Пайка светодиодов последовательно

Содержание

Правила пайки светодиодов разного типа

Пайка светодиодов последовательно

Светодиоды присутствуют в электронных приборах, детских игрушках и бытовой технике, где сигнализируют работу определенной функции или исполняют декоративную роль.

Из мощных лампочек собирают источники света: прожектора, лампы, ленты для подсветки. В случае сгорания детали требуется пайка светодиодов, а во время монтажа освещения возникает проблема соединения кусков лент.

Разновидности деталей и способы их пайки

Обычный индикаторный светодиод для печатных плат состоит из стеклянной колбы с токоведущими ножками и напоминает маленькую лампочку.

Пайку осуществляют паяльником мощностью до 60 Вт с температурой нагрева жала 260 °C. Сначала провода или контакты платы лудят припоем с канифолью.

Аналогичное действие выполняют с токоведущими ножками светодиода. Когда все будет готово, с помощью флюса и олова осуществляют пайку. Время нагрева каждой точки не должно превышать 5 секунд.

SMD светодиоды, обычно применяемые для освещения, не имеют токоведущих ножек. Вместо них на корпусе детали расположены контактные площадки.

Пайка осуществляется паяльником мощностью 12 Вт с двойным разветвлением жала.

Как устроена светодиодная лента

Гибкая основа ленты служит печатной платой с токоведущими нитями для SMD светодиодов. На лицевой поверхности расположен диодный блок. Он сгруппирован по три элемента, включающие диод и ограничительный резистор.

Каждый блок отделяет разметка в виде рисунка ножниц. На этом месте светодиодная лента перерезается, если надо ее укоротить или повернуть при прокладке в другую сторону. Светодиодный блок имеет токоведущие контакты для припаивания проводов или установки соединительных коннекторов.

С тыльной стороны нанесен клеящий слой, закрытый защитной пленкой. Во время монтажа лента просто приклеивается к алюминиевому профилю или на любую чистую поверхность.

Работает лента от постоянного тока напряжением 12 или 24 вольта. Источником служит блок питания. Бывают ленты, рассчитанные на напряжение 36 и 48 вольт, но в быту они редко используются.

Для светодиодных лент применяют одноцветные и трехцветные SMD диоды. Самый распространенный – первый вариант с одним кристаллом. Диоды светятся белым, синим, красным или другим цветом.

Второй вариант – это лампочки с тремя кристаллами. Один RGB диод способен светиться, например, красным, синим и зеленым цветом. Переключение свечения осуществляется контроллером.

Продаются светодиодные ленты рулонами длиной по 5 м. На каждый 1 м может быть припаяно 30, 60 и более лампочек. Для защиты от влаги и механических повреждений производят изделия с силиконовым покрытием.

Правила соединения

Куски светодиодной ленты соединяют, соблюдая полярность. Изделие с одноцветными лампочками имеет 2 контакта. На RGB ленте присутствует 4 контакта. Провод используют сечением 0,75–0,8 мм в разноцветной изоляции, чтобы не спутать полюса.

Сращивание более 5 м не рекомендуется. Из-за падения напряжения дальние светодиоды будут светиться не на полную мощность.

Для пайки проводов используют паяльник мощностью 25–60 Вт. Максимальная температура нагрева жала – 300 °C. Потребуется флюс, тонкий припой и канифоль. Без паяльника соединение выполняют коннекторами.

Пайка проводов под углом

Когда светодиодная подсветка выполнена из нескольких параллельных полос, для их спаривания провода к каждому куску ленты лучше припаять под углом 90°. Причем минус и плюс фиксируют на контактах двух соседний диодных блоках.

На свечение диодов такое подключение не влияет, зато провода располагаются без накладки. У RGB ленты под углом припаивают 4 провода.

Пайка ленты покрытой силиконом

Защитное покрытие из силикона скрывает под собой токоведущие контакты. Чтобы к ним добраться выполняют зачистку острым ножом.

Если придется паять провода к ленте с защитой IP68, то после всей процедуры оголенный край заталкивают внутрь защитной оболочки. Пустоту заливают жидким силиконом на глубину 10 мм и ставят заглушку, продев сквозь технические отверстия токоведущие жилы.

Когда коннекторы нужны

Чтобы быстро соединить ленту с проводами или два куска между собой без пайки используют коннекторы. Соединительные элементы подбирают соответствующей ширины. Самый распространенный размер – 8 и 10 мм. Количество контактов в коннекторе и на светодиодной ленте должно соответствовать.

Коннекторы делятся на три вида:

  • прямые элементы для сращивания двух кусков лент;
  • для соединения двух кусков под углом 90°;
  • для соединения проводами, чтобы получить произвольный угол.

По типу подключения коннекторы бывают:

  • прижимные;
  • с защелкой;
  • прокалывающие.

Потребность в коннекторе возникает при отсутствии паяльника или для временного соединения.

Недостатки соединительных коннекторов

Коннектор удобен для быстрого соединения и не требует дополнительной изоляции. Однако в точке соединения токоведущих контактов уменьшается сечение. Во время длительной работы происходит нагрев.

Контакты подгорают, ухудшая проводимость тока. От нагрева страдают светодиоды, расположенные рядом с коннектором. Детали выходят из строя или снижается яркость свечения.

Отсутствие пайки сопровождается окислением контактов. Медь от воздействия кислорода зеленеет. Ток слабее проходит через контакты. Диоды начинают притухать, мигать, а со временем перестают гореть.

Соединение внахлест без проводов

Чтобы правильно соединить два куска внахлест, концы светодиодной ленты отрезают впритык к токоведущим контактам. С тыльной стороны одного куска счищают клеящий слой. Контакты смазывают флюсом, лудят оловом до появления серебристой пленки.

Два куска ленты стыкуют внахлест, соблюдая полярность. Контакты прогревают паяльником не более 5 секунд. За это время олово создаст прочное соединение.

Порядок работ

При соединении коннектором подбирают элемент, соответствующий по ширине светодиодной ленты и количеству контактов. Если есть силиконовое покрытие, его удаляют острым ножом.

Открывают крышечку коннектора, вставляют один конец ленты так, чтобы контакты совпали с токоведущими площадками. Крышечку прочно сжимают пальцами до легкого щелчка. Аналогичную процедуру повторяют со вторым концом ленты.

Чтобы на парных контактах припаять провода к светодиодным лентам выполняют следующие действия:

  • конец провода зачищают от изоляции длиной 5 мм;
  • оголенные медные жилы сгибают под углом 90 °C;
  • с помощью флюса и припоя лудят токоведущие парные контакты, а также оголенные концы медных жил;
  • луженый конец жилы прикладывают к токоведущему контакту и быстрым прикосновением паяльника наплавляют на соединение олово;
  • аналогично надо припаивать ко второму контакту провод.

У RGB ленты 4 контакта расположены близко друг к другу. Провода разумно припаять по два штуки на соседних модулях, чтобы не получилось замыкание.

Полярность диодов

Когда требуется самостоятельно спаять схему на печатной плате, надо определить полярность светодиодов, иначе они не будут светить. Находят плюс и минус тремя способами.

Зрительное определение. На корпусе мощных SMD светодиодов стоят обозначения «–» и «+» или цветная маркировка. Индикаторные диоды в виде лампочки определяют по токоведущим ножкам.

У новой детали минус длиннее плюса. А если посмотреть через прозрачную колбу на кристалл, то минусовая ножка будет отходить от его низа – подставки.

Определение свечением при подключении к аккумулятору. Для простого эксперимента светодиод соединяют последовательно с резистором сопротивлением от 680 Ом.

Вторую токоведущую ножку диода и выход сопротивления подключают к аккумулятору 12 вольт. Зная плюс и минус батареи, определяют полярность светодиода, когда появится свечение.

Измерение мультиметром. Тестер переводят в режим измерения сопротивления и щупами касаются концов токоведущих ножек.

Если плюсовой провод красного цвета правильно попал на плюс диода, а черный провод на минус, мультиметр покажет сопротивление примерно 1,7 кОм. При неправильной полярности на тестере ничего не отобразится.

Из всех вариантов самым безопасным считается определение полярности мультиметром.

Ошибки при пайке

Допущенные ошибки пайки и соединения приведут к миганию светодиодов, а также выходу лампочек из строя. Плохое соединение получится, если ставить коннектор на токоведущие контакты ленты, подвергавшиеся перед этим пайке. Проблема связана с разной толщиной наплавления олова.

Пайка паяльником, перегретым до температуры выше 300 °C, сжигает внутри ленты токоведущие нити. Не допускается вместо флюса использование кислоты. Агрессивный раствор аналогично разъедает контакты.

Большинство дешевых китайских лент имеют контакты из сомнительных сплавов. Даже при соблюдении правил пайки результат будет отрицательным. От подобных изделий лучше отказаться.

Источник: https://svaring.com/soldering/praktika/pajka-svetodiodnoj-lenty

Как правильно следует паять светодиоды

В наше время самым распространенным видом освещения является светодиодное. Благодаря огромному количеству преимуществ, такие источники света заняли свое место практически в любой сфере человеческой деятельности.

Светодиоды

Без них уже нельзя представить радиоэлектронную технику, современные игрушки и многие другие атрибуты современного общества. Особенно часто в качестве осветительных приборов сегодня используются светодиодные ленты. Поэтому очень важно знать, как паять диоды своими руками, чтобы самостоятельно чинить в быту вышедшие из строя радиоэлектрические детали или их правильно заменить.

Вспоминаем курс школьной физики

Для того чтобы паять светодиоды (например, типа SMD), необходимо знать, что обозначают некоторые знаки, нанесенные на схемы. А именно:

  • «U». Это буквой на всех электрических схемах обозначают напряжение. Оно измеряется в В (вольтах);
  • «I». Под этим обозначением кроется ток. Он измеряется в А (амперах);
  • «R». Такая буква означает электрическое сопротивление элементов схемы. Этот показатель измеряется в Ом (омах).
Читайте также  Как пользоваться канифолью при пайке

Все перечисленные выше значения отражают закон Ома, который описывается следующей формулой:

Кроме этого необходимо понимать, что под буквой «Р» находится мощность, которая измеряется в Вт (ваттах). Мощность определяется по следующей формуле:

Расшифровку этих значений необходимо обязательно знать для того, чтобы правильно припаять светодиоды в любые схемы и платы.

Каким образом подключаются диоды

Прежде чем приступать к пайке светодиодов (например, типа SMD), необходимо знать, каким образом они подключаются к схеме или последовательно друг к другу (если речь идет о светодиодных лентах).

Обратите внимание! Светодиоды, чаще всего, подключатся в сеть с напряжением в 12 или 9 В. Но обычно приборы рассчитаны на уровень потребляемого тока в 0,02 А (20 мА).

Стабилизатор тока

Идеальным вариантом для светодиодов является подключение их через стабилизатор тока. При этом следует помнить, что такие стабилизаторы обойдутся несколько дороже, чем единичные светодиоды (например, типа SMD). Это нужно учитывать, при самостоятельной сборке радиоэлектрических приборов.

Для того чтобы запитать светодиоды желтого и красного свечения, зачастую необходимо напряжение в 2,0 В. В то же время для питания светодиодов синего, зеленого и белого цветов — 3,0 В.
Разобраться в этом вопросе поможет следующий пример:

  • в наличии имеется батарея на 12 В, а также светодиоды на 0,02 А и 2,0 В;
  • самым простым решением здесь будет подача напряжения в 2,0 В на каждый диод;
  • при этом лишние 10 В необходимо будет погасить при помощи резистора. Его еще часто называют сопротивлением;
  • используя закон Ома, вычисляем величину сопротивления (R = U/I). В результате получаем R = 10,0/0,02 = 500 Ом;
  • также, чтобы уберечь сопротивление от лишнего тепла, необходимо провести расчеты его мощности. В результате получится Р = 10,0 * 0,02 А = 0,2 Вт.

Для большей надежности необходимо брать сопротивление немного большей емкости.
Обратите внимание! При увеличении мощности сопротивления естественным образом увеличатся его габаритные размеры.
Зная вышеприведенные аспекты, вы сможете правильно подключить светодиоды к батарее, используя для этого резистор. Главное здесь точно соблюдать полярность используемых деталей.

Что необходимо для работы

Многие любители радиоэлектроники, практикующие самостоятельную сборку различных приборов, интересуются возможностью самостоятельной пайки светодиодов (например, типа SMD) для схем. При наличии должных инструментов, а также знаний, самостоятельное создание таких схем вполне возможно.
Для такого вида работ вам понадобятся:

  • тестер;
  • калькулятор;
  • медицинский пинцет (необязательно, но рекомендуется);
  • паяльник.

Тестер

Обратите внимание! При работе со светодиодами, особенно при их проверке, нужно следить за тем, чтобы не направлять луч, идущий от этих элементов, себе в глаза.

Как видим, набор инструментов здесь невелик и легко найдется в любом доме. С таким набором вы сможете правильно припаять диоды, как в схеме, так и последовательно в составе светодиодной ленты.

Строение диодных элементов и как их паять

Стандартный светодиод представляет собой стеклянную колбу с примерным диаметром в 5 мм, к которой прикреплен ножки-выводы.

Внешний вид диода

Короткая ножка представляет собой минусовый вывод, а длинная – плюсовой. Если их перепутать при пайке, то светодиод не загорится.
Процесс пайки таких элементов имеет следующий алгоритм:

  • каждый диод размещаем в своем месте;
  • места пайки следует обработать обычным оловом, флюсом;
  • после этого прикладываем к ним на пару секунд паяльник;
  • после этого остатки ножек можно просто откусить.

После того как вы припаяли все светодиоды к схеме, необходимо проверить дело рук своих. Для этого их следует подсоединить к питанию. Если все диоды светятся, это означает, что вы все сделали правильно.
Кроме этого есть светодиоды, которые для удобства работы с ними, выпускаются в виде специальных лент. Их можно нарезать и соединять друг с другом, что дает возможность использовать их для подсветки помещений, витрин и т.д.

Места для разрезания led ленты и пайки проводов

Резать такую ленту нужно только в соответствующих местах. Если разрезать в другом месте, то вы просто испортите изделие, повредив соединение светодиодов. Спаивать такие кусочки нужно с помощью специальных контактных площадок, которыми заканчиваются эти участки.

Обратите внимание! Паять светодиодные ленты можно при помощи паяльника с мощностью в 40 В.

В качестве флюса здесь стоит использовать специальный раствор, который имеет вид геля. Помните, что концы проводов в данной ситуации стоит хорошо залудить. Также моно использовать специальные приспособления для создания контактов между кусками светодиодной ленты – коннекторы. Но они стоят достаточно дорого, поэтому редко применяются.

Особенности пайки

После того, как мы освежили школьные знания и азы подключения светодиодных элементов, а также нашли все необходимые инструменты, можно приступать к непосредственной работе с деталями.
Светодиоды можно подключать последовательно. Здесь важно знать, как это следует делать правильно.

Обратите внимание! Для того чтобы последовательно припаять диоды, следует подбирать их с одинаковыми параметрами.

Получившиеся цепочки светодиодов можно использовать в самых различных приборах и назначениях. Наиболее часто с их помощью организуют различного рода подсветки (открытые или закрытые) помещений, а также транспортных средств. При установке таких цепочек следует помнить о том, что напряжение в электросети автомобиля будет выше, чем 12 В (14-14,5 В). Для сети питания машины не характерно постоянство напряжение. Чтобы подавить возможные помехи, нужны специальные стабилизаторы напряжения.

Микросхема КРЕН8А

Самостоятельный сбор стабилизаторов напряжения возможен на основе микросхем КРЕН8А и К142ЕН8А для сети 9 В. Микросхемы КРЕН8Б и К142ЕН8Б подойдут для сети напряжения в 12 В.
Для припайки данного элемента подойдет малогабаритный паяльник. Его жало должно нагреваться до 260 градусов.

Обратите внимание! Длительность процесса пайки на каждую точку должна составлять 3-5 секунд.

Что сама пайка прошла правильно, необходимо знать следующие правила и рекомендации:

  • при отсутствии даже минимального опыта пайки необходимо предварительно потренироваться. Иначе велик риск того, что светодиоды не будут работать или вообще испортятся. Для повышения своих навыков следует использовать провода с разным сечением;
  • обязательно необходимо использовать стандартный оловянно-свинцовый припой, флюс для алюминия;

Флюс для алюминия

  • провода, которые не были покрыты окислами, необходимо сразу же после оголения лудить. Для этого нужно взять небольшое количество припоя и разогреть его на жале паяльника. Затем касаемся им канифоли и проводим по оголенным участкам проводов. В результате таких манипуляций припой растечется тонкой пленкой;
  • иногда лужение не допускается. Тогда провод следует положить на таблетку аспирина и нагреть паяльником. Нагревание длится 3-5 секунд.

Процесс пайки светодиодов

Зная эти правила, вы сможете правильно спаять светодиоды последовательно.

Другой вариант пайки

Кроме обычных светодиодов, существуют чипы, которые монтируются в светодиодные ленты. Наиболее часто встречаемыми на сегодняшний день являются светодиоды типа SMD.

Светодиод SMD

Этот элемент электросхемы представляет собой безвыводной компонент. SMD не имеет традиционных проволочных выводов из меди. Поэтому такие элементы соединяются с помощью дорожек печатной платы. Для соединения SMD диода с платой также используется пайка. К ним необходимо припаять дорожки путей и контактные площадки.
Запаять такой компонент схемы несложно, поскольку для этого можно использовать маломощный тип паяльника на 10-12 Вт. Поэтому можно вполне удобно и быстро спаять каждый последовательно расположенные контакт в отдельности.

Пайка SMD-компонентов

Бывают ситуации, когда необходимо выпаять SMD-компоненты для их замены или проверки. В такой ситуации, чтобы не допустить перегрева элемента, нужно прогревать все его выводы одновременно. Если такая потребность с SMD-компонентами случается часто, тогда имеет смысл приобрести специальный набор жал для паяльника.Эти жала должны иметь два или три маленьких разветвленных окончания. С ними очень легко работать с SMD, так как риск их повреждения минимизируется даже в тогда, когда они приклеены к печатной плате.

Иногда невозможно использовать маломощный паяльник. Тогда, чтобы не повредить элемент во время пайки, к жалу мощного паяльника следует навить медный провод с диаметром в один миллиметр.

Источник: https://1posvetu.ru/montazh-i-nastrojka/kak-payat-svetodiody.html

Последовательное соединение светодиодов

При разработке электрических схем, в которых задействовано более одного светодиода, возникает вопрос какое соединение светодиодов лучше выбрать: последовательное или параллельное? Забегая вперед отметим, что последовательное включение всегда более эффективно, но не всегда легко реализуемо. Разберемся почему?

Вольтамперная характеристика светодиода (ВАХ)

Светодиод – нелинейный элемент электрической цепи, его ВАХ по форме практически идентична  обычному кремниевому диоду. На рисунке 1 приведена ВАХ мощного белого светодиода, одного из ведущих мировых производителей.

Рисунок 1

По графику видно, что при увеличении напряжения всего на 0,2 В (например, участок 2,9…3,1 В), сила тока увеличивается более чем в два раза (с 350 мА до 850 мА). Справедливо и обратное: при изменении тока в достаточно широких пределах, падение напряжения изменяется весьма незначительно. Это очень важно.

Второй важный момент – падение напряжения от образца к образцу в одной партии может отличаться на несколько десятых долей вольта (технологический разброс). По этой причине источник питания светодиодов должен иметь стабилизацию  по току, а не по напряжению. Световой поток, кстати, нормируется также в зависимости от прямого тока. Теперь посмотрим, как эта информация пригодится при выборе схемы подключения.

Последовательное соединение (рисунок 2).

Рисунок 2

На схеме показано последовательное включение трех светодиодов HL1…HL3 к источнику постоянного тока J. Для простоты возьмем идеальный источник тока, т.е. источник, обеспечивающий  постоянный ток одинаковой величины, независимо от нагрузки.

Читайте также  Пайка оптоволоконного кабеля

Поскольку сила тока в замкнутом контуре одинакова, через каждый элемент, последовательно включенный в этот контур, протекает ток одинаковой величины I1=I2=I3=J. Соответственно обеспечивается одинаковая яркость свечения.

Разница в падениях напряжения на отдельных светодиодах не имеет в этом случае никакого значения и отражается только на величине разности потенциалов между точками 1 и 2.

Рассмотрим конкретный пример расчета подобной схемы. Пусть требуется обеспечить питание трех последовательно включенных светодиодов током 350 мА. Падение напряжения при этом токе по данным производителя может составлять значение от 2,8 В до 3,2 В.

Рассчитаем требуемый диапазон выходного напряжения источника тока:

Umin=2,8×3=8,4 В;

Umax=3,2×3=9,6 В.

Максимальная мощность потребляемая светодиодами составит P=9,6×0,35=3,4 Вт.

Таким образом источник должен иметь следующие параметры:

Выходной стабильный ток – 350 мА;

Выходное напряжение – 9 В ±0,6В (или ±7%);

Выходная мощность – не менее 3,5 Вт.

Все предельно просто.

Серийно выпускающиеся источники питания для светодиодов (драйверы) обычно имеют более широкий диапазон выходного напряжения, чтобы разработчик светотехнического устройства не был привязан к конкретному количеству излучающих диодов, а имел некоторую свободу действий. В таком случае можно к одному и тому же источнику подключать последовательно, например, от 1-го до  8-ми светодиодов.

Тем не менее, последовательная схема включения имеет свои недостатки.

  1. Во-первых, при выходе из строя одного из диодов в цепи – по понятным причинам гаснут и все остальные. Исключение – короткое замыкание светодиода – в этом случае цепь не обрывается.
  2. Во-вторых, при большом количестве светодиодов, сложнее реализовать низковольтное питание.

Например, в случае если стоит задача запитать 10 светодиодов последовательно (это падение напряжения порядка 30 В) от автомобильного аккумулятора, то без повышающего преобразователя не обойтись. А это уже дополнительные затраты, габариты и снижение КПД.

Параллельное соединение (рисунок 3).

Рисунок 3

Рассмотрим теперь параллельное соединение тех же светоизлучающих диодов.

Согласно первому закону  Кирхгофа:

J=I1+I2+I3,

Чтобы обеспечить каждому светодиоду одноваттный режим (I=350мА), источник тока должен выдавать 1050 мА при выходном напряжении порядка 3 В.

Как уже говорилось выше, светодиоды имеют некоторый технологический разброс параметров, поэтому на самом деле токи поделятся не поровну, а пропорционально своим дифференциальным сопротивлениям.

К примеру, если прямое падение напряжения, измеренное на этих светодиодах при токе 350 мА, составляло 2,9 В, 3 В, 3,1 В для HL1, HL2  и HL3 соответственно. То при включении по представленной схеме токи распределятся следующим образом:

I1≈360 мА;

I2≈350 мА;

I3≈340 мА.

Это значит, что и яркость свечения будет разная. Для выравнивания токов в такие цепи обычно последовательно светодиодам включают резисторы (рисунок 4).

Рисунок 4

Выравнивающие резисторы увеличивают потребляемую мощность общей схемы, а следовательно снижают эффективность.

Такой способ соединения чаще всего применяют с низковольтными источниками питания, например в портативных устройствах с электрохимическими источниками тока (аккумуляторами, батарейками). В других случаях рекомендуется соединить светодиоды последовательно.

 Последовательно-параллельное соединение

Если необходимо соединить большое кол-во светодиодов может быть применено последовательно-параллельное соединение. В этом случае несколько ветвей с последовательно соединенными светодиодами соединяются параллельно.

Источник: http://le-diod.ru/podklyuchenie-ustanovka/posledovatelnoe-soedinenie-svetodiodov/

Последовательное или параллельное подключение светодиодов?

В светильниках и фонариках применяется две схемы – последовательное и параллельное соединение светодиодов. У этих схем есть масса вариаций и комбинированных вариантов, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Чтобы понять какая схема соединений лучше – нужно узнать, что такое вольт-амперная характеристика и какая она у LED.

На фото LED матрица для подключения к сети 220В

Основные теоретические вопросы

Вольт-амперная характеристика (сокр. ВАХ) – это график отображающий зависимость величины тока протекающего через любой прибор от напряжения, приложенного к нему. Простая и очень ёмкая характеристика для анализа нелинейных компонентов. С её помощью можно выбрать режимы работы, и определить характеристики источника питания для прибора.

Взгляните на пример линейной и нелинейной ВАХ.

График под номером 1 на рисунке отображает линейную зависимость тока от напряжения, такую имеют все приборы резистивного характера, например:

  • Лампа накаливания;
  • обогреватель;
  • резистор (сопротивление);

График номер 2 – это ВАХ характерная для p-n переходов диодов, транзисторов и диодов.

Подробнее о работе диодов

Какое выбрать подключение светодиодов: последовательно или параллельно? Это сильно зависит от условий работы и источника питания, а также системы стабилизации напряжения и тока. Для правильного выбора нужно рассмотреть оба варианта.

Изначально шла речь о вольт-амперной характеристике не просто так, рассмотрим подробно её форму для Led приборов.

Обратите внимание, что в области напряжений ниже чем 2,5В, ток через светодиод протекает крайне малый или вообще не протекает. Преодолев уровень в 2,5 вольта через диод начинает протекать ток и он зажигается на участке от 2,5 до 3 вольт. После этого уровня ток начинает стремительно нарастать.

Для 5 мм диодов белого свечения рабочий ток – 20мА при 3В, а при 3.5 вольта ток будет равняться 80 мА, что в четверо превышает номинал.

Яркость диода хоть и зависит от протекающего через него тока, но при чрезмерно больших значениях LED светится не намного ярче, чем при номинале. Поэтому не стоит экспериментировать с высоким показателями – ваши диоды просто перегорят.

Значения напряжений могут различаться в зависимости от типов и конструкции LED, на это влияет их количество в одном корпусе, цвет, и даже материал который был выбран в качестве основы чипа.

Как правильно подключать?

При параллельном соединении светодиодов нужно пользоваться ограничительным резистором для каждого из диодов, как изображено на рисунке ниже. Это даёт возможность установить ток для каждого из элементов электрический схемы.

Схема параллельного соединения светодиодов

Ниже схема НЕ правильного подключения резистора в цепь.

Так подключать не правильно

При параллельном подключении светодиодов и любых других потребителей, напряжение на их выводах будет равным. С одной стороны это хорошо, но не для диодов. Каждый светодиод, даже набор взятый из одной партии, имеет небольшой технологический разброс параметров. Напряжение, необходимое для достижения номинального тока, может незначительно отличаться в пределах десятых долей вольта.

Выше вы видели вольт-амперную характеристику прибора и легко сделаете вывод, что незначительное превышение номинального напряжения ведет к лавинообразному росту тока и перегреву. Некоторые предлагают исключить и резистор из этой схемы, такое соединение светодиодов самое неудачное!

Общий ток в цепи равен сумме токов в каждой из ветвей параллельной цепи. Если выбирать, как соединять светодиоды для работы в цепи с повышенным напряжением (6 и более вольт), лучше использовать последовательное соединение.

Последовательное подключение диодов

При такой схеме вы можете использовать диоды в цепях с любым напряжением.

Напряжения между элементами распределятся в нужном количестве, а ток вы зададите резистором. Параллельное включение светодиодов не позволяет добиться такого результата. При последовательном подключении общий ток цепи будет равным току через один из элементов.

Варианты соединений

Чтобы выполнить последовательное соединение светодиодов на 220В, воспользуйтесь схемой ниже.

В данном случае в большей степени ограничивает ток конденсатор С1, он играет роль реактивного сопротивления. Подробнее о расчете конденсатора мы писали в статье. Для получения необходимого значения емкости конденсатора воспользуйтесь онлайн калькулятором:

Так вы можете подключить даже один светодиод.

Если вы хотите собрать схему последовательного соединения светодиодов на 100 вольт постоянного напряжения, в цепь нужно включить порядка 30 светодиодов. Тогда необходимое напряжение будет порядка 90 вольт. Расчёт резистора выполнить по формуле в предыдущих разделах статьи.

Конденсатор нужен для сглаживания пульсаций тока, резистор стоящий параллельно – для разряда конденсатора после отключения прибора, в целях безопасности. Если источник питания достаточно стабилизирован их можно исключить.

Альтернативный тип подключения

Последовательно-параллельное соединение светодиодов – встречается в прожекторах и других мощных светильниках, работающих как от постоянного, так и от переменного напряжения.

Как видите, матрица поделена на ветки, каждая из которых имеет токоограничивающий резистор. Конкретный экземпляр предназначен для замены штатной лампы плафона в салоне автомобиля. Если один диод выйдет из строя – одна цепь перестанет гореть, а остальные цепочки продолжат свечение.

Если вы не можете определиться, как подключить светодиоды последовательно или параллельно, есть альтернативный вариант — гибридное соединение. С первого взгляда непонятно в чем смысл.

Гибридный вариант принял достоинства от последовательного и параллельного соединения светодиодов. Схема будет работать полностью, даже если один из элементов в цепи перегорит, в тоже время остальные элементы не испытают перегрузки. Напряжение на каждом сегменте будет ограничено светодиодом с наименьшим падением.

Чтобы собрать светильник правильно, а LED работали долго и не перегревались, нужно определиться как подключать светодиоды — последовательно или параллельно. Вы ознакомились с сильными и слабыми сторонами каждого из вариантов. Благодаря полученным знаниям можно выполнить ремонт LED лампы или прожектора.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (2 5,00 из 5)
Загрузка…

Источник: https://SvetodiodInfo.ru/texnicheskie-momenty/posledovatelnoe-soedinenie-svetodiodov.html

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.

Читайте также  Флюс для пайки нержавейки оловом своими руками

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:

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

12 вольт

24 вольта

340 Ом 170 Ом 85 Ом 57 Ом 34 Ом 24 Ом 17 Ом 8.5 Ом 5.7 Ом
1.74 кОм 870 Ом 435 Ом 290 Ом 174 Ом 124 Ом 87 Ом 43 Ом 29 Ом
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.

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.

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.

Источник: http://electro-shema.ru/chertezhi/podklyuchenie-svetodiodov.html

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: