Как подключить светодиод параллельно, последовательно: схемы, описания, нюансы

Светодиоды (они же led) на протяжении многих лет активно применяются как в производстве телевизоров, так и в качестве основного освещения дома или квартиры, однако вопрос о том, как правильно выполнить подключение светодиодов актуален и по сей день.

На сегодняшний день их существует огромное количество, различной мощности (сверхяркие Пиранья), работающих от постоянного напряжения, которые можно подключать тремя способами:

1. Параллельно.
2. Последовательно.
3. Комбинированно.

Также существуют специально разработанные схемы, позволяющие подключить светодиод к стационарной бытовой сети 220В. Давайте рассмотрим более детально все варианты подключения led, их преимущества и недостатки, а также как это выполнить своими руками.

Содержание

1. Основные принципы подключения
2. Как определить полярность?
3. Способы подключения
4. Подключение светодиодов к напряжению 220В
5. Подключение светодиодов к сети 12В
6. Последовательное подключение
7. Недостатки последовательного подключения
8. Параллельное подключение
9. Недостатки параллельного подключения:
10. Смешанное подключение
11. Как подключить мощный светодиод?
12. Ошибки при подключении
13. Видео

Основные принципы подключения

Как было сказано ранее, конструкция светоизлучающего диода подразумевает их подключение исключительно к источнику постоянного тока. Однако, поскольку рабочая часть светодиода – это полупроводниковый кристалл кремния, то очень важно соблюдать полярность, в противном случае светодиод не будет излучать световой поток.

Каждый светодиод имеет техническую документацию, в которой содержатся инструкции и указания по правильному подключению. Если документации нет, можно посмотреть маркировку светодиода. Маркировка поможет узнать производителя, а зная производителя, Вы сможете найти нужный даташит, в котором и содержится информация по подключению. Вот, такой не хитрый совет.

Как определить полярность?

Для решения вопроса существует всего 3 способа:

1. Конструктивно. Согласно нормам, принятым во всем мире, на обычном светодиоде (не SMD типа), длинная ножка всегда является «+» или же анодом. Для работы светодиода на него должна подаваться положительная полуволна. А короткая – катодом. 
2. С помощью мультиметра. Для проверки необходимо переключатель прибора поставить в режим «Прозвонка» и установить красный щуп мультиметра на анод, а черный – на катод.
   В результате светодиод должен засветиться. Если этого не произошло, необходимо поменять полярность (черный на анод, а красный на катод). Если результат не меняется, тогда led вышел из строя (для установления более точного диагноза, читайте как проверить светодиод). 
3. Визуально. Если присмотреться к светодиоду, то можно увидеть 2 кончика возле кристалла. Тот, который больше – катод, тот, что меньше – анод. 

С полярностью разобрались, теперь нам нужно определиться с тем, как подключить LED к сети. Для тех, кто не понял, читайте подробную и интересную статью определения полярности у светодиода. В ней мы собрали все возможные способы проверки, и даже при помощи батарейки.

Способы подключения

Условно, подключение происходит по 2 способам:

1. К стационарной сети промышленной частоты (50Гц) напряжением 220В;
2. К сети с безопасным напряжением величиной 12В.

Если необходимо подключить несколько led к одному источнику питания, тогда нужно выбрать последовательное или параллельное подключение.

Рассмотрим каждый из вышеприведенных примеров по отдельности.

Подключение светодиодов к напряжению 220В

Первое, что нужно знать при подключении к сети 220В, — для номинального свечения через светодиод должен проходить ток в 20мА, а падение напряжения на нем не должно превышать 2,2-3В. Исходя из этого, необходимо рассчитать номинал токоограничивающего резистора по следующей формуле:

в которой 0,75 – коэффициент надежности led, U пит – это напряжения источника питания, U пад – напряжение, которое падает на светоизлучающем диоде и создает световой поток, I – номинальный ток, проходящий через него, и R – номинал сопротивления для регулирования проходящего тока. После соответствующих вычислений, номинал сопротивления должен соответствовать 30 кОм.

Однако не стоит забывать, что на сопротивлении будет выделятся большое количество тепла за счет падения напряжения. По этой причине дополнительно необходимо рассчитать мощность этого резистора по формуле:

Для нашего случая U – это будет разность напряжения питающей сети и напряжения падения на светодиоде. После соответствующих вычислений, для подключения одного led мощность сопротивления должна равняться 2Вт.

После определения номинала и мощности сопротивления можно собрать схему для подключения одного светодиода к 220В. Для ее надежной работы необходимо ставить дополнительный диод, который будет защищать светоизлучающий диод от пробоя, при возникновении амплитудного напряжения на выводах светодиода в 315В (220*√2).

Схема практически не применяется, поскольку в ней возникают очень большие потери из-за выделения тепла в сопротивлении. Рассмотрим более эффективную схему подключения к 220 В:

На схеме, как видим, установлен обратный диод VD1, пропускающий обе полуволны на конденсатор C1 емкостью 220 нФ, на котором происходит падение напряжение до необходимого номинала.

Сопротивление R1 номиналом 240 кОм, разряжает конденсатор при выключенной сети, а во время работы схемы не играет никакой роли.

Но это упрощенная модель для подключения LED, в большинстве светодиодных ламп уже встроенный драйвер (схема), который преобразует переменное напряжение 220В в постоянное с величиной 5-24В для их надежной работы. Схему драйвера Вы можете видеть на следующем фото:

Подключение светодиодов к сети 12В

12 вольт – это безопасное напряжение, которое применяется в особо опасных помещениях. Именно к таким и относятся ванные комнаты, бани, смотровые ямы, подземные сооружения и другие помещения.

Для подключения к источнику постоянного напряжения номиналом 12В, аналогично, подключению к сетям 220В необходимо гасящее сопротивление. В противном случае, если подключить его напрямую к источнику, из-за большего проходящего тока светодиод мгновенно сгорит.

Номинал этого сопротивления и его мощность рассчитываются по тем же формулам:

В отличии от цепей 220В, для подключения одного светодиода к сети 12В нам потребуется сопротивление со следующими характеристиками:

• R = 1,3 кОм;
• P = 0,125Вт.

Еще одним достоинством напряжения 12В, является то, что в большинстве случаев оно уже выпрямленное (постоянное), что значительно упрощает схему подключения. Рекомендуется дополнительно монтировать стабилизатор напряжения типа КРЭН или аналога.

Как мы уже знаем, светоизлучающий диод можно подключить как к цепям 12В, так и к цепям 220В, однако существует и несколько вариаций их соединения между собой:

• Последовательное.
• Параллельное.

Последовательное подключение

При последовательном соединении через токоограничивающий резистор в одну цепочку собираются несколько светодиодов, причем катод предыдущего припаивается к аноду последующего:

В схеме, по всем светодиодам будет проходить один ток (20мА), а уровень напряжения будет состоять из сумм падения напряжения на каждом. Это означает, используя данную схему подключения, нельзя включить в цепь любое количество светодиодов, т.к. оно ограничено падением напряжения.

Падение напряжения – это уровень напряжения, которое светоизлучающий диод преобразует в световую энергию (свечение).

Например, в схеме падение напряжения на одном светодиоде составит 3 Вольта. Всего в схеме 3 светодиода. Источник питания 12В. Считаем, 3 Вольта * 3 led = 9 В — падение напряжения.

После несложных расчетов, мы видим, что не сможем включить в схему параллельного подключения более 4 светодиодов (3*4=12В), запитывая их от обычного автомобильного аккумулятора (или другого источника с напряжением 12В).

Если захотим последовательно подключить большее количество LEd, то понадобится источник питания с большим номиналом.

Данная схема довольно часто встречалась в елочных гирляндах, однако из-за одного существенного недостатка в современных светодиодных гирляндах применяют смешанное подключение. Что за недостаток, разберем ниже.

Недостатки последовательного подключения

1. При выходе из строя хотя бы одного элемента, не рабочей становится вся схема;
2. Для питания большого количества led нужен источник с высоким напряжением.

Параллельное подключение

В данной ситуации все происходит наоборот. На каждом светодиоде уровень напряжения одинаковый, а сила тока состоит из суммы токов, проходящих через них.

 

Следуя из вышесказанного делаем вывод, если у нас есть источник в 12В и 10 светодиодов, блок питания должен выдерживать нагрузку в 0,2А (10*0,002).

Исходя из вышеупомянутых расчетов — для параллельного подключения потребуется токоограничивающий резистор с номиналом 2,4 Ом (12*0,2).

Это глубокое заблуждение!!! Почему? Ответ Вы найдете ниже

Характеристики каждого светодиода даже одной серии и партии всегда разные. Если другими словами: чтобы засветился один, необходимо пропустить через него ток с номиналом 20 мА, а для другого этот номинал может составлять уже 25 мА.

Таким образом, если в схеме установить только одно сопротивление, номинал которого был рассчитан ранее, через светодиоды будет проходить разный ток, что вызовет перегрев и выход из строя светодиодов, рассчитанных на номинал в 18мА, а более мощные будут светить всего на 70% от номинала.

Исходя из вышесказанного, стоит понимать, что при параллельном подключении, необходимо устанавливать отдельное сопротивление для каждого.

Недостатки параллельного подключения:

1. Большое количество элементов;
2. При выходе одного диода из строя увеличивается нагрузка на остальные.

Смешанное подключение

Подобный способ подключения является самым оптимальным. По такому принципу собраны все светодиодные ленты. Он подразумевает комбинацию параллельного и последовательного подключения. Как он выполняется можно увидеть на фото:

Схема подразумевает включение параллельно не отдельных светодиодов, а последовательных цепочек из них. В результате этого даже при выходе из строя одной или нескольких цепочек, светодиодная гирлянда или лента будут по-прежнему одинаково светить.

Мы рассмотрели основные способы подключения простых светодиодов. Теперь разберем методы соединения мощных светодиодов, и с какими проблемами можно столкнуться при неправильном подключении.

Как подключить мощный светодиод?

Для работоспособности мощных светоизлучающих диодов, так же, как и простых нам потребуется источник питания. Однако в отличии от предыдущего варианта, он должен быть на порядок мощней.

Чтобы засветить мощный светодиод номиналом 1W, источник питания должен выдерживать не менее 350 мА нагрузки. Если номинал 5W, то источник питания постоянного тока должен выдержать нагрузку тока не менее 1,4А.

Для корректной работы мощного светодиода обязательно необходимо использовать интегральный стабилизатор напряжения типа LM, который защищает его от скачков напряжения.

Если необходимо подключить не один, а несколько мощных LED, рекомендуем ознакомиться с правилами последовательного и параллельного подключения, которые были описаны выше.

Ошибки при подключении

1. Прямое подключение к источнику питания. В данном случае светодиод моментально сгорит, поскольку отсутствует ограничивающий ток резистор.
2. Параллельное подключение через один резистор. Светодиоды постепенно будут выходить из строя, поскольку рабочий ток у каждого разный.
3. Последовательное подключение с различным током потребления.
   При такой схеме подключения есть 2 варианта: либо просто одни будут светить тусклее других, либо те, что рассчитаны на меньший ток – сгорят.
4. Неправильно подобранный ограничивающий резистор. При неправильно подобранном сопротивлении через светодиоды будет проходить большой ток, в результате чего, они будут перегреваться и со временем перегорят. При большом сопротивлении они будут светить не в полную силу.
5. Подключение к сети переменного напряжения номиналом 220В без диода или других компонентов защиты. Если при подключении с сети 220В, если не установить дополнительный диод, то на светодиоде возникнет амплитудное значение напряжения в 315В, которое моментально выведет его из строя.

Видео

Ошибки подключения могут повлечь за собой неприятные последствия, от банальной поломки светодиодов, до нанесения себе повреждений. Поэтому, настоятельно рекомендуем посмотреть видео, где разбирают часто встречающиеся ошибки.

Заключение

Прочитав статью можно сделать вывод, что все светодиоды, вне зависимости от рабочего напряжения, всегда подключаются параллельно или последовательно — школьный курс физики. Еще стоит помнить, что никакой светодиод не подключается напрямую в сеть 220В, всегда нужно использовать защитные элементы в схеме подключения. Тип применяемых защитных элементов зависит от вида подключаемого светоизлучающего диода.

Правильная схема подключения светодиодов: последовательно или параллельно

Главная > Схемы и чертежи > Какая схема подключения светодиодов лучше — последовательная или параллельная

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.

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 сожжёте 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:

А самое неприятное то, что проводимость любого светодиода (который по сути является p-n-переходом) находится в очень сильной зависимости от температуры. На практике это приводит к тому, что по мере разогрева светодиода, ток через него начинает неумолимо возрастать. Чтобы вернуть ток к требуемому значению, придется понижать напряжение. В общем, как ни крути, а без контроля тока никак не обойтись.

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

И, наоборот, к такому led-драйверу нельзя подключать слишком мало светодиодов. Например, если подключить к нему цепочку из 10-ти последовательно включенных светодиодов, драйвер никак не сможет понизить свое выходное напряжение до необходимых 32-36В. И все десять светодидов, скорее всего, просто сгорят.

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.

Примеры драйверов, идеально совместимых с различными типами светодиодов, приведены в таблице:

Светодиоды	Какой нужен драйвер
60 мА, 0.2 Вт (smd 5050, 2835)	см. схему на TL431
150мА, 0.5Вт (smd 2835, 5630, 5730)	драйвер 150mA, 9-34V (можно одновременно подключить от 3 до 10 светодиодов)
300 мА, 1 Вт (smd 3528, 3535, 5730-1, LED 1W)	драйверы 300мА, 3-64V (на 1-24 последовательно включенных светодиода)
700 мА, 3 Вт (led 3W, фитосветодиоды)	драйвер 700мА (для 6-10 светодиодов)
3000 мА, 10 Ватт (XML2 T6)	драйвер 3A, 21-34V (на 7-10 светодиодов) или см. схему

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.

Как работает светодиод диаметром 5 мм?

Светоизлучающие диоды (СИД) окружают нас повсюду. Они в наших домах, в наших машинах, даже в наших телефонах. Светодиоды бывают разных форм и размеров, что дает дизайнерам возможность адаптировать их к своему продукту. Каждый раз, когда загорается что-то электронное, есть большая вероятность, что за этим стоит светодиод. Низкое энергопотребление и небольшие размеры делают их отличным выбором для многих различных продуктов, поскольку их можно более плавно встроить в дизайн, чтобы сделать устройство в целом лучше.

В прошлом мы обсуждали светодиоды высокой яркости, но в этом посте мы сосредоточим наше внимание на 5-миллиметровых светодиодах или светодиодах со сквозным отверстием. Это типы светодиодов, которые, вероятно, будут использоваться в вашей небольшой электронике в качестве индикатора или чего-то в этом роде. 5-миллиметровые светодиоды потребляют гораздо меньше тока для работы, чем светодиоды высокой яркости, 20 мА по сравнению с минимум 350 мА для мощных светодиодов. Если вы следили за нашей оригинальной статьей «Мастеринг светодиодов», вы должны знать: больше тока = больше света. Таким образом, очевидно, что эти 5-миллиметровые светодиоды будут скорее акцентным светом или светом для очень маленьких помещений. Именно для этого предназначены 5-миллиметровые светодиоды, их можно использовать вместе в большом массиве для создания знака или какой-то матрицы, или их можно использовать по отдельности, чтобы сделать небольшой индикатор или один из тех крошечных фонариков на цепочке для ключей. .

5-миллиметровые светодиоды очень полезны, так как они легко питаются от небольшого источника питания и служат долго. Это позволяет легко включать их во многие электронные устройства или размещать источники света там, где они обычно не могут быть установлены. Название 5mm LED происходит от их размеров: корпус из эпоксидной смолы сверху имеет диаметр около 5 мм. Эти сверхмалые источники света просты в использовании, но мы не можем упускать из виду определенные этапы настройки нашей светодиодной схемы.

Основы светодиодов 5 мм

Светодиод представляет собой вариант базового диода. Диод — это электронный компонент, который проводит электричество только в одном направлении. Диоды имеют так называемое прямое номинальное напряжение, которое определяет минимальную разницу напряжений между анодом (+) и катодом (-), чтобы позволить электронам течь (ааа… сладкое электричество). Светодиод в основном такой же, как диод, с ключевым отличием в том, что он генерирует свет, когда проходит электричество.

5-миллиметровые светодиоды представляют собой тип светодиодов, в которых кристалл удерживается на опорной стойке, заключенной в эпоксидный купол для защиты. Затем соединения выполняются через две ножки или штыри, выходящие из нижней части. Как мы уже упоминали, диод пропускает ток только в одном направлении. Это делает крайне важным различать положительную сторону (анод) и отрицательную сторону (катод). Со светодиодами 5 мм это легко, заметили, что ножки разной длины? Более длинная ножка — это анод, а более короткая из двух — это катод. Если ваши ножки обрезаны или у вас есть производитель, который делает их одинакового размера, обычно вокруг края 5-миллиметрового корпуса со стороны катода есть плоское пятно (см. Ниже).

Убедитесь, что вы всегда подключаете положительный аккумулятор/источник питания к аноду, а отрицательный или заземление к катоду. Это позволит убедиться, что полярность совпадает, и электричество будет течь, если у вас достаточно входного напряжения, зажигая ваш 5-мм светодиод. Если вы подключите его в обратном направлении, ничего не произойдет, и цепь останется замкнутой. Чтобы убедиться, что у вас достаточно мощности для вашего светодиода, есть два ключевых параметра, на которые следует обратить внимание при рассмотрении спецификаций светодиодов: прямое напряжение и прямой ток.

Напряжение светодиода 5 мм

Для каждого светодиода должно быть указано «Прямое напряжение», которое определяет величину напряжения, необходимого для проведения электричества и производства света. Если вы попытаетесь подать что-то меньшее, чем это количество, светодиод останется открытым и непроводящим. Как только падение напряжения на светодиоде достигнет прямого напряжения, ваш светодиод загорится. Если у вас есть несколько светодиодов последовательно, вы должны учитывать сумму их номинальных значений прямого напряжения.

Давайте взглянем на один из наших стандартных синих 5-мм светодиодов. Теперь мы можем легко увидеть в спецификациях на странице продукта, что светодиод имеет прямое напряжение около 3,4 В. Итак, мы берем этот светодиод и пытаемся подключить его к батарейке АА, светодиод что-нибудь сделает? Батареи AA имеют номинальное напряжение всего 1,5 В, поэтому нет, у нас недостаточно напряжения для проведения электричества. Однако, если мы добавим еще одну батарею AA последовательно, наше напряжение будет на уровне 3 В, и мы сможем запустить 5-мм светодиод. «Но вы сказали, что светодиоду нужно 3,4 В!» Да, я знаю, но когда вы говорите с точностью до нескольких знаков после запятой, все будет в порядке.

Ток светодиода 5 мм

Теперь некоторые люди думают, что им нужно позаботиться только о напряжении светодиода, и все будет в порядке. Это упускает из виду очень важную часть светодиодов, ток. Светодиоды потребляют столько тока, сколько могут в цепи, что, в свою очередь, приводит к увеличению температуры светодиода, пока он не перегорит. Поэтому, чтобы иметь дело с меньшим количеством неисправных светодиодов, давайте обращаем внимание на номинальные токи светодиодов.

Приведенный выше пример, когда входное напряжение и прямое напряжение так близки, является единственным примером, когда вам не нужно сильно беспокоиться о токе. Согласно эмпирическому правилу на нашем сайте, когда ваше входное напряжение составляет 3 В, вы можете запитать любой из 5-мм светодиодов, кроме красного и желтого, не беспокоясь об отслеживании тока. Это связано с тем, что в источнике питания недостаточно тока для того, чтобы 5 мм вытянулся и сгорел.

Во всех остальных случаях необходимо ограничить ток, протекающий через светодиод. В мощных светодиодах
это делается с помощью драйвера постоянного тока. Номинальный ток 5-мм светодиодов намного ниже, обычно около 15-30 мА, и мы можем контролировать ток, установив резистор последовательно со светодиодом. Здесь вы часто будете слышать термин «резистор ограничения тока», поскольку резистор обеспечивает значительное ограничение тока, протекающего через цепь.

5-мм светодиоды обычно тестируются при 20 мА, они могут потреблять ток до 30 мА, но, по моему мнению, я обычно стараюсь поддерживать 5-мм светодиоды при 20 мА, которые рекомендуются во всех их спецификациях. Теперь нам нужно выяснить, как найти правильный размер резистора для вашей схемы, чтобы сохранить ваши светодиоды в безопасности!

Поиск резистора подходящего размера для ваших светодиодов

Резисторы бывают самых разных размеров, и для определения правильного размера для вашей системы требуются математические вычисления. Не волнуйтесь, мы делаем это очень просто с помощью этого калькулятора сопротивления, который вычисляет размер резистора, который вам нужен. Это отличный инструмент, но всегда полезно узнать, как производятся расчеты, так что следуйте инструкциям. Чтобы найти токоограничивающий резистор правильного размера, мы должны знать два свойства светодиода: прямой ток и прямое напряжение.

Давайте используем тот же синий светодиод из примера выше. На странице товара вы увидите таблицу, изображенную справа. В кружке показано прямое напряжение (Vf) при заданном испытательном токе. Таким образом, вы можете видеть, что для этого светодиода при постоянном токе 20 мА светодиод будет падать на 3,2-3,6 В. Мы возьмем золотую середину и должны предположить, что этот светодиод упадет до 3,4 В.

В этом примере в качестве источника питания я буду использовать последовательно 3 батарейки АА. Каждая батарейка АА имеет напряжение около 1,5 В, поэтому в сумме у нас есть 4,5 В для нашего светодиода. Мы должны использовать закон Ома, чтобы найти предел резистора, но сначала мы должны найти напряжение на нем. Резистор и светодиод будут включены последовательно, то есть падение напряжения на них будет суммироваться, чтобы равняться входному напряжению. Это означает, что мы можем легко найти напряжение, которое будет падать на резисторе, поскольку мы уже знаем, что светодиоды составляют 3,4 В.

Входное напряжение = светодиод V _F + Напряжение резистора

Напряжение резистора = Входное напряжение — светодиод v _F

Втором резистора = 4.5V — 3,4V

. падать на резистор. Теперь, когда у нас есть это, мы можем использовать закон Ома для расчета необходимого сопротивления!

Сопротивление = Напряжение/Ток (в амперах)

Сопротивление = 1,1 / 0,02 (20 мА)

Сопротивление = 55 Ом

В зависимости от светодиода сопротивление будет меняться. Для этого примера мы можем предположить, что необходим резистор 55 Ом, ближайший размер, который у нас есть, — 60,4, поэтому мы выберем его. Если вы сомневаетесь в значении или если оно находится между предлагаемыми значениями сопротивления, выберите немного больший размер.

Последнее, что нужно проверить при работе со светодиодами и резисторами, — это мощность резистора. Все наши резисторы имеют мощность ¼ Вт. Требуемая мощность резистора — это разница между мощностью светодиода и общей мощностью цепи. Таким образом, в приведенном выше примере мы найдем требуемую мощность резистора.

Светодиодная мощность = 3,4 В х .02A = 0,068 Вт

Общая мощность = 4,5 В х .02A = 0,09 Вт

Глава, рассеянный резистором = .09 — 0,068 = . Watts

Резистор на ¼ ватта (0,25) может легко справиться с 0,022 Вт, так что все готово! Установите резистор последовательно со светодиодом (на положительной стороне соединения), и ваш свет готов.

Не хотите мучиться с поиском резистора и работой с несколькими резисторами в одной цепи? Обратите внимание на DynaOhm от LuxDrive. Это полностью герметизированный переменный резистор на полупроводниковой основе, оптимизированный для замены резисторов в 5-мм светодиодах. Этот блок будет включен последовательно, как и резистор. Разница в том, что он уже рассчитан на определенный номинальный ток, поэтому вам нужно беспокоиться только о напряжении. DynaOhm может принимать от 2,6 В до 50 В постоянного тока, поэтому вводите все, что вам нужно для ваших светодиодов.

Теперь, когда мы закончили все эти забавные разговоры о напряжении и токе, мы можем погрузиться в то, что действительно волнует людей, а именно в свет, который излучают эти крошечные лампочки. Цвет и яркость измеряются несколькими способами. Наш сайт всегда хорошо их перечисляет и систематизирует, но давайте узнаем, как эти диоды создают свет, который они излучают.

Длина волны светодиода

Длина волны светодиода — это очень точный способ объяснить цвет света. Для светодиодов цвет может отличаться из-за интенсивного производственного процесса, а иногда длина волны немного отличается. На листе спецификаций светодиода 5 мм вы фактически увидите минимальную и максимальную длину волны. Различия всегда находятся в пределах одного и того же спектра, просто если вы покупаете светодиоды одного цвета в разных партиях, могут быть небольшие различия (даже если наши глаза их не замечают).

Эта длина волны фактически определяется типом полупроводникового материала, используемого для изготовления диода внутри этого 5-мм корпуса. Структура энергетических зон полупроводников различается в зависимости от материала, поэтому фотоны излучаются с разными частотами, которые влияют на свет, который мы видим. Ниже приведена полная таблица наших светодиодов и вариантов длины волны. Некоторые из наиболее популярных цветов, которые мы продаем, — темно-красный 660 нм и розовый 440 нм.

Имеются белые светодиоды диаметром 5 мм теплого и холодного белого цвета.

Яркость светодиода

Таким образом, длина волны зависит от материала полупроводника, а интенсивность света зависит от тока, подаваемого на диод. Следовательно, чем выше ток возбуждения, тем ярче будет ваш светодиод. Яркость 5-миллиметровых светодиодов обычно измеряется в милликанделах (мкд), но это гораздо больше, чем просто установка определенного значения яркости любого светодиода.

Самое интересное в этом измерении света, кандела, заключается в том, что это не мера количества световой энергии, как измеряется большинство других форм света, а действительная яркость. Это число находится путем взятия мощности, излучаемой в определенном направлении, и взвешивания этого числа с помощью функции светимости света. В основном это означает, что угол луча, который мы обсудим ниже, может влиять на свет, но также и на длину волны. Человеческий глаз более чувствителен к одним длинам волн, чем к другим, и эта модель яркости учитывает это. Вот почему 5-миллиметровые ИК-светодиоды не будут иметь выхода, потому что мы не можем видеть эту длину волны. Это то же самое для УФ и даже для синего и других распространенных цветов.

Сила света (яркость) варьируется от светодиода к светодиоду, как вы увидите. Цвета имеют тенденцию быть ниже, от десятков до сотен, тогда как белые (и некоторые цвета, которые мы видим лучше, например зеленый) могут достигать 20 000 мкд. Мы перечисляем светоотдачу всех 5-мм светодиодов при испытательном токе 20 мА.

Угол обзора 5 мм

Светодиоды диаметром 5 мм на нашем сайте маркируются по цвету и углу излучения. 5-миллиметровые светодиоды показывают график, подобный приведенному справа, который показывает угол, под которым будет идти луч, и интенсивность под определенными углами. Чтобы прочитать график, представьте, что светодиод стоит прямо под ним. «Спицы» на графике — это углы, а радужные линии — интенсивность в процентах от максимальной интенсивности. Посмотрите ниже, как мы описываем, как найти угол обзора и яркость под этим углом любого 5-мм светодиода.

Рассеивающий светодиод 5 мм

Часто рекомендуется иметь рассеиватель или матовое покрытие, если на светодиоды будет смотреть невооруженным глазом. Некоторые 5-миллиметровые светодиоды имеют покрытие купола из эпоксидной смолы, которое делает световой поток более мягким. У нас есть один белый светодиод диаметром 5 мм, в котором используется такое покрытие, поэтому оно приятно для глаз. Это снизит яркость, но сделает свет более привлекательным.

Go Explore с 5-миллиметровыми светодиодами

5-миллиметровые светодиоды очень доступны по цене и просты в использовании. Посмотрите, что вы можете с ними сделать, варианты безграничны. Теперь вы знаете, как запитать 5-миллиметровые светодиоды, определить их цвет и яркость, а также убедиться, что свет будет распространяться туда, где вам это нужно. Удачи!

Поиск и устранение неисправностей светодиодов — проблемы с проводкой и проводкой

БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА ОТ 250 $
Заказы, отправленные в пределах континентальной части США * Негабаритные предметы

Электронная почта 775-636-6060M-F 7:30–16:00 PST

Домашняя | Руководство по устранению неполадок со светодиодами | Устранение неполадок со светодиодами — подключение

Ошибки при подключении являются наиболее распространенными из всех проблем со светодиодным освещением. Как правило, если ваши светодиодные фонари просто «не работают», это происходит не потому, что продукты неисправны, а из-за основной ошибки или недосмотра проводки. Если у вас возникли проблемы с запуском чего-либо в вашей светодиодной установке или ваше освещение нестабильно, просмотрите это руководство по устранению неполадок, чтобы получить некоторые советы по решению вашей проблемы. Если вы уверены, что ваша проводка исправна, прочитайте наше руководство по устранению неполадок мультиметра с советами по проверке входа и выхода вашего светодиодного источника питания.

1.) Неправильная проводка или обратная полярность

При устранении неполадок в проводке вашей светодиодной установки важно дважды и даже трижды проверить каждое соединение, даже самые опытные электрики могут допустить простую ошибку в проводке. Убедитесь, что ваши провода открыты и соприкасаются с правильными проводами или портами на ваших продуктах светодиодного освещения. Если у вас есть перекрещенные или соприкасающиеся провода, существует риск поражения электрическим током или повреждения устройства. Щелкните изображение справа, чтобы проверить распространенные цвета проводов и убедиться, что при подключении соблюдается правильная полярность. Если вы не уверены в полярности ваших проводов, используйте мультиметр для проверки.

2.) Ослабленные или засоренные провода

Очень распространенной ошибкой при подключении, которую легко упустить из виду, является возможность ослабления или засорения проводов в вашей светодиодной установке. Как правило, если ваши источники света просто не работают или вам не хватает цвета в вашей системе RGB, дело обстоит именно так. Если ваши провода недостаточно зачищены или вы слишком глубоко вставляете их в разъем, это создаст иллюзию надежного соединения, когда на самом деле соединения нет вообще, разъем только зажимает покрытие провода из ПВХ. См. рисунок справа для иллюстрации этого примера. Вот почему важно дважды и даже трижды проверить свои электропроводки, потому что даже если провод выглядит так, как будто он подключен, это может быть не так.

3.) Изношенные или перекрывающиеся провода

Изношенные или перекрывающиеся провода — еще одна распространенная ошибка при подключении. Если вы не используете чистые и прямые провода, то, вероятно, рано или поздно у вас возникнут проблемы с проводкой. Все, что требуется, — это касание одной жилы провода другого провода или проводящей поверхности, чтобы подвергнуть вашу светодиодную установку риску короткого замыкания или смешанных цветовых эффектов. При работе со светодиодными модулями убедитесь, что конец цепочки модулей не касается оголенных проводов. При пайке убедитесь, что ваши провода чистые и прямые и никогда не касаются друг друга, и убедитесь, что вы никогда не перегружаете разъем провода, который предназначен для ввода одного провода.

4.) Проблемы с проводкой при падении напряжения

Падение напряжения — очень распространенная проблема при установке светодиодов, и все это связано с расположением проводки. Если вы испытываете падение напряжения, это, скорее всего, связано с тем, что вы подключили свою светодиодную установку к последовательному, а не параллельному соединению. Подумайте о параллельном соединении, когда каждая 10-20-футовая секция ваших светодиодных фонарей работает независимо от источника питания, а не связывает их в одну серию. Параллельные соединения всегда обеспечивают наиболее равномерную и стабильную мощность освещения благодаря меньшему падению напряжения при меньшем количестве последовательных соединений. См. иллюстрации в нижней части этого руководства для визуального ознакомления с разницей между двумя типами соединений.

DO

DO Используйте многожильный провод

Многожильный провод обеспечивает более тесный контакт, что снижает падение напряжения и потери мощности. Плохие соединения могут лишить систему значительной части производимой энергии. Многожильный провод будет сжиматься и сплющиваться, что увеличивает площадь контакта. Это снижает падение напряжения и минимизирует нагрев в месте соединения.

НЕОБХОДИМО использовать чистые прямые провода

Чистые и прямые провода важны для любой установки светодиодов. Если ваши провода чистые и прямые, вы получите наилучшее соединение и уменьшите падение напряжения. Если вы хотите, вы можете припаять концы проводов, чтобы держать их вместе и знать, что вы получаете достаточный контакт в ваших соединениях.

DO Используйте термоусадку или используйте разъемы

При соединении двух проводов всегда лучше использовать соответствующие разъемы проводов или спаять провода вместе и применить термоусадку для защиты. Существует множество соединителей для разных типов проводов, поэтому очень важно, чтобы соединители были изготовлены для используемого провода и надежно закреплены.

НЕОБХОДИМО Использовать разветвители проводов

Распространенной ошибкой, которую совершают люди при подключении светодиодных осветительных приборов, является попытка упростить установку путем втыкания 10 проводов в гайку для проводов или разъем типа «феникс». Вместо этого лучше использовать несколько разветвителей проводов, клеммных колодок или спаять провода вместе, чтобы разделить провода, а не пытаться перегрузить разъем провода, что может привести к серьезной пожарной опасности.

НЕОБХОДИМО использовать параллельные соединения

При установке больших светодиодных установок или установок с большим количеством проводов, идущих в несколько мест, необходимо подключить светильники параллельно контроллеру или источнику питания, чтобы уменьшить падение напряжения. Подумайте о параллельном соединении, когда ваши светодиодные фонари независимо возвращаются к источнику питания, или протяните домашний провод к источнику питания и вставьте его в этот провод в разных местах проводки. Проверьте мультиметром, чтобы проверить падение напряжения.

НЕ ЗАПРЕЩАЕТСЯ

НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ одножильный провод

При использовании одножильного провода в системе низкого напряжения вы заметите, в лучшем случае, что у вас будет три небольших контактных участка между одножильным проводом и соединением устройства при использовании типичного завинтить клемму. Это также относится к силовым распределительным блокам или проволочным гайкам, где у вас есть только две контактные площадки, которые могут вызвать нагревание.

НЕ перетирайте провода

Когда ваши провода изношены и идут во всех направлениях, вы рискуете получить множество проблем с проводкой. Во-первых, вы заметите падение напряжения, если только несколько пар многожильных проводов имеют электрический контакт, во-вторых, вы подвергаете свою установку риску короткого замыкания и потенциальной опасности возгорания.

НЕ ОСТАВЛЯЙТЕ оголенными места сращивания проводов

При подключении вашего проекта светодиодного освещения очень важно не оставлять незащищенными соединения проводов. Если оставить места соединения оголенных проводов открытыми, это может привести к короткому замыканию и возгоранию. Всегда используйте надлежащие соединители проводов и никогда не оставляйте оголенные соединения проводов открытыми.

НЕ перегружайте разъемы проводов

Перегрузка разъемов проводов является наиболее распространенной ошибкой при установке светодиодных осветительных приборов. Если в разъеме, предназначенном для одного провода, слишком много проводов, это может привести к серьезным проблемам с пожарной опасностью, если произойдет короткое замыкание или провода начнут дуговать.