Правильное подключение светодиодов: последовательное и параллельное подключение: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

В этом руководстве мы говорим о светодиодах - светоизлучающих диодах и о том, как мы можем их подключить, если у нас есть несколько устройств. Это один урок, который я хотел бы знать с самого начала, потому что, когда я начал возиться с электронными схемами, я построил несколько проектов со светодиодами, которые, скажем так, можно было бы улучшить, если бы я знал то, что собираюсь представить в этом руководстве.

Шаг 1. Посмотрите видео

В видео описаны различные способы подключения, их преимущества и недостатки, то, чему я научился, совершая собственные ошибки. Он содержит схематические примеры, и все объясняется простыми словами, чтобы каждый мог понять. Это тонкие вещи, присутствующие в видео, которые мы исключили из этого руководства для простоты.

Шаг 2: Заказ необходимых деталей

Если вы планируете строить проекты со светодиодами, вам могут понадобиться светодиоды:-) Возможно, они у вас уже есть, но если вам нужно больше, вы можете получить довольно хорошую сделку, заказав ассортиментные комплекты на ebay или aliexpress. Эти наборы могут быть разных размеров и форм, вы можете найти их со светодиодами SMD или светодиодами с сквозным отверстием, но одно можно сказать наверняка, они будут содержать светодиоды разного цвета, иногда даже разных размеров.

У меня есть ассортимент светодиодов SMD двух размеров 0603, 0805 и пяти цветов: красный, зеленый, синий, желтый, белый, потому что это размеры и цвета, которые я обычно использую в своих проектах. У меня есть еще один ассортиментный комплект для светодиодов со сквозными отверстиями размером 3 мм и 5 мм, также в пяти цветах: красный, зеленый, синий, желтый, белый.

Вот несколько ссылок на то, где вы можете найти эти комплекты ассортимента:

• Amazon: Комплект светодиодов SMD, комплект светодиодов для сквозных отверстий.
• Aliexpress: Светодиодный комплект для поверхностного монтажа, светодиодный комплект для сквозного отверстия.
• Ebay: светодиодный комплект для поверхностного монтажа, светодиодный комплект для сквозного отверстия.

При заказе светодиодов вас также может заинтересовать пара инструментов, например, паяльник или набор отверток. Я настоятельно рекомендовал паяльник TS100 и набор отверток Xiaomi Wiha. Эти два предмета имеют отличное соотношение цена / качество:

• Bangood: Паяльник TS100
• Banggood: Набор отверток Xiaomi Wiha
• Aliexpress: Паяльник TS100
• Aliexpress: Набор отверток Xiaomi Wiha

Шаг 3: прямое напряжение и прямой ток

Давайте начнем с разговоров о прямом напряжении и прямом токе, это два основных параметра, которые вам необходимо знать. Итак, светодиод - это диод, который излучает свет при определенных условиях. Он будет иметь прямое напряжение, которое является уровнем, при котором диод начинает проводить. Возьмем, к примеру, зеленый светодиод, прямое напряжение которого обычно составляет около 1,9 В. Светодиод начнет проводить, когда напряжение на его аноде и катоде составит не менее 1,9 В. Поэтому, если вы подключите к этому светодиоду источник напряжения 1,5 В, он не будет проводить, не включится. Если подать, например, 3 В, он начнет проводить, загорится светодиод.

Как только он начинает проводить, светодиод пропускает ток, но если нет ничего, что ограничивало бы ток, он будет продолжать увеличиваться, выше номинального прямого тока, переход внутри светодиода в основном плавится, повреждая светодиод. Вот почему у нас есть параметр, называемый прямым током. Производитель светодиода даст характеристику детали и укажет этот прямой ток, при котором светодиод может безопасно работать, не повреждая его. Типичное значение прямого тока светодиода может составлять 20 мА. Иногда, если вы хотите проявить особую осторожность, вы можете спроектировать схему с безопасным запасом. Рекомендуется оставить запас 25% и снизить номинальный ток ниже полного номинального тока, если это позволяет приложение. В особенности для небольшого светодиодного индикатора вам не потребуется выходить на полный номинальный ток.

Шаг 4: ограничение тока с помощью резистора

Итак, чтобы ограничить ток и избежать превышения указанного прямого тока, мы можем добавить резистор в нашу схему. Чтобы рассчитать резистор, нам нужно использовать два параметра, упомянутых ранее: прямое напряжение и прямой ток, а также напряжение питания для нашей схемы.

Мы знаем, что светодиод упадет на 1,9 В, в то время как резистор должен будет снизить оставшиеся 1,1 В до нашего напряжения питания. Зная, что прямой ток светодиода составляет 20 мА, мы можем рассчитать номинал резистора, используя закон Ома. R = U / I, и в нашем случае U равно 1,1 В, разделенному на 20 мА, в результате получается 55 Ом.

Шаг 5: Параллельное подключение светодиодов

Как видите, ограничить ток и управлять одним светодиодом довольно просто, но что будет, если нам понадобится больше светодиодов?

Мы могли бы подключить их параллельно и использовать один и тот же резистор для ограничения тока, но мы столкнулись с некоторыми проблемами. Во-первых, из-за различий в производственном процессе каждый светодиод будет иметь немного другое прямое напряжение, это означает, что он будет потреблять немного другой ток, что может привести к неравномерному освещению или даже к выходу светодиода из строя, если он будет работать над указанным током.

В современных приложениях, таких как, например, подсветка дисплея, очень важно, чтобы все светодиоды освещались равномерно. Так что лучше избегать параллельного подключения светодиодов.

Шаг 6: Последовательное подключение светодиодов

Наилучший способ подключения нескольких светодиодов для обеспечения одинакового тока, управляющего каждым светодиодом, - это последовательно. Вы бы подключили последовательно 5 светодиодов, которые у нас были ранее, и управляли ими от источника постоянного напряжения, так же, как и до ограничения тока с помощью резистора. Вы можете подумать, что проблема решена, но проблема решена лишь частично из-за другого свойства диодов, которое также применимо к светодиодам.

Прямое напряжение будет уменьшаться с повышением температуры. Если прямое напряжение падает, прямой ток увеличивается, нагревая светодиод еще больше. И есть еще одно свойство, о котором нам нужно знать из экспоненциальной кривой между прямым напряжением и прямым током. Это говорит нам о том, что при небольшом изменении прямого напряжения мы получаем большое изменение прямого тока, и это потенциально может привести к отказу светодиода из-за теплового разгона.

Таким образом, мы решаем эту проблему, используя источник постоянного тока. В наши дни существует множество интегральных схем, специально разработанных для управления светодиодами постоянным током, потому что преимущества очевидны. Кто-то может возразить, что если у вас есть светодиоды последовательно, если один из них выйдет из строя, вся цепочка будет неактивной, и это верно с точки зрения электричества, но на практике светодиоды стали настолько надежными, что, если схема правильно спроектирована, очень небольшой шанс выхода из строя светодиода в течение указанного срока службы

Итак, это все, я надеюсь, что это руководство было полезно, если так, пожалуйста, оставьте комментарий или нажмите кнопку «Нравится» или «Не нравится», чтобы отправить мне отзыв.