bongrif.ruСамое 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.
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. Разберем на конкретном примере. Допустим, у нас есть светодиод с номинальным током 70 мА, рабочее напряжение при таком ток равно 3.6 В (это все берем из даташита к светодиоду). И нам нужно подключить его к 12 вольтам. Значит, нам нужно рассчитать сопротивление резистора:
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...4 вольта. Берем по-максимуму: 4В х 10 = 40В. Наш драйвер должен быть в состоянии выдать не менее 40 вольт.
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.
Здравствуйте. Подскажите пожалуйста, драйвером PT4115 нужно запитать 9 светодиодов 2835 Lumileds (U=3V, I typ=120mA, Imax =240mA, Ipeak pulsed=300mA), входящее напряжение 13В. Если после драйвера сделать три параллельных цепочки в каждой по три светодиода последовательно, настроить выходящий ток на 270mA (этого вполне достаточно), на каждую цепочку получится по 90mA. Как вы считаете: насколько надежна будет такая схема работы, высока ли вероятность что на каком-то из светодиодов будет слишком высокий ток и он выйдет из строя? Нужно ли добавлять резисторы в каждую цепочку?
Соединить их последовательно к сожалению не могу.
китай так делает массово...
Я бы рекомендовал в каждую цепочку добавить резистор из расчета 1/10 от тока КЗ для цепочки
---
тоесть например 3 цепочки по 100мА и расчетное напряжение падения 10В
значит если вместо диодов оставить только резистор - то чтобы было 100мА, он должен быть на 100 Ом / 10 = 10 Ом в каждую цепочку
Отличная , поучительная статья . УДАЧИ !
А схемы-то зачем скрыл?
js включи
ЛЮДИ УМНЫЕ И ДОБРЫЕ...
КАК МНЕ ПОДКЛЮЧИТЬ, К ПРИМЕРУ 6 ФИТО-СВЕТОДИОДОВ (2.6-3вт, 700ma) бортовое 24-27v (не кидайтесь камнями - совмем не силён во всём этом ((( а мечта есть)
Добрый день! Купил китайскую люстру. 12 штук LED 3w включены параллельно на стабилизатор тока 600mA и 30-60v. Мощность max 30W. Свистит очень не приятно. Поменял драйвер на 700ma и 50-70v. Мощность 50W. Получился эфект стробоскопа. Но драйвер не пищит. Подскажите пожалуйста! Заранее спасибо.
Свист скорее всего из за плохого трансформатора, это частая болезнь китайских электроподелок, я много блоков питания видел которые и свистели и пели и даже новости рассказывали. Устранить можно купив более качественный драйвер или просто спаяйте сами, там все легко
В теории все так. Но практика прямо противоположна! Диоды горят и это неизбежность. При сгоревшем одном в параллель будет один диод темным. Но в целом это будет не заметно. При последовательном - все менять, ибо все погаснет. При последовательно-параллельном погаснет целая ветка. К счастью, серьезные производители таки начали делать в параллель все. Сейчас у меня три источника света (две лампы GX70 и один уличный светильник на большой и неудобной высоте) имеют по одному сгоревшему светодиоду и продолжают светить. А до того я поменял несколько GX70 потому, что они разом гасли, то есть один диодик выгорал и все. В сценических светильниках применена последовательно-параллельная схема и гаснет часть светильника (там две ветки по 7шт 3вт светодиодов на каждом цвете). Сразу заметен цветовой перекос (RGBW светильник)
Спасибо за коммент. Действительно, у каждой схемы включения есть свои недостатки. Необходимо также учитывать, что сам драйвер частенько сгорает значительно раньше светодиодов. Если важна максимально долгая эксплуатация (пусть даже с некоторым снижением яркости), то лучше применить параллельное или последовательно-параллельное включение с ограничительным резистором в каждой ветке. Если же в приоритете максимальный КПД светильника, то тут только последовательное соединение светодиодов.
Я конечно не спец совсем , но по моему тут статья еще бредовей , для послед или паралельн соед надо и светодиоды подбирать соответственно.
подключать можно и паралельно и последовательно только надо рассчитать все , китайские светодиоды дешевые хлам же , им надо запас делать.
преимущества паралельного в том что можно взять драйвер на 600 Ма подключить 3 светодиода на 300Ма 22 В и они будут отлично светить с запасом по мощности....
а последовательно подключить уже не получится , они сгорят тк превышение тока , нужны другие светодиоды... вот и думайте
Ещё бредовей не статья, а всё, что вы написали!
1. Будут светить с запасом по мощности за счёт перегрузки по току на драйвер? - так у "умного" драйвера сработает защита по перегрузке по току!
2. Если один из трёх светодиодов уйдёт в обрыв, то думайте, что будет с оставшимися двумя!
На каждый уже будет переть по 450mA вместо 300mA, а последний доживающий получит все 600mA !
Итог: вышел из строя один из трёх - за макси мально короткое время дохнут все оставшиеся.
В статье всё очень грамотно описано!
Кто не хочет, чтоб при последовательном, единственно верном соединении погасли все - можно использовать многоканальный драйвер.
Привет народ. Подскажите могу ли я подключить последовательно 3вт диоды с разным напряжением? ( 2.2-2.4в и 3.2-3.4в )
Можете, если у них одинаковый рабочий ток. Для них это основное.
Спасибо
Для чего городить этот геморрой?
И напряжение и ток важные составляющие!
Здравствуйте! Имею потолочный двухрежимный светильник с драйвером DC 120-200V выходная мощность 36W+36W выходной ток 240mA , в каждом режиме горит по 32 светодиода SMD 2835, подключены последовательно. Как я понял нужно искать светодиод на 300 mA мощностью 1 W , но не понятно на какое напряжение 3V или 6V ?
А в чём проблема?
1. Подайте с лабораторного БП 3v 250mA на один из рабочих светодиодов, загорится еле-еле или совсем не загорится - значит используются 6-ти вольтовые, загорится в полную яркость - значит 3-х вольтовые.
2. В рабочем канале померяйте на одном из светодиодов напряжение, за одно и на соседних для сравнения - ответ долго ждать не придётся.
3. Попробовать зажечь один из рабочих светодиодов от мультиметра в режиме диода.
З-х вольтовые немного начинают светиться, 6-ти вольтовые нет.
4. Попробовать разглядеть через лупу ядро светодиода, у 6-ти вольтовых видно два кристалла, так как они содержат в себе два "светодиода" по 3v соединённых последовательно.
Спасибо за полезную статью.
Пытаюсь отремонтировать светодиодный китайский светильник. Не могу найти на блине светильника резисторы, ограничивающие ток в последовательном соединении групп параллельных диодов. При этом шесть групп по 12 светодиодов при проверке мультиметром тускло светятся, но каждая по отдельности. Четыре группы не светятся. Печатные проводники по группам без труда просматриваются со стороны припайки диодов, а с другой стороны плоскость алюминиевого радиатора и все. Могут ли пленочные резисторы в нижнем слое находится? Если кто сталкивался с такой болячкой, как лечили?