Схема подключения светодиодов к сети 220В без блока питания

Обновлено: 21.11.2024

В этой статье рассматривается внутренняя схема и работа светодиодной ленты. Эта информация предназначена для обсуждения технических вопросов и не является необходимой для обычных пользователей, заинтересованных в регулярном использовании светодиодных лент.

Назад к основам — напряжение светодиодного чипа

Указанное напряжение светодиодной ленты, например. 12В или 24В - в первую очередь определяется:

1) Указанное напряжение используемых светодиодов и компонентов и

2) Конфигурация светодиодов на светодиодной ленте.

Светодиоды обычно представляют собой 3-вольтовые устройства. Это означает, что если между положительным и отрицательным концами светодиода приложить 3-вольтовую разность, он загорится.

Что происходит, когда у вас есть несколько светодиодов в цепочке, один за другим (рядом)? В этом случае напряжения отдельных светодиодов суммируются.

Поэтому для 3 последовательных светодиодов потребуется прямое напряжение 9 вольт (3 вольта x 3 светодиода), а для 6 последовательно соединенных светодиодов потребуется прямое напряжение 18 вольт (3 вольта x 6 светодиодов).

Помимо светодиодов, также необходим один или несколько токоограничивающих резисторов, чтобы светодиодная лента не переходила в режим перегрузки по току. Резистор также включен последовательно со светодиодами, и значение его сопротивления рассчитывается таким образом, что он также будет потреблять примерно 3 вольта.

Итак, 3 последовательно соединенных светодиода требуют 9 В для светодиодов и 3 В для резистора, что дает нам 12 В.

6 светодиодов последовательно требуют 18 вольт для светодиодов и 3 вольта на резистор (x2), в результате чего мы получаем 24 вольта.

Это «строительные блоки» для каждой группы светодиодов на светодиодной ленте. То, как он расположен на светодиодной ленте, можно увидеть на нашем графике ниже:

Что происходит с параллельным подключением светодиодов? Напряжение остается прежним, но ток распределяется поровну между каждой из параллельных цепей. Следовательно, если у вас есть 3 параллельные группы, каждая из которых потребляет 50 мА при напряжении 24 В, общая потребляемая мощность составит 150 мА также при напряжении 24 В.

Эти два примера с 3 и 6 светодиодами показывают, как устроена типичная светодиодная лента на 12 и 24 В. Поскольку в светодиодных лентах используются светодиодные устройства на 3 вольта, и они настроены на несколько параллельных цепочек из 3 или 6 светодиодов.

Вы должны подавать точно указанное напряжение?

Вам может быть интересно, означает ли 12 вольт точно 12,0 вольт или 11,9 вольт все еще будет работать? Хорошая новость заключается в том, что мощность, подаваемая на светодиодную ленту, может варьироваться.

Ниже приведена диаграмма из технического описания светодиодов, показывающая, какой ток будет проходить через светодиод в зависимости от напряжения.

Вы увидите, например, что при напряжении 3,0 В этот конкретный светодиод будет потреблять около 120 мА. Если мы уменьшим напряжение до 2,9 В, светодиод будет потреблять немного меньше, всего около 80 мА. Если мы увеличим напряжение до 3,1 В, светодиод будет потреблять больше, около 160 мА.

Поскольку в светодиодной ленте на 12 В последовательно соединены 3 светодиода и резистор, подача 11 В вместо 12 В немного напоминает снижение напряжения для каждого светодиода на 0,25 В.

Будут ли светодиоды по-прежнему работать при напряжении 2,75 В? Если мы обратимся к приведенной выше диаграмме, то увидим, что потребляемый ток упадет со 120 мА на светодиод примерно до 40 мА.

Хотя это довольно значительное падение, светодиоды будут работать нормально, хотя и с гораздо более низким уровнем яркости.

Что если бы мы подали всего 10 В на светодиодную ленту на 12 В? В этом случае мы уменьшаем напряжение на светодиод на 0,5 В каждый. Если мы обратимся к таблице, при напряжении 2,5 В светодиоды почти не будут потреблять ток.

При таком уровне напряжения вы, скорее всего, увидите очень тусклую светодиодную ленту.

Все напряжения меньше номинала светодиодной ленты безопасны, так как вы всегда будете потреблять меньший ток и, следовательно, избегать любой возможности повреждения или перегрева. А как насчет уровней напряжения выше 12 В?

Давайте рассмотрим подачу напряжения 12,8 В на 12-вольтовую светодиодную ленту. Это увеличивает напряжение на светодиод на 0,20 В.

Наш светодиод теперь питается от напряжения 3,2 В, при котором на диаграмме показано потребление тока 200 мА.

Так получилось, что 200 мА – это максимальный номинальный ток, указанный производителями. Если больше, вы рискуете повредить светодиод.

И имейте в виду, что каждый светодиод будет иметь разные номинальные характеристики, а присущие производственному процессу различия могут повлиять на фактические диапазоны напряжения, приемлемые для конкретной светодиодной ленты.

Мы показали, что светодиодная лента на 12 В может переходить от темного состояния к перегрузке в узком диапазоне от 10 В до 12,8 В.

Несмотря на то, что можно подавать напряжение, немного отличающееся от номинального, необходимо соблюдать осторожность и точность, чтобы не повредить светодиоды.

Как насчет затемнения светодиодной ленты?

Один из способов уменьшить яркость светодиодной ленты — отрегулировать входное напряжение ниже номинального уровня, как мы видели выше. В действительности, однако, силовая электроника не очень хорошо справляется с уменьшением выходного напряжения таким образом.

Предпочтительнее использовать так называемый ШИМ (широтно-импульсная модуляция), при котором светодиоды включаются и выключаются с высокой скоростью. Регулируя соотношение времени включения и времени выключения (рабочий цикл), можно регулировать видимую яркость светового потока светодиодной ленты.

Для светодиодной ленты на 12 В это означает, что она всегда получает либо полные 12 В, либо 0 В, в зависимости от того, в какой части цикла ШИМ мы находимся.

Точно так же мы знаем, что светодиод будет потреблять одинаковую величину тока, когда он находится во включенном состоянии, независимо от его рабочего цикла. Это дополнительное преимущество для светодиодных лент, цветовая температура которых должна оставаться постоянной даже при изменении яркости.

Итог

Одним из существенных преимуществ светодиодных лент является их простота, но универсальность. Они совместимы с простыми источниками питания постоянного напряжения.

Иногда бывает полезно понять внутреннюю работу таких устройств, так как это может помочь нам понять некоторые из более тонких аспектов их работы, таких как диммирование и изменение входного напряжения.

Другие сообщения

Что нужно знать о гибких подложках для светодиодных лент

Когда вы смотрите и сравниваете типы гибких светодиодных лент, вы, вероятно, обращаете внимание на цветовую температуру, количество светодиодов и правильное сопряжение. Подробнее

Использование светодиодной ленты 12 В в системе 24 В

Возможно, вы знакомы с различиями между системами постоянного тока 12 В и 24 В и различными . Подробнее

В чем разница между типами корпусов светодиодов, такими как 3528, 5050 и 2835?

При поиске светодиодной продукции вы можете встретить различные 4-значные обозначения типов светодиодов. Когда вы впервые сталкиваетесь с этим кодом. Подробнее

Когда и зачем светодиодам нужны токоограничивающие резисторы?

Если вы работаете с какой-либо схемой, включающей светодиоды, вы, возможно, сталкивались с предупреждениями или рекомендациями всегда использовать токоограничивающий резистор r. Подробнее

Вернуться к блогу Waveform Lighting

Просмотрите нашу коллекцию статей, инструкций и руководств по различным приложениям освещения, а также подробные статьи по науке о цвете.

Поиск продуктов освещения Waveform

Светодиодные лампы серии A

Наши лампы A19 и A21 подходят для стандартных светильников и идеально подходят для напольных и настольных светильников.

Светодиодные лампы-канделябры

Наши светодиодные лампы-канделябры обеспечивают мягкий и теплый свет в декоративном стиле, который подходит для светильников E12.

Светодиодные лампы BR30

Лампы BR30 — это потолочные светильники, которые подходят для жилых и коммерческих светильников с отверстиями шириной 4 дюйма и более.

Светодиодные лампы T8

Прямая замена 4-футовых люминесцентных ламп нашими светодиодными трубчатыми лампами T8, совместимыми как с балластами, так и без них.

Светильники T8 с поддержкой светодиодов

Светодиодные трубчатые светильники предварительно смонтированы и совместимы с нашими светодиодными лампами T8.

Линейные светодиодные светильники

Линейные светильники длиной 2 и 4 фута. Подключается к стандартным настенным розеткам и крепится с помощью винтов или магнитов.

Светодиодные светильники

Накладные светильники с подвесными цепями. Подключается к стандартным настенным розеткам.

Светодиодные лампы UV-A

Мы предлагаем светодиодные лампы с длиной волны 365 нм и 395 нм для флуоресценции и полимеризации.

Светодиодные лампы UV-C

Мы предлагаем светодиодные лампы UV-C с длиной волны 270 нм для бактерицидного применения.

Светодиодные модули и аксессуары

Светодиодные печатные платы, панели и другие форм-факторы для различных промышленных и научных приложений.

Светодиодные ленты

Яркие светодиодные излучатели, установленные на гибкой печатной плате. Можно обрезать по длине и установить в различных местах.

Диммеры для светодиодных лент

Диммеры и контроллеры для регулировки яркости и цвета системы освещения светодиодной ленты.

Блоки питания для светодиодных лент

Блоки питания для преобразования линейного напряжения в низковольтный постоянный ток, необходимые для систем светодиодных лент.

Алюминиевые каналы

Швеллеры из прессованного алюминия для монтажа светодиодных лент.

Соединители для светодиодных лент

Разъемы, провода и адаптеры без пайки для соединения компонентов системы светодиодных лент.

Надеемся, что те, кто ищет практическую информацию об электрических схемах и подключении светодиодных компонентов, первыми нашли это руководство. Однако, вероятно, вы уже читали страницу Википедии о последовательных и параллельных схемах здесь, возможно, несколько других результатов поиска Google по этому вопросу, и вам все еще неясно или нужна более конкретная информация, касающаяся светодиодов. За годы обучения и разъяснения концепции электронных схем клиентам мы собрали и подготовили всю важную информацию, которая поможет вам понять концепцию электрических схем и их связь со светодиодами.

Во-первых, не позволяйте электрическим цепям и проводке светодиодных компонентов звучать пугающе или запутанно. Правильное подключение светодиодов может быть простым и понятным, если вы будете следовать этому сообщению. Давайте начнем с самого основного вопроса…

Какой тип схемы мне следует использовать?
Одно лучше другого... Последовательное, параллельное или последовательное/параллельное?

Требования к осветительным приборам часто диктуют, какой тип схемы можно использовать, но, если есть выбор, наиболее эффективным способом работы светодиодов высокой мощности является использование последовательной схемы с драйвером светодиода постоянного тока. Запуск последовательной цепи помогает обеспечить одинаковое количество тока для каждого светодиода. Это означает, что каждый светодиод в цепи будет иметь одинаковую яркость и не позволит одному светодиоду потреблять больше тока, чем другому. Когда каждый светодиод получает одинаковый ток, это помогает устранить такие проблемы, как тепловой разгон.

Не волнуйтесь, параллельная схема по-прежнему является приемлемым вариантом и часто используется; позже мы опишем этот тип схемы.

Но сначала давайте рассмотрим последовательную схему:

Часто называемый "гирляндной цепью" или "петлей", ток в последовательной цепи следует по одному пути от начала до конца, при этом анод (положительный) второго светодиода подключен к катоду (отрицательному) второго светодиода. первый. На изображении справа показан пример: чтобы подключить последовательную цепь, подобную показанной, положительный выход драйвера подключается к положительному выводу первого светодиода, а от этого светодиода выполняется соединение от отрицательного к положительному второму. Светодиод и так далее, до последнего светодиода в цепи. Наконец, последнее соединение светодиода идет от отрицательного контакта светодиода к отрицательному выходу драйвера постоянного тока, создавая непрерывную петлю или гирляндную цепь.

Вот несколько пунктов для справки о последовательной цепи:

Один и тот же ток проходит через каждый светодиод
Общее напряжение цепи представляет собой сумму напряжений на каждом светодиоде.
Если один светодиод выйдет из строя, вся схема не будет работать
Последовательные цепи проще подключать и устранять неполадки.
Разное напряжение на каждом светодиоде допустимо.

Последовательное питание:

Концепция контура уже не является проблемой, и вы определенно можете понять, как ее подключить, но как насчет питания последовательной цепи.

Во втором пункте выше указано: «Общее напряжение цепи равно сумме напряжений на каждом светодиоде». Это означает, что вы должны обеспечить, как минимум, сумму прямых напряжений каждого светодиода. Давайте посмотрим на это, снова используя приведенную выше схему в качестве примера, и предположим, что светодиод представляет собой Cree XP-L с током 1050 мА и прямым напряжением 2,95 В. Сумма трех из этих прямых напряжений светодиода равна 8,85 В постоянного тока 8,85 В. Таким образом, теоретически минимальное входное напряжение, необходимое для работы этой схемы, составляет 8,85 В.

В начале мы упомянули об использовании драйвера светодиодов постоянного тока, потому что эти модули питания могут изменять свое выходное напряжение в соответствии с последовательной схемой. По мере того как светодиоды нагреваются, их прямое напряжение изменяется, поэтому важно использовать драйвер, который может изменять свое выходное напряжение, но поддерживать одинаковый выходной ток. Для более глубокого понимания драйверов светодиодов загляните сюда. Но в целом важно убедиться, что входное напряжение драйвера может обеспечить выходное напряжение, равное или превышающее 8,85 В, которые мы вычислили выше. Некоторым драйверам требуется немного больше входных данных для питания внутренней схемы драйвера (драйверу BuckBlock требуется дополнительная нагрузка 2 В), в то время как другие имеют функции усиления (FlexBlock), которые позволяют вам вводить меньше.

Надеюсь, вы сможете найти драйвер, который сможет выполнить вашу светодиодную схему с включенными последовательно диодами, однако есть обстоятельства, которые могут сделать это невозможным. Иногда входного напряжения может быть недостаточно для питания нескольких последовательно соединенных светодиодов, или, возможно, слишком много светодиодов для последовательного включения, или вы просто хотите ограничить стоимость драйверов светодиодов. Какой бы ни была причина, вот как понять и настроить параллельную схему светодиодов.

Параллельная цепь:

Если последовательная цепь получает одинаковый ток для каждого светодиода, параллельная цепь получает одинаковое напряжение для каждого светодиода, а общий ток для каждого светодиода равен общему выходному току драйвера, деленному на количество параллельных светодиодов.

Опять же, не волнуйтесь, здесь мы увидим, как подключить параллельную цепь светодиодов, и это должно помочь связать идеи воедино.

В параллельной цепи все положительные соединения соединяются вместе и возвращаются к положительному выходу драйвера светодиодов, а все отрицательные соединения соединяются вместе и возвращаются к отрицательному выходу драйвера. Давайте посмотрим на это на изображении справа.

В примере, показанном с выходным драйвером 1000 мА, каждый светодиод получит 333 мА; общий выход драйвера (1000 мА), разделенный на количество параллельных цепочек (3).

Вот несколько пунктов для справки о параллельной схеме:

Напряжение на каждом светодиоде одинаковое
Общий ток – это сумма токов, протекающих через каждый светодиод.
Общий выходной ток распределяется по каждой параллельной цепи
Требуется точное напряжение в каждой параллельной цепочке, чтобы избежать перегрузки по току.

Теперь давайте повеселимся, объединим их вместе и наметим последовательную/параллельную цепь:

Как видно из названия, последовательно-параллельная цепь объединяет элементы каждой цепи. Начнем с последовательной части схемы. Допустим, мы хотим запустить в общей сложности 9 светодиодов Cree XP-L с током 700 мА каждый и напряжением 12 В постоянного тока ; прямое напряжение каждого светодиода при 700 мА составляет 2,98 В постоянного тока . Правило номер 2 из пунктов списка последовательных цепей доказывает, что 12 В постоянного тока недостаточно для работы всех 9 светодиодов последовательно (9 x 2,98 = 26,82 В постоянного тока). Однако 12 В_{постоянного тока} достаточно для запуска трех последовательных модулей (3 x 2,98 = 8,94 В_{постоянного тока}). И из правила параллельной схемы номер 3 мы знаем, что общий выходной ток делится на количество параллельных цепочек. Таким образом, если бы мы использовали BuckBlock на 2100 мА и имели три параллельные цепочки из 3 светодиодов последовательно, то 2100 мА были бы разделены на три, и каждая серия получила бы 700 мА. На изображении в качестве примера показана эта установка.

Если вы пытаетесь настроить светодиодную матрицу, этот инструмент планирования светодиодных цепей поможет вам решить, какую схему использовать. На самом деле это дает вам несколько различных вариантов различных последовательных и последовательно-параллельных цепей, которые будут работать. Все, что вам нужно знать, это входное напряжение, прямое напряжение светодиода и количество светодиодов, которые вы хотите использовать.

Падение нескольких цепочек светодиодов:

Одна вещь, которую следует иметь в виду при использовании параллельных и последовательных/параллельных цепей, заключается в том, что если цепочка или светодиод перегорают, светодиод/цепочка будет отключена от цепи, поэтому дополнительная токовая нагрузка, которая шла на этот светодиод затем распределяется между остальными. Это не является серьезной проблемой для массивов большего размера, поскольку ток будет рассеиваться в меньших количествах, но как насчет схемы, состоящей всего из 2 светодиодов/цепочек? Затем ток для оставшегося светодиода/цепочки будет удвоен, что может быть более высокой нагрузкой, чем может выдержать светодиод, что приведет к перегоранию и разрушению вашего светодиода! Убедитесь, что вы всегда помните об этом, и старайтесь иметь настройку, которая не испортит все ваши светодиоды, если один из них перегорит.

Если вы новичок в использовании светодиодных лент, но хотите настроить их и запустить, самым важным шагом будет выяснить, как обеспечить соответствующую входную мощность для светодиодной ленты, чтобы она загорелась. В зависимости от того, где вы приобрели светодиодную ленту и блок питания для светодиодов, способы настройки могут различаться. Ниже мы рассмотрим наиболее распространенные настройки.

Убедитесь в электрической совместимости светодиодной ленты и блока питания

Большинство светодиодных лент работают от низковольтного постоянного тока. Обычно используются напряжения постоянного тока 12 В и 24 В.

Прежде всего убедитесь, что источник питания рассчитан на правильное напряжение, которое соответствует напряжению светодиодной ленты. Пониженное напряжение на светодиодной ленте приведет к тому, что светодиодная лента будет работать с меньшей яркостью или вообще не будет светить, а перенапряжение приведет к перегоранию ваших светодиодов.

Во-вторых, убедитесь, что мощность блока питания достаточна для длины используемой светодиодной ленты. Это можно рассчитать, взглянув на лист технических характеристик светодиодной ленты, в котором обычно указывается потребляемый ток или мощность по длине.

Если оба эти условия соблюдены, с точки зрения электрики, все готово.

Схема подключения светодиодных лент Waveform Lighting

Далее нам нужно посмотреть, совместимы ли блок питания и светодиодная лента физически с точки зрения разъемов и вилок. Поскольку светодиодные ленты и блоки питания поставляются с различными типами подключения, это может немного запутать. Итак, чтобы пролить свет (каламбур!) мы составили диаграмму ниже.

Нажмите здесь, чтобы загрузить PDF-версию, которая может помочь, если у вас возникли проблемы с размером текста.

Как интерпретировать эту диаграмму:

Во-первых, определите тип соединения, используемого на "стороне источника питания" (заштриховано зеленым цветом). Затем определите тип соединения, используемого на «стороне светодиодной ленты» (заштриховано синим цветом). Подробные инструкции по определению типа приведены ниже.

Затем найдите пересечение строки и столбца, которые относятся к вашей настройке. Например, если у вас есть «Открытые провода» на вашем блоке питания и «Гнезда постоянного тока» на вашей светодиодной ленте, обратитесь к нижнему правому квадрату в таблице.

Фото и текст внутри квадрата описывают способ подключения, а также аксессуары и компоненты, которые вам потребуются. Дополнительные сведения см. ниже:

Определение выходного разъема постоянного тока источника питания (заштриховано зеленым цветом)

Начнем с рассмотрения типа разъема блока питания на стороне выхода постоянного тока.

Наиболее распространенным разъемом является вилка постоянного тока, такая как используется в источниках питания Waveform Lighting FilmGrade:

В других случаях, например с блоками питания Meanwell, вилки может вообще не быть, а только два провода, помеченных красным и белым:

Оба типа могут работать со светодиодной лентой, но метод подключения будет другим, поэтому обязательно определитесь с этим, прежде чем двигаться дальше.

Далее проверьте тип подключения светодиодной ленты (заштриховано синим цветом)

Почти все светодиодные ленты имеют медные контактные площадки, обозначенные (+) и (-) на самой ленте. Именно сюда в конечном итоге должны подаваться электрические входы. В зависимости от конкретной ситуации вы, скорее всего, столкнетесь с тремя различными возможными сценариями.

В первом сценарии (первая строка диаграммы), если вы разрезаете какие-либо сегменты катушки светодиодной ленты, вы обнаружите, что в конце каждого сегмента остается (примерно) полукруглая медь. прокладки.

Если вы приобрели целую катушку, производитель, скорее всего, предоставил несколько проводов, уже закрепленных на концах светодиодной ленты. Провода могут быть открытыми с оголенным проводом (второй сценарий) или заканчиваться розеткой постоянного тока (третий сценарий). Если вы разрежете светодиодную ленту на более короткие сегменты, у вас получится как минимум один сегмент, подпадающий под первый сценарий.

Ознакомьтесь с таблицей выше, чтобы определить, как подключить каждый из этих сценариев к источнику питания.

Помните некоторые основные принципы электроники: конечная цель – соединить положительный провод (обычно красный) выхода постоянного тока источника питания с медным контактом (+), а отрицательный или заземленный (обычно черный или белый) выход постоянного тока источника питания на медную контактную площадку (-).

Преобразование медных контактных площадок в провода

Если вы разрезаете светодиодную ленту на более короткие сегменты, скорее всего, вы получите медные площадки без каких-либо проводов. Во многих учебниках и обучающих видеороликах сразу же предлагается припаять провода к этим медным площадкам для получения электрического соединения. Но пайка не для всех. Это может быть грязно и требует некоторой практики, чтобы сделать хорошо.

Вместо этого мы рекомендуем использовать разъемы без пайки. Эти разъемы предназначены для защелкивания на концах светодиодной ленты, чтобы провода надежно соприкасались с медными контактными площадками. Поскольку зажимы крепятся надежно, припой не требуется.

Точно так же, за считанные секунды, вы можете преобразовать медные контактные площадки на конце сегмента светодиодной ленты в провода.

И, что самое приятное, вы можете просто открыть защелку, чтобы освободить светодиодную ленту и отсоединить ее от разъема.

Секции светодиодной ленты следует соединять «параллельно» или «последовательно»?

Если вы пытаетесь подключить более одного сегмента светодиодной ленты к одному источнику питания, вы можете внезапно понять, что можете соединить первый сегмент со вторым сегментом «последовательно» или подключить два сегмента независимо к одному и тому же источнику питания. блок питания.

Как правило, "последовательно" будет более простым, но может привести к некоторым проблемам с падением напряжения. Подробный анализ преимуществ и недостатков каждого подхода см. здесь.

Где можно приобрести аксессуары для подключения светодиодных лент к источнику питания?

Мы предлагаем аксессуары для продажи прямо в нашем магазине. Ссылки см. ниже.

В этом руководстве показано, как просто и понятно подключить один или несколько светодиодов. Никогда раньше не работали со светодиодами и не знаете, как ими пользоваться? Все в порядке, я тоже.

***Если вы раньше подключали светодиоды, это объяснение может показаться слишком упрощенным. Считай себя предупрежденным.***

Шаг 1. Приобретите светодиоды

Поэтому я был не совсем честен: я использовал светодиоды один или два раза раньше для простых приложений, но я никогда не знал, что делаю, и, поскольку во многих проектах с инструкциями используются светодиоды, я подумал, что мог бы также преподавать себя и написать об этом тоже.

Я знаю, что уже опубликовано много проектов, содержащих информацию о том, как подключить светодиоды для простых проектов - LED Throwies, LED Beginner Project: Part 2 и 9v LED flashlight - teh best evarrr!, но я думаю, что все еще можно быть полезным для подробного пошагового объяснения основ светодиодов для всех, кто может его использовать.

Первым шагом было купить расходные материалы и выяснить, с чем мне нужно будет поэкспериментировать. Для этого проекта я в конечном итоге пошел в Radioshack, потому что он близко и многие люди имеют к нему доступ, но имейте в виду, что их цены очень высоки для такого рода вещей, и есть множество недорогих мест, где можно купить светодиоды в Интернете.< /p>

Чтобы зажечь светодиод, вам нужен как минимум сам светодиод и блок питания. Из того, что я прочитал в других инструкциях по светодиодам, подключение резистора почти всегда является хорошей идеей.

Если вы хотите узнать, что это за материалы, ознакомьтесь с этими статьями в Википедии:
Светодиоды
Источник питания
Резисторы

Материалы:

Светодиоды. Я просто залез в ящик Radioshack и вытащил все, что стоило не больше 1–2 долларов за светодиод. Я получил:

2760307 Красный светодиод, 5 мм, 1,7 В
2760351 Желтый светодиод, 5 мм, 2,1 В
2760036 Мигающий красный светодиод, 5 В
2760041 2 шт., красный светодиод, 2,6 В
2760086 Большой красный светодиод, 2,4 В

Блок питания. Я действительно не знал, что мне понадобится для их питания, поэтому я купил несколько батареек на 9 В и несколько батареек на 1,5 В типа АА. Я подумал, что это позволит мне смешивать и сочетать и создавать достаточно различных комбинаций напряжения, чтобы что-то загорелось или, по крайней мере, сжечь эти маленькие присоски в клубе вонючего пластикового дыма.

Резисторы. Опять же, я не был уверен, какие резисторы мне понадобятся. Поскольку у меня есть целая куча разных светодиодов с разным напряжением, я знал, что мне понадобится пара разных типов резисторов, поэтому я просто купил набор углеродных пленочных резисторов мощностью 1/2 Вт (2710306).

Я взял паяльник, припой, острогубцы, электрические плоскогубцы, первичный провод и изоленту, поскольку подумал, что они могут пригодиться.

Шаг 2. Светодиод

Светодиоды бывают разных размеров, яркости, напряжения, цвета и формы луча, но выбор в Radioshack довольно мал, поэтому я просто выбрал пару разных светодиодов из того, что у них было, с разной яркостью и напряжением. Я внимательно следил за тем, какой светодиод имеет какое напряжение, потому что я не хотел случайно подавать слишком большой ток через один из низковольтных светодиодов.

Первое, что я сделал со светодиодами, это выяснил, какой провод (его называют электродом) был положительным, а какой отрицательным. Вообще говоря, более длинный провод — это положительный электрод, а более короткий — отрицательный.

Вы также можете заглянуть внутрь самого светодиода и посмотреть, что там происходит. Меньший из металлических кусочков внутри светодиода соединяется с положительным электродом, а больший — с отрицательным электродом (см. рисунок ниже). Но имейте в виду - в светодиодах, которые я подобрал, я не всегда находил это правдой, и некоторые из светодиодов имели более длинный электрод на отрицательном, когда он должен быть на положительном. Поймите, все в порядке, если он не загорается, я просто переворачиваю его.

Как только я узнал, что было положительным, а что отрицательным, мне просто нужно было запомнить, какое напряжение было у каждого светодиода.

Для всех моих светодиодов рекомендован ток 20 мА. 20 мА является стандартным для большинства светодиодов.

Шаг 3. Электропитание

Чтобы сделать блоки питания, я просто припаял провода к концам купленных батарей, чтобы можно было легко прикрепить к ним светодиоды. Батарея 9 В служила моим источником питания 9 В, одна батарея AA создавала источник питания 1,5 В, а три батареи AA, связанные вместе, составляли источник питания 4,5 В (1,5 В + 1,5 В + 1,5 В = 4,5 В). Я не использовал зажимы типа «крокодил» на концах провода, но здесь они бы пригодились.

Шаг 4. Резисторы

Я открыл ассортиментную упаковку и обнаружил, что на резисторах не указано их значение. На упаковке было написано, что в ней содержится целая куча разных резисторов от 100 Ом до 1 МОм, поэтому я решил посмотреть, что к чему. Когда я порылся в Интернете, я обнаружил, что все резисторы имеют систему кодирования, которая говорит вам, какое значение они имеют.

Вот две страницы, на которых подробно объясняется, как рассчитать номиналы резисторов.

Я рассмотрю примеры того, как я сам рассчитал значения, в следующих нескольких шагах, когда я начну подключать светодиоды.

Пока что я просто любовался их маленькими цветными полосками и перешел к попытке заставить светиться только один светодиод.

Шаг 5. Один светодиод, без резистора

Я думал, что начну как можно проще — всего один светодиод без резистора. Сначала мне нужно было решить, какой источник питания использовать и какой светодиод зажечь. Это может показаться очевидным, но это был мой первый опыт, так что я могу быть максимально ясным.

Для работы светодиодов требуется достаточное напряжение. Иногда, если вы дадите им слишком мало напряжения, они вообще не загорятся, в других случаях они будут просто тускло светить при низком напряжении. Слишком высокое напряжение опасно и может мгновенно сжечь светодиод.

Итак, в идеале вы хотели бы, чтобы напряжение светодиода соответствовало напряжению вашего источника питания или даже было немного меньше. Для этого вы можете сделать несколько вещей: изменить напряжение источника питания, заменить светодиод, который вы используете, или вы можете использовать резистор, который позволяет вам использовать источник питания с более высоким напряжением со светодиодом с более низким напряжением.

На данный момент я просто хотел зажечь один, поэтому я выбрал источник питания с самым низким напряжением — одну батарею AA, которая выдает 1,5 В.

Я решил зажечь красный светодиод на 1,7 В, так как батарея выдает 1,5 В, и я знал, что не уничтожу светодиод слишком большой мощностью.

Я намотал положительный провод от батареи на положительный электрод светодиода и намотал отрицательный провод от батареи на отрицательный электрод и вуаля - да будет светодиод!

Этот первый эксперимент было довольно легко провести: нужно лишь немного скрутить провод и достаточно знаний, чтобы знать, что источник питания на 1,5 В зажжет светодиод на 1,7 В без резистора.

Шаг 6. Один светодиод с резистором

Это просто совпадение, что я купил светодиод на 1,7 В, и в итоге он заработал, питаясь от моего источника питания на 1,5 В без использования резистора. Для этой второй установки я решил использовать тот же светодиод, но подключил питание к трем батареям АА, соединенным вместе, которые выдают 4,5 В — достаточно мощности, чтобы сжечь мой 1,7 В светодиод, поэтому мне пришлось бы использовать резистор.

Чтобы выяснить, какой резистор использовать, я использовал формулу:
R = (V1 - V2) / I

Теперь в Интернете есть множество онлайн-калькуляторов, которые сделают это за вас, и во многих других инструкциях он упоминается как хороший, однако математика на самом деле не слишком сложна, поэтому я хотел сам выполнить расчет и понять что происходит.

Опять же, мой светодиод 1,7 В, он потребляет 20 мА (что составляет 0,02 А) тока, а мое питание составляет 4,5 В. Итак, математика.

R = (4,5–1,7 В) / 0,02 А
R = 140 Ом

Как только я узнал, что мне нужен резистор на 140 Ом, чтобы получить правильное напряжение на светодиоде, я изучил свой набор резисторов, чтобы посмотреть, смогу ли я найти правильный.

Чтобы узнать номинал резистора, нужно прочитать код на цветных полосах на самом резисторе. В комплекте не было резистора на 140 Ом, зато был резистор на 150 Ом. Всегда лучше использовать следующий ближайший резистор с большим значением, чем вы рассчитали. Использование более низкого значения может привести к перегоранию светодиода.

Чтобы вычислить цветовой код, вы в основном разбиваете первые две цифры номинала резистора, используете третью цифру, чтобы умножить первые две, а затем назначаете четвертую цифру в качестве индикатора допуска. Звучит намного сложнее, чем есть на самом деле.

Используя веб-сайт секретного декодера цветов для нумерации, найденный здесь, резистор на 150 Ом должен иметь следующий цветовой код.

Коричневый, потому что первая цифра номинала резистора, который мне нужен, — 1
Зеленый, потому что пятая цифра — 5
Коричневый, потому что, чтобы получить 150, нужно добавить один 0 к 15, чтобы получить 150.
Золото — все резисторы, которые я получил, имеют допуск 5%, а 5% представлено золотом

Проверьте ссылку на страницу декодера выше, если это не имеет смысла.

Я просмотрел все резисторы, нашел тот, который был коричневым, зеленым, коричневым, золотым, и подключил его последовательно к положительному электроду светодиода. (При использовании резистора на светодиоде его следует размещать перед светодиодом на положительном электроде).

Ну и вот, светодиод снова загорелся. Резистор на 150 Ом остановил достаточное количество источника питания 4,5 В от достижения светодиода 1,7 В, чтобы он безопасно загорелся и предотвратил его перегорание.

Это просто процесс, через который я прошел, чтобы выяснить, какой резистор использовать с моим конкретным светодиодом с моим конкретным блоком питания. Вы можете легко использовать приведенную выше формулу, чтобы выяснить, какой номинал резистора использовать с любым светодиодом и источником питания, которые вы используете.

Шаг 7. Последовательное подключение нескольких светодиодов

Теперь, когда я знал, как соединить один светодиод с различными комбинациями напряжений светодиодов и источников питания, пришло время изучить, как зажечь несколько светодиодов. Когда дело доходит до подключения более одного светодиода к источнику питания, есть два варианта. Первый вариант — соединить их последовательно, а второй — параллельно.

Чтобы увидеть подробное объяснение разницы между последовательностью и параллельностью, посетите эту страницу. Сначала я расскажу о последовательном подключении светодиодов.

Светодиоды, соединенные последовательно, соединены встык (отрицательный электрод первого светодиода соединяется с положительным электродом второго светодиода, а отрицательный электрод второго светодиода соединяется с положительным электродом третьего светодиода и т. д. и скоро. ). Основное преимущество последовательного соединения заключается в том, что оно распределяет общее напряжение источника питания между всеми светодиодами. Это означает, что если бы у меня был автомобильный аккумулятор на 12 В, я мог бы питать 4 светодиода на 3 В (присоединив резистор к каждому из них). Гипотетически это также может работать для питания 12 светодиодов 1 В; 6 светодиодов 2В; или даже 1 светодиод на 12 В, если такая вещь существовала.

Хорошо, давайте попробуем соединить 2 светодиода 2,6 В последовательно с источником питания 9 В и проведем расчеты.

R = (9–5,2 В) / 0,02 А
R = 190 Ом
Следующее более высокое значение сопротивления — 200 Ом

Теперь в наборе резисторов не было резистора на 190 или 200 Ом, но были другие резисторы, которые я мог использовать для изготовления резистора на 200 Ом. Как и светодиоды, резисторы могут быть соединены последовательно или параллельно (см. следующий шаг для пояснений по параллельному соединению).

Когда резисторы одинакового номинала соединены последовательно, их сопротивление добавляется. Когда резисторы одинакового номинала соединены вместе параллельно, вы делите номинал резистора на количество резисторов, соединенных вместе.

Итак, в самом упрощенном смысле два резистора по 100 Ом, соединенные вместе последовательно, будут равны резистору на 1 200 Ом (100 + 100 = 200). Два резистора на 100 Ом, соединенные параллельно, будут равны одному резистору на 50 Ом (100/2 = 50).

К сожалению, я узнал об этом ключевом моменте после того, как соединил резисторы для эксперимента. Первоначально я хотел соединить два резистора по 100 Ом вместе, чтобы получить сопротивление 200 Ом, необходимое для защиты моих светодиодов. Вместо того, чтобы соединить их последовательно, как должно было быть, я соединил свои резисторы параллельно (я упоминал, что я новичок в резисторах?). Таким образом, мои резисторы обеспечивали сопротивление только 50 Ом, что, по-видимому, работало нормально на моих светодиодах в малая продолжительность эксперимента. Слишком большая мощность, поступающая на светодиоды, вероятно, приведет к их перегоранию в долгосрочной перспективе. (Спасибо beanwaur и shark500 за указание на это.)

Я взял свои резисторы и поместил их перед положительным проводом первого светодиода, который был подключен последовательно, и подключил их к батарее, и снова светодиод загорелся!

С тремя различными комбинациями светодиодов и источников питания от батарей и отсутствием клубов пластикового дыма все выглядело хорошо, если не считать моей небольшой путаницы между резисторами, подключенными последовательно и параллельно.

Шаг 8. Параллельное подключение нескольких светодиодов

В отличие от светодиодов, соединенных последовательно, светодиоды, соединенные параллельно, используют один провод для подключения всех положительных электродов светодиодов, которые вы используете, к положительному проводу источника питания, а другой провод используется для подключения всех отрицательных электродов светодиодов. ваше использование к отрицательному проводу источника питания. Параллельное подключение имеет ряд явных преимуществ перед последовательным подключением.

Если вы подключите целую группу светодиодов параллельно, а не будете делить подаваемую на них мощность между ними, они все будут ее распределять. Таким образом, 12-вольтовая батарея, соединенная последовательно с четырьмя 3-вольтовыми светодиодами, будет распределять по 3 В на каждый из светодиодов. Но та же 12-вольтовая батарея, подключенная к четырем 3-вольтовым светодиодам параллельно, будет подавать полные 12 В на каждый светодиод — достаточно, чтобы точно сжечь светодиоды!

Параллельное подключение светодиодов позволяет нескольким светодиодам использовать только один низковольтный источник питания. Мы могли бы взять те же четыре 3-вольтовых светодиода и подключить их параллельно к меньшему источнику питания, скажем, к двум батарейкам типа АА, выдающим в общей сложности 3 В, и каждый из светодиодов получит необходимое им 3 В.

Короче говоря, при последовательном подключении общая мощность распределяется между светодиодами. Их параллельное подключение означает, что каждый светодиод будет получать общее напряжение, которое выдает источник питания.

И, наконец, несколько предупреждений. параллельное соединение разряжает ваш источник питания быстрее, чем последовательное соединение, потому что в конечном итоге они потребляют больше тока от источника питания. Это также работает только в том случае, если все используемые вами светодиоды имеют одинаковые характеристики мощности. НЕ смешивайте и не сочетайте разные типы/цвета светодиодов при параллельном подключении.

Хорошо, а теперь приступим к делу.

Я решил сделать две разные параллельные настройки.

Первый вариант, который я попробовал, был максимально простым: всего два светодиода на 1,7 В, подключенные параллельно к одной батарейке AA на 1,5 В. Я подключил два положительных электрода на светодиодах к положительному проводу, идущему от батареи, и подключил два отрицательных электрода на светодиодах к отрицательному проводу, идущему от батареи. Светодиоды на 1,7 В не требовали резистора, потому что 1,5 В, поступающих от батареи, было достаточно, чтобы зажечь светодиод, но не больше, чем напряжение светодиодов, поэтому не было риска сжечь его. (Эта установка не показана)

Оба из 1.Светодиоды на 7 В загорались от источника питания на 1,5 В, но помните, что они потребляли больше тока от батареи и, таким образом, быстрее разряжали батарею. Если бы к батарее было подключено больше светодиодов, они потребляли бы еще больше тока от батареи и разряжали бы ее еще быстрее.

Для второй установки я решил собрать все, что я узнал, и подключить два светодиода параллельно к моему блоку питания 9 В - конечно, слишком много энергии для одних только светодиодов, поэтому мне наверняка придется использовать резистор.< /p>

Чтобы выяснить, какое значение мне следует использовать, я вернулся к надежной формуле, но, поскольку они были подключены параллельно, в формуле есть небольшое изменение, когда речь идет о токе - I.

R = (9–1,7 В) / 0,04 А
R = 182,5 Ом

Опять же, поскольку в комплекте не было резистора с таким точным значением, я попытался использовать два резистора по 100 Ом, соединенных последовательно, чтобы получить сопротивление 200 Ом. Я закончил тем, что просто повторил ошибку, которую я сделал на последнем шаге, снова, и по ошибке соединил их вместе параллельно, и поэтому два резистора по 100 Ом в конечном итоге обеспечили сопротивление только 50 Ом. Опять же, эти светодиоды особенно снисходительны к моей ошибке, и теперь я усвоил ценный урок о подключении резисторов последовательно и параллельно.

Последнее замечание о параллельном соединении светодиодов. Хотя я устанавливаю резистор перед обоими светодиодами, рекомендуется установить резистор перед каждым светодиодом. Это более безопасный и лучший способ подключения светодиодов параллельно резисторам, а также гарантирует, что вы не совершите ошибку, которую случайно сделал я.

Загорелись светодиоды 1,7 В, подключенные к батарее 9 В, и мое маленькое приключение в стране светодиодов завершилось.

Шаг 9. Экстраполяция

Хотя на самом деле я ничего не сделал, кроме пары горящих светодиодов, эта информация может быть использована для создания разных классных вещей!

– Выясните, что такое положительный электрод и что такое отрицательный электрод светодиода, взглянув на него и протестировав его.

– Используйте резисторы или комбинации резисторов, соединенных последовательно или параллельно, чтобы обеспечить правильное питание светодиода.

- Выполните расчеты, чтобы определить, какой резистор необходим, используя формулу или используя веб-сайты, которые сделают это за вас.

- Подключите светодиоды последовательно или параллельно в зависимости от применения.

- Зажгите светодиоды!

Это было самое простое знакомство со светодиодами, и я многому научился за это время. Светодиодные массивы и схемы подключения могут быть значительно сложнее, но по большей части со светодиодами довольно просто работать, и с относительно небольшими знаниями я смог их зажечь - все будет, если я пропущу слишком много сока. их к концу эксперимента. Теперь я не боюсь светодиода. Они мои друзья.

Читайте также: