Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Какая схема подключения светодиодов лучше — последовательная или параллельная

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.

Светодиод 2835 (характеристики)

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.

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.

Почему нельзя подключать источник напряжения к светодиоду

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

Чем плохо параллельное подключение светодиодов

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.

Параллельное подключение светодиодов через резисторы

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.

Расчет резистора для светодиода

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):

UпитILED
5 мА10 мА20 мА30 мА50 мА70 мА100 мА200 мА300 мА
5 вольт340 Ом170 Ом85 Ом57 Ом34 Ом24 Ом17 Ом8.5 Ом5.7 Ом
12 вольт1.74 кОм870 Ом435 Ом290 Ом174 Ом124 Ом87 Ом43 Ом29 Ом
24 вольта4.14 кОм2.07 кОм1.06 кОм690 Ом414 Ом296 Ом207 Ом103 Ом69 Ом
Читайте так же:
Почему люминесцентная лампа мигает

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).

Как источник тока (драйвер) поддерживает нужный ток

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.

Драйвер светодиода 220 вольт

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.

Светодиодный драйвер на 12 вольт

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.

Какой драйвер выбрать для фитосветодиодов на 3 Вт?

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.

LED-драйвер на 650 мА

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:

СветодиодыКакой 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.

Правила параллельного и последовательного соединения ламп

Правила параллельного и последовательного соединения ламп

В быту часто используется параллельное соединение лампочек, но иногда более выгодно последовательное соединение.

В связи с ростом популярности точечных светильников в квартирах и частных домах становится все больше осветительных приборов.

Если необходимо заменить лампочку, проблем нет, сложнее добавить дополнительные источники света.

Если такие работы проводятся самостоятельно, требуется умение определять преимущества каждого типа подключения и составлять схемы.

Особенности и характеристики схем подключения ламп

Способ и порядок подключения лампы зависит от ее типа. Методы, используемые для ламп накаливания, не подходят для галогенных, люминесцентных или светодиодных ламп.

Параллельной

При параллельном подключении источники света включаются по фазе и нулю. Например, если нужно подключить 2 лампочки, их силовые кабели скручены. Важно, чтобы сечение соответствовало нагрузке. Напряжение на всех лампах одинаковое, горят с заданной производителем яркостью. Прогорание одного элемента никак не сказывается на работе остальных.

Ссылка! На практике, когда доступно несколько источников света, провода не скручиваются параллельно при подключении. Используется кабель, к которому подключаются все элементы.

Параллельное соединение может быть:

Читайте так же:
Опыт франклина с воздушным змеем

    loopback — фаза и ноль идут сначала к первому осветительному устройству, затем часть кабеля идет к остальному (кроме последнего, к которому подключены две части).

Правила параллельного и последовательного соединения ламп

При использовании модели с параллельными пучками выгорание одного элемента не мешает работе остальных. Перед тем, как выбрать модель петли, следует учесть, что нарушение соединения приведет к отключению элементов, следующих за ним. Но проблема решается быстро, легко выявляя проблемную зону.

При подключении галогенных источников к трансформатору необходимо учитывать, что они подключаются ко вторичной обмотке преобразователя через клеммные колодки.

Главный недостаток люминесцентных ламп — мерцание. Балластное оборудование смягчает его, но стоит дорого. Для уменьшения пульсации используется специальная схема для двух ламп с фазовым сдвигом на одной из них. Две лампочки подключены параллельно, одна подключена к фазовому конденсатору.

Последовательной

Для последовательного соединения двух ламп в патронах с проводами, 2 из них скручены, остальные подключены к фазе и нулю. При подключении к напряжению ток проходит через одну нить накала, затем входит в другую и встречается с нулем. При этом ток не меняется, напряжение уменьшается (делится пополам, если лампы две). Когда три источника света подключены таким образом, напряжение на каждом будет около 70 В, они будут лишь слегка светиться.

Правила параллельного и последовательного соединения ламп

Сравнение достоинств и недостатков схем

Преимущества и недостатки последовательного подключения

Если один элемент выходит из строя, остальные не работают

Преимущества и недостатки параллельного подключения

Тип лампыПреимуществаНедостатки
Галогенная лампа накаливания, люминесцентнаялюбое количество устройств может быть подключено к сети по схеме звонка

Прогорание отдельного элемента модели радиуса не влияет на работу остальных

Полное свечение на всех лампочках

Он может соединить люстру с несколькими лампочками

Конструкция громоздкая и дорогая из-за большого количества деталей

В какой схеме лампочки одинаковой мощности будут светить ярче и почему

При использовании последовательной схемы напряжение уменьшается с увеличением количества ячеек. Лампочки горят при полном нагреве или даже меньше, так как напряжение делится поровну. Суммарная мощность при последовательном включении 2 элементов на 100 Вт меньше, чем у одного (снижается уровень освещенности).

При параллельном подключении двух ламп на каждую подается 220 В, они работают на полный нагрев. Общая мощность увеличена вдвое (повышен уровень освещения).

Применение обеих схем в быту

Самые популярные изделия из ромашек — гирлянды.

Этот шаблон также можно использовать для других целей:

  • продлить срок службы источников света (если вместо одного 60 Вт подключить 2 по 100 Вт).
  • сделать дешевое освещение в длинном коридоре;
  • сэкономить на покупке лампочек из-за частого истощения, подключив еще одну;

Ссылка! Опытные электрики используют это свойство для определения фаз в трехфазной сети.

В мастерских и гаражах для обогрева используются мощные лампы накаливания или галогенные лампы. Два элемента по 1 кВт соединены последовательно и помещены в металлическую емкость, установленную на кирпич. Температура такого обогревателя около 60 ° С. Но надо учитывать минимум — лампы очень быстро перегорают.

Правила параллельного и последовательного соединения ламп

Параллельная схема используется в помещениях любого назначения (в освещении, люстрах), на улицах. Он позволяет включать отдельные источники света независимо от работы остальных, достаточно подключить несколько выключателей. Обычно не только лампы, но и все электроприборы в жилых домах подключают параллельно и подключают к домашней сети 220 В.

Для подключения светодиодных светильников часто используется смешанная модель. Создается несколько последовательных цепочек, которые соединяются параллельно друг с другом.

Частые ошибки при сборке схемы и подключении выключателя

Безграмотный специалист очень часто вместо фазы вводит в переключатель ноль. Светильники могут работать, но когда они выключены, они будут получать питание, что опасно, если вам нужно заменить лампы.

По неопытности они включили в переключатель фазу и ноль.

Важно! Ноль всегда идет на светильник.

Третья ошибка — подключить кабель питания к ответвлению вместо общего контакта. В итоге работает только часть люстры.

Бывает, что нейтральный провод осветительного прибора подключается не к нулю в коробке, а к фазе.

Чтобы не ошибиться с переключателем, стоит обратить внимание на провода. Рекомендуется пометить их перед установкой коммутатора, чтобы в процессе установки подключать те же имена.

Как выполнить фазировку вводов лампочками накаливания

Фазировка выполняется, если необходимо подключить 2 трехфазных входа параллельно источнику питания. Нельзя перепутать фазы, чтобы не произошло короткого замыкания между фазами.

Использует 2 лампы накаливания последовательно. Один конец провода подключаем к фазе, другим нужно касаться остальных жил. Если фазы совпадают, лампы выключены.

Важно! Не стоит экспериментировать с такой лампочкой — она ​​сразу перегорит в сети 380 В. Последовательное соединение двух элементов снижает напряжение в 2 раза.

Основные выводы

Некоторые владельцы городских квартир сами проводят ремонт. Процесс требует монтажа новой электропроводки. Для проведения этой работы необходимо изучить основы электротехники и уметь определять оптимальные варианты подключения с учетом особенностей интерьера и предпочтений членов семьи.

Хотя большинство приборов в жилых помещениях подключаются параллельно, знание того, как подключать лампочки последовательно, также не помешает. Они вам помогут, если вы хотите организовать недорогую систему освещения в стиле лофт или сэкономить на покупках.

Выполняя работу самостоятельно, важно знать типы проводов, кабелей, переключателей, способы их подключения и области применения. Если нет ни знаний, ни опыта, лучше доверить подключение лампочек специалисту.

Как подключить светодиодный светильник или блок

Качественное освещение играет важную роль в жизнедеятельности человека: оно регулирует не только трудоспособность, но и влияет на настроение. Особенно с наступлением зимы, когда световой день становится коротким, так важно для хорошего самочувствия оснастить дом яркими и практичными светильниками. В этой статье мне бы хотелось обсудить светодиодные светильники, раскрыть их преимущества, особенности выбора и подключения.

Преимущества светодиодного освещения

Перед тем, как я затрону тему выбора и подключения светодиодных светильников, обсудим основные плюсы использования данных устройств:

  • Долговечность. При 6 рабочих часах в сутки такие лампы способны работать около 20 лет, при 10 часах – 10 лет, если же светильники использовать без остановки, то они прослужат порядка 5 лет.
  • Экономичность. На данный момент такие устройства представляют собой самые экономичные осветительные приборы. Показатели говорят сами за себя – 70% сэкономленной электроэнергии. В особенности светодиоды будут актуальны для больших предприятий.
  • Безопасность для экологии. Светодиодные приборы не содержат в себе вредных для здоровья веществ в отличии, например, от ртутных аналогов. По этой причине они не нуждаются в постоянной замене или особых тратах на утилизацию.
  • Устойчивость к температурным или иным перепадам. Конструкция приборов позволяет им по большей части не ощущать перепады напряжения и температурные колебания. Кроме того, выбирая данные устройства, вы исключаете риск перегрузки электросетей, ведь светодиодам необходимо порядка 0.5 – 1.0 А. Температурная устойчивость также на высоте, так как светильники можно использовать при температуре от минус 70 до плюс 40°С.
  • Контрастность и цветопередача. Эти критерии позволяют вам обеспечить желаемую безопасность для здоровья при эксплуатации устройства.
  • Хорошее качество света. Световой поток светодиодных ламп больше всего походит на естественное освещение, что, в свою очередь, наиболее оптимально для работы и учебы.
  • Прочность. Конструкция светодиодных ламп дает им высокую стойкость к износу, а также хороший уровень защиты от различных внешних негативных процессов. Это качество позволяет использовать светодиоды в экстремальных зонах и на участках с повышенной пожарной опасностью.
  • Гарантия. Так как светодиодные устройства имеют довольно большой срок эксплуатации, многие производители предоставляют гарантии на 6-12 лет. Эта придает еще больше спокойствия при выборе светодиодов.

Как выбрать светодиодный светильник

Теперь рассмотрим основные критерии выбора светодиодных осветительных приборов:

  • Мощность. Чем больше показатели потребляемой мощности, тем больше лампа будет тратить электричества. При этом стоит понимать, что высокая мощность не всегда означает высокую яркость. Если вы хотите сменить лампу накаливания, вам нужно будет разделить ее мощность на 8.
  • Яркость света. Данный показатель, измеряемый в люменах, должен быть в районе 90-130 лм/вт. Учитывайте, что указание диапазона в данном случае условно, на самих светильниках такое недопустимо. Производитель должен указывать конкретное число люменов.
  • Мерцание света. Числовое отображение этой характеристики не должно превышать 1%, а лучше, чтобы его вообще не было. Мерцание света способно навредить вашему зрению. Поэтому обращайте внимание на этот параметр при выборе светильника для дома или офиса.
  • Чтобы снизить вероятность покупки бракованного товара, уточняйте у продавца наличии сертификатов качества продукции. Производитель должен гарантировать тестирование каждого выпускаемого светильника перед непосредственной отправкой.

Вам могут пригодиться

Как подключить светодиодный светильник

Условно разделим методы установки на три типа. Каждый из них подразумевает свои плюсы и минусы.

Последовательное подключение светильника

Применяется для экономии длины кабеля в помещениях с невысокими требованиями к освещению. При монтаже понадобятся несколько двойных или тройных проводов. Помните, что лучше не соединять в одну цепь больше шести лампочек, так как это может привести к тусклости итогового освещения. Минус выбора такого метода состоит в том, что при неисправности вам потребуется проверить каждую лампочку.

Особых проблем такой способ вызвать не должен. Нужно провести фазу от выключателя к первому светильнику, после чего от первого переключателя кабель проводится к следующему светильнику. К крайнему светильнику следует подвести ноль, опущенный от коробки распределения.

Параллельное подключение светильника

Данный способ применяется несколько чаще, ввиду его практичности. В таком случае каждый из светильников будет таким ярким, каким заявляет его производитель. Недостаток же состоит в том, что нужно будет потратить гораздо больше времени и проводника.

Для осуществления этого метода вам следует протянуть кабель от распределительной коробки через выключатель, при этом по очереди соединяя его с каждым осветительным устройством. Обрежьте кабель после первого светильника и прокладывайте его к следующему, пока не убедитесь, что все приборы соединены в сеть. Достоинство такого способа очевидно – при неисправности одного светильника сеть продолжает исправно работать.

Лучевое подключение светильника

Пожалуй, самый сложный и затратный метод. С каждым устройством кабель необходимо соединять отдельно. Однако, это наиболее безопасный и правильный с точки зрения электромонтажа способ.

От щитка распределения следует провести проводник в центровую часть помещения, а уже оттуда к каждому из ваших светильников. После этого нужно провести одножильные провода к нулю и фазе. Не забудьте также проложить эти провода к каждому светильнику.

Итак, из всего, что было сказано, вы можете сделать несколько важных выводов. Во-первых, светодиодные лампы имеют ряд очень весомых преимуществ, которые и выделяют данные приборы среди остальных. Во-вторых, выбор светодиодных светильников не представляет ничего трудного, если знать некоторые нюансы. Обращайте внимание не на оформление упаковки, а на конкретные данные и характеристики. И наконец, в-третьих, перед тем, как браться за подключение светильников, обдумайте все шаги, чтобы не ошибиться. Зная вышеизложенную информацию, вы сможете подобрать и подключить наиболее оптимальный для вас осветительный прибор, который поможет вам в любом начинании.

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.

светодиодная матрица для 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.

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.

ВАХ для светодиодов

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 подключения

Схема параллельного соединения светодиодов

Ниже схема НЕ правильного подключения резистора в цепь.

Не правильное подключение резистора 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.

Последовательное подключение светодиодов

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.

Онлайн калькулятор для расчета резистора

Тип соединения:Один светодиод
Последовательное соединение
Параллельное соединение
Напряжение питания:Вольт
Прямое напряжение светодиода:Вольт
Ток через светодиод:Милиампер
Количество светодиодов:шт.
Результаты:
Точное значение резистора:Ом
Стандартное значение резистора:Ом
Минимальная мощность резистора:Ватт
Общая потребляемая мощность:Ватт

Варианты соединений

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

Схема последовательного соединения светодиодов

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.

Последовательно параллельное подключение

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.

Гибридное подключение светодиодов

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.

Материалы по теме:

ДЛЯ ВАС ПО ТЕМЕЕЩЕ ОТ АВТОРА

Как правильно подключить RGB светодиодную ленту к контроллеру. Правильные схемы с описанием

SMD 3528, 5050, 5630, 5730 параметры и технические характеристики

Правильный расчет резистора для светодиода, подбор резистора по цветовой маркировке + онлайн калькулятор

3 способа замены галогеновых ламп на светодиодные в люстре

КПД светодиодного светильника (светодиод + питание + форм-фактор)

Регулировка яркости LED. Все о диммерах для светодиодных ламп

8 КОММЕНТАРИИ

Фигово сделан светильник.
Надо оставлять как можно больше металла на плате, чтоб улучшить теплоотвод.

Сколько смотрю схемы включения светодиодов, но так и не понял: зачем нужен токоограничивающий резистор, если при последовательном соединении сумма падений напряжений помещается в рабочий диапазон? К примеру 12В/4шт=3 вольта на каждом, или вполне так себе в рабочем диапазоне, судя по опыту и графику в статье: примерно семнадцать миллиампер, при том что светодиоды повышенной яркости нормально работают и при двадцати. Просто для страховки?

Тоже в недоумении, как и Дмитрий. Снял свою люстру специально посмотреть, каким образом осуществлен первый режим ее включения — светодиодный. Что выяснил: пребразователь-выпрямитель от сети

220 выдает постоянное 265V. 93 светодиода в последовательной цепи без всяких резисторов. Снял показания: падение напряжения на каждом скачет в пределах примерно 2,7-2,9V, ток цепи 0,053А (тоже нестабилен, меняется в пределах +-0,004А). Прихожу к выводу, что в схеме выпрямиться стабилизатора тока нет (вскрывать не стал, т.к неразборная конструкция). Почитал инетик — везде однозначно утверждается, что такой режим работы светодиодов крайне нежелателен: скачки тока, да еще и его завышение относительно номинального 0,02А для белых диодов в 2,5 с лишним раза! Однако этот режим включения люстры используется всегда и подолгу, работает она уже лет 7, и не похоже, чтобы собиралась перегорать. Диоды — 5-и миллиметровые «соломенные шляпки». Короче, непонятно мне, как так… Буду благодарен, если кто-нибудь разъяснит это всё.

Сейчас объясню. Весь интернет забит полубреднями на тему подключения светодиодов. Ключевая фраза: «Светодиоды питаются током». ****** необразованные. В электронике ВСЁ питается током! Все схемы рассматриваются с точки зрения прохождения ТОКА! Ну да ладно. Теперь по существу. Светодиоды МОЖНО запитывать без резистора. МОЖНО. Это я для интернетных упорошей такими большими буквами написал. Ещё раз повторю — можно. Но есть нюансы.
1. Вы должны четко соблюсти температурный режим. То есть ни при каких условиях не допускать перегрева. При перегреве меняется ток потребления, а компенсировать нечем. Светодиод сдохнет.
2. Вы имеете гарантированное, стабилизированное напряжение питания. При превышении напряжения меняется ток потребления, а компенсировать нечем. Светодиод сдохнет.
3. Не используете светодиоды в предельном режиме. У светодиода со временем присутствует некоторая деградация параметров и можно выскочить за приемлемый ток. Далее лавинообразное увеличение тока а компенсировать нечем. Светодиод сдохнет.
4. Без токоограничивающих резисторов или источников питания можно не попасть в приемлемый токовый диапазон питания светодиодов. К примеру напряжение питания 5В. А светодиод у вас потребляет номинальный ток при 3,4. Что будете делать? Поставить два? Будет не хватать и может плохо светить. А если один, то сгорит.
Поэтому чтобы получить от светодиода номинальную отдачу придется или делать нестандартное напряжение питания под конкретный светодиод или вводить токоограничивающие элементы.
Вот так вот всё просто. 🙂
Это кстати единственное ВМЕНЯЕМОЕ объяснение во всём рунете.

Лично я иногда использую схему без резистора.
Например заменил лампочки в салоне УАЗ + установил дополнительное освещение (для работы со сваркой).
Но не так все просто, да я убрал токоограничивающий резистор, включил 3 светодиода последовательно, НО для стабилизации применил 7809 с регулировкой (резисторы в цепи минуса), таким образом подбирается оптимальный ток.
Для светодиодов 5730 ток в пределах 80 мА (на радиаторе) и вполне нормально работает много лет 🙂

Ты гадёныш !
ОТКУДА родом — ты не из РОССИИ.
все лампочки в продаже из—— ДОГАДАЙСЯ?——Китай
все фонарики и другое свето——-ИЗ КИТАЯ
Раша — (НАКЛЕЙКИ приклёпывает)
НА али заказал УФ фонарик-прислали ,недорого,упакован.
на почте вскрывать не стал. ПОЖАЛЕЛ ! что не вскрыл…..
Корпус фонарика поцарапан линза стекла косо стоит.
при вставке бат— нет свет.
доработка на 400 руб.
форнарик 50руб.
ЭТО ДВИГАТЕЛЬ ОТ *РОСНАНО*

Михаил, не надо быть таким категоричным. Похоже Вы просто не в курсе, что есть источники тока и источники напряжения. Так вот, светодиодные лампы правильнее питать от источника тока(питать током). Это делает работу ламны слабо зависимой от температуры. При её изменении меняется падение прямого напряжения и, соответственно, при использовании источника напряжения резко меняется ток. При питании от источника тока, такого не происходит. При закорачивании вышедшего из строя светодиода (при питании током), ток через оставшиеся светодиоды изменится незначительно. Зависит от качества источника.
Учите матчасть :))

Вы наверное сами не знаете, но источники тока стабилизируют ток УМЕНЬШАЯ НАПРЯЖЕНИЕ, или УВЕЛИЧИВАЯ НАПРЯЖЕНИЯ. Посмотрите на блоки питания для светодиодов, там указана разбежка напряжения 60-120 вольт, и ФИКСИРОВАННЫЙ ТОК 120 миллиампер. Когда вы подключите к нему светодиодную ленту, блок чтобы установить 120 миллиампер, будет подбирать НАПРЯЖЕНИЕ, при котором будет установлен именно этот ток в 120 миллиампер. Если вы потом померяете напряжение, оно скажем будет на ленте 80 вольт и ток в цепи будет 120 миллиампер.
ТАК ВОТ! Что вам мешает подать на ленту сразу 80 вольт при которых на ленте и будет этот ток в 120 миллиампер! А другого собственно быть и не может. Единственно что надо убедиться это как сказал михаил чтобы в процессе работы ленты она не перегрелась, не изменилось сопративление её диодов и ток не увеличился выше 120 миллиампер. Если это соблюдается, то можно питать ленту от ФИКСИРОВАННОГО НАПРЯЖЕНИЯ при котором через ленту будет течь ток в 120 миллиампер.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector