Prawidłowe okablowanie diod LED Połączenie szeregowe i równoległe: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

W tej instrukcji mówimy o diodach LED - diodach elektroluminescencyjnych i o tym, jak możemy je podłączyć, jeśli mamy wiele jednostek. To jest jedna lekcja, którą chciałbym znać od samego początku, ponieważ kiedy zacząłem majstrować przy obwodach elektronicznych, zbudowałem kilka projektów z diodami LED, które, powiedzmy, mogłyby być lepsze, gdybym wiedział, co przedstawię w tej instrukcji.

Krok 1: Obejrzyj wideo

Film opisuje różne metody łączenia z ich zaletami i wadami, rzeczy, których nauczyłem się popełniając własne błędy. Zawiera schematyczne przykłady, a wszystko wyjaśnione jest prostymi słowami, aby każdy mógł zrozumieć. Są subtelne rzeczy, które są obecne w filmie, których pominięto w tym instruktażowym ze względu na prostotę.

Krok 2: Zamów potrzebne części

Jeśli planujesz budować projekty z diodami LED, możesz potrzebować trochę diod LED:-) Być może masz już kilka, ale jeśli potrzebujesz więcej, możesz uzyskać całkiem dobrą ofertę, zamawiając zestawy asortymentowe z ebay lub aliexpress. Te zestawy asortymentowe mogą mieć różne rozmiary i kształty, można je znaleźć z diodami LED SMD lub diodami przewlekanymi, ale jedno jest pewne, będą zawierać różne kolorowe diody LED, czasami nawet w różnych rozmiarach.

Posiadam asortyment SMD LED w dwóch rozmiarach 0603, 0805 i pięciu kolorach: czerwonym, zielonym, niebieskim, żółtym, białym, ponieważ są to rozmiary i kolory, których często używam w moich projektach. Posiadam inny zestaw asortymentowy do diod przewlekanych w rozmiarach 3mm i 5mm również w pięciu kolorach: czerwonym, zielonym, niebieskim, żółtym, białym.

Oto kilka linków, gdzie można znaleźć te zestawy asortymentowe:

• Amazon: Zestaw LED SMD, zestaw LED z otworem przelotowym.
• Aliexpress: Zestaw LED SMD, Zestaw LED przewlekany.
• Ebay: Zestaw LED SMD, Zestaw LED przewlekany.

Podczas zamawiania diod LED możesz również zainteresować się kilkoma narzędziami, takimi jak lutownica lub zestaw śrubokrętów. Gorąco polecam lutownicę TS100 i zestaw śrubokrętów Xiaomi Wiha. Te dwie pozycje mają doskonały stosunek ceny do jakości:

• Bangood: lutownica TS100
• Banggood: zestaw śrubokrętów Xiaomi Wiha
• Aliexpress: lutownica TS100
• Aliexpress: Zestaw wkrętaków Xiaomi Wiha

Krok 3: napięcie przewodzenia i prąd przewodzenia

Zacznijmy od rozmowy o napięciu przewodzenia i prądzie przewodzenia, są to dwa podstawowe parametry, które musisz znać. Tak więc dioda LED to dioda, która emituje światło w określonych warunkach. Będzie miał napięcie przewodzenia, które jest poziomem, przy którym dioda zaczyna przewodzić. Weźmy na przykład zieloną diodę LED, która zazwyczaj ma napięcie przewodzenia około 1,9V. Dioda LED zacznie przewodzić, gdy napięcie na jej anodzie i katodzie wyniesie co najmniej 1,9V. Więc jeśli podłączysz źródło napięcia 1,5V do tej diody LED to nie będzie przewodzić, nie włączy się. Jeśli zastosujesz np. 3V to zacznie przewodzić, dioda się włączy.

Gdy zacznie przewodzić, dioda LED przepuszcza prąd, ale jeśli nie ma nic, aby ograniczyć prąd, będzie on nadal wzrastał, powyżej znamionowego prądu przewodzenia, złącze wewnątrz diody LED zasadniczo się stopi, uszkadzając diodę LED. Dlatego mamy parametr zwany prądem przewodzenia. Producent diody LED scharakteryzuje część i wspomni o tym prądzie przewodzenia, przy którym można bezpiecznie uruchomić diodę LED bez jej zniszczenia. Typowa wartość prądu przewodzenia diod LED może wynosić 20mA. Czasami, jeśli chcesz zachować szczególną ostrożność, możesz zaprojektować obwód z bezpiecznym marginesem. Dobrą praktyką jest pozostawienie marginesu 25% i zejść poniżej pełnego prądu znamionowego, jeśli aplikacja na to pozwala. Zwłaszcza w przypadku małej diody LED wskaźnikowej nie trzeba jechać na pełny prąd znamionowy.

Krok 4: Ograniczanie prądu za pomocą rezystora

Tak więc, aby ograniczyć prąd i uniknąć przekroczenia określonego prądu przewodzenia, możemy dodać rezystor do naszego obwodu. Aby obliczyć rezystor musimy użyć dwóch wspomnianych wcześniej parametrów: napięcia przewodzenia i prądu przewodzenia oraz napięcia zasilania dla naszego obwodu.

Wiemy, że dioda LED spadnie o 1,9 V, podczas gdy rezystor będzie musiał obniżyć pozostałe 1,1 V do naszego napięcia zasilania. Wiedząc, że prąd przewodzenia diody LED wynosi 20mA, możemy obliczyć wartość rezystora za pomocą prawa omów. R = U/I iw naszym przypadku U to 1,1V podzielone przez 20mA, co daje 55 omów.

Krok 5: Łączenie diod LED równolegle

Jak widać, ograniczenie prądu i sterowanie pojedynczą diodą LED jest dość proste, ale co się stanie, jeśli potrzebujemy więcej diod?

Moglibyśmy połączyć je równolegle i użyć tego samego rezystora do ograniczenia prądu, ale napotykamy pewne problemy. Po pierwsze, ze względu na różnice w procesie produkcyjnym, każda dioda LED będzie miała nieco inne napięcie przewodzenia, co oznacza, że będzie pobierać nieco inny prąd, co może skutkować nierównomiernym oświetleniem lub nawet awarią diody LED, jeśli jest napędzana przez określony prąd.

W nowoczesnych zastosowaniach, takich jak na przykład podświetlenie wyświetlacza, bardzo ważne jest równomierne oświetlenie wszystkich diod LED. Lepiej więc unikać łączenia diod LED równolegle.

Krok 6: Łączenie diod LED w serii

Najlepszym sposobem na połączenie wielu diod LED, aby mieć ten sam prąd zasilający każdą diodę LED, byłoby połączenie szeregowe. Należy połączyć 5 diod, które mieliśmy wcześniej szeregowo i zasilać je stałym źródłem napięcia, tak samo jak przed ograniczeniem prądu rezystorem. I można by pomyśleć, że problem został rozwiązany, ale problem został rozwiązany tylko częściowo z powodu innej właściwości diod, która dotyczy również diod LED.

Napięcie przewodzenia zmniejszy się wraz ze wzrostem temperatury. Jeśli napięcie przewodzenia spadnie, prąd przewodzenia wzrośnie, jeszcze bardziej nagrzewając diodę LED. I jest jeszcze jedna właściwość, o której musimy pamiętać poza krzywą wykładniczą między napięciem przewodzenia a prądem przewodzenia. To mówi nam, że przy niewielkiej zmianie napięcia przewodzenia otrzymujemy dużą zmianę prądu przewodzenia, co może potencjalnie prowadzić do awarii diod LED z powodu niestabilności termicznej.

Więc sposobem, w jaki rozwiązujemy ten problem, jest użycie stałego źródła prądu. Obecnie istnieje wiele układów scalonych specjalnie zaprojektowanych do zasilania diod LED stałym prądem, ponieważ zalety są oczywiste. Można by argumentować, że jeśli masz diody LED połączone szeregowo, jeśli jedna z nich ulegnie awarii, cały łańcuch będzie nieaktywny i to prawda z punktu widzenia elektrycznego, ale w praktyce diody LED stały się tak niezawodne, że jeśli obwód jest odpowiednio zaprojektowany, jest bardzo niewielka szansa na awarię diody LED w podanym okresie eksploatacji

To wszystko, mam nadzieję, że ta instrukcja była przydatna, jeśli tak, zostaw komentarz lub naciśnij przycisk „Lubię to” lub „Nie lubię”, aby przesłać mi opinię.