V svetilkah in svetilkah se uporabljata dva vezja - serijska in vzporedna povezava LED. Te sheme imajo veliko različic in kombiniranih možnosti, vsaka od njih ima svoje prednosti in slabosti.

Da bi razumeli, kateri povezovalni diagram je boljši, morate ugotoviti, kakšna je tokovno-napetostna karakteristika in kakšna je za LED.

Na fotografiji je LED matrika za priklop na 220V omrežje

Osnovna teoretična vprašanja

Tokovno-napetostna karakteristika (skrajšano VAC) je graf, ki prikazuje odvisnost količine toka, ki teče skozi katero koli napravo, od napetosti, ki se nanjo nanaša. Preprosta in zelo zmogljiva karakteristika za analizo nelinearnih komponent. Z njegovo pomočjo lahko izberete načine delovanja in določite značilnosti vira napajanja za napravo.

Oglejte si primer linearne in nelinearne I-V krivulje.

Graf številka 1 na sliki prikazuje linearno odvisnost toka od napetosti, kar imajo vse uporovne naprave, npr.

• Žarnica z žarilno nitko;
• grelec;
• upor (upor);

Graf številka 2 je tokovno-napetostna značilnost p-n spoji diode, tranzistorji in diode.

Izvedite več o delovanju diod

Katero LED povezavo naj izberem: zaporedno ali vzporedno? To je v veliki meri odvisno od delovnih pogojev in vira napajanja ter sistema stabilizacije napetosti in toka. Za prava izbira upoštevati je treba obe možnosti.

Sprva smo z razlogom govorili o tokovno-napetostni karakteristiki; podrobneje razmislimo o njeni obliki za LED naprave.

Upoštevajte, da v območju napetosti, nižjem od 2,5 V, skozi LED teče zelo malo ali nič toka. Ko premagamo raven 2,5 voltov, začne skozi diodo teči tok in zasveti v območju od 2,5 do 3 voltov. Po tej ravni začne tok hitro naraščati.

Za 5 mm bele svetlobne diode je obratovalni tok 20 mA pri 3V, pri 3,5 voltih pa bo tok 80 mA, kar je štirikrat več od nazivne vrednosti.

Čeprav je svetlost diode odvisna od toka, ki teče skozi njo, pri previsokih vrednostih LED ne sveti veliko svetleje kot pri nazivni vrednosti. Zato ne smete eksperimentirati z visokimi indikatorji - vaše diode bodo preprosto izgorele.

Vrednosti napetosti se lahko razlikujejo glede na vrste in zasnovo LED, na to vpliva njihovo število v enem paketu, barva in celo material, ki je bil izbran kot osnova čipa.

Kako se pravilno povezati?

Pri vzporedni povezavi LED diod morate za vsako diodo uporabiti omejevalni upor, kot je prikazano na spodnji sliki. To omogoča nastavitev toka za vsak element električni tokokrog.

Shema vzporedna povezava LED diode

Spodaj je diagram NEpravilne povezave upora z vezjem.

To ni pravi način povezovanja

Pri vzporedni povezavi LED in morebitnih drugih porabnikov bo napetost na njihovih sponkah enaka. Po eni strani je to dobro, vendar ne za diode. Vsaka LED, tudi komplet, vzet iz iste serije, ima majhne tehnološke razlike v parametrih. Napetost, ki je potrebna za doseganje nazivnega toka, se lahko nekoliko razlikuje v desetinkah volta.

Zgoraj ste videli tokovno-napetostno karakteristiko naprave in zlahka sklepate, da rahel presežek nazivne napetosti vodi do plazovitega povečanja toka in pregrevanja. Nekateri predlagajo izključitev upora iz tega vezja; ta povezava LED je najslabša!

Skupni tok v tokokrogu je enak vsoti tokov v vsaki od vej vzporednega tokokroga. Če se odločite, kako povezati LED za delovanje v vezju z visoko napetostjo (6 voltov ali več), je bolje uporabiti serijsko povezavo.

Serijska povezava diod

S tem vezjem lahko uporabite diode v tokokrogih s katero koli napetostjo.

Napetosti med elementi se porazdelijo v želeni količini, tok pa nastavite z uporom. Vzporedna povezava LED vam ne omogočajo doseganja tega rezultata. Pri zaporedni povezavi bo skupni tok v vezju enak toku skozi enega od elementov.

Spletni kalkulator za izračun upora

Vrsta povezave:
Napajalna napetost:	volt
LED napetost naprej:	volt
Tok skozi LED:	Miliamper
Število LED:	PC.
Rezultati:
Točna vrednost upora:	Ohm
Standardna vrednost upora:	Ohm
Najmanjša moč upora:	Watt
Skupna poraba energije:	Watt

Možnosti povezave

Za serijsko povezavo 220V LED, uporabite spodnji diagram.

V tem primeru kondenzator C1 v večji meri omejuje tok, igra vlogo reaktanca. Več o izračunu kondenzatorja smo pisali v. Za pridobitev zahtevane vrednosti kapacitivnosti kondenzatorja uporabite spletni kalkulator.

Svetleče diode (znane tudi kot led) se že vrsto let aktivno uporabljajo tako pri proizvodnji televizorjev kot tudi kot glavna razsvetljava hiše ali stanovanja, vendar je vprašanje, kako pravilno priključiti LED diode, še vedno aktualno.

Danes jih obstaja ogromno, različnih moči (super-bright), ki delujejo na konstantno napetost, ki jih je mogoče povezati na tri načine:

1. Vzporedno.
2. Dosledno.
3. Kombinirano.

Obstajajo tudi posebej zasnovana vezja, ki vam omogočajo priključitev LED na stacionarno gospodinjsko omrežje 220 V. Oglejmo si podrobneje vse možnosti povezave LED, njihove prednosti in slabosti, pa tudi, kako to storiti sami.

Osnovna načela povezave

Kot smo že omenili, zasnova svetleče diode vključuje njihovo priključitev izključno na vir enosmernega toka. Ker pa je delovni del LED polprevodniški silicijev kristal, je zelo pomembno ohraniti polarnost, sicer LED ne bo oddajala svetlobnega toka.

Vsaka LED ima tehnično dokumentacijo, ki vsebuje navodila in navodila za pravilno priključitev. Če ni dokumentacije, lahko pogledate. Oznaka vam bo pomagala prepoznati proizvajalca, in če poznate proizvajalca, lahko najdete zahtevani podatkovni list, ki vsebuje podatke o povezavi. Tukaj, to ni zapleten nasvet.

Kako določiti polarnost?

Težavo lahko rešite le na 3 načine:

Razvrstili smo polarnost, zdaj se moramo odločiti, kako priključiti LED na omrežje. Za tiste, ki ne razumejo, preberite podrobno in zanimiv članek. V njem smo zbrali vse možne načine preverjanja in celo uporabe baterije.

Načini povezave

Običajno se povezava izvede na dva načina:

1. Na stacionarno omrežje industrijske frekvence (50Hz) z napetostjo 220V;
2. Na omrežje z varno napetostjo 12V.

Če morate na en vir napajanja priključiti več LED diod, morate izbrati serijsko ali vzporedno povezavo.

Oglejmo si vsakega od zgornjih primerov posebej.

Priključitev LED na 220V napetost

Prva stvar, ki jo morate vedeti pri priključitvi na omrežje 220 V, je, da mora za nazivni sij skozi LED preiti tok 20 mA, padec napetosti na njem pa ne sme presegati 2,2-3 V. Na podlagi tega je treba izračunati vrednost upora za omejevanje toka po naslednji formuli:

pri čemer je 0,75 koeficient zanesljivosti led, U pit je napetost vira napajanja, U pad je napetost, ki pade na svetlečo diodo in ustvarja svetlobni tok, I – nazivni tok, ki poteka skozenj, in R je vrednost upora za regulacijo prehajajočega toka. Po ustreznih izračunih mora vrednost upora ustrezati 30 kOhm.

Vendar ne pozabite, da bo zaradi padca napetosti na uporu nastala velika količina toplote. Zaradi tega je potrebno dodatno izračunati moč tega upora po formuli:

V našem primeru bo U razlika med napajalno napetostjo in padcem napetosti na LED. Po ustreznih izračunih mora biti za priključitev ene LED moč upora 2 W.

Ko določite nazivno vrednost in moč upora, lahko sestavite vezje za priključitev ene LED na 220 V. Za njegovo zanesljivo delovanje je potrebna vgradnja dodatne diode, ki bo varovala svetlečo diodo pred izpadom, ko se na priključkih LED pojavi amplitudna napetost 315V (220*√2).

Vezje se praktično ne uporablja, saj se v njem pojavijo zelo velike izgube zaradi nastajanja toplote v uporu. Razmislimo o učinkovitejšem povezovalnem diagramu na 220 V:

V diagramu je, kot lahko vidimo, nameščena povratna dioda VD1, ki prehaja oba polovična vala na kondenzator C1 s kapaciteto 220 nF, na katerem napetost pade na zahtevano nazivno vrednost.

Upor R1 z nominalno vrednostjo 240 kOhm izprazni kondenzator, ko je omrežje izklopljeno, in med delovanjem vezja ne igra nobene vloge.

Toda to je poenostavljen model za LED priključki, v večini LED svetilkeže vgrajen gonilnik (vezje), ki pretvarja izmenično napetost 220V v enosmerno napetost z vrednostjo 5-24V za njihovo zanesljivo delovanje. Vozniško vezje lahko vidite na naslednji fotografiji:

Priključitev LED na 12V omrežje

12 voltov je varna napetost, ki se uporablja v posebej nevarnih območjih. Sem spadajo kopalnice, kopeli, inšpekcijske jame, podzemne konstrukcije in drugi prostori.

Za priključitev na vir enosmerne napetosti z nazivno napetostjo 12 V, podobno kot za povezavo z omrežjem 220 V, je potreben upor dušenja. V nasprotnem primeru, če jo priključite neposredno na vir, bo LED zaradi večjega toka, ki teče skozi, takoj pregorela.

Nominalna vrednost tega upora in njegova moč se izračunata po enakih formulah:

Za razliko od 220V tokokrogov potrebujemo za priključitev ene LED na 12V omrežje upor z naslednjimi značilnostmi:

• R = 1,3 kOhm;
• P = 0,125 W.

Druga prednost 12V napetosti je, da je v večini primerov že popravljena (konstantna), kar močno poenostavi shemo povezave. Priporočljivo je, da dodatno namestite stabilizator napetosti, kot je KREN ali enakovreden.

Kot že vemo, lahko svetlečo diodo priključimo tako na 12V kot 220V tokokrog, vendar obstaja več različic njihove medsebojne povezave:

• Dosledno.
• Vzporedno.

Serijska povezava

Pri zaporedni povezavi prek upora za omejevanje toka je več LED sestavljenih v eno verigo, katoda prejšnjega pa je spajkana na anodo naslednjega:

V vezju bo en tok (20 mA) tekel skozi vse LED diode, nivo napetosti pa bo sestavljen iz vsote padca napetosti na vsaki. To pomeni, da s tem povezovalnim diagramom ne morete vključiti poljubnega števila LED v vezje, ker omejena je s padcem napetosti.

Padec napetosti je raven napetosti, ki jo svetleča dioda pretvori v svetlobno energijo (sijaj).

Na primer, v vezju bo padec napetosti na eni LED 3 volte. V vezju so skupaj 3 LED. Napajanje 12V. Verjamemo 3 V * 3 LED = 9 V- padec napetosti.

Po enostavnih izračunih vidimo, da ne moremo vključiti več kot 4 LED diod (3*4=12V) v vzporedno povezovalno vezje in jih napajati iz običajnega avtomobilski akumulator(ali drug vir z napetostjo 12V).

Če želimo povezati zaporedno velika količina LED, boste potrebovali napajalnik višje nazivne vrednosti.

Ta shema je bila pogosto najdena v girlandah za božično drevo, vendar zaradi ene pomembne pomanjkljivosti sodobne uporabljajo mešano povezavo. Kakšna je pomanjkljivost, bomo pogledali spodaj.

Slabosti verižnega povezovanja

1. Če odpove vsaj en element, postane celotno vezje nedelujoče;
2. Za napajanje velikega števila LED diod potrebujete vir visoke napetosti.

Vzporedna povezava

V tej situaciji se vse zgodi ravno obratno. Vsaka LED ima enako raven napetosti, tok pa je vsota tokov, ki tečejo skozi njih.

Iz navedenega sklepamo, da če imamo vir 12V in 10 LED, mora napajalnik prenesti obremenitev 0,2A (10 * 0,002).

Na podlagi zgornjih izračunov boste za vzporedno povezavo potrebovali upor za omejevanje toka z nazivno vrednostjo 2,4 Ohma (12 * 0,2).

To je globoko zmotno prepričanje!!! Zakaj? Odgovor boste našli spodaj

Lastnosti vsake LED, tudi iste serije in serije, so vedno različne. Z drugimi besedami: da ena zasveti, je treba skozi njo prenesti tok z nazivno vrednostjo 20 mA, za drugo pa je lahko ta nazivna vrednost že 25 mA.

Če je torej v tokokrogu nameščen samo en upor, katerega nazivna vrednost je bila izračunana prej, bodo skozi LED diode pretekli različni tokovi, kar bo povzročilo pregrevanje in odpoved LED diod, zasnovanih za nazivno vrednost 18 mA, in močnejših bo sijalo le 70 % nominalne vrednosti .

Na podlagi zgoraj navedenega je vredno razumeti, da je pri vzporednem povezovanju potrebno za vsakega namestiti ločen upor.

Slabosti vzporedne povezave:

1. Veliko število elementov;
2. Ko ena dioda odpove, se obremenitev drugih poveča.

Mešana povezava

Ta način povezave je najbolj optimalen. Vsi so zbrani po tem principu. LED trakovi. Vključuje kombinacijo vzporednih in serijskih povezav. Kako se to naredi, si lahko ogledate na fotografiji:

Vezje vključuje vzporedno povezovanje ne posameznih LED, temveč serijskih verig le-teh. Posledično, tudi če ena ali več verig odpove, led girlanda ali pa se bo trak še vedno enako svetil.

Ogledali smo si glavne načine povezave enostavne LED diode. Zdaj pa si poglejmo metode za povezovanje LED z visoko močjo in kakšne težave lahko naletite, če jih priključite nepravilno.

Kako priključiti močno LED?

Za delovanje močnih svetlečih diod, tako kot preprostih, potrebujemo vir energije. Vendar pa bi moral biti za razliko od prejšnje različice za red velikosti močnejši.

Za osvetlitev zmogljive 1W LED mora napajalnik prenesti vsaj 350 mA obremenitve. Če je nazivna moč 5 W, mora vir enosmernega toka prenesti tokovno obremenitev vsaj 1,4 A.

Za pravilno delovanje visoko zmogljive LED diode je potrebna uporaba integriranega napetostnega stabilizatorja tipa LM, ki jo ščiti pred napetostnimi sunki.

Če morate povezati ne enega, ampak več močna LED, priporočamo, da se seznanite s pravili za serijsko in vzporedno povezavo, ki so bila opisana zgoraj.

Napake pri povezovanju

Video

Napake pri povezovanju lahko povzročijo neprijetne posledice, od preproste okvare LED do samopoškodbe. Zato močno priporočamo ogled videoposnetka, v katerem so obravnavane pogoste napake.

Zaključek

Po branju članka lahko sklepamo, da so vse LED, ne glede na delovno napetost, vedno povezane vzporedno ali zaporedno - šolski tečaj fizike. Prav tako je vredno zapomniti, da nobena LED dioda ni priključena neposredno na omrežje 220 V; vedno uporabite zaščitne elemente v diagramu povezave. Vrsta uporabljenih zaščitnih elementov je odvisna od vrste svetleče diode, ki jo priključite.

Elektroinstalacijski elementi so posebni izdelki, ki zagotavljajo nemoteno delovanje električnih sistemov. Takšni elementi se pogosto uporabljajo v industrijskih podjetjih pri polaganju, popravilu in vlečenju kablov ter pri povezovanju električne opreme. Priznani proizvajalci Hensel, Mennekes, Weidmueller, Wieland izdelujejo izdelke v skladu z osnovnimi zahtevami evropskih standardov kakovosti in varnosti.

Vrste elementov električne napeljave

Podjetje Indatek LLC predstavlja široko paleto izdelkov za vgradnjo električnih sistemov v podjetju. Baker se uporablja kot material za izdelavo prevodnih izdelkov, keramične ali porcelanske mešanice pa se uporabljajo za izolacijske izdelke. V drugih primerih se uporabljajo kovinske zlitine z zaščitno prevleko iz cinka ali niklja.

Izdelke za vgradnjo električnih sistemov odlikuje odpornost na vodo, korozijo in nenadne temperaturne spremembe. Takšni elementi izpolnjujejo varnostne standarde in so neškodljivi za ljudi. Med proizvodnim procesom se kakovost izdelkov testira s prosto padajočo utežjo, ki tehta 0,25 kg. Vtikači, podaljški in stikala so dodatno testirani na padce z višine 0,5 m v vrtečih se bobnih.

Komponente električne napeljave so razdeljene v skupine glede na:

– stopnje trdnosti - izdelki, ki lahko prenesejo udarec bremena, ki pade z višine 15 cm, 25 cm in 50 cm;

– vrsta povezave - zunanje, ki so nameščene na površini konstrukcije, in vgrajene, ki zahtevajo posebno nišo.

– temperaturna odpornost - izdelki, ki lahko prenesejo segrevanje do + 80, + 100, + 130, + 160, + 240 stopinj.

Terminali

Sponke Wieland se uporabljajo za povezovanje žic in kablov različne vrste. Konstrukcija - vzdrži obremenitev 10–100 A in napetost 600 V. Pregradne sponke so bolj odporne, delujejo pod napetostjo 1 kV in obremenitvijo do 200 A. Izdelki z vzmetjo in vijakom, kot so modeli WT 2,5 oz. WKF 1.5 D2/2/35 BLAU, fiksacija omogoča močnejšo vpetje žice.

Razvodne omarice in ohišja

Izdelki se uporabljajo pri vgradnji električnih sistemov in priklopu več naprav na en energent. Takšni izdelki zagotavljajo kakovostno ozemljitev, pretvorbo in distribucijo električne energije po celotnem sistemu. Glavni material za proizvodnjo je polikarbonat. Nemško podjetje Hensel velja za priljubljenega proizvajalca, katerega izdelki so predstavljeni v spletni trgovini indatech.ru.

Napajalni priključki

Izdelki so naprave, ki se uporabljajo za priključitev električne opreme na električno omrežje. Pri delu z močno opremo v prostorih z visoko vlažnostjo in drugih neugodnih pogojih priporočamo uporabo vtičnic in vtičev.

Koncentratorji signala (SAI)

Koncentratorji signalov (SAI), kot so vtičnice SAISW-3/7 in konektorji SAIL-M12GM12W-4-2L3.0T, so potrebni za normalno delovanje sistemov za avtomatizacijo. Izdelke delimo na aktivne in pasivne vodila ter napajalne žice in konektorje. Takšni izdelki so lahko zasnovani za delo v ekstremnih pogojih: izdelki z zaščito IP67 lahko prenesejo izpostavljenost vodi in škodljivim snovem. Nekateri koncentratorji SAI se uporabljajo za eksplozivne aplikacije.

Na diagramu vidimo tradicionalno serijsko povezavo LED diod, povezanih z baterijo.

Ta povezava zahteva, da LED diode svetijo enako močno. Toda tukaj nas upor "moti".

Poglejmo malo drugačen primer. Namreč, vzemimo LED driver in ga povežimo s tremi serijskimi LED diodami.

Ker je jakost toka v zaprtem tokokrogu enaka, bo skozi vsako diodo tekel enak tok I 1 =I 2 =I 3. Povezava brez upora z gonilnikom zagotavlja enako svetlost, in razlika v padcu napetosti na diodah ni pomembna. Odraža se le v velikosti potencialne razlike med točkama 1 in 2.

Izračun gonilnika za serijsko povezavo LED

Zgoraj opisana serijska povezava LED lahko povzroči velika vprašanja o izbiri samega gonilnika. Z uporabo spodnjega algoritma za izračun lahko gonilnik vedno izračunate sami, odvisno od izbrane povezave.

Recimo, da moramo napajati tri zaporedno povezane LED diode s tokom 700 mA.

Padec napetosti (fiktivni) pri tem toku je 3,2 do 3,4 V.

Najmanjša napetost U min =3*3,2=9,6 V

Največja napetost U max =3,4*3=10,2 V

Moč, ki jo porabijo LED diode, bo: P=10,2*0,7=7,14 W.

Skupaj: naš voznik mora imeti:

Izhodni tok 700 mA

Izhodna napetost 10,2 V +- 5%

Izhodna moč ne manj kot 7,2 W

To je vse! Kot vidite. ni problema Ne bom razmišljal o izračunu upora v odsotnosti gonilnika. To so relikti preteklosti. Vsak proizvajalec že proizvaja vodilni gonilniki za vsak okus in barvo. Poleg tega so njihovi stroški zanemarljivi. In učinkovitost "škatle" je veliko večja kot pri preprostem uporu.

Prednosti in slabosti verižnih LED diod

Obstaja en velik plus - poceni dizajn.

Serijska povezava ima vsaj dve slabosti:

1. Če vsaj ena LED dioda ne uspe, bo celotna veriga seveda ugasnila. Tukaj pa najdeš še en plus... Če pride do kratkega stika na diodi, se tokokrog ne pretrga in preostali čipi bodo delovali naprej.
2. Če je LED diod veliko, je nizkonapetostno napajanje izjemno težko izvesti. In to je že problem. Še posebej, če morate najprej poskrbeti za varnost.

Video o serijski povezavi LED

Za tiste, ki so preveč leni, da bi prebrali veliko knjig, predlagamo ogled preprostega videa na temo: "serijska povezava LED". Iz njega boste hitro pridobili informacije, kako pravilno priključiti diode s takim priključkom.

Ugotovili smo upor za omejevanje toka za eno LED, zdaj moramo samo ugotoviti, kako vklopiti več LED. Recimo, da imamo na razpolago vir napetosti 12 V in tri LED diode AL307I. Imamo tri možnosti.

Prvi je, da jih vklopimo vsakega prek svojega tokovno-omejevalnega upora, kot smo naredili na prejšnji delavnici:

V tem primeru se izračun uporov za omejevanje toka ne razlikuje od prejšnjih izračunov (glejte delavnico "") in bo enak za vse LED.

Druga možnost je, da vzporedno prižgemo vse LED diode in jih naložimo z enim uporom za trojni tok (obstajajo tri LED):

Zdi se, da je vse pravilno, vendar obstaja en "ampak", ki bo vse pokvaril - širjenje parametrov tudi za LED iste vrste. Posledično bo LED z najmanjšim notranjim uporom tekla povečan tok in na koncu bo izgorelo. Tu se začnejo prave težave - skozi preostala dva bo tekel tok, vsaj 2-krat večji od izračunanega, naslednji, z manj "zdravja", pa bo takoj odpovedal. Kaj bo ostalo tretjemu, ko bo skozi njega stekel trikrat večji tok od izračunanega? Tako smo ostali brez LED diod. Zato zavržemo novo izumljeno kolo in se vrnemo k staremu - vsako LED namestimo s svojim uporom za omejevanje toka:

Imamo pa še eno možnost - serijsko povezavo LED in enega upora za omejevanje toka:

V tem primeru bo tok skozi vse LED diode enak, edini pogoj je, da mora napetost napajalnika presegati vsoto padcev napetosti na posamezni LED. Kot sem že rekel, naš napajalnik proizvaja napetost 12 V in ponovno pogledamo delovno napetost (U slave) te ali one vrste LED v LED referenčna knjiga . Za AL307I Urab = 2,5 V, Irab = 10 mA. To pomeni, da če je tok skozi verigo LED diod 10 mA (njihov nazivni delovni tok), bo padel za 7,5 V. Vse je v redu, naš vir je dovolj. Ostaja le še izbrati upor za omejevanje toka. Ponovno se obrnemo in izračunamo vrednost dušilnega upora:

Povsem očitno je, da je 3 število LED v vezju. 0,75 – koeficient zanesljivosti.

(12V-7,5V)/0,01A*0,75 = 600 Ohm

Pomembno! Ker skozi vse LED diode teče enak tok, je mogoče zaporedno povezati le naprave istega tipa z enakimi nazivnimi podatki! Če imate na voljo različne vrste LED, bo treba upor izračunati in namestiti ločeno za vsako napravo.

No, če nameravate pogosto uporabljati izračun dušilnih uporov, potem bo bolj priročno za uporabo