Details van LED-verbindingsmethoden:

In ons leven verdringen LED's vol vertrouwen andere bronnen van kunstlicht uit de verlichtingstechnologie. Maar als gloeilampen direct op de voeding kunnen worden aangesloten, dan vereist de aansluiting van de led- en ontladingslampen speciale maatregelen.

Tegelijkertijd levert het aansluiten van een enkele LED geen problemen op. En omschakelen van een paar eenheden naar honderden is niet zo eenvoudig als het lijkt.

Een beetje theorie

Een LED heeft een constante spanning of stroom nodig om goed te kunnen functioneren. Ze zouden moeten zijn:

1. Constant in richting. Dat wil zeggen, de stroom in het LED-circuit moet, wanneer spanning wordt aangelegd, van de "+" spanningsbron naar zijn "-" stromen.
2. stal, d.w.z. constant in grootte, tijdens de werking van de diode.
3. Niet pulserend - na rectificatie en stabilisatie mogen de waarden van constante spanning of stroom niet periodiek veranderen.
   Schema van de spanningsvorm aan de uitgang van een dubbelfasige gelijkrichter wanneer gefilterd door een elektrolytische condensator (zwarte en witte rechthoeken gemarkeerd met "+" in het diagram). De stippellijn is de spanning aan de gelijkrichteruitgang. De condensator wordt opgeladen tot een halve golfamplitude en ontlaadt geleidelijk bij de belastingsweerstand. "Stappen" zijn pulsaties. De verhouding van de stap- en halve-golfamplitudes in procenten is de rimpelfactor.

Voor LED's in het begin werden de beschikbare spanningsbronnen gebruikt - 5, 9, 12 V. En de bedrijfsspanning van de pn-overgang is van 1,9-2,4 tot 3,7-4,4 V. Daarom is het direct inschakelen van de diode bijna altijd de fysieke verbranding van oververhitting met een grote stroom. huidige behoefte limiet met een stroombegrenzende weerstand, kost energie om het te verwarmen.

LED's kunnen in meerdere delen in serie worden ingeschakeld. Door er vervolgens een keten van te maken, is het mogelijk om door de som van hun voorwaartse spanningen bijna de spanning van de stroombron te bereiken. En het resterende verschil wordt "terugbetaald" door het in de vorm van warmte op de weerstand af te voeren.

Wanneer er tientallen diodes zijn, zijn ze verbonden in serieschakelingen, die parallel zijn geschakeld.

LED-pinout

LED polariteit - anode of plus en kathode - min is eenvoudig te bepalen aan de hand van de foto's:

In cilindrische gevallen wordt de kathode aangegeven door een snede aan de zijkant, is de anode langer en is de kathode korter.

De kathode van SMD-LED's wordt aangegeven door een snede in de behuizing.

In de matrixen van krachtige COB-LED's worden "+" en "-" op soldeerpads uitgeknepen.

LED-schakelcircuit

De LED wordt gevoed door een constante spanning. Maar de kenmerken van de niet-lineaire afhankelijkheid van zijn interne weerstand vereisen dat de bedrijfsstroom binnen nauwe grenzen wordt gehouden. Bij een stroom lager dan de nominale, neemt het af lichtstroom, en bij een hogere waarde raakt het kristal oververhit, neemt de helderheid van de gloed toe en wordt de "levensduur" verminderd. De eenvoudigste manier om het uit te breiden, is door de stroom door het kristal te beperken door een stroombegrenzende weerstand op te nemen. Voor krachtige LED's is dit economisch onrendabel, omdat ze worden gevoed met gelijkstroom uit een speciale bron van stabiele stroom - chauffeurs.

seriële verbinding

Een LED is een vrij complex verlichtingsapparaat. Het werkt vanuit een secundaire bron van gelijkspanning. Met een vermogen van meer dan 0,2-0,5 W gebruiken de meeste LED-apparaten stroombronnen. Ze zijn niet helemaal correct, op de Amerikaanse manier, chauffeurs genoemd. Wanneer diodes in serie worden geschakeld, worden vaak voedingen gebruikt met een spanning van 9, 12, 24 en zelfs 48 V. In dit geval wordt een serieketen gebouwd, waarin 3-6 tot enkele tientallen elementen.

Wanneer in serie geschakeld in een ketting, is de anode van de eerste LED via een stroombegrenzende weerstand verbonden met de "+" van de stroombron en is de kathode verbonden met de anode van de tweede. En zo is de hele keten met elkaar verbonden.

Schema van serieel-parallelle verbinding van drie seriegroepen van LED's in ketens van drie LED-elementen. Elke schakeling heeft een stroombegrenzende weerstand aan de linkerkant. Het "dooft" het overschot van de som van de voorwaartse spanningen van de diodes.

Rode LED's hebben bijvoorbeeld een voorwaartse bedrijfsspanning van 1,6 V tot 3,03 V. jij_enz. = 2.1V een LED op de weerstand met een bronspanning van 12 V heeft een spanning van 5,7 V:

12V - 3x2.1V = 12 - 6.3 = 5.7V.

En al 3 opeenvolgende ketens zijn parallel geschakeld.

Tabel met gelijkspanning op de LED van de kleur van zijn gloed.

Bij een serieschakeling van LED's zullen de stromen door de LED's hetzelfde zijn en is de daling op elk element individueel. Het hangt af van de interne weerstand van de diode.

Eigenschappen seriële verbinding:

• de breuk van één element leidt tot de sluiting van alle;
• kortsluiting - herverdeelt zijn spanning over alle resterende, de helderheid van de gloed neemt toe en de degradatie versnelt.

Aanbevolen: Hoe kom je erachter hoeveel volt een LED?

Parallelle verbinding

In dit LED-aansluitschema zijn alle anodes met elkaar en met de "+" van de stroombron verbonden, en kathoden met "-".

Zo'n aansluiting was op de eerste LED-slingers, linialen en linten wanneer ze werden gevoed door een spanning van 3-5 V.

Dit is de verkeerde aansluiting. Met de onvermijdelijke spreiding van parameters zullen de stromen door de LED's anders zijn. En ze zullen anders schitteren. En ze warmen niet op dezelfde manier op. Als gevolg hiervan zal de oververhitte doorbranden, bijvoorbeeld met een open circuit. De stroom door de resterende diodes D2, D3 zal toenemen en de spanning daarop zal toenemen, omdat een kleinere totale stroom door R1 een kleinere spanningsval erover zal geven. De tweede diode zal doorbranden, wat een lagere interne weerstand van de pn-overgang zal hebben.

Als er een burn-out optreedt bij het sluiten van de pn-overgang, dan wordt de volledige batterijspanning toegepast op de weerstand R1. Het zal oververhit raken en doorbranden.

Schema van parallelle aansluiting van LED's. Elke LED is correct in serie geschakeld met zijn eigen stroombegrenzende weerstand.

Dit is hoe een echt ontwerp van zes parallel geschakelde LED's eruit zou kunnen zien. 

Op de foto:

• grijze strepen - stroomvoerende banden, d.w.z. draden zonder isolatie;
• blauwe cilinders met een afgerond uiteinde - cilindrische LED's met een lens aan het uiteinde;
• rood - weerstanden om de bedrijfsstroom te beperken.

Het is onjuist om alle diodes op één weerstand aan te sluiten. Door de spreiding in de kenmerken van LED's, zelfs in één batch die 50 tot 200% of meer kan bereiken, kan er een stroom door de diodes vloeien, die aanzienlijk zal variëren. Daarom zullen ze ook anders gloeien en laden. Later zullen de meest belaste, helderder gloeien dan andere, doorbranden of degraderen tot bijna volledige demping, waarbij 70-90% van de lichtstroom verloren gaat. Of verander de tint van de gloed van wit naar geel.

Lees ook

Basisprincipes van parallelle en seriële aansluiting van LED's

 

gemengd

Een gecombineerde of gemengde verbinding wordt gebruikt bij het maken van LED-matrices bestaande uit vele tientallen of honderden elementen of onverpakte kristallen. De meest bekende daarvan zijn COB-matrices.

Schema van gecombineerde aansluiting van LED's in een matrix: "standaard" - seriële ketens van elk 4 kristallen zijn parallel geschakeld en verbonden met een stroombron, "hybride" - kristallen, in dit geval 8 stuks, zijn in serie geschakeld / parallel aan een stroombron.

De voedingsspanning en bedrijfsstroom bij gecombineerd inschakelen zullen lager zijn dan de nominale bedrijfsstroom. Alleen onder deze voorwaarde zal de matrix min of meer lang werken. Bij nominale stroom zal de zwakste schakel snel doorbranden en de rest zal geleidelijk doorbranden. Het zal eindigen met onderbrekingen in seriële ketens en kortsluiting van parallelle ketens.

Een lichtgevende diode aansluiten op een 220 V-netwerk

Als u de LED rechtstreeks van 220 V voorziet met een stroombegrenzing, dan zal deze schijnen met een positieve halve golf en uitgaan met een negatieve. Maar dit is alleen het geval wanneer de sperspanning van de pn-overgang veel meer is dan 220 V. Meestal ligt deze in de buurt van 380-400 V.

De tweede manier om in te schakelen is via een bluscondensator.

De netspanning wordt aangebracht op de "brug" op de diodes VD1-VD4. Condensator C1 "dooft" ongeveer 215-217 V. De rest zal rechttrekken. Na filtering door condensator C2 staat er een constante spanning op de LED. Vergeet niet de stroom door de diode te begrenzen met een weerstand.

Een ander aansluitschema is met een halfgolfgelijkrichter op een diode en met een begrenzingsweerstand van 30 kOhm.

AANDACHT! De meeste circuits met directe aansluiting op het 220 V-netwerk hebben een ernstig nadeel - ze zijn gevaarlijk voor menselijk letsel met hoogspanning - 220 V. Daarom moeten ze zorgvuldig worden gebruikt, met zorgvuldige isolatie van alle stroomvoerende delen.

Gedetailleerde informatie over het aansluiten van de LED op een 220 V-netwerk hier beschreven.

Hoe diodes van een voeding te voorzien?

De meest populaire transformatorloze schakelende voedingen (PSU's) bieden 12 V bescherming tegen stroom, kortsluiting, oververhitting, enz.

Daarom zijn LED's in serie geschakeld en wordt hun stroom beperkt door een conventionele weerstand. De ketting bevat 3 of 6 diodes. Hun aantal wordt bepaald door de voorwaartse spanning van de diode. Hun som voor stroombegrenzing moet 0,5-1 V lager zijn dan de uitgangsspanning van de PSU.

Lees ook

Een LED aansluiten op 12 volt

 

Kenmerken van het aansluiten van RGB- en COB-LED's

LED's met afkorting RGB - Dit zijn polychrome of meerkleurige lichtstralers van verschillende kleuren. De meeste zijn samengesteld uit drie LED-kristallen, die elk een andere kleur uitstralen.Zo'n assemblage wordt een kleurentriade genoemd.

Het aansluiten van een RGB-led gaat op dezelfde manier als conventionele leds. In elk geval van zo'n meerkleurige lichtbron is er één kristal: rood - rood, groen - groen en blauw - blauw. Elke LED heeft zijn eigen bedrijfsspanning:

• blauw - van 2,5 tot 3,7 V;
• groen - van 2,2 tot 3,5 V;
• rood - van 1,6 tot 2,03 V.

Kristallen kunnen op verschillende manieren met elkaar verbonden worden:

• met een gemeenschappelijke kathode, d.w.z. drie kathoden zijn met elkaar verbonden en met een gemeenschappelijke aansluiting op de behuizing, en de anoden hebben elk hun eigen aansluiting;
• met een gemeenschappelijke anode - respectievelijk voor alle anoden is de uitvoer gemeenschappelijk en zijn de kathoden individueel;
• onafhankelijke pinout - elke anode en kathode heeft zijn eigen uitgang.

Daarom zullen de waarden van de stroombeperkende weerstanden anders zijn.

Aansluiting van RGB-LED-kristallen volgens het schema met een gemeenschappelijke kathode.

Aansluiting "met een gemeenschappelijke anode".

In beide gevallen heeft de diodebehuizing 4 draadgeleiders, pads in SMD-LED's of een pin in de piranhabehuizing.

In het geval van onafhankelijke LED's zijn er 6 uitgangen.

In geval dat SMD 5050 LED-kristallen zijn als volgt gerangschikt:

In het geval van meerkleurige 3 onafhankelijke kristallen van groen, rood en blauw. Houd er daarom bij het berekenen van de waarden van weerstanden rekening mee dat elke kleur zijn eigen diodespanning heeft.

COB-LED's aansluiten

De afkorting COB is de eerste letter van de Engelse uitdrukking chip-on-board. In het Russisch zal het zijn - een element of een kristal op het bord.

De kristallen worden gelijmd of gesoldeerd op een warmtegeleidend saffier- of siliciumsubstraat. Na controle van de juiste elektrische aansluitingen worden de kristallen gevuld met een gele fosfor.

COB-LED's - dit zijn matrixstructuren bestaande uit tientallen of honderden kristallen, die in groepen zijn verbonden met een gecombineerde inclusie van halfgeleider pn-overgangen. Groepen zijn opeenvolgende ketens van LED's, waarvan het aantal overeenkomt met de voedingsspanning van de LED-matrix. Bij 9 V zijn dit bijvoorbeeld 3 kristallen, 12 V - 4.

Lees ook

Hoe LED op Arduino-bord aan te sluiten

 

In serie geschakelde kettingen zijn parallel geschakeld. Zo wordt het benodigde vermogen van de matrix verkregen. Blauwe gloedkristallen zijn gevuld met gele fosfor. Het straalt blauw licht opnieuw uit naar geel, waardoor het wit wordt.

Lichtkwaliteit, d.w.z. kleurweergave reguleren in het productieproces de samenstelling van de fosfor. Een- en tweecomponenten fosfor geeft lage kwaliteit, omdat het 2-3 emissielijnen in het spectrum heeft. Drie- en vijfcomponenten - redelijk acceptabele kleurweergave. Het kan oplopen tot 85-90 Ra en zelfs hoger.

Het aansluiten van dit type light emitters levert geen problemen op. Ze worden ingeschakeld als een normale krachtige LED, gevoed door een standaard stroombron. Bijvoorbeeld 150, 300, 700 mA. De fabrikant van COB-matrices raadt aan om te kiezen voor actuele bronnen met een marge. Het helpt bij het in gebruik nemen van een armatuur met een COB-matrix.