Temat może się wydawać prosty, lecz jak się okazuje, trzeba wiedzieć kilka podstawowych informacji, aby nie doprowadzić do awarii układu .

Podłączenie równoległe LED 

Istnieje kilka sposobów, jak połączyć LEDy w układzie. Pierwszym z nich jest wpięcie do układu LEDów przez osobne rezystory 

Jest to najprostszy i najlepszy z punktu widzenia stabilizacji sposób podłączenia, bo żadna z diod nie ma wpływu na pozostałe, gdyż każda jest oddzielnie zasilana. Zaletą tego rozwiązania jest fakt, iż w wyniku awarii jednego LEDa, reszta nie przestaje pracować. Nasuwa się więc pytanie, dlaczego powstały inne sposoby połączeń, skoro ten jest najlepszy dla układu? Odpowiedź jest prosta, taki układ jest "prądożerny", bo na każdym rezystorze połączonym szeregowo z diodą odkłada się napięcie, co powoduje wzrost prądu w układzie. (Widać to na pierwszym załączonym obrazku, prąd płynący przez jedną diodę jest prawie równy 6mA, a prąd płynący w całym układzie, posiadającym 4 takie diody z rezystorami wynosi już prawie 24mA). Jak wiemy, im większy prąd płynie w układzie, przy niezmiennym napięciu, tym więcej energii jest pobierane ze źródła zasilania. Należy na to zwrócić uwagę szczególnie przy zasilaniu układu z baterii lub innych przenośnych źródeł zasilania.

Szeregowe połączenie LED

LEDy można także podłączyć szeregowo, co pozwala na łatwą kontrolę wszystkich elementów układu, bo jak wiemy, przez każdy z elementów połączonych szeregowo płynie taki sam prąd. Zużycie energii w takim układzie, niezależnie od ilości diod, będzie takie same, jak dla jednego LEDa. Mniej energii będziemy także tracić na oporniku, bo spadek napięcia na diodach, będzie sumą ich spadków napięć poszczególnych LEDów, przez co mniejsze napięcie będzie musiało się odłożyć na rezystorze. Ma to jednak swoje wady, gdyż, im mniejsze napięcie do odłożenia na rezystorze, tym większe są różnice między prądem dla minimalnego, a maksymalnego napięcia przewodzenia danego koloru diody. Warto więc wziąć to pod uwagę.

Dobór rezystora do LED

Najlepszą sytuacją jest, kiedy znamy dokładnie napięcie przewodzenia LEDa, co pozwala nam na zmniejszenie napięcia zasilania,(mniejsze napięcie odkłada się na rezystorze-mniej energii tracimy) i dobranie odpowiedniego rezystora. Układ taki posiada jeszcze jedną wadę, a mianowicie wpływ każdego z elementów na działanie układu (uszkodzona jedna dioda powoduje nieprawidłowe działanie innych, co oznacza najczęściej brak świecenia)

Jeśli jednak nie mamy podanego dokładnego napięcia przewodzenia, to należy je odczytać z tabeli i obliczyć odpowiedni rezystor potrzebny dla danego układu.

Przykład

Posłużymy się przykładem układu z 4 diodami o kolorze białym. Mają one napięcie przewodzenia od 3V do 3,6V (odczytane z tabeli). Podłączamy je szeregowo do układu o napięciu zasilania 24V DC. Chcemy uzyskać prąd o wartości około 5,5mA. Podstawiamy średnie napięcie przewodzenia (my wykorzystamy 3,2V dla łatwiejszych obliczeń)

Obliczamy, jaki należy zastosować rezystor. Korzystamy z prawa Ohma R=U/I

R=(24V-4*3,2V)/0,0055A
R=2036 Ohm

Wykorzystamy rezystor o wartości rezystancji 2kOhm=2000 Ohm (taki jest dostępny)

Należy teraz obliczyć, co się stanie, jeśli dioda będzie miała napięcie przewodzenia ustalone na skrajne wartości z tabeli. Obliczamy więc maksymalny i minimalny prąd, jaki może płynąć w układzie.

Imax=(24V-4*3V)/2000 Ohm=6mA
Imin=(24V-4*3,6V)/2000 Ohm=4,8mA

Jak widać, nawet maksymalny prąd mogący płynąć przez układ jest dużo mniejszy od 20mA(prąd maksymalny), więc znaczy to, że parametry układu zostały dobrane odpowiednio, lecz jak wychodzi z obliczeń, stabilność prądu diod jest gorsza, niż w połączeniu opisanym na początku.

UWAGA NIE RÓB TEGO !!

Wielu początkujących może stwierdzić, że skoro diody można łączyć szeregowo, to nic złego się nie stanie jeśli połączymy je równolegle. Jest to jednak błędne myślenie, bo po pierwsze, na niczym nie zaoszczędzimy (i tak trzeba by dobrać rezystor o odpowiednio większej rezystancji), a po drugie grozi to uszkodzeniem układu.

Spowodowane jest to tym, że każda z LEDów może mieć trochę inne napięcie przewodzenia, co doprowadzi to tego, że nie wiemy, jakie dokładnie napięcie odłoży się na diodach (powinno być takie same, skoro są połączone równolegle). W sytuacji, w której napięcie przewodzenia jednej z diod będzie niższe od reszty, prawie cały prąd "wypływający" z rezystora popłynie przez tą diodę, co prawie na pewno doprowadzi do jej uszkodzenia. Jeśli jedna z diod ulegnie uszkodzeniu, taka sama ilość ładunków będzie musiała popłynąć przez resztę LEDów, co objawi się tym, że popłynie przez nie większy prąd, co w konsekwencji doprowadzi do uszkadzania kolejnych diod, aż do całkowitego uszkodzenia układu.

Należy zapamiętać, że nie należy tak łączyć diod, bo nie mamy kontroli nad prądem, jaki płynie przez poszczególne diody. Jeśli mimo wszystko nie dojdzie do uszkodzenia LEDa, to diody nie będą świecić równomiernie. Takim połączeniem nic nie zyskujemy, bo prąd płynący przez układ jest taki sam, jak w przypadku połączenia każdej z diod przez osobny rezystor.

Na koniec chcielibyśmy zaznaczyć, że artykuł skierowany jest głównie dla początkujących.

Jeśli macie jakieś pytania dotyczące LEDów lub widzicie nieścisłości, pytajcie w komentarzu. Z chęcią wyjaśnimy wszelkie wątpliwości.

Grafiki zostały wykonane w programie LT Spice

Autor:

Marek Beer