Подключение светодиодов к LED драйверу
В этой статье мы поднимем еще одну «животрепещущую» тему, такую как: как подключение светодиодов к драйверу. Казалось бы, спросите Вы: «Что сложного?». Однако, тут тоже есть свои нюансы.
В статье рассмотрим подключение последовательное, параллельное и параллельно-последовательное соединение светодиодов к драйверу. Увидим нюансы, плюсы и возможные минусы.
В принципе, если разобраться, то подключение достаточно простое, единственное, стоит не много разобраться с исходными данными. Выбрать драйвер, согласно будущей схеме подключения светодиодов.
Мы для примера будем использовать 9 светодиодов с падением напряжения по 2 В каждый и током потребления — 300 мА.
Параллельная схема — подключение светодиодов к драйверу
Данная схема имеет свои особенности, в частности, при такой схеме подключения напряжение в каждой цепочке будет складываться из количества диодов и падения напряжения на каждом из них, а токи каждой цепи будут складываться.
Т.е. мы получаем, что для такого подключения нам потребуется драйвер с напряжением не меньше 6 В и не менее 900 мА.
Т.е. мы производим вычисления по принципу последовательного соединения светодиодов, когда напряжение в цепочке складывается а ток остается неизменным. Но так как у нас три цепочки, то соответственно складываем токи.
Исходные данные:
Nобщ — 9 LED; Nцепи — 3 LED; Iled — 300 mA; Uled — 2В;
соединение в три цепочки по три диода в каждой, каждая цепочка соединяется параллельно.
Данные драйвера:
Uдр = Uled*Nцепи = 2*3=6В
Iдр = Iled*3цепи=300*3=900мА
По сравнению с последовательным соединением одинакового количества светодиодов к драйверу нам потребуется драйвер с втрое меньшим напряжением, но втрое увеличенным током.
Однако, т.к. ток распределяется неравномерно, соответственно цепочки будут светиться не равномерно. Какая-то сильнее, какая-то слабее.
Последовательная схема подключения светодиодов к драйверу
Данное подключение светодиодов к драйверу наиболее предпочтительно, ввиду того, что все диоды будут иметь одинаковое излучение.
Однако, по сравнению с предыдущей схемой нам понадобится драйвер с увеличенным напряжением. Вообще, последовательное соединение тем и плохо, чем больше светодиодов тем больше требуется выходное напряжение драйвера.
Исходные данные:
Nобщ — 9 LED; Nцепи — 9 LED; Iled — 300 mA; Uled — 2В;
соединение последовательное.
Данные драйвера:
Uдр = Uled*Nцепи = 2*9=18 В
Iдр = Iled = 300 мА
Если заниматься подбором драйвера нет желания — можете воспользоваться нашим калькулятором для расчета и подбора драйвера.
Последовательно-параллельная схема подключения светодиодов к драйверу
Для данной схемы потребуется драйвер с аналогичными характеристиками, такими же как и при параллельном подключении светодиодов к драйверу. Однако, в отличии от характеристики свечения светодиодов данная схема позволяет диодам излучать свет с постоянной интенсивностью. Единственным минусом стоит отметить то, что в момент подачи питания, так скажем «пусковой ток» может превышать номинальный в два раза.
Светодиоды способны выдерживать кратковременные токовые скачки, но все же они не желательны. На схеме Вы видите три параллельных светодиода, однако, практикуется соединение не более двух.
Что касаемо силового подключения — нет разницы как подключать 220 В, основная задача — правильно подключать «выходные» проводники и не перепутать полярность.
Современные драйвера для светодиодов стали намного лучше и продуктивнее по сравнению с теми, что выпускались на заре становления светодиодного освещения. Теперь их можно купить практически везде и за относительно малые деньги. В этом магазине Вы можете купить самые дешевые и качественные драйверы за смешные деньги.
Правильная схема подключения светодиодов: последовательно или параллельно
Главная > Схемы и чертежи > Какая схема подключения светодиодов лучше – последовательная или параллельная
Самое правильное подключение нескольких светодиодов – последовательное.
Сейчас объясню почему.
Дело в том, что определяющим параметром любого светодиода является его рабочий ток. Именно от тока через светодиод зависит то, какова будет мощность (а значит и яркость) светодиода. Именно превышение максимального тока приводит к чрезмерному повышению температуры кристалла и выходу светодиода из строя – быстрому перегоранию либо постепенному необратимому разрушению (деградации).
Ток – это главное. Он указан в технических характеристиках светодиода (datasheet). А уже в зависимости от тока, на светодиоде будет то или иное напряжение. Напряжение тоже можно найти в справочных данных, но его, как правило, указывают в виде некоторого диапазона, потому что оно вторично.
Для примера, заглянем в даташит светодиода 2835:
Как видите, прямой ток указан четко и определенно – 180 мА. А вот напряжение питания светодиодов при таком токе имеет некоторый разброс – от 2.9 до 3.3 Вольта.
Получается, что для того, чтобы задать требуемый режим работы светодиода, нужно обеспечить протекание через него тока определенной величины.
Следовательно, для питания светодиодов нужно использовать источник тока, а не напряжения.
Источник тока (или генератор тока) – источник электрической энергии, который поддерживает постоянное значение силы тока через нагрузку с помощью изменения напряжения на своем выходе. Если сопротивление нагрузки, например, возрастает, источник тока автоматически повышает напряжение таким образом, чтобы ток через нагрузку остался неизменным и наоборот. Источники тока, которыми запитывают светодиоды, еще называют драйверами.
Конечно, к светодиоду можно подключить источник стабилизированного напряжения (например, выход лабораторного блока питания), но тогда нужно точно знать какой величины должно быть напряжение для получения заданного тока через светодиод.
Например, в нашем примере со светодиодом 2835, можно было бы подать на него где-то 2.5 В и постепенно повышать напругу до тех пор, пока ток не станет оптимальным (150-180 мА).
Так делать можно, но в этом случае придется настраивать выходное напряжение блока питания под каждый конкретный светодиод, т.
к. все они имеют технологический разброс параметров. Если, подключив к одному светодиоду 3.1В, вы получили максимальный ток в 180 мА, то это не значит, что поменяв светодиод на точно такой же из той же партии, вы не сожжёте его (т.к. ток через него при напряжении 3.1В запросто может превысить максимально допустимое значение).
К тому же необходимо очень точно поддерживать напряжение на выходе блока питания, что накладывает определенные требования к его схемотехнике. Превышение заданного напряжения всего на 10% почти гарантированно приведет к перегреву и выходу светодиода из строя, так как ток при этом превысит все мыслимые значения.
Вот прекрасная иллюстрация к вышесказанному:
А самое неприятное то, что проводимость любого светодиода (который по сути является p-n-переходом) находится в очень сильной зависимости от температуры. На практике это приводит к тому, что по мере разогрева светодиода, ток через него начинает неумолимо возрастать. Чтобы вернуть ток к требуемому значению, придется понижать напряжение.
В общем, как ни крути, а без контроля тока никак не обойтись.
Поэтому самым правильным и простым решением будет использовать для подключения светодиодов драйвера тока (он же источник тока). И тогда будет совершенно неважно, какой вы возьмете светодиод и каким будет прямое напряжение на нем. Нужно просто найти драйвер на нужный ток и дело в шляпе.
Теперь, возвращаемся к главному вопросу статьи – почему все-таки последовательное подключение, а не параллельное? Давайте посмотрим, в чем разница.
Параллельное подключение
При параллельном подключении светодиодов, напряжение на них будет одинаковым. А так как не существует двух диодов с абсолютно одинаковыми характеристиками, то будет наблюдаться следующая картина: через какой-то светодиод будет идти ток ниже номинального (и светить он будет так себе), зато через соседний светодиод будет херачить ток в два раза превышающий максимальный и через полчаса он сгорит (а может и быстрее, если повезет).
Очевидно, что такого неравномерного распределения мощностей нужно избегать.
Для того, чтобы существенно сгладить разброс в ТТХ светодиодов, лучше подключать их через ограничительные резисторы. Напряжение блока питания при этом может быть существенно выше прямого напряжения на светодиодах. Как подключать светодиоды к источнику питания показано на схеме:
Проблема такой схемы подключения светодиода в том, что чем больше разница между напряжением блока питания и напряжением на диодах, тем больше бесполезной мощности рассеивается на ограничительных резисторах и тем, соответственно, ниже КПД всей схемы.
Ограничение тока происходит по простой схеме: повышение тока через светодиод приводит к повышению тока и через резистор тоже (т.к. они включены последовательно). На резисторе увеличивается падение напряжения, а на светодиоде, соответственно, уменьшается (т.к. общее напряжение постоянно). Уменьшение напряжения на светодиоде автоматически приводит к снижению тока. Так все и работает.
В общем, сопротивление резисторов рассчитывается по закону Ома.
Получается, что для питания светодиода от 12 вольт нужно подключить его через 1-ваттный резистор на 120 Ом.
Точно таким же образом, можно посчитать, каким должно быть сопротивление резистора под любое напряжение. Например, для подключение светодиода к 5 вольтам сопротивление резистора надо уменьшить до 24 Ом.
Значения резисторов под другие токи можно взять из таблицы (расчет производился для светодиодов с прямым напряжением 3.3 вольта):
| Uпит | ILED | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 мА | 10 мА | 20 мА | 30 мА | 50 мА | 70 мА | 100 мА | 200 мА | 300 мА | |
| 5 вольт | 340 Ом | 170 Ом | 85 Ом | 57 Ом | 34 Ом | 24 Ом | 17 Ом | 8. 5 Ом | 5.7 Ом |
| 12 вольт | 1.74 кОм | 870 Ом | 435 Ом | 290 Ом | 174 Ом | 124 Ом | 87 Ом | 43 Ом | 29 Ом |
| 24 вольта | 4.14 кОм | 2.07 кОм | 1.06 кОм | 690 Ом | 414 Ом | 296 Ом | 207 Ом | 103 Ом | 69 Ом |
При подключении светодиода к переменному напряжению (например, к сети 220 вольт), можно повысить КПД устройства, взяв вместо балластного резистора (активного сопротивления) неполярный конденсатор (реактивное сопротивление). Подробно и с конкретными примерами мы разбирали этот момент в статье про подключение светодиода к 220 В.
Последовательное подключение
При последовательном же подключении светодиодов через них протекает один и тот же ток. Количество светодиодов не имеет значение, это может быть всего один светодиод, а может быть 20 или даже 100 штук.
Например, мы можем взять один светодиод 2835 и подключить его к драйверу на 180 мА и светодиод будет работать в нормальном режиме, отдавая свою максимальную мощность. А можем взять гирлянду из 10 таких же светодиодов и тогда каждый светодиод также будет работать в нормальном паспортном режиме (но общая мощность светильника, конечно, будет в 10 раз больше).
Ниже показаны две схемы включения светодиодов, обратите внимание на разницу напряжений на выходе драйвера:
Так что на вопрос, каким должно быть подключение светодиодов, последовательным или параллельным, может быть только один правильный ответ – конечно, последовательным!
Количество последовательно подключенных светодиодов ограничено только возможностями самого драйвера.
Идеальный драйвер может бесконечно повышать напряжение на своем выходе, чтобы обеспечить нужный ток через нагрузку, поэтому к нему можно подключить бесконечное количество светодиодов. Ну а реальные устройства, к сожалению, имеют ограничение по напряжению не только сверху, но и снизу.
Вот пример готового устройства:
Мы видим, что драйвер способен регулировать выходное напряжение только лишь в пределах 64…106 вольт. Если для поддержания заданного тока (350 мА) нужно будет поднять напряжение выше 106 вольт, то облом. Драйвер выдаст свой максимум (106В), а уж какой при этом будет ток – это от него уже не зависит.
И, наоборот, к такому led-драйверу нельзя подключать слишком мало светодиодов. Например, если подключить к нему цепочку из 10-ти последовательно включенных светодиодов, драйвер никак не сможет понизить свое выходное напряжение до необходимых 32-36В. И все десять светодидов, скорее всего, просто сгорят.
Наличие минимального напряжения объясняется (в зависимости от схемотехнического решения) ограничениями мощности выходного регулирующего элемента либо выходом за предельные режимы генерации импульсного преобразователя.
Разумеется, драйверы могут быть на любое входное напряжение, не обязательно на 220 вольт. Вот, например, драйвер превращающий любой источник постоянного напряжения (блок питания) от 6 до 20 вольт в источник тока на 3 А:
Вот и все.
Теперь вы знаете, как включить светодиод (один или несколько) – либо через токоограничительный резистор, либо через токозадающий драйвер.
Как выбрать нужный драйвер?
Тут все очень просто. Выбирать нужно всего лишь по трем параметрам:
- выходной ток;
- максимальное выходное напряжение;
- минимальное выходное напряжение.
Выходной (рабочий) ток драйвера светодиодов – это самая важная характеристика. Ток должен быть равен оптимальному току для светодиодов.
Например, в нашем распоряжении оказалось 10 штук полноспектральных светодиодов для фитолампы:
Номинальный ток этих диодов – 700 мА (берется из справочника). Следовательно, нам нужен драйвер тока на 700 мА. Ну или чуточку меньше, чтобы продлить срок жизни светодиодов.
Максимальное выходное напряжение драйвера должно быть больше, чем суммарное прямое напряжение всех светодиодов. Для наших фитосветодиодов прямое напряжение лежит в диапазоне 3.
Минимальное напряжение, соответственно, рассчитывается по минимальному значению прямого напряжения на светодиодах. То есть оно должно быть не более 3В х 10 = 30 Вольт. Другими словами, наш драйвер должен уметь снижать выходное напряжение до 30 вольт (или ниже).
Таким образом, нам нужно подобрать схему драйвера, рассчитанного на ток 650 мА (пусть будет чуть меньше номинального) и способного по необходимости выдавать напряжение в диапазоне от 30 до 40 вольт.
Следовательно, для наших целей подойдет что-нибудь вроде этого:
Разумеется, при выборе драйвера диапазон напряжений всегда можно расширять в любую сторону. Например, вместо драйвера с выходом на 30-40 В прекрасно подойдет тот, который выдает от 20 до 70 Вольт.
Примеры драйверов, идеально совместимых с различными типами светодиодов, приведены в таблице:
| Светодиоды | Какой нужен драйвер |
|---|---|
60 мА, 0. 2 Вт (smd 5050, 2835) | см. схему на TL431 |
| 150мА, 0.5Вт (smd 2835, 5630, 5730) | драйвер 150mA, 9-34V (можно одновременно подключить от 3 до 10 светодиодов) |
| 300 мА, 1 Вт (smd 3528, 3535, 5730-1, LED 1W) | драйверы 300мА, 3-64V (на 1-24 последовательно включенных светодиода) |
| 700 мА, 3 Вт (led 3W, фитосветодиоды) | драйвер 700мА (для 6-10 светодиодов) |
| 3000 мА, 10 Ватт (XML2 T6) | драйвер 3A, 21-34V (на 7-10 светодиодов) или см. схему |
Кстати, для правильного подключения светодиодов вовсе не обязательно покупать готовый драйвер, можно просто взять какой-нибудь подходящий блок питания (например, зарядник от телефона) и прикрутить к нему простейший стабилизатор тока на одном транзисторе или на LM317.
Готовые схемы стабилизаторов тока для светодиодов можно взять из этой статьи.
RS Компоненты | Промышленные, электронные продукты и решения
Компоненты РС | Промышленные, электронные продукты и решения- Поддержка
- Откройте для себя
- для вдохновения
- Найдите местное отделение
Разделы нашей продукции:
- Аккумуляторы и зарядные устройства
- Соединители
- Дисплеи и оптоэлектроника
- Контроль электростатического разряда, чистые помещения и прототипирование печатных плат
- Пассивные компоненты
- Блоки питания и трансформаторы
- Raspberry Pi, Arduino и средства разработки
- Полупроводники
- Механизм автоматизации и управления
- Кабели и провода
- Корпуса и серверные стойки
- Предохранители и автоматические выключатели
- HVAC, вентиляторы и управление температурным режимом
- Освещение
- Реле и формирование сигналов
- Переключатели
- Доступ, хранение и обработка материалов
- Клеи, герметики и ленты
- Подшипники и уплотнения
- Инженерные материалы и промышленное оборудование
- Застежки и крепления
- Ручной инструмент
- Механическая передача энергии
- Сантехника и трубопровод
- Пневматика и гидравлика
- Электроинструменты, Пайка и сварка
- Компьютеры и периферия
- Уборка и техническое обслуживание помещений
- Офисные принадлежности
- Средства индивидуальной защиты и рабочая одежда
- Безопасность и скобяные изделия
- Безопасность сайта
- Испытания и измерения
Избегайте параллельного подключения нескольких светодиодов к драйверу светодиодов постоянного тока
По возможности следует избегать параллельного подключения нескольких светодиодов к драйверу светодиодов постоянного тока.
Драйверы постоянного тока используются для питания светодиодов, не имеющих внутреннего регулирования тока. Когда вы подключаете несколько светодиодов к драйверу постоянного тока параллельно, вы рискуете сократить срок службы ваших светодиодов.
Почему это так?
Прежде всего, важно понимать, что все светодиоды имеют производственный допуск. Это означает, что даже если вы используете несколько светодиодов с одинаковым номером детали, могут быть небольшие различия в напряжении, при котором светодиоды запускаются.
Допустим, у вас есть драйвер постоянного тока для светодиодов с выходным током 1 А, который питает 5 светодиодов с номинальным входным током 200 мА.
Из-за допустимого производственного допуска один из светодиодов загорится, как только выходное напряжение драйвера светодиодов достигнет 9 В.V, другой загорится при 9,3В, а остальные при 9,5В, 9,6В и 9,7В.
Поскольку первый светодиод загорается раньше других, он будет потреблять немного больший ток, чем необходимо.
Питание других светодиодов будет немного снижено. Поскольку первый светодиод перегружается, вполне вероятно, что срок его службы сократится, и он может преждевременно выйти из строя.
Этот сбой имеет эффект домино. Поскольку теперь к драйверу светодиодов подключено только четыре светодиода, все они будут питаться током 250 мА.
Это означает, что все 4 светодиода перегружены.
Это, скорее всего, приведет к выходу из строя еще одного светодиода в ближайшем будущем. Конечно, это означает, что оставшиеся 3 светодиода теперь питаются от 333 мА, а это значит, что скоро они тоже выйдут из строя.
Если вам необходимо подключить несколько светодиодов к драйверу постоянного тока, предпочтительно соединить их последовательно. Таким образом, если один из светодиодов выходит из строя, питание остальных светодиодов отключается, защищая их от перенапряжения.
Если абсолютно необходимо подключить светодиоды параллельно, есть несколько шагов, которые вы можете предпринять, чтобы защитить ваши светодиоды от перегрузки.
Первый — это регулировка выходного тока на драйвере светодиода. Это должно гарантировать, что ни один из светодиодов не перегружен, что должно предотвратить возникновение упомянутой выше последовательной цепочки отказов. Недостатком, конечно же, является то, что световой поток светодиодных ламп будет ниже, чем ожидалось.
Другим вариантом является использование драйвера светодиодов постоянного тока постоянного тока, такого как серия MEAN WELL LDD, для питания каждого из светодиодов.
Драйверы светодиодов постоянного напряжения питаются от одного драйвера светодиодов постоянного напряжения. Каждый из драйверов светодиодов постоянного тока обеспечивает поддержание правильного выходного тока для светодиода, которым он управляет.
Если у вас есть какие-либо вопросы о подключении светодиодов к светодиодным драйверам, не стесняйтесь звонить в ADM по телефону 1300 236 467. Член нашей команды экспертов с удовольствием ответит на любые ваши вопросы.
