Dettagli sui metodi di connessione dei LED

Nella nostra vita, i LED eliminano con sicurezza altre fonti di luce artificiale dalla tecnologia di illuminazione. Ma se le lampade a incandescenza possono essere collegate direttamente all'alimentazione, il collegamento delle lampade a LED e a scarica richiede misure speciali.

Allo stesso tempo, il collegamento di un solo LED non crea problemi. E passare da poche unità a centinaia non è così facile come sembra.

Un po' di teoria

Un LED richiede una tensione o una corrente costante per funzionare correttamente. Dovrebbero essere:

1. Costante in direzione. Cioè, la corrente nel circuito del LED, quando viene applicata la tensione, deve fluire dalla sorgente di tensione "+" al suo "-".
2. stabile, cioè costante in grandezza, durante il funzionamento del diodo.
3. Non pulsante - dopo la rettifica e la stabilizzazione, i valori di tensione o corrente costante non devono cambiare periodicamente.
   Schema della forma della tensione all'uscita di un raddrizzatore a onda intera quando filtrato da un condensatore elettrolitico (rettangoli bianchi e neri contrassegnati con "+" nel diagramma). La linea tratteggiata è la tensione all'uscita del raddrizzatore. Il condensatore viene caricato con un'ampiezza di semionda e si scarica gradualmente alla resistenza di carico. I "passi" sono pulsazioni. Il rapporto tra le ampiezze del passo e della semionda in percentuale è il fattore di ondulazione.

Per LED all'inizio sono state utilizzate le sorgenti di tensione disponibili: 5, 9, 12 V. E la tensione operativa della giunzione p-n va da 1,9-2,4 a 3,7-4,4 V. Pertanto, l'accensione diretta del diodo è quasi sempre la sua combustione fisica da surriscaldamento con una grande corrente. bisogno attuale limite con un resistore limitatore di corrente, spendendo energia per riscaldarlo.

I LED possono essere accesi in serie in più pezzi. Quindi, assemblandone una catena, è possibile, per somma delle loro tensioni dirette, raggiungere quasi la tensione del generatore. E la differenza rimanente viene "ripagata" dissipandola sotto forma di calore sulla resistenza.

Quando ci sono dozzine di diodi, sono collegati in circuiti in serie, che sono collegati in parallelo.

piedinatura del LED

Polarità LED - anodo o più e catodo - il meno è facile da determinare dalle immagini:

Nei casi cilindrici, il catodo è indicato da un taglio sul lato, l'anodo è più lungo e il catodo è più corto.

Il catodo dei LED SMD è indicato da un taglio sulla custodia.

Nelle matrici dei potenti LED COB, "+" e "-" sono spremuti sui pad di saldatura.

Circuito di commutazione LED

Il LED è alimentato a tensione costante. Ma le caratteristiche della dipendenza non lineare della sua resistenza interna richiedono che la corrente di funzionamento sia mantenuta entro limiti ristretti. A una corrente inferiore a quella nominale, diminuisce flusso di luce, e a un valore più alto, il cristallo si surriscalda, la luminosità del bagliore aumenta e la "vita" si riduce. Il modo più semplice per estenderlo è limitare la corrente attraverso il cristallo includendo un resistore limitatore di corrente. Per i LED potenti, questo non è economicamente redditizio, perché sono alimentati con corrente continua da una speciale fonte di corrente stabile - autisti.

connessione seriale

Un LED è un dispositivo di illuminazione abbastanza complesso. Funziona da una fonte secondaria di tensione continua. Con una potenza superiore a 0,2-0,5 W, la maggior parte dei dispositivi LED utilizza sorgenti di corrente. Non sono del tutto corretti, alla maniera americana, chiamati driver. Quando i diodi sono collegati in serie, vengono spesso utilizzati alimentatori con una tensione di 9, 12, 24 e persino 48 V. In questo caso, viene costruita una catena in serie, in cui possono esserci da 3-6 a diverse decine di elementi.

Quando è collegato in serie in una catena, l'anodo del primo LED è collegato tramite un resistore limitatore di corrente al "+" della fonte di alimentazione e il catodo è collegato all'anodo del secondo. E così l'intera catena è collegata.

Schema di collegamento seriale-parallelo di tre gruppi di LED in serie in catene di tre elementi LED. Ogni circuito ha un resistore limitatore di corrente a sinistra. "Estingue" l'eccesso della somma delle tensioni dirette dei diodi.

Ad esempio, i LED rossi hanno una tensione operativa diretta da 1,6 V a 3,03 V. u_eccetera. = 2,1 V un LED sul resistore con una tensione di alimentazione di 12 V avrà una tensione di 5,7 V:

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

E già 3 catene consecutive sono collegate in parallelo.

Tabella della tensione continua sul LED dal colore del suo bagliore.

Con un collegamento in serie di LED, le correnti attraverso i LED saranno le stesse e la caduta su ciascun elemento è individuale. Dipende dalla resistenza interna del diodo.

Proprietà della connessione seriale:

• la rottura di un elemento porta all'arresto di tutti;
• cortocircuito: ridistribuisce la sua tensione a tutti quelli rimanenti, la luminosità del bagliore aumenta su di essi e il degrado accelera.

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Collegamento in parallelo

In questo schema di connessione LED, tutti gli anodi sono collegati tra loro e al "+" della fonte di alimentazione e i catodi a "-".

Tale connessione era sulle prime ghirlande, righelli e nastri a LED quando alimentati da una tensione di 3-5 V.

Questa è la connessione sbagliata. Con l'inevitabile diffusione dei parametri, le correnti attraverso i LED saranno diverse. E brilleranno in modo diverso. E non si scaldano allo stesso modo. Di conseguenza, quello surriscaldato si brucerà, ad esempio, con un circuito aperto. La corrente attraverso i restanti diodi D2, D3 aumenterà e la tensione aumenterà su di essi, perché una corrente totale più piccola attraverso R1 darà una minore caduta di tensione attraverso di essa. Il secondo diodo si brucerà, che avrà una resistenza interna inferiore della giunzione p-n.

Se si verifica un burnout con la chiusura della giunzione p-n, l'intera tensione della batteria verrà applicata al resistore R1. Si surriscalderà e si brucerà.

Schema di collegamento in parallelo dei LED. Ciascun LED è opportunamente collegato in serie con il proprio resistore limitatore di corrente.

Ecco come potrebbe apparire un vero design di sei LED collegati in parallelo. 

Sull'immagine:

• strisce grigie - pneumatici che trasportano corrente, ad es. cavi senza isolamento;
• cilindri blu con un'estremità arrotondata - LED cilindrici con una lente all'estremità;
• rosso - resistori per limitare la corrente di esercizio.

Non sarà corretto collegare tutti i diodi a un resistore. A causa della dispersione delle caratteristiche dei LED, anche in un lotto che può raggiungere dal 50 al 200% o più, una corrente può fluire attraverso i diodi, che varierà in modo significativo. Pertanto, si illuminano e si caricano in modo diverso. Successivamente, il più carico, emettendo una luce più luminosa di altri, si brucerà o si degraderà fino a un'attenuazione quasi completa, perdendo il 70-90% del flusso luminoso. Oppure cambia la tinta del bagliore da bianco a giallo.

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Nozioni di base sulla connessione parallela e seriale dei LED

 

misto

Una connessione combinata o mista viene utilizzata quando si creano matrici LED composte da molte decine o centinaia di elementi o cristalli non imballati. Le più famose sono le matrici COB.

Schema di connessione combinata di LED in una matrice: "standard" - catene seriali di 4 cristalli ciascuna sono collegate in parallelo e collegate a una fonte di alimentazione, "ibrido" - i cristalli, in questo caso, 8 pezzi, sono collegati in serie / parallelo a una fonte di alimentazione.

La tensione di alimentazione e la corrente di esercizio con l'accensione combinata saranno inferiori a quelle nominali di esercizio. Solo in questa condizione, la matrice funzionerà più o meno a lungo. Alla corrente nominale, l'anello più debole si esaurirà rapidamente e il resto si esaurirà gradualmente. Finirà con rotture nelle catene seriali e cortocircuito di quelle parallele.

Collegamento di un diodo emettitore di luce a una rete a 220 V

Se si alimenta il LED direttamente da 220 V con un limite di corrente, si illuminerà con una semionda positiva e si spegnerà con una negativa. Ma questo è solo nel caso in cui la tensione inversa della giunzione p-n è molto più di 220 V. Di solito è nella regione di 380-400 V.

Il secondo modo per accendere è attraverso un condensatore di spegnimento.

La tensione di rete viene applicata al "ponte" sui diodi VD1-VD4. Il condensatore C1 si "estinguerà" di circa 215-217 V. Il resto si raddrizzerà. Dopo il filtraggio dal condensatore C2, viene applicata una tensione costante al LED. Non dimenticare di limitare la corrente attraverso il diodo con un resistore.

Un altro schema di connessione è con un raddrizzatore a semionda su un diodo e con un resistore di limitazione di 30 kOhm.

ATTENZIONE! La maggior parte dei circuiti con connessione diretta alla rete a 220 V presenta un grave inconveniente: sono pericolosi per lesioni umane con alta tensione - 220 V. Pertanto, dovrebbero essere usati con attenzione, con un attento isolamento di tutte le parti che trasportano corrente.

Informazioni dettagliate sul collegamento del LED a una rete a 220 V descritto qui.

Come alimentare i diodi da un alimentatore

Gli alimentatori switching (PSU) senza trasformatore più diffusi forniscono 12 V con protezione da corrente, cortocircuito, surriscaldamento, ecc.

Pertanto, i LED sono collegati in serie e la loro corrente è limitata da un resistore convenzionale. La catena comprende 3 o 6 diodi. Il loro numero è determinato dalla tensione diretta del diodo. La loro somma per la limitazione di corrente dovrebbe essere inferiore alla tensione di uscita dell'alimentatore di 0,5-1 V.

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Collegamento di un LED a 12 volt

 

Caratteristiche di collegamento di LED RGB e COB

LED con sigla RGB - Si tratta di emettitori di luce policromi o multicolori di diversi colori. La maggior parte di essi è assemblata da tre cristalli LED, ognuno dei quali emette un colore diverso.Tale assemblaggio è chiamato triade di colori.

Il collegamento di un LED RGB avviene allo stesso modo dei LED convenzionali. In ogni caso di una tale sorgente di luce multicolore, c'è un cristallo: rosso - rosso, verde - verde e blu - blu. Ogni LED ha una propria tensione di funzionamento:

• blu - da 2,5 a 3,7 V;
• verde - da 2,2 a 3,5 V;
• rosso - da 1,6 a 2,03 V.

I cristalli possono essere collegati tra loro in diversi modi:

• con un catodo comune, cioè tre catodi sono collegati tra loro e con un terminale comune sulla custodia, e gli anodi hanno ciascuno il proprio terminale;
• con un anodo comune - rispettivamente, per tutti gli anodi, l'uscita è comune e i catodi sono individuali;
• piedinatura indipendente - ogni anodo e catodo ha la propria uscita.

Pertanto, i valori dei resistori limitatori di corrente saranno diversi.

Collegamento di cristalli RGB-LED secondo schema con catodo comune.

Collegamento "con un anodo comune".

In entrambi i casi, la custodia del diodo ha 4 fili, pad nei LED SMD o un pin nella custodia del piranha.

Nel caso di led indipendenti le uscite saranno 6.

Nel caso SMD 5050 I cristalli LED sono disposti come segue:

Nel caso di multicolori 3 cristalli indipendenti di verde, rosso e blu. Pertanto, quando si calcolano i valori dei resistori, ricordare che ogni colore ha la propria tensione del diodo.

Collegamento dei LED COB

L'abbreviazione COB è la prima lettera della frase inglese chip-on-board. In russo, sarà: un elemento o un cristallo sul tabellone.

I cristalli sono incollati o saldati su un substrato di zaffiro o silicio termoconduttore. Dopo aver verificato i corretti collegamenti elettrici, i cristalli vengono riempiti con un fosforo giallo.

LED COB - si tratta di strutture matriciali costituite da decine o centinaia di cristalli, che sono collegati in gruppi con un'inclusione combinata di giunzioni p-n di semiconduttori. I gruppi sono catene sequenziali di LED, il cui numero corrisponde alla tensione di alimentazione della matrice di LED. Ad esempio, a 9 V questi sono 3 cristalli, 12 V - 4.

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Le catene collegate in serie sono collegate in parallelo. In questo modo si ottiene la potenza richiesta dalla matrice. I cristalli a bagliore blu sono pieni di fosforo giallo. Riirradia la luce blu al giallo, rendendola bianca.

Qualità della luce, cioè resa cromatica regolare nel processo produttivo la composizione del fosforo. Il fosforo a uno e due componenti offre una bassa qualità, perché ha 2-3 righe di emissione nello spettro. Tre e cinque componenti: riproduzione del colore abbastanza accettabile. Può essere fino a 85-90 Ra e anche superiore.

Il collegamento di questo tipo di emettitori di luce non causa problemi. Si accendono come un normale LED potente, alimentato da una sorgente di corrente standard. Ad esempio, 150, 300, 700 mA. Il produttore di matrici COB consiglia di scegliere le sorgenti di corrente con un margine. Aiuterà quando si mette in funzione un apparecchio con una matrice COB.