Повсеместное использование светодиодов начинается в середине 60-х годов прошлого столетия. С тех пор этот прибор претерпел множество изменений. А сегодня, когда светодиоды значительно подешевели, их популярность у потребителей выросла в разы. Освещение, реализованное посредством использования светодиодов, на десять шагов опережают лампы накаливания и люминесцентные приборы освещения - они в разы экономичнее, надежнее и долговечнее.
Что такое светодиод и как он работает
Светодиод — это прибор, использующий свойства p-n-перехода и испускающий фотоны, преобразует электрический ток в световое излучение, которое возникает при обратной комбинации электронов и дыр в области p-n-перехода. То есть необходимым условием подключения светодиодов с получением свечения является p-n-переход, которым является контакт двух полупроводников, имеющих разные типы проводимости. Для этих целей полупроводниковые кристаллы обрабатывают с одной стороны акцепторными примесями, а с другой – донорскими. При этом для излучения света необходима близость энергии квантов света видимого диапазона с шириной запрещенной зоны активной области светодиода. Кроме того, в кристалле должно содержаться ничтожно малое количество дефектов, из-за которых обратная комбинация электронов и дыр в области p-n-перехода происходит без излучения.
Как подключить?
Подключение светодиодов производится при условии строгого соблюдения полярности. Для этих целей выводы светодиодов имеют соответствующие названия: анод и катод. Соответственно - плюс и минус.
Светодиод способен излучать свечение только при прямом включении. При обратном включении он безвозвратно выходит из строя.
Так как светодиод способен излучать свет только при определенных значениях напряжения и силы тока, в схему подключения необходимо вводить ограничивающее сопротивление.
Как подключить светодиод к 220 В?
Каким образом возможно это сделать? Подключить светодиод к источнику тока 220 В совсем не так просто, как может показаться. Суть проблемы состоит в технических характеристиках прибора, работа которого основана на принципе пропускания тока сквозь кристаллы, вследствие чего они начинают производить свечение. Для соблюдения данного принципа необходим другой прибор – драйвер, работа которого заключается в контроле подачи тока на кристалл. При этом драйвер ограничивает ее количеством, необходимым для конкретных моделей используемых светодиодов.
В другом случае подключение светодиодов осуществляется напрямую к напряжению 220 В и используется тогда, когда светодиод должен выглядеть как маломощный индикатор и когда в подключении участвуют лишь один или несколько элементов. В большинстве случаев светодиод используется как источник света и подключается через драйвер, который уже имеет все необходимые параметры для нормальной работы прибора.
Светодиод не будет производить свечение, если поданное на него напряжение будет меньше необходимого значения. С другой стороны, если такое напряжение превысит нужное значение, то прибор выйдет из строя. Чтобы исключить такие случаи, для подключения светодиода используют токоограничивающий резистор.
Примерная схема подключения драйвера для декоративной подсветки светодиодами представлена ниже.
Главной особенностью драйвера является преобразование переменного тока, протекающего в обычной бытовой розетке, и в итоге осуществляется подача на светодиод уже постоянного тока.
Последовательное подключение светодиодов
В подсоединении таких приборов есть свои особенности. Подключение сразу нескольких светодиодов лучше осуществить последовательно. Такое подсоединение сократит потребление энергии и позволит подключить большое количество одновременно. Но при этом все последовательно соединенные светодиоды должны быть одного типа, а блок питания должен обладать достаточной мощностью и иметь возможность обеспечить необходимое напряжение.
Подключение светодиодов по данному принципу достаточно простое. Диоды включаются последовательно. Ярким примером такого соединения может служить обычная елочная гирлянда.
Arduino подключение светодиода
Как решить задачу, чтобы светодиод включался и выключался с интервалом в 1 секунду? В этом нам сможет помочь так называемый скетч – программа, созданная в среде Arduino. Arduino — это электронный конструктор и удобная платформа, получившая самое широкое распространение среди любителей радиоэлектроники, поскольку данная система достаточно проста и удобна в использовании. Устройства на базе Arduino могут управлять различными исполнительными устройствами. В частности, светодиодом.
На рисунке ниже изображена схема подключения светодиода к контроллеру Arduino, на которой прибор подключен к восьмому выводу. Этот факт необходимо учитывать при программировании, задавая необходимые параметры.
Параллельное подсоединение
Параллельное подключение светодиодов повсеместно используется населением в обычной жизни – в любом LED-дисплее или LED-матрице.
Светодиоды имеют технологические расхождения значения прямого снижения напряжения. Соответственно, через них пройдут и разные токи. При этом интенсивность света также будет различаться, что человеческий глаз воспринимает как разную яркость. По этой причине токи необходимо выровнять балластными резисторами.
На рисунке представлена схема параллельного подключения светодиодов одним из способов. При этом вариант «а» - ошибочный, его не рекомендуется применять на практике. Правильный вариант «б» - с балластными резисторами.
Самостоятельное подсоединение
Подключение светодиодов своими руками необходимо осуществлять по всем правилам. Для подсоединения необходимо использовать провода малого сечения в связи с тем, что сопротивление такого провода будет практически равным сопротивлению светодиодов. При этом опыт показывает, что напряжение падает в зависимости от длины провода. По этой причине источники питания располагают вблизи приборов, работающих на светодиодах. Или же применяют источники питания для светодиодов с выходным напряжением 24 В, 36 В или 48 В. В свою очередь, производители светодиодных лент выпускают их на разные напряжения:
- Подключение к 1,5 B. При таком подключении светодиоды, показатели рабочего напряжения которых в большинстве случаев превышают 1,5 B, нуждаются в источнике питания не менее З,2 B. При этом для подключения применяется блокинг-генератор на резисторе, транзистор и трансформатор.
- Подключение к 5 B. Такое подключение светодиода предполагает подсоединение резистора, имеющего сопротивление в пределах 100-200 Ом.
- Подключение к 9 В. Такой источник питания крайне редко применяется для подключения светодиодов. Чаще всего осуществляется последовательное подключение трех диодов, имеющих рабочий ток 20 мА.
- Подключение к 12 В. Включает в себя определение типа блока, нахождение номинального тока, напряжения и потребляемой мощности. B случае такого подключения необходимо применение резистора, который размещается на любом участке электрической цепи.
- Подключение к 220 B. При таком подключении необходимо ограничить уровень тока, который будет проходить через светодиод, а также понизить уровень обратного светодиодного напряжения, поскольку только таким образом станет возможным предупредить пробой. Ограничение уровня тока производится резисторами, конденсаторами или катушками индуктивности.
Остановимся на подключении к сети 220 В.
Принцип подсоединения к высоким показателям
Как осуществить подключение светодиода к сети 220 В? Как уже говорилось, для оптимальной сборки прибора необходим драйвер, поскольку для того, чтобы произвести такое подключение и чтобы приборы смогли стабильно работать, необходимо уменьшить амплитуду напряжения и снизить силу тока, а также выполнить преобразование переменного напряжения в постоянное. Помочь решить эту проблему может делитель, который имеет резисторную или емкостную нагрузку, а также различные стабилизаторы.
Выключатель для ламп
Как производится подключение выключателя со светодиодом? Для нас уже давно не является диковинкой электрический выключатель в квартирах. Однако прогресс не стоит на месте, и производители светотехнического оборудования уже усовершенствовали привычные нам выключатели, снабдив их светодиодной подсветкой. Такие устройства предусматривают их подсвечивание при выключенном состоянии. Днем такое усовершенствование, конечно, незаметно. Но ночью эта, казалось бы, мелочь, необычайно актуальна. Осуществление подключения выключателя со светодиодом не является сложной задачей, поскольку производится по очень простой схеме. Однако техника безопасности требует обязательного соблюдения некоторых нюансов.
Как видно из представленной схемы, прибор состоит всего из двух элементов – резистора, ограничивающего ток, и, собственно, источника света. Сложность и своеобразный парадокс заключаются в том, что светодиод размещается в выключатель на 220 В переменного напряжения. При этом сам светодиод рассчитан на постоянное напряжение от 2 до 12 В. Однако, когда сила тока значительно больше, чем этот участок схемы подключения способен пропустить, излишки энергии преобразуются в тепло. И если бы перед светодиодом не было резистора, то сила тока, проходящая через него, кристалл диода просто испарила бы. Все дело в резисторе, который отсекает большую часть тока.
Алгоритм работ
Подключение светодиода в выключателе осуществляется в несколько этапов:
- Полностью отключаем подачу электроэнергии.
- Разбираем выключатель, к его клеммам подключаем элементы в соответствии с вышеприведенной схемой.
- В панели выключателя тонким сверлом высверливаем отверстие для вывода светодиода.
- Собираем выключатель.
- Возобновляем подачу электроэнергии.
- Пользуемся прибором.
