Как правильно соединять светодиоды

Простейшая схема подключения светодиода

Нет ничего проще, чем подсоединить светодиод к низковольтному источнику постоянного напряжения. Это может быть аккумуляторная батарейка или маломощный блок питания. Лучше всего, если питающее напряжение будет не меньше 5 В и не выше 24 В. Такое подключение считается абсолютно безопасным, а для его схемотехнического воплощения кроме LED понадобится лишь один дополнительный радиокомпонент – резистор. Его главная задача – ограничить ток, идущий через p-n-переход полупроводникового кристалла на уровне не более номинального значения. Для этого дополнительное сопротивление всегда устанавливают последовательно с излучающим LED элементом.

Рабочий ток является определяющим параметром любого светодиода. Именно от него зависит то, какова будет мощность, а значит и яркость свечения. Именно превышение максимального токового уровня приводит к резкому повышению температуры кристалла и выходу светоизлучающего компонента из строя. Этот определяющий параметр указан в справочной документации любого светодиода (datasheet). А уже в зависимости от тока, на светоизлучающем полупроводнике будет то или иное напряжение.

Если из схемы выше исключить сопротивление, то ток в цепи будет ограничен только внутренним сопротивлением источника питания, которое очень низкое. Результат такого включения будет печален.

Расчет токоограничительного резистора, базируется на знании закона Ома для полной цепи, посмотреть его более подробно можно тут:

Теперь можно перейти к главному вопросу - какое соединение светодиодов лучше последовательное, параллельное и в чем их отличия.

Параллельное соединение светодиодов

При таком соединении, напряжение на них будет одинаковым. Допустим от источника с напряжением в 5 Вольт, нужно запитать несколько светодиодов соединенных между собой параллельно. При этом последовательно с каждым светодиодом нужно поставить токоограничительный резистор, так как параметры светодиодов, даже одного типа немного разнятся, то немного утрируя наблюдаем следующее действие: через какой-то элемент будет протекать ток ниже номинального, зато через соседний LED будет идти превышающий максимальный и через непродолжительное время он сгорит.

Очевидно, что такого неравномерного распределения мощностей нужно избегать, сгладить подобный разброс в характеристиках отдельных светодиодов помогут ограничительные сопротивления.

Формулы для расчёта токов и напряжений для этой схемы будут следующие:

Исходя из формул выше, сумма токов в каждой ветви цепи не должна быть более максимально допустимого в блоке питания. При параллельном соединении однотипных светодиодов достаточно рассчитать параметры одного резистора, а остальные взять такого же номинала.

Главная проблема такой схемы параллельного подключения светодиода в том, что чем выше разница между напряжением БП и на отдельных диодах, тем больше мощности рассеивается на ограничительных сопротивлениях и тем ниже КПД.

Последовательное соединение светодиодов

При последовательном подключении светодиодов через все них идет одинаковый ток. Количество элементов роли не играет, это может быть всего один светодиод, а может быть и сотня.

Схема последовательного соединения светодиодов представляет собой цепь из нескольких светоизлучающих элементов, в которой катод первого Led соединен с анодом второго, катод второго с анодом третьего и т.д. смотри схему ниже:

Через все светоизлучаюшие компонеты представленной схемы идет ток одного номинала:

А падения напряжений на всех элементах схемы будут суммироваться:

Недостатками этого подключения можно считать, то, что при перегорании одного светодиода произойдёт обрыв всей цепи и количество элементов схемы ограничено напряжением блока питания (драйвером).

Смешанное соединение светодиодов

Один из типовых вариантов комбинированного подключения показан на схеме ниже.

Подключения Led к сети 220 вольт

Для подключения к бытовой сети переменного тока 220В в схеме применяют специализированные блоки питания, которые называются светодиодными драйверами. Его основными техническими параметрами считаются сила тока и мощность. Для правильного подключения через драйвер может быть использован фиксированный ток на выходе или регулируемый.