Как подключить светодиодную матрицу

Светодиодная матрица на базе MAX7219

В этом примере мы используем светодиодную матрицу, на которой будем включать-выключать светодиоды и отображать ASCII символы.

В конце гайда приведено видел с результатом работы, так что не поленитесь — загляните. Уверен, вас впечатлит и вы тут же приметесь за дело.

Необходимые материалы

Для данного небольшого проекта вам понадобятся следующие компоненты:

• плата Arduino Uno;
• модуль матричного дисплея с красными светодиодами MAX7219;
• 5 коннекторов папа-мама;

В данном примере используется плата Arduino Uno, но вы можете использовать любую аналогичный или совместимый микроконтроллер.

Найти модуль матричного дисплея не составит труда. Китайцы уже давно и больших количествах продают из на eBay и Aliexpress. Кроме того, на многих радиорынках Украины и России они тоже есть в наличии.

В состав этих модулей входят: 8х8 светодиодная матрица (красного цвета), чип MAX7219 для управления светодиодами, коннекторы, один резистор на 10 кОм, конденсатор на 100 нФ, электролитический конденсатор 10 uF, монтажная плата, на которой все это устанавливается.

Можно заказать собранный модуль, можно самому распаять все компоненты. Зависит от вас.

ВАЖНО: матричный светодиодный дисплей является общим катодом. Модуль не работает матрицами, которые имеют общий анод!

Библиотека Arduino для работы с матричным светодиодным дисплеем

Светодиодная матрица (LED matrix) управляется с помощью чипа MAX7219 и библиотеки Arduino.

Самая потрясающая вещь в этой библиотеке — это возможность подключения до 8 матриц и реализовать большой дисплей (более детально будет рассмотрено в отдельном туториале)

Библиотека LedControl library была дополнена некоторыми новыми методами для упрощения отображения символов и строк. Новая версия библиотеки доступна для скачивания по ссылкам:

LedControlMS.rar

LedControlMS.zip

Для интегрирования библиотеки в вашу Arduino IDE:

— распакуйте файл библиотеки, который вы только что скачали;

— убедитесь, что вы закрыли все открытые окна Arduino IDE;

— найди папку libraries внутри папки, где у вас установлена Arduino IDE (смотрите на рисунке ниже);

— скопируйте разархивированную папку LedControlMS (папку со всем ее содержимым) в папку libraries.

Если все прошло хорошо, вы можете вновь открыть Arduino IDE. В меню File -> Examples должна появится вкладка под названием LedControlMS с четырьмя файлами внутри.

Если у вас возникли дополнительные вопросы по установке библиотек в Arduino IDE, ознакомьтесь со статьей Библиотеки Arduinoгде рассмотрены все возможные сложности и порядок установки библиотек Arduino. Да и вообще, что это такое — библиотеки.

Подключение матричного дисплея к Arduino

После установки библиотеки можно подключать LED матрицу к плате Arduino.

На модуле светодиодной матрицы есть два набора контактов. В этом проекте мы будем использовать только контакты на вход, которые расположены ближе к чипу MAX 7219.

Есть пять контактов, которые надо подключить к соответствующим пинам Arduino.. Подключаем с помощью коннекторов папа-мама:

На рисунке ниже коннекторы имеют цвета, приведенные в пояснениях. Так что можете смело перепроверить подключение с помощью рисунка.

Пример скетча для Arduino

Библиотека LedControl library может работать как с 7-ми сегментными светодиодными дисплеями, так и со светодиодными матрицами. В нашем случае будут использоваться методы для работы со светодиодными матрицами.

Обновленная библиотека, которая была создана для Makespace Madrid позволяет определять алфавит/шрифт символов, которые отображаются на светодиодном матричном дисплее. Кроме того, включено два новых метода: writeString и displayChar. Практические примеры работы различных методов вы можете увидеть в примере MakeSpace_LEDMatrix, который включен в состав библиотеки.

Открыть скетч можно выбрав в Arduino IDE File -> Examples -> LedControlMS -> MakeSpace_ LEDMatrix

Можете загрузить пример на вашу плату Arduino и повосхищаться результатом.

Примечание 1: если у вас на ПК стоит старая версия Arduino IDE (0.x), вам придется изменить расширение скетчей, которые входят в состав библиотеки. Измените расширение файлов с .ino на .pde (MakeSpace_ LEDMatrix.ino -> MakeSpace_ LEDMatrix.pde). В таком случае ваша Arduino IDE сможет прочитать и открырь эти файлы (возможно, вам опять таки надо будет закрыть окно Arduino IDE и только после этого изменить расширение файла).

Примечание 2: перед загрузкой скетча убедитесь, что вы выбрали корректный COM-порт.

Резутьтат!

Обещанный результат на видео ниже:

Если все прошло успешно, ваша светодиодная матрица начнет отрабатывать последовательность операций, включая/выключая светодиоды и отображая различные символы. Уверен, вы с легкостью сможете сопоставить код в скетче с действиями, которые отрабатывает матричный дисплей на базе MAX 7219. Дальше предлагаю вам изменять скетч, экспериментировать с представлеными в библиотеке методами и отображать ваши собственные идеи с помощью матричного дисплея.

В помощь прилагаю ниже в PDF файле некоторые данные о светодиодах, строках и колонках, которые пронумерованы и зашиты в библиотеку LEDControl library. Не бойтесь ошибок! Именно ошибки часто ускоряют процесс обучения!

Matriz de LEDs.pdf

Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!

Источник: http://arduino-diy.com/arduino-svetodiodnaya-matritsa-na-baze-MAX7219

Светодиодные матрицы против одиночных светодиодов

Заказать этот номер

2011№5

Во многих осветительных системах вместо отдельных светодиодов используются модули, содержащие набор светодиодных кристаллов. Такие светодиодные матрицы могут быть легко изготовлены и смонтированы. Кроме того, их схема подключения достаточно проста. На данный момент матрицы светодиодов с рассеянным светом достигли большого коэффициента полезного действия.

Чем лучше отлажена технология производства, тем больше продуктов для специальных применений и особой формы поступает на рынок. Это также относится и к светодиодам, которые находят применение в системах освещения. Белые светодиоды, которые применяются в этой области, можно подразделить на 4 категории (таблица 1).

Таблица 1. Категории светодиодов

Направленный свет	Рассеянный свет
Одиночные светодиоды	• Однокристальное исполнение • Прозрачный заливочный материал • 50–1000 лм• Продукты: XLampXM-L и XP-G компании Cree	• Один или несколько кристаллов в одном корпусе • Гомогенизированный заливочный материал на основе фосфора • 15–350 лм• Продукты: XLamp ML-E и MX-6S
Светодиодные матрицы	• Мультикристальное исполнение • Прозрачный заливочный материалa • 200–1500 лм• Продукты: XLamp MP-L, MT-G	• Мультикристальное исполнение • Гомогенизированный заливочный материал на основе фосфора • 300–5000 лм• Продукты: XLamp CXA2011 компании Cree

Светодиоды с узким углом излучения являлись долгое время основным продуктом в портфолио многих компаний — производителей светодиодов и соответствующих осветительных систем. Это изменилось с развитием светодиодных матриц. Подобные матрицы доступны как в варианте с фокусированным, так и в варианте с рассеянным излучением. С их помощью возможна разработка высокомощных систем освещения в одном корпусе.

Матрицы светодиодов с направленным излучением позволяют заменить системы освещения с традиционными лампами. В качестве примеров таких систем можно назвать лампы PAR-38 (PAR — параболический рефлектор с алюминиевым покрытием) и MR-16 (MR — многогранный рефлектор).

Область применения: рассеянное освещение снаружи и внутри помещений

Матрицы светодиодов в виде плоского излучателя, излучающие рассеянный свет, применяются в различных областях, например в системах для общего освещения помещений или объектов. Подобные системы часто содержат компактные матрицы из светодиодов. Они могут применяться, например, для освещения дороги снаружи, но также и во встроенных лампах или в подвесных светильниках. С помощью светодиодов может быть достигнута эффективность от 50 до 90 лм/Вт при небольших затратах на разработку.

Для матриц светодиодов, излучающих как направленный, так и рассеянный свет, предлагается целый ряд вспомогательных продуктов от таких компаний, как BJB, Molex и Tyco.

Компания BJB предлагает, например, контактные элементы для печатных плат звездообразной формы, в том числе для светодиодов XLamp линейки MP-L и CXA2011 компании Cree. Компания Molex занимается разработкой цоколей для светодиодных матриц.

Компания Tyco в свою очередь предлагает разработчикам систем освещения различные модули, схемы управления, кабели, теплоотводы и оптические компоненты.

Простой монтаж

Наиболее просты в обработке матрицы светодиодов, предназначенные для систем освещения с рассеянным излучением. Как правило, их достаточно большой размер позволяет монтировать их вручную. Пайка в конвекционной печи как доминирующая технология создания соединений светодиодов не обязательна. Матрицы имеют на поверхности паяемые контактные площадки. Это позволяет осуществлять монтаж вручную или с помощью модулей-креплений. Отвод тепла происходит через корпус.

Рис. 1. Монтаж светодиодных матриц производится с помощью паяемых контактных площадок. Пайка в конвекционной печи не обязательна

В отличие от матриц, системы освещения, содержащие отдельные светодиоды, более компактны, как в виде систем с большой светящей площадью, так и в виде точечных источников света.

В данных системах необходим монтаж светодиодов на печатную плату пайкой в конвекционной печи, в том числе с целью отвода тепла. На практике рекомендуется осуществлять монтаж светодиодов с помощью автомата-установщика и проводить их последующую пайку.

Этот метод является достаточно сложным и требует инвестиций в соответствующее оборудование.

Рис. 2. В системах освещения с отдельными светодиодами их монтаж на печатную плату производится с помощью пайки в конвекционной печи оплавления. Этот процесс более сложный и дорогостоящий

Комбинация микрочипов светодиодов

Применение многокристальных конструкций позволяет изготавливать осветительные приборы с высоким рабочим напряжением. Разработчикам предоставляется возможность подключения светодиодов в различных комбинациях параллельно или последовательно. Тем самым можно создавать матрицы с необходимыми значениями тока и напряжения.

Системы освещения, содержащие большое количество отдельных светодиодов, обладают в свою очередь высокой эффективностью. В таких системах последовательно соединяются цепочки из светодиодов.

Подобные цепочки светодиодов отличаются высоким входным напряжением при одновременно низком токе и позволяют тем самым разработчикам реализовывать более низкое потребление энергии.

Это также возможно с применением матриц светодиодов с несколькими микрочипами, например матрицей XLampCXA2011, которая предназначена для 40 В.

Большинство разработчиков осветительных систем используют светодиодные матрицы с рассеянным излучением как у традиционных источников света. В системе используется один светодиодный компонент.

В связи с этим компании разработали матрицы светодиодов со световым потоком в диапозоне от 500 до 5000 лм. Так, например, матрица CXA2011 компании Cree доступна в вариантах от 500 до 3000 лм.

Подобная матрица может использоваться в большом количестве осветительных систем разнообразного применения, независимо от значений тока и напряжения.

Ограничения светодиодных матриц

Два фактора ограничивают применение светодиодных матриц, предназначенных для освещения больших поверхностей: распределение света и эффективность системы. В случае, если необходим узконаправленный пучок света, применение светодиодных матриц с рассеянным излучением нецелесообразно.

Их большие размеры требуют соответственно больших оптических компонентов (отражателей и линз). Более высокой эффективностью и лучшим соотношением цены и качества обладают матрицы светодиодов с направленным излучением. Их площадь составляет 9,1×9,1 или 12×13 мм.

По сравнению с ними светодиодные матрицы, как, например, CXA2011 компании Cree, занимают площадь 22×22 мм.

Рис. 3. Сравнение размеров светодиодной матрицы (справа), модуля CXA2011, и отдельного светодиода, в данном случае XLamp MT-G компании Cree. Матрица занимает площадь, равную 484 мм², светодиод MT-G лишь 82,81 мм²

Разработчики систем освещения, предназначенных для освещения больших поверхностей, должны также учитывать следующий фактор: эффективность и отвод тепла, выделяемого светодиодами.

На данный момент самыми эффективными светодиодными системами освещения являются уличные фонари и подвесные лампы больших залов. Они достигают значений в 100 лм/Вт. Такие системы содержат отдельные светодиоды с направленным излучением.

Это связано с достижением наиболее высокой эффективности системами освещения, состоящими из отдельных светодиодов и заключенными в оптически и термически оптимизированный корпус.

Для достижения оптимального отвода тепла матрица из отдельных светодиодов оснащается элементами теплоотвода с большой площадью. Светодиоды монтируются на большом расстоянии друг от друга для улучшения отвода тепла. Чем ближе расположены друг к другу светодиоды в матрице, тем хуже отвод тепла и связанная с ним эффективность системы в целом.

Для некоторых применений рекомендуется использовать светодиодные модули вместо матриц. Светодиодный модуль состоит из следующих компонентов:

• светодиоды;
• блок питания;
• оптические компоненты;
• корпус.

Подобный модуль, как, например, LMR4 компании Cree, может быть установлен в металлическую арматуру. В данном случае разработчику системы освещения нет необходимости решать задачи подключения схемы и корпусирования компонентов.

Рис. 4. В некоторых применениях более выгодно вместо светодиодной матрицы использовать целый светодиодный модуль, включающий в себя блок питания и оптические компоненты.

Выводы

Светодиодные матрицы, включающие в себя большое количество кристаллов с рассеянным излучением, могут применяться во всевозможных системах освещения. К ним относятся встроенные и подвесные лампы (таблица 2).

Главное преимущество таких матриц заключается в простом изготовлении и монтаже. Кроме того, с их помощью можно достичь высокой эффективности системы в целом.

Тем самым светодиодные матрицы с большим количеством кристаллов являются для разработчиков систем освещения хорошей альтернативой отдельным светодиодам.

Таблица 2. Примеры применения XLamp CXA2011

Область применения	Характеристики
Ток, мА	Лм	Оптические потери, %	Электрические потери, %	Мощность, Вт	Эффективность, лм/Вт
Потолочный светильник	400	1200	15	15	20,25	59,4
Встраиваемый светильник	400	1070	15	15	19	56
650	1600	33	49
950	2060	49	42
Подвесной светильник	350	1060	15	10	16,5	64,2
Лампа A19	290	800	15	10	12,8	63
Декоративный светильник	220	750	7	15	10,5	71,2

Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке

Если Вы заметили какие-либо неточности в статье (отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т.п.), просьба сообщить нам об этом. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы.

Источник: https://www.led-e.ru/articles/led-module/2011_5_52.php

Светодиодная матрица, ее особенности и способ управления

Светодиодные матрицы представляют собой технологическое объединение на одной подложке нескольких светоизлучающих полупроводниковых кристаллов, с общей заливкой смесью люминофора и силикона.

Появление LED-матриц связано с разработкой технологии COB (Chip-on-Board), что дословно переводится как «чип на плате». Эта технология пришла на смену SMD светодиодам, отличается высокой степенью автоматизации производства и привела к существенному снижению цен на светодиодные светильники и прожектора.

Виды и области применения

Сохраняя единый принцип размещения светодиодных кристаллов на теплопроводящей подложке, светодиодные матрицы существенно отличаются по количеству кристаллов на одном основании и способам их соединения между собой.

Количество кристаллов на одной подложке определяет итоговую мощность матрицы, которая может достигать сотен ватт на одно изделие. Мощные матричные источники света хорошо зарекомендовали себя в прожекторах и светильниках для уличного освещения.

Способ соединения кристаллов между собой определяет возможности управления свечением отдельных кристаллов и параметры блока питания для матрицы.

Последовательно-параллельная структура внутренних соединений дает возможность снизить ток и увеличить величину питающего напряжения, что находит свое отражение в характеристиках матричных изделий.

Еще одной особенностью внутренних соединений кристаллов между собой с внешними выводами выступает возможность использования светодиодных матричных структур в информационных табло и в графических или символьных экранах. Такие LED-матрицы находят свое применение в контрольно-измерительной аппаратуре и всевозможных инсталляциях рекламного характера.

В устаревших моделях, для информационных табло, графических или символьных экранов, светодиодные матрицы конструировались на основе DIP или SMD-светодиодов.

Принципиальная схема

Как отмечалось выше, последовательно-параллельная схема соединения светодиодных кристаллов между собой определяет требования к источнику питания матрицы. Чем выше напряжения питания, тем больше светодиодов объединены в последовательные цепи.

Такая особенность снижает требования к выходным токам драйверов, но в случае выхода из строя одного кристалла в последовательной цепи, перестает излучать свет вся цепочка.

Ток перераспределяется на рабочие LED-чипы, тем самым ускоряя их деградацию и серьезно уменьшая срок службы светодиодной матрицы в целом.

Для решения проблемы, некоторые производители соединяют все светодиодные чипы внутри матрицы одновременно последовательно и параллельно. Такая особенность значительно уменьшает возможность выхода из строя LED-матрицы вследствие перегорания одного чипа.

Параллельное соединение светодиодов между собой в пределах одной матричной структуры требует больших выходных токов драйвера, но общая излучающая способность практически не страдает от выхода из строя одного или двух кристаллов.

Матрицы для светодиодных табло имеют в своем составе сложную систему внутренней коммутации, что определяется требованиями управления каждым светодиодом в отдельности. Для управления такими LED-матрицами созданы специальные интегральные процессоры и микросхемы.

Подключение

В схемах подключения светодиодных матриц определяющими факторами их надежности выступают два ключевых момента — достаточная площадь радиатора для отвода тепла и стабилизация питающих токов. Оба этих фактора напрямую связаны с усиленной деградацией полупроводниковых кристаллов при превышении их температур выше максимально допустимой.

К повышению температуры кристалла приводит, как недостаточная площадь радиатора охлаждения, так и слишком высокий проходящий ток.

Рабочие величины постоянного тока указываются в параметрах светодиодных матриц, а для ориентировочного выбора площади радиатора можно использовать цифру 20-25 см² на 1 Вт мощности матрицы. При это следует учитывать, что такая площадь необходима при температурах окружающего воздуха до 35 °С. При более высоких температурах рабочую площадь радиатора следует увеличить либо дополнить активным охлаждением.

При выборе светодиодных матриц со встроенным драйвером и питанием от сети 220 В необходимо учесть, что такие источники света не подходят для освещения мест постоянного пребывания человека.

Отсутствие в схеме драйвера с питанием от сети 220 вольт электролитических конденсаторов большой емкости определяет высокий коэффициент пульсации излучаемого света, вредное влияние которого на здоровье человека доказано множеством научных исследований.

Заключение

Совершенствование параметров светоизлучающих светодиодных кристаллов ведет к появлению все более мощных матричных структур, выходная мощность которых уже достигла 300 и более Вт.

Такая тенденция, в сочетании с повышением удельного светового потока на 1 Вт подводимой мощности, определяет дальнейшее развитие светодиодных матриц и их опережающее развитие на рынке осветительной техники.

Источник: https://ledjournal.info/spravochnik/svetodiodnaya-matritca.html

LED-матрица 8×8

07.Display: RowColumnScanning
Бегущие огни
Матрица с драйвером MAX7219
Драйвер MAX7219 и библиотека LedControl
Библиотека LEDMatrixDriver

Матричный светодиодный индикатор состоит из нескольких рядов и столбцов светодиодов, которыми можно управлять по отдельности или группами.

Светодиодные матрицы бывают одноцветными, двухцветными и RGB (позволяют получать любой цвет). /p>

Очень популярна разновидность матричного индикатора, имеющего восемь рядов и восемь столбцов с красными или зелёными светодиодами (общее число 64). Все светодиоды в матрице соединены по схеме с общим катодом.

Принципиальная схема выглядит немного запутано.

Fritzing: led matrix display

Если смотреть с обратной стороны матрицы, вывод 1 будет находиться справа внизу. Иногда у вывода можно увидеть маленькую цифру 1. Либо имеется дополнительная выемка на стороне матрицы. Выводы нумеруются в направлении по часовой стрелке(если смотреть со стороны выводов), то есть вывод 8 находится слева внизу, а вывод 16 — справа вверху.

Если смотреть со стороны матрицы, то первый вывод будет в левом нижнем углу, затем нумерация идёт против часовой стрелки.

Пробное подключение

У матрицы шестнадцать выводов, что представляет определённую проблему при прототипировании. Приходится задействовать практически все выводы платы. Но так как все светодиоды в матрице независимы, мы можем поиграться с одной. Соединим матрицу с платой по следующей схеме: вывод 9 от матрицы соединяем с выводом 2 на плате, а вывод 13 от матрицы с GND через резистор.

При таком подключении мы задействуем самый верхний левый светодиод матрицы. Запускаем скетч мигания светодиодом Blink, чтобы увидеть работу одного светодиода.

В реальных проектах мы должны соединить все выводы матрицы. Так как их шестнадцать, то кроме цифровых портов нам нужно задействовать и аналоговые, которые могут работать как цифровые. В этом случае порт A0 становится 14, A1 — 15 и т.д. Соединив все выводы матрицы, можно включить нужный светодиод, подавая HIGH на вывод ряда и LOW на вывод столбца. Включим светодиод из второй строки и первой колонки.

// выводы ряда матрицыconst int matrixPin9 = 13;const int matrixPin14 = 8;const int matrixPin8 = 17;const int matrixPin12 = 10;const int matrixPin1 = 5;const int matrixPin7 = 16;const int matrixPin2 = 4;const int matrixPin5 = 14; // выводы колонки матрицыconst int matrixPin13 = 9;const int matrixPin3 = 3;const int matrixPin4 = 2;const int matrixPin10 = 12;const int matrixPin6 = 15;const int matrixPin11 = 11;const int matrixPin15 = 7;const int matrixPin16 = 6; void setup(){ pinMode(matrixPin14, OUTPUT); pinMode(matrixPin13, OUTPUT);} void loop(){ digitalWrite(matrixPin14, HIGH); digitalWrite(matrixPin13, LOW); }

07.Display: RowColumnScanning

В состав Android IDE входит пример для светодиодной матрицы File | Examples | 07.Display | RowColumnScanning. Суть в следующем — с помощью двух потенциометров считываем показания с аналоговых выводов в интервале от 0 до 7. Показания от первого потенциометра указывают на вывод из ряда, а от второго на вывод из колонки матрицы. Таким образом, мы можем крутить ручки двух потенциометров и выбирать, какой светодиод из матрицы следует включить.

Я предлагаю упростить пример. Уберём потенциометры и удалим функцию readSensors() из скетча. Теперь, чтобы включить любой светодиод, нужно указать номер ряда и номер колонки в двумерном массиве и подать на него LOW.

Включим светодиоды по диагонали.

Источник: http://developer.alexanderklimov.ru/arduino/ledmatrix.php

Схемы подключения светодиодов к 220В и 12В

Рассмотрим способы включения лед диодов средней мощности к наиболее популярным номиналам 5В, 12 вольт, 220В. Затем их можно использовать при изготовлении цветомузыкальных устройств, индикаторов уровня сигнала, плавное включение и выключение. Давно собираюсь сделать плавный искусственный рассвет , чтобы соблюдать распорядок дня. К тому же эмуляция рассвета позволяет просыпаться гораздо лучше и легче.

Про подключение светодиодов к 12 и 220В читайте в предыдущей статье, рассмотрены все способы от сложных до простых, от дорогих до дешёвых.

• 1. Типы схем
• 2. Обозначение на схеме
• 3. Подключение светодиода к сети 220в, схема
• 4. Подключение к постоянному напряжению
• 5. Самый простой низковольтный драйвер
• 6. Драйвера с питанием от 5В до 30В
• 7. Включение 1 диода
• 8. Параллельное подключение
• 9. Последовательное подключение
• 10. Подключение RGB LED
• 11. Включение COB диодов
• 12. Подключение SMD5050 на 3 кристалла
• 13. Светодиодная лента 12В SMD5630
• 14. Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

Типы схем

Схема подключения светодиодов бывает двух типов, которые зависят от источника питания:

В первом варианте применяется специализированный  источник, который имеет определенный стабилизированный ток, например 300мА. Количество подключаемых LED диодов ограничено только его мощностью. Резистор (сопротивление) не требуется.

Во втором варианте стабильно только напряжение. Диод имеет очень малое внутреннее сопротивление, если его включить без ограничения Ампер, то он сгорит. Для включения  необходимо использовать токоограничивающий резистор.
Расчет резистора для светодиода можно сделать на специальном калькуляторе.

Калькулятор учитывает 4 параметра:

• снижение напряжения на одном LED;
• номинальный рабочий ток;
• количество LED в цепи;
• количество вольт на выходе блока питания.

Разница кристаллов

Если вы используете недорогие LED элементы китайского производства, то скорее всего у них будет большой разброс параметров. Поэтому реальное значение Ампер цепи будет отличатся и потребуется корректировка установленного сопротивления.

Чтобы проверить насколько велик разброс параметров, необходимо включить все последовательно. Подключаем питание светодиодов и  затем понижаем напряжение до тех пор, когда они будут едва светиться.

Если характеристики отличаются сильно, то часть LED будет работать ярко, часть тускло.

Это приводит к тому, что на некоторых элементах электрической цепи мощность будет выше, из-за этого они будут сильнее нагружены.  Так же будет повышенный нагрев, усиленная деградация, ниже надежность.

Обозначение на схеме

Для обозначения на схеме используется две вышеуказанные пиктограммы. Две параллельные стрелочки указывают, что светит очень сильно, количество зайчиков в глазах не сосчитать.

Подключение светодиода к сети 220в, схема

Для подключения к сети 220 вольт используется драйвер, который является источником стабилизированного тока.

Схема драйвера для светодиодов бывает двух видов:

1. простая на гасящем конденсаторе;
2. полноценная с использованием микросхем стабилизатора;

Собрать драйвер на конденсаторе очень просто, требуется минимум деталей и времени. Напряжение 220В снижается за счёт высоковольтного конденсатора, которое затем выпрямляется и немного стабилизируется. Она используется в дешевых светодиодных лампах. Основным недостатком является высокой уровень пульсаций света, который плохо действует на здоровье. Но это индивидуально, некоторые этого вообще не замечают. Так же схему сложно рассчитывать из-за разброса характеристик электронных компонентов.

Полноценная схема с использованием специализированных микросхем обеспечивает лучшую стабильность на выходе драйвера. Если драйвер хорошо справляется с нагрузкой, то коэффициент пульсаций будет не выше 10%, а  в идеале 0%. Чтобы не делать драйвер своими руками, можно взять из неисправной лампочки или светильника, если проблема у них была  не с питанием.

Если у вас есть более менее подходящий стабилизатор, но сила тока меньше или больше, то её можно подкорректировать с минимум усилий. Найдите технические характеристики на микросхему из драйвера. Чаще всего количество Ампер на выходе задаётся резистором или несколькими резисторами, находящимися рядом с микросхемой. Добавив к ним еще сопротивление или убрав один из них можно получить необходимую силу тока. Единственное нельзя превышать указанную  мощность.

Подключение к постоянному напряжению

..

Далее будут рассмотрены  схемы подключения светодиодов к постоянному напряжению. Наверняка у вас дома найдутся блоки питания со стабилизированный  полярным напряжением на выходе. Несколько примеров:

1. 3,7В – аккумуляторы от телефонов;
2. 5В – зарядные устройства с USB;
3. 12В – автомобиль, прикуриватель, бытовая электроника, компьютер;
4. 19В – блоки от ноутбуков, нетбуков, моноблоков.

Самый простой низковольтный драйвер

Простейшая схема стабилизатора тока для светодиодов состоит из линейной микросхемы LM317 или его аналогов. На выходе таких стабилизаторов может быть от 0,1А до 5А. Основные недостатки это невысокий КПД и сильный нагрев. Но это компенсируется максимальной простотой изготовления.

Входное до 37В, до 1,5 Ампера для корпуса указанного на картинке.

Для рассчёта сопротивления, задающего рабочий ток используйте калькулятор стабилизатор тока на LM317 для светодиодов.

Драйвера с питанием от 5В до 30В

Если у вас есть подходящий источник питания от какой либо бытовой техники, то для включения лучше использовать низковольтный драйвер. Они бывают повышающие и понижающие.  Повышающий даже из 1,5В сделает 5В, чтобы светодиодная цепь работала. Понижающий из 10В-30В сделает более низкое, например 15В.

В большом ассортименте они продаются у китайцев, низковольтный драйвер отличается двумя регуляторами от простого стабилизатора Вольт.

Реальная мощность такого стабилизатора будет ниже, чем указал китаец. У параметрах модуля пишут характеристику микросхемы и не всей конструкции. Если стоит большой радиатор, то такой модуль потянет 70% — 80% от обещанного. Если радиатора нет, то 25% — 35%.

Особенно популярны модели на LM2596, которые уже прилично устарели из-за низкого КПД. Еще они сильно греются, поэтому без системы охлаждения не держат более 1 Ампера.

Более эффективны XL4015, XL4005, КПД гораздо выше. Без радиатора охлаждения выдерживают до 2,5А. Есть совсем миниатюрные модели на MP1584 размером 22мм на 17мм.

Включение 1 диода

Чаще всего используются 12 вольт, 220 вольт и 5В. Таким образом делается маломощная светодиодная подсветка настенных выключателей на 220В. В заводских стандартных выключателях чаще всего ставится неоновая лампа.

Параллельное подключение

При параллельном соединении  желательно на каждую последовательную цепь диодов использовать отдельный резистор, чтобы получить максимальную надежность. Другой вариант, это ставить одно мощное сопротивление на несколько LED. Но при выходе одного LED из строя увеличится ток на других оставшихся. На целых будет выше номинального или заданного, что значительно сократит ресурс и увеличит нагрев.

Рациональность применений каждого способа  рассчитывают исходя из требований к изделию.

Последовательное подключение

Последовательное подключение при питании от 220в используют в филаментных диодах и светодиодных лентах на 220 вольт.  В длинной цепочке из 60-70 LED на каждом  падает 3В, что и позволяет подсоединять напрямую  к высокому напряжению. Дополнительно используется только выпрямитель тока, для получения плюса и минуса.

Такое соединение применяют в любой светотехнике:

1. светодиодные лампах для дома;
2. led светильники;
3. новогодние гирлянды на 220В;
4. светодиодные ленты на 220.

В лампах для дома обычно используется до 20 LED включенных последовательно, напряжение на них получается около 60В. Максимальное количество используется в китайских лампочках кукурузах, от 30 до 120 штук LED. Кукурузы не имеют защитной колбы, поэтому электрические контакты на которых до 180В полностью открыты.

Соблюдайте осторожность, если видите длинную последовательную цепочку, к тому же на них не всегда есть заземление.  Мой сосед схватил кукурузу голыми руками и потом рассказывал увлекательные стихи из нехороших слов.

Подключение RGB LED

Маломощные трёхцветные RGB светодиоды состоят из трёх независимых кристаллов, находящихся в одном корпусе. Если 3 кристалла (красный, зеленый, синий) включить одновременно, то получим белый свет.

Управление каждым цветом происходит независимо от других при помощи RGB контроллера. В блоке управления есть готовые программы и ручные режимы.

Включение COB диодов

Схемы подключения такие же, как у однокристальных и трехцветных светодиодов SMD5050, SMD 5630, SMD 5730. Единственное отличие, вместо 1 диода включена последовательная цепь из нескольких кристаллов.

Мощные светодиодные матрицы имеют в своём составе множество кристаллов включенных последовательно и параллельно. Поэтому питание требуется от 9 до 40 вольт, зависит от мощности.

Подключение SMD5050 на 3 кристалла

От обычных диодов SMD5050 отличается тем, что состоит из 3 кристаллов  белого света, поэтому имеет 6 ножек.  То есть он равен трём SMD2835, сделанным на этих же кристаллах.

При параллельном включении с использованием одного резистора надежность будет ниже. Если один их кристаллов выходит из строя, то увеличивается сила тока через оставшиеся 2. Это приводит к ускоренному выгоранию оставшихся.

При использовании отдельного сопротивления для каждого кристалла, выше указанный недостаток устраняется. Но при этом в 3 раза возрастает количество используемых резисторов и схема подключения светодиода становится сложней. Поэтому оно не используется в светодиодных лентах и лампах.

Светодиодная лента 12В SMD5630

Наглядным примером подключения светодиода к 12 вольтам является светодиодная лента. Она состоит из секций по 3 диода и 1 резистора, включенных последовательно. Поэтому разрезать её можно только в указанных местах между этими секциями.

Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

В RGB ленте используется три цвета, каждый управляется отдельно, для каждого цвета ставится резистор. Разрезать можно только по указанному месту, чтобы в каждой секции было по 3 SMD5050 и она могла подключатся к 12 вольт.

Источник: http://led-obzor.ru/shemyi-podklyucheniya-svetodiodov-k-220v-12v

Как отремонтировать светодиодный прожектор увеличив мощность в три раза

Светодиодные матрицы с каждым годом совершенствуются и недавно производители освоили новый вид матриц для прожекторов, которые можно подключать непосредственно к питающей сети переменного тока 220 В.

Простота подключения, не нужен дорогой драйвер, ряд матриц представлен мощностью от 10 до 50 Вт. Решил изучить достоинства и недостатки этого вида LED матриц на практике.

Лет пять назад пришлось ремонтировать два светодиодных прожектора. В одном из них сгорела матрица и драйвер, а во втором только драйвер. Из двух удалось починить один. Второй с перегоревшей матрицей и драйвером с тех пор пылился на полке. Решил его отремонтировать с использованием современной LED матрицы.

На Алиэкспресс было куплено две матрицы RoHS F4054 мощностью 10 Вт за два доллара, одна про запас, мало ли что произойдет при испытаниях. Кстати, числа в маркировке после буквы F обозначают ширину и длину матрицы в миллиметрах. Приобретенная матрица имела размер 40×50 мм.

Проверка и разработка схемы подключения LED матрицы

При подключении матрицы, установленной на массивный радиатор, к сети 220 В, она засветилась, ток потребления составил около 45 мА, что соответствовало заявленной мощности продавцом. Но пульсации света с частотой 100 Гц были большими. Ведь в матрице не было электролитического конденсатора.

Для уличного освещения такой прожектор подойдет, но я планировал использовать его для освещения предметов при фотографировании, где нужен минимальный коэффициент пульсации светового потока.

Как известно, светодиоды работают от постоянного напряжения, и при подключении к переменному напряжению в электрической схеме любого драйвера на входе устанавливается выпрямительный мост.

Исходя из этого, решил попробовать запитать светодиодную матрицу постоянным напряжением. Для этого был использован драйвер на токоограничивающем конденсаторе (он был выпаян, а контактные площадки замкнуты) светодиодной лампы и конденсатор емкостью 150 мкФ на напряжение 400 В.

Испытания подтвердили правильность идеи. Матрица засветила ярким ровным светом. Проверка светового потока на мерцание показала полное его отсутствие. Осталось только все детали разместить в корпус прожектора.

Электрическая схема подключения
LED матрицы со встроенным драйвером

В результате проведенных экспериментов получилась, показанная на чертеже, электрическая схема подключения матрицы со встроенным драйвером к питающей сети переменного тока 220 В.

Напряжение переменного тока поступает через предохранитель F1 на ток защиты 2 А и токоограничивающий резистор R1 номиналом 4,7 Ом на выпрямительный мост VD1-VD4, собранный на диодах 1N4004. К выводам моста подключен электролитический конденсатор С1 и параллельно ему светодиодная матрица.

В момент включения прожектора конденсатор С1 разряжен, и поэтому его сопротивление равно нулю. Для защиты диодов моста от больших токов служит R1. Предохранитель служит для защиты электропроводки в случае пробоя диодов или конденсатора.

К выпрямителю можно подключать светодиодные матрицы, рассчитанные на 220 В переменного тока мощностью от 10 до 50 Вт. Но тут есть некоторые особенности, о которых будет рассказано ниже. Полярность подключения матрицы значения не имеет.

Ремонт заключался в демонтаже перегоревшей матрицы и неисправного драйвера и установки современной светодиодной матрицы с встроенным драйвером, и дополнительной схемы выпрямительного моста с электролитическим конденсатором в корпус прожектора.

Установка LED матрицы

Для того чтобы добраться до матрицы необходимо снять защитное стекло и рефлектор, для чего понадобилось открутить четыре винта.

Для удаления матрицы нужно отпаять или откусить бокорезами провода и открутить еще четыре винта. Кода матрица была снята, то стало ясно, почему она сгорела. Теплопроводящая паста покрывала ее подложку не по всей поверхности.

В дополнение, место установки было окрашено, и еще вокруг крепежных резьбовых отверстий имелись выступающие площадки, как и вокруг непонятных прямоугольных углублений. Налицо конструкторская недоработка и небрежная сборка производителем прожектора.

Сгоревшая матрица имела размеры 20×20 мм, а устанавливаемая – 40×60 мм, поэтому пришлось делать новые крепежные отверстия. При разметке еще пришлось сдвинуть матрицу относительно центральной оси, чтобы крепежные отверстия не попали в теплоотводящие ребра корпуса. В дополнение также надо было оставить одно из двух отверстий для прокладки проводов. Сверлить новое отверстие для проводов не хотелось, так как штатное герметично соединялось с задней частью прожектора.

После разметки было просверлено четыре отверстия диаметром 2 мм и затем в них нарезана резьба метчиком М2,5.

Примерка показала, что все сделанные отверстия точно совпали с крепежными отверстиями матрицы. Если бы немного промахнулся, то отверстия в матрице можно пропилить с помощью надфиля. Рядом с ними нет токоведущих дорожек и элементов.

На следующем шаге с помощью наждачной бумаги средней зернистости необходимо подготовить теплоотводящую поверхность, сняв краску и удалив выступающие бугры.

После десяти минут работы поверхность стала идеально ровной и готовой для крепления матрицы. Оставшиеся крепежные отверстия имеют небольшую площадь и на отвод тепла влиять практически не будут.

Для хорошего теплового контакта подложки матрицы с алюминиевым корпусом прожектора, который одновременно является и радиатором, место их соединения необходимо покрыть тонким слоем специальной теплопроводящей пасты. Размазывать пасту удобно с помощью банковской карты или визитки. Паста продается в магазинах компьютерной техники, можно заказать на Алиэкспресс при покупке матрицы.

Матрица закреплена в корпусе с помощью винтов М2,5 с плоскими шайбами для увеличения площади прижатия. Залудить контактные площадки матрицы и припаять провода лучше перед установкой. Провода я использовал с двойной изоляцией, но для надежности целесообразно использовать специальный термостойкий провод. У меня такого достаточной длины под руками не оказалось.

Рефлектор прожектора имел отверстие для светового потока матрицы недостаточного размера, пришлось его после разметки дорабатывать.

Для этого с помощью мини дрели и наждачного диска рефлектор был пропилен по граням. Края загнуты плоскогубцами, и лишний металл отрезан ножницами.

На фотографии показан результат работы по установке LED матрицы с драйвером на подложке. Вся ее светоизлучающая поверхность открыта для светового потока.

Печатную плату ради монтажа шести радиоэлементов изготавливать не стал, тем более, что в наличии была подходящая плата от драйвера светодиодной лампы. Выпаял из нее лишние элементы, впаял предохранитель и токоограничивающий резистор.

Провода, идущие от светодиодной матрицы, были припаяны непосредственно к выводам конденсатора, а его выводы уже к плате. Один из проводов сетевого шнура был припаян к плате, а второй на вывод включателя, а с него уже к плате.

Для изоляции печатной платы была использована укороченная упаковка от драже Тик-Так. Идеально подошла по размерам. Под сетевой шнур в упаковке была сделана прорезь.

Светодиодный прожектор отремонтирован без использования драйвера, и можно приступать к его испытаниям. При первом включении он не засветил. Оказалось, что установленный предохранитель на ток защиты 1 А не выдержал пускового тока зарядки конденсатора и перегорел.

Величину токоограничивающего сопротивления увеличивать не хотелось, поэтому пришлось установить предохранитель на 2 А. При многократном включении, выключении и длительной работе прожектор светил безотказно. Корпус нагревался незначительно.

Измерение мощности матрицы с встроенным драйвером

При прогоне прожектора показалось, что он светит намного ярче, чем десятиватный. Решил сравнить его с таким же, но со штатной матрицей и драйвером. Подозрение подтвердилось.

Измеренный ток потребления составил 132 мА, вместо положенных 45 мА. При проверке матрицы перед установкой без выпрямительного моста ток составлял около 45 мА. Следовательно, при питании матрицы постоянным током ее мощность увеличилась с 10 Вт до 29 Вт, что в результате и вызвало увеличение светового потока. Это стало приятной неожиданностью, хотя вполне объяснимой. Для определения мощности нужно величину напряжения умножить на величину тока.

На светодиодах падает напряжение и при включении их последовательно суммарное может составлять 100 и более вольт. Поэтому при питании от переменного тока светодиоды светят только во время, когда размах синусоиды превысит этот порог. При питании матрицы постоянным напряжением светодиоды светят непрерывно. Поэтому и увеличилась мощность светового потока.

Измерение температурного режима работы светодиодов

Хотя на ощупь корпус прожектора нагревался незначительно, но напрашивался вопрос о возможном перегреве LED матрицы в связи с увеличением подаваемой на нее мощности в три раза. Поэтому решил измерять температуру ее подложки.

Для этого в оставшееся в корпусе прожектора отверстие от провода, ведущее к подложке матрицы была вставлена термопара мультиметра.

Задняя крышка была закреплена на корпусе. Прожектор во включенном состоянии в самом плохообтекаемом воздушным потоком положении, излучающей стороной свет положен на горизонтальную плоскость. За полчаса работы прожектора температура прекратила увеличиваться и при температуре окружающей среды 21°C достигла 60°C. Перегрев матрицы составил 39° градусов.

Согласно технической документации срок службы светодиодных матриц при нагреве подложки до 60°C, а кристаллов до 80°C составляет 50 000 часов.

Следовательно, можно сделать вывод, что конструкция исследуемой десяти ваттной светодиодной матрицы с встроенным драйвером и габаритные размеры корпуса прожектора позволяют при качественной установке матрицы обеспечить безопасный тепловой режим ее работы.