Як підключити світлодіод паралельно, послідовно: схеми, описи, нюанси

Світлодіоди (вони ж led) протягом багатьох років активно застосовуються як у виробництві телевізорів, так і в якості основного освітлення будинку або квартири, проте питання про те, як правильно виконати підключення світлодіодів актуальний і до цього дня.

На сьогоднішній день їх існує величезна кількість, різної потужності (сверхяркие Піранья), що працюють від постійної напруги, які можна підключати трьома способами:

  1. Паралельно.
  2. Послідовно.
  3. Комбіновано.

Також існують спеціально розроблені схеми, що дозволяють підключити світлодіод до стаціонарної побутової мережі 220В. Давайте розглянемо більш детально всі варіанти підключення led, їх переваги та недоліки, а також як це виконати своїми руками.

Основні принципи підключення

Як було сказано раніше, конструкція светоизлучающего діода має на увазі їх підключення виключно до джерела постійного струму. Однак, оскільки робоча частина світлодіода – це напівпровідниковий кристал кремнію, то дуже важливо дотримуватись полярності, в іншому випадку Світлодіоди не буде випромінювати світловий потік.

Кожен світлодіод має технічну документацію, в якій містяться інструкції та вказівки по правильному підключенню. Якщо документації немає, можна подивитися маркування світлодіода. Маркування допоможе дізнатися виробника, а знаючи виробника, Ви зможете знайти потрібний даташит, в якому і міститься інформація по підключенню. Ось, такий не хитра рада.

Як визначити полярність?

Для вирішення питання існує всього 3 способи:

  1. Конструктивно. Згідно з нормами, прийнятими в усьому світі, на звичайному светодиоде (НЕ SMD типу), довга ніжка завжди є «+» або ж анодом. Для роботи світлодіода на нього повинна подаватися позитивна полуволна. А коротка – катодом. 
  2. За допомогою мультиметра. Для перевірки необхідно перемикач приладу поставити в режим «Прозвонка» і встановити червоний щуп мультиметра на анод, а чорний – на катод. В результаті світлодіод повинен засвітитися. Якщо цього не відбулося, необхідно поміняти полярність (чорний на анод, а червоний на катод). Якщо результат не змінюється, тоді led вийшов з ладу (для встановлення більш точного діагнозу, читайте як перевірити світлодіод). 
  3. Візуально. Якщо придивитися до світлодіоду, то можна побачити 2 кінчика біля кристала. Той, який більше – катод, той, що менше – анод. 

З полярністю розібралися, тепер нам потрібно визначитися з тим, як підключити LED до мережі. Для тих, хто не зрозумів, читайте детальну і цікаву статтю визначення полярності у світлодіода. У ній ми зібрали всі можливі способи перевірки, і навіть за допомогою батарейки.

способи підключення

Умовно, підключення відбувається по 2 способам:

  1. До стаціонарної мережі промислової частоти (50 Гц) напругою 220В;
  2. До мережі з безпечним напругою величиною 12В.

Якщо необхідно підключити кілька led до одного джерела живлення, тоді потрібно вибрати послідовне або паралельне підключення.

Розглянемо кожен з вищенаведених прикладів окремо.

Підключення світлодіодів до напруги 220В

Перше, що потрібно знати при підключенні до мережі 220В, – для номінального світіння через світлодіод повинен проходити струм в 20мА, а падіння напруги на ньому не повинно перевищувати 2,2-3В. Виходячи з цього, необхідно розрахувати номінал струмообмежувального резистора за такою формулою:

в якій 0,75 – коефіцієнт надійності led, U піт – це напруги джерела живлення, U пад – напруга, яке падає на світловипромінювальних діодів і створює світловий потік, I – номінальний струм, що проходить через нього, і R – номінал опору для регулювання проходить струму. Після відповідних обчислень, номінал опору повинен відповідати 30 кОм.

Однак не варто забувати, що на опорі буде виділятися велику кількість тепла за рахунок падіння напруги. З цієї причини додатково необхідно розрахувати потужність цього резистора за формулою:

Для нашого випадку U – це буде різниця напруги мережі живлення і напруги падіння на світлодіоді. Після відповідних обчислень, для підключення одного led потужність опору повинна дорівнювати 2Вт.

Після визначення номіналу і потужності опору можна зібрати схему для підключення одного світлодіода до 220В. Для її надійної роботи необхідно ставити додатковий діод, який буде захищати світловипромінювальних діод від пробою, при виникненні амплітудного напруги на висновках світлодіода в 315В (220 * v2).

Схема практично не застосовується, оскільки в ній виникають дуже великі втрати через виділення тепла в опорі. Розглянемо більш ефективну схему підключення до 220 В:

На схемі, як бачимо, встановлений зворотний діод VD1, що пропускає обидві напівхвилі на конденсатор C1 ємністю 220 нФ, на якому відбувається падіння напруга до необхідного номіналу.

Опір R1 номіналом 240 кОм, розряджає конденсатор при вимкненому мережі, а під час роботи схеми не має ніякого значення.

Але це спрощена модель для підключення LED, в більшості світлодіодних ламп вже вбудований драйвер (схема), який перетворює змінну напругу 220В в постійну з величиною 5-24В для їх надійної роботи. Схему драйвера Ви можете бачити на наступному фото:

Підключення світлодіодів до мережі 12В

12 вольт – це безпечна напруга, яке застосовується в особливо небезпечних приміщеннях. Саме до таких і відносяться ванні кімнати, лазні, оглядові ями, підземні споруди та інші приміщення.

Для підключення до джерела постійної напруги номіналом 12В, аналогічно, підключення до мереж 220В необхідно гасить опір. В іншому випадку, якщо підключити його безпосередньо до джерела, через більшу проходить струму світлодіод миттєво згорить.

Номінал цього опору і його потужність розраховуються за тими ж формулами:

На відміну від ланцюгів 220В, для підключення одного світлодіода до мережі 12В нам буде потрібно опір з наступними характеристиками:

  • R = 1,3 кОм;
  • P = 0,125Вт.

Ще однією перевагою напруги 12В, є те, що в більшості випадків воно вже випрямлена (постійне), що значно спрощує схему підключення. Рекомендується додатково монтувати стабілізатор напруги типу Крен або аналога.

Як ми вже знаємо, світловипромінювальних діод можна підключити як до ланцюгів 12В, так і до ланцюгів 220В, проте існує і кілька варіацій їх з’єднання між собою:

  • Послідовне.
  • Паралельне.

послідовне підключення

При послідовному з’єднанні через струмообмежуючі резистор в один ланцюжок збираються кілька світлодіодів, причому катод попереднього припаюється до анода подальшого:

У схемі, за всіма светодиодам буде проходити один ток (20мА), а рівень напруги буде складатися із сум падіння напруги на кожному. Це означає, використовуючи дану схему підключення, можна включити в ланцюг будь-яку кількість світлодіодів, тому що воно обмежене падінням напруги.

Падіння напруги – це рівень напруги, яке світловипромінювальних діод перетворює в світлову енергію (світіння).

Наприклад, в схемі падіння напруги на одному светодиоде складе 3 Вольта. Всього в схемі 3 світлодіода. Джерело живлення 12В. Вважаємо, 3 Вольта * 3 led = 9 В – падіння напруги.

Після нескладних розрахунків, ми бачимо, що не зможемо включити в схему паралельного підключення більше 4 світлодіодів (3 * 4 = 12В), запітивая їх від звичайного автомобільного акумулятора (або іншого джерела з напругою 12В).

Якщо захочемо послідовно підключити більшу кількість LEd, то знадобиться джерело живлення з великим номіналом.

Дана схема досить часто зустрічалася в ялинкових гірляндах, однак через одного істотного недоліку в сучасних світлодіодних гірляндах застосовують змішане підключення. Що за недолік, розберемо нижче.

Недоліки послідовного підключення

  1. При виході з ладу хоча б одного елемента, що не робочої стає вся схема;
  2. Для харчування великої кількості led потрібен джерело з високою напругою.

паралельне підключення

У даній ситуації все відбувається навпаки. На кожному светодиоде рівень напруги однаковий, а сила струму складається з суми струмів, що проходять через них.

Слідуючи з вищесказаного робимо висновок, якщо у нас є джерело в 12В і 10 світлодіодів, блок живлення повинен витримувати навантаження в 0,2 А (10 * 0002).

Виходячи з вищезазначених розрахунків – для паралельного підключення потрібно струмообмежуючі резистор з номіналом 2,4 Ом (12 * 0,2).

Це глибока помилка !!! Чому? Відповідь Ви знайдете нижче

Характеристики кожного світлодіода навіть однієї серії і партії завжди різні. Якщо іншими словами: щоб засвітився один, необхідно пропустити через нього струм з номіналом 20 мА, а для іншого цей номінал може становити вже 25 мА.

Таким чином, якщо в схемі бути активним лише одне опір, номінал якого був розрахований раніше, через світлодіоди буде проходити різний струм, що спричинить перегрів і вихід з ладу світлодіодів, розрахованих на номінал в 18МА, а більш потужні будуть світити всього на 70% від номіналу .

Виходячи з вищесказаного, варто розуміти, що при паралельному підключенні, необхідно встановлювати окреме опір для кожного.

Недоліки паралельного підключення:

  1. Велика кількість елементів;
  2. При виході одного діода з ладу збільшується навантаження на інші.

змішане підключення

Подібний спосіб підключення є найоптимальнішим. За таким принципом зібрані всі світлодіодні стрічки. Він має на увазі комбінацію паралельного і послідовного підключення. Як він виконується можна побачити на фото:

Схема передбачає включення паралельно не окремих світлодіодів, а послідовних ланцюжків з них. В результаті цього навіть при виході з ладу однієї або декількох ланцюжків, світлодіодна гірлянда або стрічка будуть як і раніше однаково світити.

Ми розглянули основні способи підключення простих світлодіодів. Тепер розберемо методи з’єднання потужних світлодіодів, і з якими проблемами можна зіткнутися при неправильному підключенні.

Як підключити потужний світлодіод?

Для працездатності потужних світлодіодів, так само, як і простих нам буде потрібно джерело живлення. Однак на відміну від попереднього варіанту, він повинен бути на порядок потужніше.

Щоб засвітити потужний світлодіод номіналом 1W, джерело живлення повинен витримувати не менше 350 мА навантаження. Якщо номінал 5W, то джерело живлення постійного струму повинен витримати навантаження струму не менше 1,4А.

Для коректної роботи потужного світлодіода обов’язково необхідно використовувати інтегральний стабілізатор напруги типу LM, який захищає його від стрибків напруги.

Якщо необхідно підключити не один, а кілька потужних LED, рекомендуємо ознайомитися з правилами послідовного і паралельного підключення, які були описані вище.

Помилки при підключенні

  1. Пряме підключення до джерела живлення. В даному випадку світлодіод моментально згорить, оскільки відсутня обмежує струм резистор.
  2. Паралельне підключення через один резистор. Світлодіоди поступово виходитимуть з ладу, оскільки робочий струм у кожного різний.
  3. Послідовне підключення з різним струмом споживання. При такій схемі підключення є 2 варіанти: або просто одні будуть світити тьмяніше інших, або ті, що розраховані на менший струм – згорять.
  4. Неправильно підібраний обмежує резистор. При неправильно підібраному опорі через світлодіоди буде проходити великий струм, в результаті чого, вони будуть перегріватися і з часом перегорять. При великому опорі вони будуть світити не в повну силу.
  5. Підключення до мережі змінної напруги номіналом 220 без діода або інших компонентів захисту. Якщо при підключенні з мережі 220В, екщо не встановив додатковий діод, то на світлодіоді виникне амплітудне значення напруги в 315В, яке моментально виведе його з ладу.

Відео

Помилки підключення можуть спричинити за собою неприємні наслідки, від банальної поломки світлодіодів, до нанесення собі ушкоджень. Тому, настійно рекомендуємо подивитися відео, де розбирають часто зустрічаються помилки.

висновок

Прочитавши статтю можна зробити висновок, що всі світлодіоди, незалежно від робочої напруги, завжди підключаються паралельно або послідовно – шкільний курс фізики. Ще варто пам’ятати, що ніякої світлодіод не вдалося підключитися безпосередньо в мережу 220В, завжди потрібно використовувати захисні елементи в схемі підключення. Тип застосовуваних захисних елементів залежить від виду підключається светоизлучающего діода.

Ссылка на основную публикацию