Vzhľadom na svoju jednoduchosť zanechal niekoľko nevyriešených problémov a vytvoril veľa vedľajších problémov. Rádiové inžinierstvo je veľmi objemná veda a nechcela z jednoduchého článku urobiť nudný kurz o teórii elektrických obvodov.
Ľudia to však požadujú, a to je zákon pre autora.
Hovorili sme o jednoduchom pripojení jednej diódy cez jeden odpor.
Výpočet odporu pre jednu LED
U kvapka \u003d U obvod-U dióda \u003d 14V-3V \u003d 11V
Teraz vypočítajme odpor, ktorý potlačí 11V: R \u003d Uad / Id \u003d 11 V / 0,02 A \u003d 550 Ohmov
Kde U dióda a Id sú referenčné hodnoty uvedené v liste údajov na LED.
Schéma elektrického obvodu
Zvážte primitívny elektrický obvod. prúdy 11, I2, I3, I4 sú si navzájom rovnaké, pretože v skutočnosti je to ten istý prúd. Neustále obieha prsteň: batéria - prepínač - odpor - LED - batéria ... Takže cez prúd LED a rezistor tečie rovnaký prúd.
Môžete požiadať kapitána o dôkazy, potvrdí pravdivosť tohto postulátu.
Typy zlúčenín sú tri: sekvenčné, paralelné a zmiešané.
1. Ak chcete pripojiť niekoľko LED diód naraz, môžete to urobiť postupne.
Sériový odpor niekoľkých LED
Všetky LED diódy, ktoré sú zapojené do série, musia byť rovnakého typu. Výpočet je jednoduchý. Napätia po sebe idúcich LED sa sčítajú. Celkové napätie U diód sa rovná súčtu napätí každej diódy. U diódy \u003d U dióda 1 + U dióda 2 + U dióda 3 + U dióda 4 \u003d 3 + 3 + 3 + 3 \u003d 12V, (Prečo 4 diódy?, Pretože je to veľmi výhodné pre 12V sieťovú dosku).
Zoslabenie napätia na odpor: Uad \u003d diódy U-obvod-U \u003d 14V-12V \u003d 2V
Teraz vypočítajme odpor, ktorý potlačí 2V: R \u003d Uad / Id \u003d 2V / 0,02 A \u003d 100 ohmov
Výpočet odporu pre 4 sériovo zapojené svetlá
Nezabudli ste na súčasný? Rovnaké pre všetky prvky tohto obvodu sú 4 diódy a 1 rezistor.
Pri sériovom zapojení je potrebné zohľadniť skutočnosť, že ak dôjde k zlyhaniu aspoň jedného prvku, celý obvod bude nefunkčný. (Kto v detstve opravil vianočný veniec z 36 po sebe idúcich 6,3 V žiaroviek - klikni ako!)
2. Paralelné pripojenie. Najnepríjemnejšie vzorce sú obmedzenia.
Okamžite vám poviem podstatu a potom sa rozhodnete, či si o tom budete čítať alebo nie.
Nepoužívajte paralelné LED diódy! Súčasné pripojenie viacerých diód LED pomocou jedného odporu nie je dobrý nápad ...
paralelné pripojenie LED cez jeden spoločný odpor
A tu je dôvod. Spravidla majú však LED malý rozptyl parametrov, z ktorých každý vyžaduje mierne odlišné napätie, takže takéto spojenie je prakticky škodlivé. Jedna z diód bude žiariť jasnejšie a bude trvať dlhšie, kým zlyhá. Takéto spojenie veľmi urýchľuje prirodzenú degradáciu kryštálu LED. Ak sú LED zapojené paralelne, každá z nich musí mať svoj vlastný obmedzovací odpor.
Prečo? poďme spolu žuť. Aby sme to dosiahli, obrátime sa z LED na odpor.
paralelné spojenie prvkov
Odpor je prvok, ktorý má určitý elektrický odpor. Odpor majú nielen odpory, ale aj všetky ostatné prvky: žiarovky, motory, LED, tranzistory a dokonca aj jednoduché vodiče. Pre všetky ostatné prvky však odpor nie je hlavnou charakteristikou, ale povedzme, je to sekundárny. V skutočnosti je žiarovka zapnutá, motor sa točí, LED svieti, ale je krajšia, tranzistor zosilňuje a vodič vedie. Ale odpor nemá iné „povolanie“, ale odolať prúdu, ktorý ním prechádza.
Zjednodušujeme preto pochopenie a namiesto LED diód hovoríme o odporoch.
Pri paralelnom pripojení odporov sa pridávajú hodnoty, ktoré sú nepriamo úmerné odporu:
1 / R \u003d 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4 ...
Rovnaké napätie sa aplikuje na všetky prvky v obvode. Prúdy v jednotlivých prvkoch obvodu sú však nepriamo úmerné ich odporom. A ak sú odpory rôzne, potom sú prúdy rôzne.
A pre naše LED je to nežiaduce, pretože N-tý počet paralelných diód bude horieť ten, ktorého vnútorný odpor je najmenší (bude mať najvyšší prúd).
U diódy \u003d U dióda 1 \u003d U dióda 2 \u003d U dióda 3 \u003d U dióda 4 \u003d 3V
U kvapka \u003d U-diódy U-obvod \u003d 14V-3V \u003d 11V
Prúdové sily na každom paralelne pripojenom prvku nie sú rovnaké a pripočítavajú sa k celkovému prúdu obvodu
Idiody \u003d Id1 + Id2 + Id3 + Id4 \u003d 0,02 + 0,02 + 0,02 + 0,02 \u003d 0,08 mA
Teraz vypočítajme spoločný odpor pre všetky 4 paralelne zapojené diódy: R \u003d Uad / I diódy \u003d 11 V / 0,08 A \u003d 137,5 Ohmov
Výpočet spoločného odporu pre 4 paralelné diódy
Použite paralelu alebo nie, rozhodnite sa sami. Ak LED diódy pochádzajú z rovnakej série, môžete šírenie zanedbať, zoberte menovitý prúd a nemusíte sa starať o životnosť. Alebo paralelizujte ľubovoľný počet diód, z ktorých každá má svoj vlastný odpor.
Pokúsil som sa popísať stručne a ľahko. Ale na opravu materiálu si predstavme, že prúdom je tlak vody a odpor je kohútik. Čím silnejší je odskrutkovaný kohútik (čím menší je odpor proti prúdeniu vody, tým menšie je hodnotenie odporu) - tým je vyšší tlak vody. Ak naskrutkujete spoločný ventil na byt, potom v kuchyni av oboch kúpeľniach bude rovnako slabý tlak. Ale samostatne na každom kohútiku môžete nastaviť prietok, ktorý je obmedzený iba spoločným kohútikom a pumpou (odčítajte batériu).
Nechcem hovoriť o zmiešanom type spojenia, pretože bez Kirchhoffa neexistuje spôsob, ako to urobiť. Je to veľmi šikovný muž, ale pre vodičov je reč nudná.
Štandardný odpor sa vždy berie na najbližšiu hodnotu.
Nemôžete brať do úvahy prúdy a napätia, zabudnúť na energiu a kúrenie. Na rezistor sa bude generovať teplo, pričom sa berie do úvahy aj energia. Program to povie.
Nejazdite motorom v červenej zóne a odpory pri maximálnom prúde :)
Simovi sa klaním, všetko najlepšie!
4 roky Značky: led, pripojenie LED, ohm zákon
Prišli sme na jeden LED, ktorý obmedzuje prúd, teraz je potrebné zistiť, ako zapnúť niekoľko LED. Predpokladajme, že máme k dispozícii 12 V zdroj napätia a tri LED AL307I. Máme tri možnosti.
Prvým je zapnúť ich prostredníctvom odporu obmedzujúceho prúd, ako sme to urobili v predchádzajúcom seminári:
V tomto prípade sa výpočet odporov obmedzujúcich prúd nelíši od predchádzajúcich výpočtov (pozri dielňu "") a bude rovnaký pre všetky LED.
Druhou možnosťou je zapnúť všetky LED diódy paralelne a zaťažiť jedným odporom, navrhnutým pre trojitý prúd (sú tri LED):
Zdá sa, že všetko je pravda, ale existuje jedno „ale“, ktoré ničí všetko - šírenie parametrov dokonca rovnakého typu LED. Výsledkom je, že cez LED bude prúdiť zvýšený prúd s najmenším vnútorným odporom a nakoniec bude horieť. To je miesto, kde skutočné problémy začínajú - cez zvyšné dva prúdy tečú viac, ako je vypočítané minimum 2-krát, a okamžite ďalší zlyhá, s menším „zdravím“. Čo zostane tretí, keď prúd tečie trikrát oproti vypočítanému prúdu? Takže sme zostali bez LED. Preto vyhodíme novo vynašiel bicykel a vrátime sa k starému - každému LED dáme vlastný rezistor obmedzujúci prúd:
Máme však inú možnosť - sériové zapojenie LED a jeden odpor obmedzujúci prúd:
V tomto prípade bude prúd cez všetky LED rovnaké, jedinou podmienkou je, že napätie zdroja energie musí prekročiť súčet poklesov napätia na každej LED. Ako som už povedal, náš zdroj energie produkuje napätie 12 V a prevádzkové napätie (U slave) konkrétneho typu LED sa opäť pozrieme na lED referencie , Pre AL307I Urab \u003d 2,5 V, Irab \u003d 10 mA. Takže pri prúde cez reťaz 10 mA LED (ich menovitý prevádzkový prúd) na ňu klesne 7,5 V. Všetko je v poriadku, náš zdroj je dosť. Zostáva zvoliť rezistor obmedzujúci prúd. Opäť sa obrátime a vypočítame hodnotu kaliaceho odporu:
Je zrejmé, že 3 je počet LED diód v obvode. 0,75 - koeficient spoľahlivosti.
(12 V - 7,5 V) / 0,01 A* 0,75 \u003d 600 Ohmov
Dôležité! Pretože cez všetky LED diódy tečie rovnaký prúd, je možné sériovo zapojiť iba zariadenia rovnakého typu s rovnakými údajmi z pasu! Ak máte k dispozícii rôzne typy diód LED, odpor sa musí vypočítať a nainštalovať osobitne pre každé zariadenie.
Pripojenie jednej LED nikdy nespôsobí veľké problémy. Čo robiť, ak je potrebné napájať dve, tri, štyri alebo viac LED? Správne. Je potrebné zbierať LED diódy v reťazci (reťazi). môžu byť niekoľkých typov: paralelné pripojenie LED a paralelné sériové pripojenie. O týchto zlúčeninách napíšem pár slov. Možno niekto príde vhod.
Pre tých, ktorí to ešte nevedia - najoptimálnejšie je sériové pripojenie LED. V tomto prípade bude prúd na každej LED zapojenej do série rovnaký. Takéto spojenie nám umožňuje ľahko ovládať prúdy.
Napriek tomu existujú zdroje energie, ktorých výkon neumožňuje napájať sekvenčné LED. V takom prípade nám pomôže paralelné pripojenie zdrojov LED.
Paralelné pripojenie LED nie je správne
Opakujem ešte raz - paralelné zapojenie LED sa používa iba pri nízkom napätí zdroja energie.
Napriek tomu, že tento typ spojenia nie je príliš vítaný, často sa používa. Pri týchto typoch pripojení existuje jedno pravidlo - paralelné pripojenie LED nikdy nedochádza pomocou LEN JEDEN odpor.
Alebo pre tých, ktorí rozumejú iba vizuálnym obrázkom, bude zlé paralelné spojenie vyzerať takto: 
Prirodzene, vyvstáva otázka - PREČO sa nedá takto spojiť? Bod je však jednoduchý ...
Výpočet odporu pri paralelnom zapojení LED
Zvážte paralelné pripojenie LED na príklade dvoch zdrojov napájania. Údaje sa získajú z výpočtu zdvojnásobenej hodnoty súčasnej spotreby. tj obmedzovací odpor má dva menšie odpory ako. keby sme napájali jednu LED. V každom prípade je potrebné pamätať na to, že dve identické LED diódy neexistujú, a to napriek skutočnosti, že sú vyrobené v rovnakom závode a z tej istej šarže. Všetky diódy sa šíria pri súčasnej spotrebe, vnútornom odpore. Kryštál s menším odporom zaberie viac prúdu. Vzniká teda určitá predpojatosť. Toto sa dá zistiť vizuálne. Pri väčšej spotrebe bude dióda svietiť silnejšie, s menej slabými. Ak sú diódy z tej istej várky, potom nebude šikmosť veľmi zreteľná, ale ak LED diódy sú aj od rôznych výrobcov, potom je možná situácia, keď dióda zhasne.
Vráťme sa k „našim baranom“ ... Odpor je navrhnutý pre spotrebu dvojitého prúdu, a preto keď jeden vyhorí, druhý dostane dvojité napätie a dvojitý prúd. Toto je tiež kritické. Toto pravidlo platí nielen pre paralelné pripojenie dvoch LED, ale aj pre väčšie číslo s jedným odporom. Ak dôjde k vyhoreniu, ostatné zlyhajú v čo najkratšom možnom čase v dôsledku proporcionálne sa zvyšujúceho napätia a prúdu.
Správne paralelné pripojenie LED
Obrázok ukazuje správne paralelné zapojenie LED. Od variantu s jedným odporom sa tento spôsob líši tým, že každá dióda je zapojená paralelne prostredníctvom svojho vlastného odporu. Takéto spojenie neumožní vznik skreslenia. Aj keď z nejakého dôvodu LED zhasne, druhá nedostane zvýšené napätie.
Výhody a nevýhody paralelného pripojenia LED
Veľkým plusom paralelného pripojenia je potrebné poznamenať, že ak sú LED diódy správne pripojené, keď jedna z nich vyhorí, zvyšok bude fungovať. Ak sú LED diódy zapojené do série, zlyhanie jednej z nich spôsobí, že prúžok sériovo zapojených čipov prestane svietiť.
Mínus paralelného pripojenia LED diódy si všimneme, že konštrukcia sa stáva drahšou v dôsledku skutočnosti, že v obvode sa objavujú nové prvky. Výsledkom je, že konečný produkt môže byť dosť ťažkopádny.
Stojí za to si predstaviť vianočný stromček s takým spojením diód ... Na jeho fungovanie budete musieť pripojiť ďalší vodič k páru odporu LED. Preto je 99,9% všetkých veniec zozbieraných zo sériovo zapojených LED diód.
Video o paralelnom pripojení LED
Ako vždy. nakoniec sa pozrime na celkom zaujímavé video na tému paralelného zapojenia diód LED zahraničného kolegu. Všetky ruské videá na túto tému nie sú dostatočne informatívne, v tejto práci je všetko jasné a bez prekladu.
VKontakte
Pri vývoji elektrických obvodov, v ktorých je zapojených viac ako jedna LED, vyvstáva otázka, ktoré pripojenie LED je lepšie zvoliť: sériové alebo? Pri pohľade do budúcnosti si to uvedomujeme sekvenčné začlenenie je vždy efektívnejšieale nie vždy ich možno ľahko implementovať. Poďme zistiť prečo?
Prúdovo-napäťová charakteristika LED (CVC)
LED je nelineárny prvok elektrického obvodu, jeho charakteristika I - V je takmer identická s tradičnou kremíkovou diódou. Obrázok 1 zobrazuje charakteristiku I-V výkonnej bielej LED, jedného z popredných svetových výrobcov.
Podľa grafu, keď sa napätie zvýši iba o 0,2 V (napríklad úsek 2,9 ... 3,1 V), prúdová sila sa zvýši viac ako dvakrát (z 350 mA na 850 mA). Opak je tiež pravdou: keď sa prúd mení v dostatočne širokom rozsahu, úbytok napätia sa mení veľmi mierne. To je veľmi dôležité.
Druhým dôležitým bodom je to, že pokles napätia zo vzorky na vzorku v jednej šarži sa môže líšiť o niekoľko desatín voltu (technologická zmena). Z tohto dôvodu musí mať stabilizáciu prúdu, nie napätie. Svetelný tok je mimochodom normalizovaný v závislosti od jednosmerného prúdu. Teraz sa pozrime, ako sa tieto informácie hodia pri výbere schémy pripojenia.
Sériové pripojenie (obrázok 2).
Schéma znázorňuje sériové pripojenie troch LED HL1 ... HL3 na zdroj konštantného prúdu J. Pre jednoduchosť berieme ideálny zdroj prúdu, t.j. zdroj poskytujúci konštantný prúd rovnakej veľkosti bez ohľadu na záťaž. Pretože prúdová sila v uzatvorenom obvode je rovnaká, prúdi každý prvok, ktorý je sériovo zapojený do tohto obvodu, prúd s rovnakou hodnotou Ii \u003d I2 \u003d I3 \u003d J. V súlade s tým sa poskytuje rovnaký jas. Rozdiel v poklesoch napätia na jednotlivých LED dióde nie je v tomto prípade dôležitý a odráža sa iba v hodnote potenciálneho rozdielu medzi bodmi 1 a 2.
Zvážte konkrétny príklad výpočtu takejto schémy. Predpokladajme, že chcete napájať tri LED diódy pripojené do série s prúdom 350 mA. Podľa výrobcu môže byť pokles napätia pri tomto prúde v rozsahu od 2,8 V do 3,2 V.
Vypočítame požadovaný rozsah výstupného napätia zdroja prúdu:
U min \u003d 2,8 x 3 \u003d 8,4 V;
Umax \u003d 3,2 x 3 \u003d 9,6 V.
Maximálny príkon spotrebovaný LED diódami bude P \u003d 9,6 × 0,35 \u003d 3,4 wattu.
Preto musí mať zdroj nasledujúce parametre:
Výstupný stabilný prúd - 350 mA;
Výstupné napätie - 9 V ± 0,6 V (alebo ± 7%);
Výstupný výkon - najmenej 3,5 wattu.
Všetko je veľmi jednoduché.
Komerčne dostupné zdroje napájania pre LED diódy () majú zvyčajne širší rozsah výstupného napätia, takže návrhár osvetľovacieho zariadenia nie je viazaný na určitý počet emitujúcich diód, ale má určitú slobodu činnosti. V takom prípade sa môžete pripojiť k rovnakému zdroju v sérii, napríklad od 1 do 8 LED.
Sekvenčný spínací obvod má však svoje nevýhody.
- Po prvé, ak jedna z diód v obvode zlyhá, zo zrejmých dôvodov zhasnú všetky ostatné. Výnimkou je skrat LED - v tomto prípade sa obvod neprerušuje.
- Po druhé, pri veľkom počte LED diód je ťažšie implementovať nízkonapäťovú energiu.
Napríklad, ak je úlohou napájať 10 LED diód v sérii (ide o pokles napätia asi 30 V) z autobatérie, potom sa bez posilňovacieho prevodníka nezaobídete. A to sú dodatočné náklady, rozmery a nižšia účinnosť.
Paralelné pripojenie (obrázok 3).
Uvažujme teraz o paralelnom pripojení tých istých svetelných diód.
Podľa prvého zákona Kirchhoffa:
J \u003d I 1 + I 2 + I 3,
Aby sa každej LED dióde poskytla režim s jedným wattom (I \u003d 350 mA), musí zdroj prúdu vyrábať 1050 mA s výstupným napätím približne 3 V.
Ako bolo uvedené vyššie, LED diódy majú určitý technologický rozsah parametrov, preto sa prúdy v skutočnosti nebudú deliť rovnomerne, ale úmerne ich rozdielnym odporom.
Napríklad, ak priamy pokles napätia meraný na týchto LED diódy pri prúde 350 mA bol 2,9 V, 3 V, 3,1 V pre HL1, HL2 a HL3. Potom, keď sa zapne podľa predloženej schémy, prúdy sa rozdelia nasledovne:
I 1 -360 mA;
I 2 -350 mA;
I 3 -340 mA.
To znamená, že jas žiara sa bude líšiť. Na vyrovnanie prúdov v takýchto obvodoch sú odpory obvykle zapojené do série s LED diódami (obrázok 4).
Vyrovnávacie odpory zvyšujú spotrebu energie v celom obvode, a preto znižujú účinnosť.
Tento spôsob pripojenia sa najčastejšie používa pri nízkonapäťových zdrojoch energie, napríklad v prenosných zariadeniach s elektrochemickými zdrojmi energie (batérie, batérie). V ostatných prípadoch sa odporúča zapojiť LED diódy do série.
Sériovo-paralelné pripojenie
Ak je potrebné pripojiť veľký počet LED diód, je možné použiť sériovo paralelné pripojenie. V tomto prípade je paralelne pripojených niekoľko vetiev so sériovo zapojenými LED diódami.
