Co se stane, když zapojíte LED do série?

Použití LED pro osvětlení a zobrazení je spolehlivým a cenově výhodným řešením. LED diody mít velmi vysoká účinnost, spolehlivý, hospodárný, bezpečný, odolný ve srovnání s žárovkami a zářivkami. Tento článek popisuje způsoby, jak zapnout LED diody. Popisuje, jak napájet LED z počítače.

Co je to LED a jak funguje?

LED je především dioda. A stejně jako běžná dioda má LED dvě svorky (silové kontakty): anodu (plus) a katodu (mínus). To je způsobeno skutečností, že LED je polovodič, to znamená, že vede elektrický proud pouze v jednom směru (od anody ke katodě) a nevede jej v opačném směru (od katody k anodě). .

Takže, aby se LED rozsvítila, musíte jí projít elektrický proud ve směru od anody ke katodě. K tomu použijte kladné napětí na anodu a záporné napětí na katodu.

Tady začíná ta nejnepříjemnější část. Ukázalo se, že LED nemůže být připojena ke zdroji napájení přímo, protože to způsobí okamžité spálení LED. Důvod tohoto chování spočívá v následujícím. Řečeno jednoduchým každodenním jazykem, LED je velmi chamtivá a nerozumná osoba: poté, co získala neomezenou energii, začne spotřebovávat takovou energii, že není fyzicky schopna odolat.

Jak jsme již všichni uhodli, pro běžný provoz LED potřebuje přísný omezovač. Za tímto účelem je v sérii s LED instalován odpor, který slouží jako spolehlivý omezovač proudu a výkonu. Tento odpor se nazývá omezovací odpor.

Jaké typy LED existují?

Za prvé, LED diody lze oddělit podle barvy: červená, žlutá, zelená, modrá, fialová, bílá. Většina moderních LED je vyrobena z bezbarvého průhledného plastu, takže je nemožné určit barvu LED bez rozsvícení.

Za druhé, LED diody lze oddělit podle jmenovité spotřeby proudu. Rozšířené jsou modely s proudovým odběrem 10 miliampérů (mA) a 20 mA. Je třeba si uvědomit, že LED není schopna řídit spotřebovaný proud. To je důvod, proč jsme nuceni používat omezovací odpory.

Za třetí, LED diody lze rozdělit podle takových parametrů, jako jsou Pokles napětí v zapnutém stavu při jmenovitém proudu. Navzdory tomu, že se na tento parametr často zapomíná, jeho vliv je velmi, velmi významný. Díky tomuto parametru se někdy můžete zbavit omezovacího odporu.

LED(y) lze připojit k počítači různými způsoby.

Pro připojení LED pro jednoduché osvětlení je vhodné použít napájecí konektory, které poskytují 5 a 12 voltů. Pro připojení LED diod jako lehké hudby je vhodné použít LPT port počítače.

Připojení LED k napájení

Počítačový zdroj je vynikajícím zdrojem energie pro LED nebo řetězec LED, protože produkuje regulované napětí +5 voltů (V) a +12 V.

Konektor má tedy čtyři kontakty, ke kterým jsou vhodné čtyři vodiče: dva z nich jsou černé – to je „nula“, jeden červený vytváří napětí +5 voltů a jeden žlutý vytváří napětí +12 voltů.

Podívejme se na schéma zapojení одного LED.

Při napájení z 5 V je nutné zapojit do série s LED omezovací rezistor o hodnotě 100 až 200 Ohmů.

Při napájení z 12 V je nutné zapojit do série s LED omezovací rezistor o hodnotě 400 až 900 Ohmů.

Podívejme se na schéma zapojení dvouh LED diody.

Při napájení dvou LED od 5 voltů je třeba do obvodu zařadit rezistor do 100 Ohmů. Některé LED v takovém obvodu budou svítit příliš slabě (i bez rezistoru).

Při napájení dvou LED od 12 V je třeba do obvodu zařadit rezistor od 250 do 600 Ohmů.

Podívejme se na schéma zapojení tři и čtyři LED diody.

Při napájení tří LED z 12 V byste měli použít odpor s jmenovitým odporem od 100 do 250 ohmů.

Některé LED v tomto zapojení budou svítit příliš slabě (i bez odporu).

Univerzální princip výpočtu omezovacího odporu je popsán v článku „Metodika výpočtu napájení LED“.

Nahoře jsou schémata konzistentní rozsvícení LED diod. Existují také způsoby paralelní rozsvícení LED diod. Upozorňujeme, že paralelní zapojení znamená obvod, ve kterém se anody a katody všech LED přímo sbíhají do dvou bodů (dva paprsky).

Taková schémata zpravidla nejsou hospodárná a nebezpečná, a to jak pro napájení, tak pro LED. Kromě toho schémata paralelní inkluze jsou výpočtově složitější a náročné na zdroj energie, proto je použijeme jen ve speciálních případech. Pojďme se podívat, jak toto schéma vypadá.

na paralelní Při zapínání diod LED byste měli používat pouze identické diody LED s minimálními odchylkami ve vlastnostech. Odpor omezovacího odporu musí být vypočten a zvolen s vysokou přesností. Pokud jedna z LED selže, zbytek může vyhořet jeden po druhém během několika minut.

Doporučuji nikdy nepoužívat tento LED obvod. Pokud však podmínky vyžadují paralelní připojení, doporučuji vám použít následující možnost.

Tento obvod paralelního zapojení LED je prakticky bez nebezpečí sekvenčního spálení LED. V tomto případě je místo omezovacího odporu zahrnuto několik konvenčních usměrňovacích diod různých značek (NE LED).

Díky úbytku napětí na těchto diodách již napětí dosahující k LED není 5 Voltů, ale mnohem méně. Omezovací diody jsou voleny tak, aby se napětí dostávalo k LED rovnat se jejich pokles napětí v otevřeném stavu.

Tento obvod používá autor pro nepřetržité LED osvětlení bytu.

Připojení LED k portu LPT

Při napájení LED z LPT portu musíte do série s LED zapojit rezistor o hodnotě až 100 Ohmů. Ve většině případů, při napájení LED z portu LPT, rezistor není potřeba. Port LPT musí být nejprve přepnut do režimu EPP. Podrobný popis připojení LED k portu LPT je obsažen v článku „Port LPT a 12 LED“.

Pozornost! Při připojování LED k napájecímu zdroji 220 V je třeba přísně dodržovat elektrická bezpečnostní opatření.

Při připojování LED k domácímu střídavému zdroji použijte omezovací odpor 15 kOhm pro proud 10 mA nebo 30 kOhm pro proud 20 mA. Pro dodatečnou ochranu LED můžete do obvodu navíc zařadit běžnou diodu. V tomto obvodu bude LED svítit pouze poloviční silou.

V tomto obvodu budou LED svítit v plné síle.

Obě schémata umožňují postupně zapínat obrovské množství LED diod (až 70 kusů).

Měli byste si být vědomi toho, že připojení LED k zásuvce 220 V zvyšuje riziko úrazu elektrickým proudem.

Univerzální princip pro výpočet omezovacího odporu je popsán v článku „Univerzální metoda pro výpočet napájení LED“.

Světelné diody (známé také jako led) se již řadu let aktivně používají jak při výrobě televizorů, tak jako hlavní osvětlení domu nebo bytu, ale otázka, jak správně zapojit LED diody, je aktuální i dnes.

Dnes jich existuje obrovské množství, různého výkonu (super-jasná Piranha), pracujících na konstantní napětí, které lze připojit třemi způsoby:

1. Paralelní.
2. Důsledně.
3. Kombinovaný.

Existují také speciálně navržené obvody, které umožňují připojení LED do stacionární domácí sítě 220V. Podívejme se blíže na všechny možnosti připojení LED, jejich výhody a nevýhody a také na to, jak to udělat sami.

Základní principy připojení

Jak již bylo zmíněno dříve, návrh světelné diody zahrnuje jejich připojení výhradně ke zdroji stejnosměrného proudu. Protože však pracovní částí LED je polovodičový křemíkový krystal, je velmi důležité zachovat polaritu, jinak LED nebude vyzařovat světelný tok.

Každá LED má technickou dokumentaci, která obsahuje pokyny a pokyny pro správné připojení. Pokud neexistuje žádná dokumentace, můžete se podívat na značení LED. Označení vám pomůže identifikovat výrobce, a pokud výrobce znáte, můžete najít požadovaný katalogový list, který obsahuje informace o připojení. Tady nejde o záludnou radu.

Jak určit polaritu?

Existují pouze 3 způsoby, jak problém vyřešit:

1. Strukturálně. Podle standardů akceptovaných po celém světě je u běžné LED (ne typu SMD) dlouhá noha vždy „+“ nebo anoda. Aby LED fungovala, musí k ní být přivedena kladná půlvlna. A ten krátký je katoda.
2. S multimetrem. Pro kontrolu je třeba nastavit přepínač zařízení do režimu „Test“ a nainstalovat červenou sondu multimetru na anodu a černou sondu na katodu. V důsledku toho by se měla LED rozsvítit. Pokud se tak nestane, musíte změnit polaritu (černá na anodu a červená na katodu). Pokud se výsledek nezmění, LED dioda selhala (pro stanovení přesnější diagnózy si přečtěte, jak zkontrolovat LED).
3. Vizuálně. Pokud se podíváte pozorně na LED, můžete vidět 2 hroty poblíž krystalu. Čím větší je katoda, tím menší je anoda.

Vyřešili jsme polaritu, nyní se musíme rozhodnout, jak připojit LED do sítě. Pro ty, kteří nerozumí, přečtěte si podrobný a zajímavý článek o určení polarity LED. V něm jsme shromáždili všechny možné způsoby kontroly a dokonce i pomocí baterie.

Způsoby připojení

Obvykle se připojení provádí dvěma způsoby:

1. Do stacionární sítě průmyslové frekvence (50Hz) s napětím 220V;
2. Do sítě s bezpečným napětím 12V.

Pokud potřebujete připojit několik LED k jednomu zdroji napájení, musíte zvolit sériové nebo paralelní připojení.

Podívejme se na každý z výše uvedených příkladů samostatně.

Připojení LED na napětí 220V

První věc, kterou potřebujete vědět při připojení k síti 220V je, že pro nominální žhavení musí LED procházet proud 20 mA a úbytek napětí na ní by neměl přesáhnout 2,2-3V. Na základě toho je nutné vypočítat hodnotu odporu omezujícího proud pomocí následujícího vzorce:

ve kterém 0,75 je koeficient spolehlivosti LED, U pit je napětí zdroje energie, U pad je napětí, které klesá na světelné diodě a vytváří světelný tok, I je jmenovitý proud, který jí prochází a R je jmenovitý odpor pro regulaci procházejícího proudu. Po příslušných výpočtech by hodnota odporu měla odpovídat 30 kOhm.

Nezapomeňte však, že na odporu se vlivem poklesu napětí vytvoří velké množství tepla. Z tohoto důvodu je navíc nutné vypočítat výkon tohoto odporu pomocí vzorce:

V našem případě bude U rozdíl mezi napájecím napětím a poklesovým napětím na LED. Po příslušných výpočtech by pro připojení jedné LED měl být odporový výkon 2W.

Po určení jmenovité hodnoty a výkonu odporu můžete sestavit obvod pro připojení jedné LED na 220V. Pro její spolehlivý provoz je nutné osadit přídavnou diodu, která ochrání svítivou diodu před průrazem při výskytu amplitudového napětí 315V (220*√2) na svorkách LED.

Obvod se prakticky nepoužívá, protože v něm dochází k velmi velkým ztrátám v důsledku vytváření tepla v odporu. Podívejme se na efektivnější schéma připojení k 220 V:

Ve schématu, jak vidíme, je osazena reverzní dioda VD1, která obě půlvlny předá kondenzátoru C1 o kapacitě 220 nF, na kterém klesne napětí na požadovanou jmenovitou hodnotu.

Odpor R1 s nominální hodnotou 240 kOhm vybíjí kondenzátor při vypnutí sítě a nehraje při provozu obvodu žádnou roli.

Jedná se ale o zjednodušený model pro připojení LED diod, většina LED svítilen má již vestavěný budič (obvod), který převádí 220V AC napětí na 5-24V DC pro jejich spolehlivý provoz. Okruh řidiče můžete vidět na následující fotografii:

Připojení LED do 12V sítě

12 voltů je bezpečné napětí, které se používá ve zvláště nebezpečných oblastech. Patří sem koupelny, vany, revizní jímky, podzemní stavby a další prostory.

Pro připojení ke zdroji stejnosměrného napětí o jmenovitém 12V, obdobně pro připojení k sítím 220V je nutný tlumící odpor. V opačném případě, pokud jej připojíte přímo ke zdroji, LEDka se okamžitě spálí kvůli většímu protékajícímu proudu.

Jmenovitá hodnota tohoto odporu a jeho výkon se vypočítá pomocí stejných vzorců:

Na rozdíl od 220V obvodů potřebujeme pro připojení jedné LED do 12V sítě odpor s následujícími charakteristikami:

• R = 1,3 kOhm;
• P = 0,125 W.

Další výhodou napětí 12V je, že ve většině případů je již usměrněno (konstantní), což značně zjednodušuje schéma zapojení. Doporučuje se dodatečně nainstalovat stabilizátor napětí, jako je KREN nebo ekvivalent.

Jak již víme, svítivou diodu lze zapojit do 12V i 220V obvodů, existuje však několik variant jejich vzájemného zapojení:

• Konzistentní.
• Paralelní.

Sériové připojení

Při sériovém zapojení přes odpor omezující proud je několik LED sestaveno do jednoho řetězce a katoda předchozí je připájena k anodě následující:

V obvodu bude protékat jeden proud (20 mA) všemi LED a úroveň napětí se bude skládat ze součtu úbytků napětí na každé z nich. To znamená, že pomocí tohoto schématu zapojení nemůžete do obvodu zahrnout libovolný počet LED, protože je omezeno poklesem napětí.

Pokles napětí je úroveň napětí, kterou světelná dioda přemění na světelnou energii (záři).

Například v obvodu bude úbytek napětí na jedné LED 3 volty. V obvodu jsou celkem 3 LED diody. Napájení 12V. věříme 3 V * 3 LED = 9 V — pokles napětí.

Po jednoduchých výpočtech vidíme, že do paralelního zapojení nemůžeme zařadit více než 4 LED (3 * 4 = 12V), napájející je z běžné autobaterie (nebo jiného zdroje s napětím 12V).

Pokud chceme zapojit více LED do série, budeme potřebovat napájecí zdroj s vyšším jmenovitým výkonem.

Toto schéma se poměrně často nacházelo v girlandách vánočních stromků, ale kvůli jedné významné nevýhodě používají moderní girlandy LED smíšené připojení. Na to, jaká je nevýhoda, se podíváme níže.

Nevýhody sedmikráskového řetězení

1. Pokud selže alespoň jeden prvek, celý okruh se stane nefunkčním;
2. Pro napájení velkého počtu LED potřebujete zdroj vysokého napětí.

Paralelní připojení

V této situaci se vše děje naopak. Každá LED má stejnou úroveň napětí a proud je součtem proudů, které jimi procházejí.

Na základě výše uvedeného docházíme k závěru, že pokud máme zdroj 12V a 10 LED, musí zdroj vydržet zátěž 0,2A (10 * 0,002).

Na základě výše uvedených výpočtů budete pro paralelní připojení potřebovat odpor omezující proud s nominální hodnotou 2,4 Ohm (12 * 0,2).

To je hluboká mylná představa. Proč? Odpověď najdete níže

Charakteristiky každé LED, dokonce i stejné série a šarže, jsou vždy odlišné. Jinými slovy: aby se jeden rozsvítil, je nutné, aby jím prošel proud o jmenovité hodnotě 20 mA a u druhého může být tato jmenovitá hodnota již 25 mA.

Pokud je tedy v obvodu instalován pouze jeden odpor, jehož jmenovitá hodnota byla vypočtena dříve, budou LED protékat různé proudy, což způsobí přehřátí a selhání LED navržených pro jmenovitou hodnotu 18 mA a výkonnějších. bude svítit pouze 70 % nominální hodnoty .

Na základě výše uvedeného stojí za to pochopit, že při paralelním připojení je nutné pro každý nainstalovat samostatný odpor.

Nevýhody paralelního připojení:

1. Velké množství prvků;
2. Když jedna dioda selže, zatížení ostatních se zvyšuje.

Smíšené připojení

Tento způsob připojení je nejoptimálnější. Všechny LED pásky jsou sestaveny pomocí tohoto principu. Jedná se o kombinaci paralelního a sériového připojení. Jak se to dělá, můžete vidět na fotografii:

Obvod zahrnuje paralelní připojení ne jednotlivých LED, ale jejich sériových řetězců. V důsledku toho, i když jeden nebo více řetězů selže, LED girlanda nebo pásek budou stále svítit stejně.

Podívali jsme se na hlavní způsoby připojení jednoduchých LED. Nyní se podívejme na způsoby připojení vysoce výkonných LED diod a na jaké problémy se můžete setkat při nesprávném připojení.

Jak připojit výkonnou LED?

Aby výkonné světelné diody fungovaly, stejně jako ty jednoduché, potřebujeme zdroj energie. Na rozdíl od předchozí verze by však měl být o řád výkonnější.

Pro osvětlení výkonné 1W LED musí zdroj vydržet zátěž minimálně 350 mA. Pokud je jmenovitý výkon 5W, pak musí stejnosměrný zdroj vydržet proudové zatížení alespoň 1,4A.

Pro správnou funkci výkonové LED je nutné použít integrovaný stabilizátor napětí typu LM, který ji chrání před napěťovými rázy.

Pokud potřebujete připojit ne jednu, ale několik výkonných LED, doporučujeme vám seznámit se s pravidly pro sériové a paralelní připojení, která byla popsána výše.

Chyby připojení

1. Přímé připojení ke zdroji energie. V tomto případě LED okamžitě shoří, protože zde není žádný proud omezující odpor.
2. Paralelní připojení přes jeden odpor. LED postupně selžou, protože provozní proud je u každé jiný.
3. Sériové zapojení s různým odběrem proudu. S tímto schématem připojení existují 2 možnosti: buď budou některé jednoduše svítit tlumeněji než jiné, nebo ty, které jsou navrženy pro menší proud, vyhoří.
4. Nesprávně zvolený omezovací odpor. Při špatně zvoleném odporu bude LED diodami protékat velký proud, v důsledku čehož dojde k jejich přehřátí a případně k vyhoření. Při vysoké odolnosti se nebudou lesknout v plné síle.
5. Připojení k síti se střídavým napětím 220V bez diody nebo jiných ochranných prvků. Pokud při připojení ze sítě 220V, např Pokud nenainstalujete přídavnou diodu, na LED se objeví hodnota amplitudového napětí 315V, která ji okamžitě deaktivuje.

Video

Chyby připojení mohou vést k nepříjemným následkům, od prostého selhání LED diod až po sebepoškození. Důrazně proto doporučujeme zhlédnout video, kde se probírají běžné chyby.

Po přečtení článku můžeme dojít k závěru, že všechny LED, bez ohledu na provozní napětí, jsou vždy zapojeny paralelně nebo sériově – školní fyzikální kurz. Je také třeba připomenout, že žádná LED není připojena přímo k síti 220V, vždy byste měli použít ochranné prvky ve schématu zapojení. Typ použitých ochranných prvků závisí na typu připojované svítivé diody.