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LED連接方法的詳細信息

發佈時間:2021 年 8 月 2 日
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在我們的生活中,LED 自信地從照明技術中擠出了其他人造光源。但是如果白熾燈可以直接連接到電源,那麼LED和放電燈的連接就需要特殊的措施。

同時,連接單個 LED 不會造成問題。而且從幾個單位打開到數百個並不像看起來那麼容易。

一點理論

LED 需要恆定的電壓或電流才能正常工作。他們應該是:

  1. 方向不變.也就是說,當施加電壓時,LED電路中的電流必須從“+”電壓源流向其“-”。
  2. 穩定的,即在二極管工作期間大小恆定。LED連接方法的詳細信息
  3. 不搏動 - 整流穩壓後,恆壓或恆流的值不應週期性變化。

    電壓波形圖
    由電解電容器濾波時全波整流器輸出的電壓波形示意圖(圖中標有“+”的黑白矩形)。虛線是整流器輸出端的電壓。電容器以半波幅度充電,並在負載電阻處逐漸放電。 “腳步”是脈動。以百分比表示的階躍幅度和半波幅度的比率是紋波因子。

為了 發光二極管 起初,使用了可用的電壓源 - 5、9、12 V。而 p-n 結的工作電壓為 1.9-2.4 到 3.7-4.4 V。因此,直接打開二極管幾乎總是從物理燃燒大電流過熱。當前需要 用限流電阻限制,消耗能量來加熱它。

LED 可以分幾塊串聯打開。然後,通過組裝它們的鏈,有可能通過它們的正向電壓之和,幾乎達到電源的電壓。剩餘的差額通過在電阻器上以熱量的形式消散來“償還”。

當有幾十個二極管時,它們是串聯的,它們是並聯的。

LED 引出線

LED極性 - 陽極或正極和負極 - 從圖片中很容易確定負極:

對於圓柱形外殼,陰極用切口表示
在圓柱形情況下,陰極由側面的切口表示,陽極較長,陰極較短。
SMD LED 的陰極
SMD LED 的陰極由外殼上的切口表示。
在強大的 COB LED 矩陣中,“+”和“-”被擠出接觸墊
在大功率 COB LED 的矩陣中,“+”和“-”被擠出在焊盤上。

LED開關電路

LED由恆壓供電。但其內阻非線性相關的特點要求工作電流保持在較窄的範圍內。在小於額定電流時,它會減小 光流,而在較高的值下,晶體過熱,輝光的亮度增加,“壽命”降低。擴展它的最簡單方法是通過包含一個限流電阻來限制通過晶體的電流。對於功能強大的 LED,這在經濟上是無利可圖的,因為它們是由一個特殊的穩定電流源提供的直流電 - 司機.

串行連接

LED 是一種相當複雜的照明設備。它由二次直流電壓源工作。大多數 LED 設備的功率超過 0.2-0.5 W,使用電流源。它們並不完全正確,以美國的方式稱為驅動程序。二極管串聯時,多采用9V、12V、24V甚至48V的電源,這種情況下就建立了一個串聯鏈,其中可以有3-6個到幾十個元素。

串聯時,第一個LED的陽極通過限流電阻連接到電源的“+”,陰極連接到第二個的陽極。所以整個鏈條是相連的。

三組LED串並聯方案
三個 LED 元件鏈中的三組 LED 串並聯方案。每個電路的左側都有一個限流電阻。它“消除”了二極管正向電壓總和的多餘部分。

例如,紅色 LED 的正向工作電壓為 1.6V 至 3.03V。 üETC. = 2.1V 電源電壓為 12 V 的電阻器上的一個 LED 的電壓為 5.7 V:

12V - 3x2.1V = 12 - 6.3 = 5.7V。

並且已經有 3 個連續的鏈並聯連接。

LED 上的直流電壓表來自其發光顏色。

發光顏色工作電壓,直接,V波長,納米
白色的3,5大範圍
紅色的1,63–2,03610-760
橙子2,03–2,1590-610
黃色2,1–2,18570-590
綠色的1,9–4,0500-570
藍色的2,48–3,7450-500
紫色2,76–4400-450
紅外線的高達 1.9從 760
紫外線3,1–4,4最多 400

通過 LED 串聯,通過 LED 的電流將相同,並且每個元件上的壓降是獨立的。這取決於二極管的內阻。

串行連接屬性:

  • 一個元素的破壞導致所有元素的關閉;
  • 短路 - 將其電壓重新分配給所有剩餘的,發光的亮度在它們上增加並且退化加速。

推薦的: 怎樣判斷一個LED的電壓是多少

並聯

在這種 LED 連接方案中,所有陽極都相互連接並連接到電源的“+”,陰極連接到“-”。

當由 3-5 V 電壓供電時,這種連接出現在第一個 LED 花環、尺子和色帶上。

錯誤的連接。
這是錯誤的連接。隨著參數的不可避免的傳播,通過 LED 的電流會有所不同。他們會以不同的方式發光。而且它們不會以同樣的方式升溫。結果,過熱的會燒壞,例如,開路。通過剩餘二極管 D2、D3 的電流將增加,它們上的電壓也會增加,因為通過 R1 的總電流越小,其兩端的電壓降就越小。第二個二極管會燒壞,這將具有較低的p-n結內阻。

如果在關閉 p-n 結時發生燒壞,則整個電池電壓將施加到電阻器 R1。它會過熱並燒毀。

LED並聯方案。串聯每個 LED
LED並聯方案。每個 LED 都與自己的限流電阻正確串聯。
 真正的設計
這就是六個並聯 LED 的真實設計可能的樣子。 

圖片上:

  • 灰色條紋 - 載流輪胎,即沒有絕緣的電線;
  • 帶有圓形末端的藍色圓柱體 - 末端帶有透鏡的圓柱形 LED;
  • 紅色 - 限制工作電流的電阻器。

將所有二極管連接到一個電阻器是不正確的.由於 LED 特性的分散性,即使在一批可以達到 50% 到 200% 或更多的情況下,電流也會流過二極管,這將有很大差異。因此,它們也會以不同的方式發光和加載。之後,負載最多的、比其他人更亮的會燒壞或退化到幾乎完全衰減,損失 70-90% 的光通量。或者將發光的色調從白色更改為黃色。

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LED的並聯和串聯基礎知識

 

混合

在創建由數十或數百個元件或未封裝晶體組成的 LED 矩陣時,使用組合或混合連接。其中最著名的是 COB 矩陣。

LED的混合連接
矩陣中 LED 的組合連接方案:“標準” - 每個中 4 個晶體的串聯鏈並聯並連接到電源,“混合” - 晶體,在這種情況下,8 個,串聯連接/ 與電源並聯。

組合開啟的電源電壓和工作電流將低於額定工作電流。只有在這種條件下,矩陣才會或多或少地長時間工作。在額定電流下,最薄弱的環節會很快燒壞,其餘的會逐漸燒壞。它將以串行鏈的中斷和並行鏈的短路而告終。

將發光二極管連接到 220 V 網絡

如果您直接從 220 V 電流限制為 LED 供電,那麼它會以正半波發光並以負半波熄滅。但這只是在p-n結的反向電壓遠大於220 V的情況下,通常在380-400 V的範圍內。

第二種開啟方式是通過淬滅電容器。

電源電壓被施加到“橋”
電源電壓施加在二極管 VD1-VD4 上的“橋”上。電容器 C1 將“熄滅”大約 215-217 V。其餘的將理順。經電容 C2 濾波後,向 LED 施加恆定電壓。不要忘記用電阻限制通過二極管的電流。
另一個連接圖
另一種連接方案是在二極管上使用半波整流器和 30 kOhm 的限流電阻。

注意力!大多數直接連接到 220 V 網絡的電路都有一個嚴重的缺點 - 它們對 220 V 高壓造成人身傷害是危險的。因此,應謹慎使用它們,並仔細隔離所有載流部件。

有關將 LED 連接到 220 V 網絡的詳細信息 這裡描述.

如何從電源為二極管供電

最流行的無變壓器開關電源 (PSU) 提供 12 V 電壓,具有電流、短路、過熱等保護功能。

因此,LED 是串聯連接的,它們的電流受到傳統電阻器的限制。該鏈包括 3 或 6 個二極管。它們的數量由二極管的正向電壓決定。它們的電流限制之和應比 PSU 的輸出電壓小 0.5-1 V。

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將 LED 連接到 12 伏

 

連接RGB和COB LED的特點

帶縮寫的 LED RGB - 這些是不同顏色的多色或多色發光體。它們中的大多數由三個 LED 晶體組裝而成,每個 LED 晶體發出不同的顏色。這樣的組件被稱為顏色三元組。

連接 RGB LED 的方式與傳統 LED 相同。在這種多色光源的每一種情況下,都有一個晶體:紅色-紅色、綠色-綠色和藍色-藍色。每個 LED 都有自己的工作電壓:

  • 藍色 - 從 2.5 到 3.7 V;
  • 綠色 - 從 2.2 到 3.5 V;
  • 紅色 - 從 1.6 到 2.03 V。

水晶可以通過不同的方式相互連接:

  • 共陰極,即三個陰極相互連接,在外殼上有一個公共端子,每個陽極都有自己的端子;
  • 使用公共陽極 - 對於所有陽極,輸出是公共的,陰極是單獨的;
  • 獨立引腳 - 每個陽極和陰極都有自己的輸出。

因此,限流電阻的值會有所不同。

RGB水晶接法
根據方案連接 RGB-LED 晶體與共陰極。
連接“與一個共同的陽極”。
連接“與一個共同的陽極”。

在這兩種情況下,二極管外殼都有 4 根導線、SMD LED 中的焊盤或食人魚外殼中的引腳。

在獨立 LED 的情況下,將有 6 個輸出。

如果 貼片5050 LED晶體排列如下:

LED連接方法的詳細信息
在多色的情況下,綠色、紅色和藍色的 3 個獨立晶體。因此,在計算電阻值時,請記住每種顏色都有自己的二極管電壓。

連接 COB LED

縮寫COB是英文短語chip-on-board的第一個字母。在俄語中,它將是 - 板上的元素或水晶。

晶體被膠合或焊接到導熱藍寶石或矽基板上。在檢查正確的電氣連接後,晶體被黃色熒光粉填充。

COB LED - 這些是由數十或數百個晶體組成的矩陣結構,它們成組連接,並包含半導體 p-n 結。組是 LED 的順序鏈,其數量對應於 LED 矩陣的電源電壓。例如,在 9 V 時,這些是 3 個晶體,12 V - 4。

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如何將 LED 連接到 Arduino 板

 

串聯的鍊是並聯的。這樣就得到了矩陣所需的冪。藍色發光晶體充滿黃色熒光粉。它將藍光重新輻射為黃色,使其變為白色。

光質,即 顯色 在生產過程中調節熒光粉的成分。一組分和二組分熒光粉質量低,因為它在光譜中有 2-3 條發射線。三分量和五分量 - 相當可接受的色彩再現。它可以高達 85-90 Ra 甚至更高。

連接這種類型的光發射器不會引起問題。它們像普通的大功率 LED 一樣打開,由標準電流源供電。例如,150、300、700 mA。 COB 矩陣的製造商建議選擇有裕度的電流源。將帶有 COB 矩陣的燈具投入運行時會有所幫助。

註釋:
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