Kolik voltů by mělo být přivedeno na 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 instalována reverzní dioda VD1, která obě půlvlny předává 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, většina LED svítidel má již vestavěný budič (obvod), který převádí 220V AC napětí na 5-24V DC napětí 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 poklesu 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 procházel 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 nenainstalujete přídavnou diodu, pak se na LED objeví hodnota amplitudy 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 vhodné připomenout, že žádná LED není připojena přímo do sítě 220V, vždy byste měli použít ochranné prvky ve schématu zapojení. Typ použitých ochranných prvků závisí na typu připojované svítivé diody.

Před použitím LED si musíte přečíst jeho technickou dokumentaci, správné použití světelného prvku ji chrání před předčasným selháním. Hlavním parametrem LED je proud, ale mělo by se vzít v úvahu také jeho provozní napětí – o těchto dvou faktorech budeme hovořit v článku.

Koncept poklesu napětí (provozní)

Světelná dioda (neboli LED) má jednu důležitou charakteristiku – provozní napětí nebo pokles napětí. Tato hodnota ukazuje, o kolik voltů se napětí sníží při průchodu LED v sériovém zapojení.

Pro pochopení stojí za to uvést malý příklad krok za krokem:

1. Dioda má úbytek 3,4V a napájecí napětí je 12V.
2. Po napájení první diody zbude z 12 V 8,6 V (12-3,4 = 8,6).
3. Na druhém se ztratí dalších 3,4 V a 5,2 V zůstane (8,6-3,4 = 5,2).
4. Po třetím získáme 1,8 V (5,2-3,4 = 1,8).

Výsledná hodnota je menší než úbytek napětí svítivé diody, což znamená, že více jich nebude možné napájet.

Provozní napětí je ovlivněno materiálem, ze kterého je LED vyrobena. Podle provozního napětí se dělí na:

1. LED s napětím od 3 V do 3,8 V: modrá, bílá, modrozelená.
2. LED s napětím od 1,8 V do 2,1 V: červená, žlutá, oranžová, zelená.

Kolik je tam voltů?

Provozní napětí LED může být určeno nejen vzhledem a vlastnostmi, ale také barevnou září LED. Chcete-li to provést, podívejte se na tabulku níže.

Barva LED

Napětí

Jak barva ovlivňuje jas

Abyste pochopili tento aspekt, musíte vědět, co se děje uvnitř diody a co ovlivňuje typ barvy.

Vnitřní struktura polovodičové LED se skládá ze dvou polovodičů navržených pro různé úrovně vodivosti. Prvním polovodičem prochází elektrický proud v důsledku fyzikálního jevu, který zajišťuje pohyb volných elektronů. Proud prochází druhým vodičem v důsledku pohybu „děr“.

„Díra“ je místo, kde chybí elektron.

Na přechodu polovodičů začíná fáze rekombinace „děr“ a elektronů. Elektron letí do místa „díry“, čímž je atom neutrální – je emitován foton, to znamená, že se objeví barva.

Barva se může změnit, pokud je ovlivněna následujícími faktory:

• z jakého typu polovodiče byla LED dioda vyrobena;
• jaké nečistoty byly použity v místech kontaktu dvou polovodičů;
• šířka zakázané zóny (místo rekombinace);
• parametry a velikost, které ovlivňují sílu proudu v části elektrického obvodu.

Ke změně barvy dochází v důsledku zvýšení nebo snížení elektrického proudu. Při odkazu na Ohmův zákon je třeba mít na paměti, že čím vyšší napětí, tím větší proud. To znamená, že se také zvýší energie fotonu, čímž se posune směrem k chladnější (modré) a jasnější záři.

Jak zjistit, na kolik voltů je dimenzován

Pomocí napájecího zdroje

Jedním rychlým způsobem, jak určit napětí LED, je použít regulovaný napájecí zdroj. Napájení musí být od základu regulováno a zároveň umožňovat řídit proud, nebo ještě lépe omezovat.

Chcete-li měřit, postupujte takto:

1. Připojte LED ke zdroji, dodržujte polaritu.
2. Postupně zvyšujte napětí na 3-3,5V.

V určitou chvíli se dioda rozsvítí naplno – to znamená, že napěťová úroveň odpovídá provoznímu proudu (lze odečíst pomocí ampérmetru). Pokud zařízení nemá vestavěný ampérmetr, je nutné proud hlídat pomocí externího zařízení.

Při zvýšení napětí nemůžete překročit linii 3,5 V. Pokud se LED dioda v těchto úrovních nerozsvítí, zkontrolujte polaritu připojení zařízení.

Ve vzhledu

Přibližnou sílu provozního napětí lze posoudit podle vzhledu, označení a barvy LED. Pro určení podle barevného spektra použijte tabulku, o které bylo psáno dříve v článku.

Neexistuje žádné standardní označení, každý výrobce na něm uvádí své vlastní parametry. Označení je obvykle uvedeno na obalových nádobách (krabice a pytle). Pokud si zakoupíte LED diody, které jsou navinuty do cívky, požádejte prodejce o obalový obal, abyste zjistili označení LED.

Multimetr

Chcete-li měřit provozní napětí LED pomocí multimetru, postupujte takto:

Jak určit proud

Zjistit, jaký jmenovitý proud má LED dioda bez použití speciálních referenčních knih, není tak snadné. Podle vzhledu může být intenzita proudu určena diodovou žárovkou: čím větší je, tím větší je proud. Pokud během testu překročíte přijatelnou hranici, barva diody se změní. Například původně žlutá barva se může změnit na bílý nebo modrý odstín.

Většina standardních LED je dimenzována na 20 mA.

Moderní technologie umožňují doplnit tělo přístroje o nové komponenty. Nejčastěji používané jsou zhášecí odpory. Tímto způsobem můžete získat LED s napětím 5,12 nebo 220 V.

Kromě toho je jmenovitý proud LED určen stejným multimetrem. Když se světlo rozsvítí, věnujte pozornost obrazovce zařízení; zobrazí se na ní napětí; s jeho znalostí a Ohmovým zákonem můžete snadno vypočítat proud LED.

Po zhlédnutí videa můžete pochopit, jak testovat různé typy LED pomocí multimetru.

Napětí LED žárovky

Moderní LED svítidla, vyráběná pro domácí i průmyslové účely, jsou navržena pro střídavé napájecí napětí 110 – 220 V. Tohoto čísla je dosaženo kombinací několika čipů. V tomto případě je ovladač zabudovaný do každé lampy zodpovědný za snížení napětí a získání konstantního proudu.

Samotné LED diody v lampě jsou určeny pro nižší stejnosměrné napětí. Většina žárovek používá LED SMD 5050 nebo SMD 2835. Čínské kukuřičné žárovky používají LED SMD 3014. Všechny tyto LED jsou určeny pro provozní napětí 2-3,2 V (DC), přesnější hodnota závisí na vyzařované barvě, úbytek napětí také Každý je jiný, od 1,8 V do 3 V.

Napětí LED pásku

LED pásky používají stejné LED jako lampy, takže i pro ně platí vše výše napsané, tzn. Provozní napětí pro LED pásku je 2-3,2 V.

Abychom to shrnuli, stojí za zmínku, že každá LED má své vlastní individuální vlastnosti, včetně napětí. Abyste přesně zjistili, na kolik je konkrétní svítivá dioda určena, je potřeba si přečíst její manuál, tzv. Datasheet.