописал врач.

WS2812B-5050 Упаковка APA102-2020 Пакет

Светодиоды SMD также упрощают и ускоряют сборку и размещение машин для установки партии светодиодов на печатные платы и полосы.Вероятно, вы не стали бы вручную паять все эти компоненты вручную.

Крупный план адресной светодиодной матрицы 8×32 (WS2812-5050) Адресная светодиодная лента 5 м (APA102-5050) с питанием от ленты

Высокая мощность

мощных светодиода от таких производителей, как Luxeon и CREE, невероятно яркие. Они ярче сверхъярких! Обычно светодиод считается высокомощным, если он может рассеивать 1 Вт или более мощности.Это необычные светодиоды, которые вы найдете в действительно хороших фонариках. Массивы из них могут быть построены даже для прожекторов и автомобильных фар. Поскольку светодиоды пропускают так много энергии, для них часто требуются радиаторы. Радиатор — это, по сути, кусок теплопроводящего металла с большой площадью поверхности, задача которого — отводить как можно больше тепла в окружающий воздух. В конструкцию некоторой коммутационной платы может быть встроено некоторое тепловыделение, например, показанная ниже.

Светодиод высокой мощности RGB Алюминиевая задняя часть для рассеивания тепла

Светодиоды высокой мощности могут выделять так много тепла, что они могут повредить себя без надлежащего охлаждения. Не позволяйте термину «отработанное тепло» вводить вас в заблуждение, эти устройства по-прежнему невероятно эффективны по сравнению с обычными лампами. Для управления можно использовать драйвер светодиода постоянного тока.

Специальные светодиоды

Есть даже светодиоды, которые излучают свет за пределами нормального видимого спектра. Например, вы, вероятно, используете инфракрасные светодиоды каждый день. Они используются в таких вещах, как пульты от телевизора, чтобы отправлять небольшие фрагменты информации в виде невидимого света! Они могут выглядеть как стандартные светодиоды, поэтому их будет сложно отличить от обычных светодиодов.

ИК-светодиод

На противоположном конце спектра также можно встретить ультрафиолетовые светодиоды. Ультрафиолетовые светодиоды заставят определенные материалы светиться, как черный свет! Они также используются для дезинфекции поверхностей, потому что многие бактерии чувствительны к УФ-излучению.Они также могут быть использованы для обнаружения подделок (банкнот, кредитных карт, документов и т.д.), солнечных ожогов, список можно продолжить. При использовании этих светодиодов надевайте защитные очки.

УФ-светодиод для проверки банкноты США

Другие светодиоды

Имея в вашем распоряжении такие модные светодиоды, нет оправдания тому, чтобы ничего не светить. Однако, если ваша жажда знаний о светодиодах не утолена, читайте дальше, и мы подробно рассмотрим светодиоды, цвет и интенсивность света!

Углубляясь в глубину

Итак, вы закончили выпуск LEDs 101 и хотите большего? О, не волнуйтесь, у нас есть еще.Начнем с науки, которая заставляет светодиоды гореть … эээ … мигать. Мы уже упоминали, что светодиоды — это особый вид диодов, но давайте углубимся в то, что именно это означает:

То, что мы называем светодиодом, на самом деле является светодиодом и упаковкой вместе, но сам светодиод на самом деле крошечный! Это чип из полупроводникового материала, легированного примесями, который создает границу для носителей заряда. Когда ток течет в полупроводник, он перескакивает с одной стороны этой границы на другую, высвобождая при этом энергию.В большинстве диодов эта энергия уходит в виде тепла, но в светодиодах эта энергия рассеивается в виде света!

Длина волны света и, следовательно, цвет зависит от типа полупроводникового материала, из которого изготовлен диод. Это связано с тем, что структура энергетических зон полупроводников отличается в зависимости от материала, поэтому фотоны излучаются с разными частотами. Вот таблица распространенных светодиодных полупроводников по частоте:

Усеченная таблица полупроводниковых материалов по цвету. Полная таблица доступна в статье Википедии для «LED»

В то время как длина волны света зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника, интенсивность зависит от величины мощности, проталкиваемой через диод.Мы немного говорили об интенсивности света в предыдущем разделе, но это нечто большее, чем просто цифра, показывающая, насколько ярко что-то выглядит.

Единица измерения силы света называется кандела, хотя, когда вы говорите об интенсивности отдельного светодиода, вы обычно находитесь в диапазоне милликандел. В этом устройстве интересно то, что на самом деле это не показатель количества световой энергии, а реальный показатель «яркости». Это достигается за счет того, что мощность, излучаемая в определенном направлении, взвешивается с учетом функции яркости света.Человеческий глаз более чувствителен к некоторым длинам волн света, чем к другим, и функция яркости является стандартизированной моделью, которая учитывает эту чувствительность.

Яркость светодиодов может составлять от десятков до десятков тысяч милликандел. Световой поток на вашем телевизоре, вероятно, составляет около 100 мкд, тогда как у хорошего фонарика может быть 20 000 мкд. Смотреть прямо во все, что ярче нескольких тысяч милликандел, может быть болезненным; не пытайся.

Падение прямого напряжения

О, я также обещал, что мы поговорим о концепции прямого падения напряжения.Помните, когда мы смотрели техническое описание и упоминали, что прямое напряжение всех ваших светодиодов, сложенных вместе, не может превышать напряжение вашей системы? Это связано с тем, что каждый компонент в вашей схеме должен на делить напряжения, а количество напряжения, которое каждая часть использует вместе, всегда будет равняться доступному количеству. Это называется законом напряжения Кирхгофа. Таким образом, если у вас есть источник питания 5 В и каждый из ваших светодиодов имеет прямое падение напряжения 2,4 В, вы не можете питать более двух одновременно.

Законы Кирхгофа также пригодятся, когда вы хотите приблизительно определить напряжение на данной детали на основе прямого напряжения других деталей. Например, в примере, который я только что привел, есть источник питания 5 В и 2 светодиода с падением прямого напряжения 2,4 В каждый. Конечно, мы бы хотели включить ограничивающий ток резистор, верно? Как узнать напряжение на резисторе? Это просто:

5 (напряжение системы) = 2,4 (светодиод 1) + 2,4 (светодиод 2) + резистор

5 = 4.8 + резистор

Резистор = 5-4,8

Резистор = 0,2

Значит, на резисторе 0,2 В! Это упрощенный пример, и это не всегда так просто, но, надеюсь, он дает вам представление о том, почему важно прямое падение напряжения. Используя число напряжения, которое вы получаете из законов Кирхгофа, вы также можете делать такие вещи, как определение тока через компонент, используя закон Ома. Короче говоря, вы хотите, чтобы напряжение вашей системы было равным ожидаемому прямому напряжению компонентов вашей комбинированной схемы.

Расчет резисторов ограничения тока

Если вам нужно рассчитать точное значение резистора, ограничивающего ток, последовательно со светодиодом, ознакомьтесь с одним из примеров приложений в руководстве по резисторам для получения дополнительной информации.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Вы сделали это! Вы знаете, почти все … о светодиодах. Теперь идите и зажигайте светодиоды, что хотите! А теперь … драматическая реконструкция светодиода без перенапряжения токоограничивающего резистора и его выгорания:

Ага… это не впечатляюще.

Если вы хотите узнать больше о некоторых темах, связанных со светодиодами, посетите эти другие руководства:

Свет

Свет — полезный инструмент для инженера-электрика. Понимание того, как свет соотносится с электроникой, является фундаментальным навыком для многих проектов.

ИК-связь

В этом руководстве объясняется, как работает обычная инфракрасная (ИК) связь, а также показано, как настроить простой ИК-передатчик и приемник с Arduino.

Как создаются светодиоды

Мы совершим экскурсию по производителю светодиодов и узнаем, как изготавливаются светодиоды PTH 5 мм для SparkFun.

Саймон говорит Руководство по сборке

Независимо от того, какой вид приобретенного вами набора для сквозной пайки Simon Says, это руководство поможет вам пройти весь процесс сборки.

Хотите узнать больше о светодиодах?

На нашей странице LED вы найдете все, что вам нужно знать, чтобы начать использовать эти компоненты в своем проекте.

Отведи меня туда!

Или ознакомьтесь с некоторыми из этих сообщений блога по теме:

,