У схемах нерідко доводиться об'єднувати в групи светоизлучающие напівпровідникові прилади (світлодіоди і пристрої на їх основі). У таких групах потрібно забезпечити, щоб всі, з'єднані світлодіоди мали приблизно однакову яскравість світіння. З'єднання світлодіодів зазвичай застосовується для підвищення сумарної яскравості. Оптопари і твердотільні реле необхідно включати в групи, щоб забезпечити одночасне керування кількома гальванически розв'язаними виходами. Далі ми будемо говорити 'світлодіод', розуміючи, що на вході оптоелектронних приладів і твердотільних реле варто світлодіод, і все, що сказано для світлодіодів, вірно і для вхідних ланцюгів оптоелектроніки.
паралельне включення
Коли виникає описана вище завдання, перше, що спадає на думку - з'єднати паралельно. Але таке лобове рішення насправді є неприйнятним. Справа в тому, що напруга, при якому світлодіод починає світитися, різний у різних світлодіодів навіть одного типу і однієї виробничої партії. Розкид може становити кілька відсотків, а відхилення напруги живлення від оптимального на кілька відсотків призводить до зміни яскравості світіння в рази.
Вашій увазі добірка матеріалів:
Світлодіод поводиться, як стабілітрон. Струм через нього практично не йде, коли напруга нижче номінального і експоненціально наростає при перевищенні напругою цього значення. Таким чином яскравість світлодіодів, з'єднаних паралельно, може відрізнятися в рази. Сполучені таким чином оптрони або реле поводяться дивно. Одне реле відкривається, а інше принципово не хоче. Тепер Вам стала зрозуміла причина цього явища.
Але насправді все набагато гірше. Напруга відмикання сильно знижується при навіть невеликому зростанні температури. Так що той світлодіод, який з самого початку горить яскравіше, ще й сильніше нагрівається, починає відбирати все більший струм, і світитися ще яскравіше, в той час, як його сусіди зовсім перестають працювати.
Рішення є. У будь-якому випадку світлодіоди не можна підключати до джерела напруги безпосередньо, так як напруга джерела може відрізнятися від напруги відмикання. Застосовується струмообмежуючі резистор. При паралельному включенні світлодіодів потрібно застосовувати окремий резистор на кожен світлодіод, а паралельно включати вже пари світлодіод - резистор. Резистори вирівняють силу струму через різні світлодіоди і забезпечать стабільну роботу.
Такий підхід добре працює, якщо напруга живлення в рази перевищує напруга включення світлодіода. Тоді можна вибрати резистор досить великого опору і отримати відносно стабільний струм через світлодіод.
[Опір струмообмежувального резистора, кому] = ([Напруга живлення, В] - [Робоча напруга світлодіода, В]) / [Робочий струм світлодіода, мА]
Що робити, якщо напруга живлення перевищує робочу напругу світлодіода всього на 1 - 2 вольта. Є таке оригінальне рішення використовує, що струм колектора біполярного транзистора пропорційний току бази і мало залежить від напруги колектор - емітер. При цьому напруга насичення колектор - емітер може становити десяті частки вольта, так що пропонована схема працює за умови перевищення напруги живлення над робочою напругою світлодіода всього на кілька десятих вольта.
Коефіцієнт передачі струму транзистора має великий розкид, так що опір резистора в ланцюзі бази потрібно підбирати в широких межах для кожного конкретного транзистора, щоб отримати потрібний струм колектора. Щоб не спалити транзистор і світлодіод, починати підбір потрібно з наступного значення.
[Опір резистора в ланцюзі бази, кому] = [Напруга живлення, В] * [Максимально можливий для цього транзистора коефіцієнт передачі струму] / [Робочий струм світлодіода, мА]
При паралельному включенні кожен світлодіод обв'язується описаним способом, а потім такі блоки включаються паралельно.
Якщо нам потрібно включити тільки один світлодіод, то знову ж таки підхід залежить від напруги живлення. Якщо воно досить велике, використовуємо резистор, якщо близько до робочій напрузі, то - токозадающего ланцюг на транзисторі.
Описана схема з транзистором хороша тим, що дозволяє проектувати ланцюга харчування світлодіодів з напругою, дуже близьким до робочій напрузі світлодіода, а значить - високим ККД. Втрати на харчування ланцюга бази при виборі транзистора з високим коефіцієнтом передачі, мінімальні.
послідовне з'єднання
А ось послідовно з'єднувати світлодіоди дуже легко. Через весь ланцюг буде текти однаковий струм. Всі світлодіоди будуть світити з однаковою яскравістю (яскравість світіння залежить саме від сили струму), а напруга живлення автоматично правильно розподілиться між світлодіодами. При цьому сумарний робоча напруга ланцюга дорівнюватиме сумі робочих напруг світлодіодів. Отримана ланцюг буде вести себе, як один світлодіод з великим робочим напругою.
Для отриманої ланцюга вірні всі міркування по харчуванню одиночного світлодіода. Необхідні токоограничивающие ланцюга, резисторная або інша. Такі ланцюжки можна далі з'єднувати паралельно (з урахуванням сказаного вище для одиночних елементів). Вийде паралельно - послідовне з'єднання.