Як підключити світодіод

Светодіод- це не лампочка, а напівпровідник. З цим пов’язані деякі особливості його використання, наприклад те, що живеться він не напругою, а СТРУМОМ.

У світлодіода є + (плюс) і – (мінус) Якщо підключити навпаки, він світиться не буде і може перегоріти (особливо білі світлодіоди).

На сьогоднішній день у продажу є світлодіоди 3-х основних типів:

Світлодіоди з одним кристалом на струм 20 мА

Світлодіоди з 4 кристалами на струм 80 мА

Потужні світлодіоди (1Вт, 3Вт, 5Вт і вище)

Розглянемо способи їх підключення.

  1. Світлодіоди з одним кристалом на ток 20 мА

Світлодіод підключається до джерела ЗАВЖДИ через що обмежувальний резистор. Недотримання цього правила призводить до скорочення терміну життя світлодіода, або до швидкого розряду батареї.

Його опір розраховується за формулою:

R = (Uпит-Uсд) / Iсд,

де: R- Опір обмежує резистора (Ом)

Uпит – Напруга джерела, (Вольт)

Uсд – Падіння напруги на світлодіоді (Вольт),

Iсд – Струм светодіодa (Ампер).

 

Uсд відрізняється для різних типів світлодіодів.

Для зразкових розрахунків можна прийняти, що

для червоних Uсд = 1,7-2,2В, для жовтих Uсд = 1,8-2,5В,

для зелених Uсд = 2-3В, для синіх Uсд = 2,5-3,5В, для білих Uсд = 2,8-4В.

Iсд повинно знаходитися в допустимих для даного світлодіода межах. Від цього параметра безпосередньо залежить Яскравість світіння світлодіода. Зазвичай знаходиться в межах 10 … 20 мА (0,01-0,02А)

Приклад 1.

Підключений одного синього світлодіода до автомобільного акумулятора 12В:

(14-3) / 0,02 = 600 Ом. (Для струму 20мА)

Приклад 2.

Підключений одного червоного світлодіода до автомобільного акумулятора 12В:

(14-2) / 0,01 = 1200 Ом. (1,2кОм) (для струму 10 мА)

У разі, коли треба підключити КІЛЬКА світлодіодів до одного джерела є два рішення:

а) З’єднати світлодіоди послідовно і через один обмежувальний резистор підключити до джерела.

При цьому падіння напруги на цій ланці дорівнюватиме СУМІ падінь напруги на кожному світодиоді, а струм в ланцюзі буде однаковий. Перевагою є наявність всього одного резистора і економне використання енергії джерела.

Недоліком цього рішення є те, що при виході з ладу будь-якого елемента ланцюга всі вони перестануть світитися, хоча на практиці “перегоріли” світлодіод залишається діодом і ланцюг не рветься. Іноді, правда “проблемний” світлодіод може увійти в режим генерації і весь ланцюжок стане нервово блимати. Крім того, необхідна досить велика напруга джерела. Наприклад, для 12В в ланцюг можна поставити лише 3 синіх (білих) або 4-5 червоних (жовтих, зелених) світлодіода.

Підключення трьох білих світлодіодів (послідовно) до автомобільного акумулятора 12В: (14-3 * 3) / 0,02 = 200 Ом. (Для струму 20 мА)

б) КОЖЕН світлодіод через обмежувальний резистор підключений до джерела.

Тобто паралельно включити кілька ланцюгів світлодіод-резистор. Розрахунок обмежує резистора при цьому проводиться як для одного світлодіода, тобто R = (Uпит-Uсд) / Iсд.

Недоліком цього рішення є те, що більшість потужності (падіння напруги на резисторі помножене на струм) витрачається на нагрів.

Для спрощення використання таких світлодіодів була розроблена плата-драйвер LEDDRV8, що представляє собою імпульсний підвищувальний перетворювач зі стабілізацією струму.

Переваги: ​​захист від переполюсовки, стабілізація струму через світлодіод (20 мА) у всьому діапазоні живлячої напруги (від 5 до 25В !!!), відсутність нагріву, високий ККД та й просто зручність монтажу.

  1. Світлодіоди з 4 кристалами на струм 80 мА

Займають проміжне положення між звичайними (індикаторними) і потужними светодіодами. Містять в собі 4 кристала, включених переллельно. Конструкція цих світлодіодів така, що товсті жорсткі вивода  забезпечують відведення тепла від кристалів. Включати 4-х крістальні світлодіоди можна через резистор, розрахувавши його за формулою для струму 0.08А, або через джерело струму (драйвер):

Конструкція драйвера дозволяє підключати дроти без пайки (за допомогою гвинтових затискачів) а, схемне рішення забезпечує стабільність струму через світлодіод, незалежно від вхідної напруги. Це сильно подовжує термін служби світлодіода.

До драйверу можна підключити послідовно від 1 до 5 світлодіодів в залежності від напруги живлення.

  1. Потужні світлодіоди (1Вт, 3Вт, 5Вт)

Ці світлодіоди спеціально розроблялися для цілей підсвічування і освітлення, у них і в характеристиках вказується світловий потік в люменах, а не сила світла в канделах (як у індикаторних світлодіодів). Значно нагріваються, тому ЗАВЖДИ встановлюються на додатковий радіатор.

Конструктивно зустрічаються

– у вигляді просто світодіода (Emitter):

-в вигляді світлодіода на теплопроводній алюміньовій друкованой платі (Star)

Другий варіант сильно спрощує процес кріплення світлодіода до радіатора і припаювання проводів. Ці алюмінієві друковані плати, до речі, можна придбати окремо і припаяти на них Emitter не забуваючи використовувати теплопровідну пасту.

Падіння напруги на потужних світлодіодах вказується в документації виробника і зазвичай становить 2.5-3.5В.

Однак основним параметром є РОБОЧИЙ СТРУМ.

Через значні робочі струми (0.35А для 1Вт і 0.7А-1.5А для 3Вт і 5Вт світлодіодів), розкид прямого падіння напруги і нелінійної зміни струму при збільшенні температури, потужні світлодіоди не можна включати просто через обмежувальний резистор. Це призводить до катастрофічного зменшення терміну служби і часто-до лавинному пробою недешевого джерела світла. Таким чином потужний світлодіод слід включати виключно через струмовий драйвер, тобто джерело струму. Для використання в автомобілі, садових світильниках і інших низьковольтних (батарейних) місцях зручно використовувати імпульсні драйвери LEDDRV5 для світлодіодів 1Вт (0.35А) і LEDDRV13 для світлодіодів 3Вт і 5Вт. Їх вхідна напруга становить 7 … 30В (див. Документацію)

До драйверу можна підключити від 1 до 5 світлодіодів послідовно. При цьому всі вони будуть харчуватися однаковим стабілізованою струмом.

А якщо потрібно живити світлодіоди від мережі 220В, то до драйверу потрібно просто додати трансформатор на 12-24В, діодний міст на 2А і електролітичний конденсатор 2200х35:

або використовувати спеціалізований 220В драйвер, особливо якщо планується підключити в одному місці від 5 до 15 шт світлодіодів: