Правильні схеми підключення світлодіода

терморегулятори світлодіода

Перш ніж перейти до розгляду питання про правильне підключенні світлодіода, необхідно навчитися визначати його полярність. Найчастіше індикаторні світлодіоди мають два висновки: анод і катод. Набагато рідше в корпусі діаметром 5 мм зустрічаються екземпляри, які мають 3 або 4 виведення для підключення. Але і з їх терморегулятори розібратися теж нескладно.

Всього існує 3 надійних способу визначення полярності: візуальний, за допомогою мультиметра і шляхом підключення до джерела напруги. Кожен з них по-своєму унікальний і цікавий, в зв’язку з чим дана тема винесена в окрему статтю: «Де плюс, а де мінус?»

SMD-світлодіоди можуть мати 4 виведення (2 анода і 2 катода), що обумовлено технологією їх виробництва. Третій і четвертий висновки можуть бути електрично незадіяними, але використовуватися в якості додаткового відводу тепла. Наведене розташування висновків не є стандартом. Для обчислення полярності краще спочатку заглянути в datasheet, а потім підтвердити побачене мультиметром. Візуально визначити полярність SMD-світлодіоди з двома висновками можна по зрізу. Зріз (ключ) в одному з кутів корпусу завжди розташований ближче до катода (мінуса).

Найпростіша схема підключення світлодіода

Немає нічого простішого, ніж підключити світлодіод до низьковольтного джерела постійної напруги. Це може бути батарейка, акумулятор або малопотужний блок живлення. Краще, якщо напруга буде не менше 5 В і не більше 24 В. Таке підключення буде безпечним, а для його реалізації знадобиться лише 1 додатковий елемент — малопотужний резистор. Його завдання — обмежити струм, що протікає через p-n-перехід на рівні не вище номінального значення. Для цього резистор завжди встановлюють послідовно з випромінюють діодом.

Завжди слідкуйте за правильністю полярності при підключенні світлодіода до джерела постійної напруги (струму).

Якщо зі схеми виключити резистор, то струм в ланцюзі буде обмежений тільки внутрішнім опором джерела ЕРС, яке дуже мало. Результатом такого підключення стане миттєвий вихід з ладу випромінює кристала.

Розрахунок обмежувального резистора

Поглянувши на вольт-амперну характеристику світлодіода, стає зрозуміло: наскільки важливо не помилитися при розрахунку обмежувального резистора. Навіть невелике зростання номінального струму призведе до перегріву кристала і, як наслідок, до зниження робочого ресурсу. Вибір резистора виробляють за двома параметрами: опору і потужності. Опір розраховують за формулою:

  • U — напруга живлення, В;
  • ULED — пряме падіння напруги на світлодіоді (паспортне значення), В;
  • I — номінальний струм (паспортне значення), А.

Отриманий результат слід округлити до найближчого номіналу з ряду Е24 в більшу сторону, а потім розрахувати потужність, яку повинен буде розсіювати резистор:

R — опір резистора, прийнятого до установки, Ом.

Більш детальну інформацію про розрахунки з практичними прикладами можна отримати в статті про розрахунок резистора для світлодіода. А той, хто не бажає занурюватися в нюанси, може швидко розрахувати параметри резистора за допомогою онлайн-калькулятора.

Включення світлодіодів від блоку живлення

Мова піде про блоки живлення (БП), що працюють від мережі змінного струму 220 В. Але навіть вони можуть сильно відрізнятися один від одного вихідними параметрами. Це можуть бути:

  • джерела змінної напруги, всередині яких є тільки понижуючий трансформатор;
  • нестабілізовані джерела постійної напруги (ІСН);
  • стабілізовані ІСН;
  • стабілізовані джерела постійного струму (світлодіодні драйвери).

Підключити світлодіод можна до будь-якого з них, доповнивши схему потрібними радіоелементами. Найчастіше в якості блоку живлення застосовують стабілізовані ІСН на 5 В або 12 В. Даний тип БП має на увазі, що при можливих коливаннях напруги мережі, а також при зміні струму навантаження в заданому діапазоні напруга на виході змінюватися не буде. Ця перевага дозволяє підключати до БП світлодіоди, використовуючи тільки резистори. І саме такий принцип підключення реалізований в схемах з індикаторними світлодіодами. Підключення потужних світлодіодів та світлодіодних матриць потрібно робити через стабілізатор струму (драйвер). Незважаючи на їх більш високу вартість, тільки так можна гарантувати стабільну яскравість і тривалу роботу, а також виключити передчасну заміну дорогого светоизлучающего елемента. Таке підключення не вимагає наявності додаткового резистора, а світлодіод приєднується безпосередньо до виходу драйвера з дотриманням умови:

  • Iдрайвера — струм драйвера за паспортом, А;
  • ILED — номінальний струм світлодіода, А.

При недотриманні умови, підключений світлодіод перегорить від перевантаження по струму.

Як джерело живлення можна використовувати навіть одну пальчиковую батарейку на 1,5 В. Але для цього доведеться зібрати невелику електричну схему, яка дозволить підвищити напругу живлення до потрібного рівня. Про те, як це зробити, можна дізнатися зі статті «Як підключити світлодіод від батарейки на 1,5 В».

послідовне підключення

Зібрати робочу схему на одному светодиоде — нескладно. Інша справа, коли їх кілька. Як правильно підключити 2, 3 … N світлодіодів? Для цього потрібно навчитися розраховувати більш складні схеми включення. Схема послідовного підключення являє собою ланцюг з декількох світлодіодів, в якій катод першого світлодіода з’єднаний з анодом другого, катод другого з анодом третього і так далі. Через все елементи схеми тече струм однакового розміру:

А падіння напруги сумуються:

Виходячи з цього, можна зробити висновки:

  • об’єднувати в послідовний ланцюг доцільно тільки світлодіоди з однаковим робочим струмом;
  • при виході з ладу одного світлодіода відбудеться обрив ланцюга;
  • кількість світлодіодів обмежена напругою БП.

паралельне підключення

Якщо від БП з напругою, наприклад, 5 В, необхідно запалити кілька світлодіодів, то їх доведеться з’єднати між собою паралельно. При цьому послідовно з кожним світлодіодом потрібно поставити резистор. Формули для розрахунку струмів і напруг приймуть такий вигляд:

Таким чином, сума струмів в кожній гілці не повинна перевищувати максимально допустимий струм БП. При паралельному підключенні однотипних світлодіодів досить розрахувати параметри одного резистора, а решта — будуть такого ж номіналу.

Всі правила послідовного і паралельного підключення, наочні приклади, а також інформацію про те, як не можна включати світлодіоди, можна знайти в даній статті.

змішане включення

Розібравшись зі схемами послідовного і паралельного підключення, прийшов час комбінувати. Один з варіантів комбінованого підключення світлодіодів показаний на малюнку.

До речі, саме так влаштована кожна світлодіодна стрічка.

Включення в мережу змінного струму

Підключати світлодіоди від БП не завжди доцільно. Особливо, якщо мова йде про необхідність зробити підсвічування вимикача або індикатор наявності напруги в мережевому подовжувачі. Для подібних цілей достатньо буде зібрати одну з простих схем підключення світлодіода до мережі 220 В. Наприклад, схема з струмообмежувальні резистори і випрямним діодом, що захищає світлодіод від зворотного напруги. Опір і потужність резистора обчислюють за спрощеною формулою, нехтуючи падінням напруги на світлодіоді і діод, так як воно на 2 порядки менше напруги мережі:

Через великої потужності розсіювання (2-5 Вт), резистор часто замінюють неполярних конденсатором. Працюючи на змінному струмі, він як би «гасить» зайву напругу і майже не нагрівається.

Підключення миготливих і багатобарвних світлодіодів

Зовні миготливі світлодіоди нічим не відрізняються від звичайних аналогів і можуть блимати одним, двома або трьома кольорами по заданому виробником алгоритму. Внутрішнє відмінність полягає в наявності під корпусом ще однієї підкладки, на якій розташований інтегральний генератор імпульсів. Номінальний робочий струм, як правило, не перевищує 20 мА, а падіння напруги може варіюватися від 3 до 14 В. Тому перед підключенням миготливого світлодіода потрібно ознайомитися з його характеристиками. Якщо їх немає, то дізнатися параметри можна експериментальним шляхом, підключившись до регульованого БП на 5-15 В через резистор опором 51-100 Ом.

У корпусі багатоколірного RGB-світлодіоди розташовані 3 незалежних кристала зеленого, червоного і синього кольору. Тому при розрахунку номіналів резисторів потрібно пам’ятати, що кожному кольору світіння відповідає своє падіння напруги.

Ще раз про трьох важливих моментах

  1. Прямий номінальний струм — головний параметр будь-якого світлодіода. Занижуючи його, ми втрачаємо в яскравості, а завищуючи — різко скорочуємо термін служби. Тому найкращим джерелом харчування є світлодіодний драйвер, при підключенні до якого через світлодіод завжди буде протікати постійний струм потрібної величини.
  2. Напруга, наведене в datasheet до світлодіоду, не є визначальним і лише вказує на те, скільки вольт впаде на p-n-переході при протіканні номінального струму. Його значення необхідно знати для того, щоб правильно вирахувати опір резистора, якщо світлодіод буде працювати від звичайного БП.
  3. Для підключення потужних світлодіодів важливо не тільки надійне електроживлення, але і якісна система охолодження. Установка на радіатор світлодіодів з потужністю споживання більше 0,5 Вт стане запорукою їх стабільної і тривалої роботи.
Ссылка на основную публикацию