نحوه سری کردن ال ای دی برای ساخت تابلو

امروزه کمتر کسب و کاری رو می‌تونید پیدا کنید که حداقل یکی دو تا تابلو ال ای دی ثابت پشت شیشه مغازه برای تبلیغ کسب و کار خودش نصب نکرده باشد که این نشان از تقاضای بالای ساخت این نوع تابلو می‌باشد. در ادامه این مقاله نحوه سری کردن ال ای دی (LED) برای ساخت تابلو را آموزش می‌دهیم، با ما همراه باشید.

LED چیست؟

LED مخفف Light Emitting Diode به معنای دیود ساطع کننده نور است. ال ای دی ها همان طور که از نامشان مشخص است جزء خانواده دیودها هستند؛ اما رفتار متفاوتی نسبت به دیود های معمولی دارند؛ به این صورت که با عبور جریان الکتریکی از LED نور ساطع می‌شود. بنابراین LED ها مبدل انرژی الکتریکی به انرژی نورانی هستند.

انواع LED از نظر شکل

از نظر شکل ظاهری LED  ها دارای انواع مختلفی می‌باشند که معروفترین آنها عبارتند از معمولی، اوال، کلاهی، کتابی و smd.

انواع ال ای دی از نظر سایز

ال ای دی  ها در سایزهای مختلف ۱۰mm ,5mm, 3mm و… تولید و عرضه می‌شوند. وقتی از سایز یک ال ای دی صحبت می‌شود منظور قطر سطح مقطع زیرین حباب آن است و همانطور که در شکل ملاحظه می‌کنید، اگر بگویند سایز یک ال ای دی ۵mm است. در واقع قطر حباب آن ۵mm می‌باشد.

انواع ال ای دی از نظر رنگ نور

یکی از مزایای ال ای دی ها این است که می‌توانند نور را در رنگهای مختلفی تولید کنند که این قابلیت باعث شده است تا کاربردهای متنوعی برای آنها تعریف شود و طراحان براحتی بتوانند آنها را با رنگ ها و سایزهای دلخواه در مدارات خود بکار برند. نور ال ای دی ها می‌تواند سبز، قرمز، آبی، سفید، نارنجی، بنفش و… باشد.

برخلاف دیودهای سیگنال که برای آشکارسازی یا یکسوسازی توان از مواد نیمه‌رسانای ژرمانیوم یا سیلیکون ساخته می‌شوند، ال‌ ای‌ دی‌ها از ترکیبات نیمه‌رساناها، مانند گالیوم آرسنید (GaAs)، گالیوم فسفید (GaP)، گالیوم آرسنید فسفید (GaAsP)، سیلیکون کاربید (SiC) یا گالیوم ایندیم نیترید (GaInN) با نسبت‌های مختلف ساخته می‌شوند تا طول‌موج‌های مختلف رنگ ها را تولید کنند.

انواع ال ای دی از نظر ولتاژ کاری

ال ای دی ها با توجه به رنگ نور خروجی شان، نوع شان و.. ممکن است ولتاژ کاری متفاوتی داشته باشند که قبل از استفاده بایستی حتماً آنرا بدانید.
مطمئن ترین راه برای دانستن این موضوع خواندن مقداری است که بروی بسته بندیشان نوشته می‌شود.
معمولاً مقدار نوشته شده یک عدد ثابت نیست، بلکه یک محدوده ولتاژ مثلاً ۱٫۸ تا ۲٫۲ ولت می‌‎باشد که نشان دهنده این است که این نوع از ال ای دی در محدوده ولتاژ ذکر شده می‌تواند نور مناسبی را از خود متساعد کند.
اگر ولتاژ اعمال شده به ال ای دی کمتر از محدوده مجاز باشد نور آن نامناسب و کم خواهد بود و اگر بیشتر باشد ممکن است ال ای دی بصورت آنی و یا به مرور زمان معیوب شود.

نکته: ولتاژ کاری ال ای دی های سبز، آبی و سفید در محدوده ۳ ولت است و ولتاژ کاری ال ای دی قرمز در محدوده ۲ ولت است.

نحوه عملکرد ال ای دی در مدار

دیود ساطع کننده نور یا LED نوع خاصی از دیود است که رفتاری مشابه دیود یکسو کننده در مدار از خود نشان می‌دهد؛ به این صورت که جریان در بایاس مستقیم (از آند به کاتد) از LED عبور می‌کند. اما در بایاس معکوس راه جریان را سد کرده و مانع عبور آن می‌‌شود. نحوه عملکرد LED به این صورت است که در بایاس مستقیم، الکترون های باند هدایت با حفره های باند ظرفیت باز ترکیب می‌شوند و انرژی به وجود آمده به صورت فوتون های نور از LED ساطع می‌شود.

تشخیص قطب مثبت و منفی ال ای دی

سمت مثبت LED “آند” نامیده می‌شود و با پایه بلندتر مشخص می‌شود. سمت دیگر و منفی LED “کاتد” نامیده می‌شود. جریان از آند به کاتد جریان دارد و هرگز جهت مخالف ندارد. یک LED معکوس می‌تواند با مسدود کردن جریان جاری شده، مانع از عملکرد صحیح یک مدار کامل شود.

اگر نگاه دقیق‌تری به ال ای دی بیندازید، متوجه می‌شوید که یک طرف آن صاف است؛ این خطای ساخت نیست، بلکه علامتی است که به شما اجازه می‌دهد قطبیت LED را به راحتی تعیین کنید. لید در کنار این علامت منفی است و دیگری مثبت است.

گاهی اوقات ساده ترین راه تشخیص پایه مثبت و منفی LED، تست ال ای دی با مولتی متر است.

انواع روش های اتصال چندین ال ای دی

روش سری

مسلما ساده ترین روش برای اتصال چندین ال ای دی، اتصال به صورت سری است، در این روش آند LED دوم به کاتد LED اول متصل می‌شود. یک منبع جریان تک و ثابت می‌تواند کل رشته را روشن کند. این روش برای تعداد محدود LED در یک رشته به خوبی کار می‌کند. از آنجایی که ولتاژ متناسب با تعداد LED ها در یک رشته است، رشته طولانی می‌تواند به نسبت ولتاژ بیشتری را بخواهد. با فرض این که ولتاژ معادل ۳٫۵ ولت و رشته شامل ۲۴ LED باشد، ولتاژی در حدود ۸۴ ولت نیاز است. اگر یکی از LED ها پس از سوختن اتصال کوتاه شود، در ولتاژ اعمالی روی هر LED تاثیر محدودی دارد و اگر پس از سوختن مدار باز شود، همه لامپ ها از کار می‌افتند. علی رغم ولتاژ بالا، شاید این موثرترین روش در روشن کردن لامپ ها در حال حاضر باشد.

حالت موازی

به منظور کم کردن سطح ولتاژ، چندین رشته می‌تواند به صورت موازی به هم متصل شوند. استفاده از ۲۴ LED، که می‌تواند به ۴ سری ۶ تایی تقسیم کرد و بعد آنها را در رشته هایی به صورت موازی به هم متصل کنید. در حال حاضر ولتاژ کلی در حدود ۲۱ ولت است اما نیاز به جریانی ۴ برابر بیشتر برای روشن کردن لامپ ها دارد. اگر هر کدام از این LED ها در اثر سوختن مدار باز شود، یکی از رشته ها قطع می‌شود اما دیگر رشته ها روشن باقی می‌ماند. اگر هر یک از LED ها در اثر سوختن اتصال کوتاه شود، آن رشته نسبت به رشته های دیگر جریان بیشتری مصرف می‌کند. این شرایط به احتمال زیاد نتیجه ای با قابلیت اطمینان پایینی در نگهداری LED ها در رشته با LED های سوخته دارد و در معرض استرس بالایی است.

ماتریس

این روش اتصال چندین ال ای دی به یکدیگر، برای پوشش دادن برخی از معایب روش موازی می‌باشد، در این روش امکان افزودن اتصالات بیشتر وجود دارد. در تنظیمات ماتریس، چندین LED به صورت موازی به هم متصل می‌شوند و بعد چندین دسته از موازی ها به صورت سری به هم متصل می‌شوند. بر طبق مثال بالا برای ۲۴ LED، می‌توان گروه های ۴ تایی که به صورت موازی متصل شدن را داشته باشیم و بعد آنها را یک توده کنیم. ولتاژ رشته ها همچنان همان ۲۱ ولت است و جریان درایور نیز ثابت خواهد ماند.

مزیت این روش این است که اگر یکی از LED ها اتصال کوتاه شود (و یا بسوزد) فقط ۴ LED را از مدار خارج می‌کند و ۲۰ LED باقی مانده بدون هیچ مشکلی به کارشان ادامه می‌دهند. از معایب این روش به اشتراک گذاشتن بار بین LED های موازی است که بستگی دارد چقدر LED ها از نظر کارایی با هم جور هستند.

رشته مستقل

مطمئنا بهترین روش اتصال چندین ال ای دی به یکدیگر، استفاده از درایور چند کانالی با جریان ثابت است. در این روش هم از مثال قبلی استفاده می‌کنیم، از ۴ درایور با خروجی برای اتصال ۴ رشته ۶ تایی از LED به صورت مستقل استفاده می‌کنیم. با به کار بردن این روش مشکل از کار افتادن یک LED، حذف می‌شود و همه LED ها در امان می‌مانند اما درایورها به خاطر داشتن ۴ کانال مستقل گران تر خواهند بود.

دلیل استفاده از مقاومت برای سری کردن ال ای دی

اگر یک LED را مستقیم به منبع تغذیه متصل کنید، تا حدی توان الکتریکی را کنترل می‌کند و در صورت دریافت ولتاژ بالا، توان الکتریکی بالا می‌رود و در نتیجه LED می‌سوزد و از بین می‌رود. به همین دلیل ما از مقاومت ها استفاده می‌کنیم. مقاومت ها جریان الکترون ها را در مدار محدود می‌کنند و از LED ها در برابر عبور جریان زیاد محافظت می‌کنند.

مقاومت های مورد نیاز برای سری کردن ال ای دی

در صورتی که از سوئیچینگ یا آدابتور 12 ولت استفاده شود جهت سری کردن ال ای دی ها، مقاومت های زیر مورد نیاز خواهد بود:

• برای ال ای دی های قرمز و زرد، اگر 3 تا 3 تا سری شود، مقاومت 330 اهم یک چهارم وات استفاده می‌شود.
• برای ال ای دی های قرمز و زرد ، اگر 5 تا 5 تا سری شود، مقاومت 100 تا 150 اهم یک چهارم وات استفاده می‌شود.
• برای ال ای دی های سبز، آبی و سفید پرنور، اگر 3 تا 3 تا سری شود، مقاومت 100 تا 150 اهم یک چهارم وات استفاده می‌شود.
• مقاومت برای ال ای دی های سبز و زرد رنگ که نور زیادی ندارند، مانند ال ای دی های قرمز و زرد محاسبه می‌شود.

نحوه روشن کردن یک پیکسل led با برق 220 ولت متناوب

یک ال ای دی 2.2 ، 3 ، 6 و یا 9 ولتی با ولتاژ برق 220vAc (برق شهری) به چندین روش می‌توان راه اندازی و روشن کرد. تنها نکته ای که باید رعایت شود تامین جریان و ولتاژ مورد نیاز برای راه اندازی led می‌باشد. دیود های نوری یا همان led ها از انواع قطعات الکترونیکی می‌باشند که باید به صورت اتصال مستقیم در مدار متصل شوند. بایاس مستقیم و یا اتصال مستقیم به این معنا می‌باشد که دو سمت led از دو نیمه هادی با قطب های متفاوت تشکیل شده و به نام های آند و کاتد نامگذاری شده است. در هنگام قرار گیری در مدار برای روشن شدن ال ای دی باید آند (مثبت) و کاتد (منفی) مدار باید به آند و کاتد led متصل شود. و در صورت برعکس بستن، led روشن نمی‌شود. زیرا همانند یک دیود از حرکت جریان الکتریکی مدار جلوگیری می‌کند.

آموزش ساخت تابلو LED ثابت

در ساخت تابلو از ال ای دی های رنگی استفاده می شود، برای روشن کردن ال ای دی بایستی به دو نکته مهم توجه کنیم.

1. ولتاژ کاری ال دی دی (هر ال ای دی با یک ولتاژی کار می‌کند مثلا ۲ ولت یا ۳ ولت )
2. ولتاژ برق ما (باید باتری یا آدابتور مناسب با برق خروجی led مناسب تهیه کنیم)

مثلا روی یک ال ای دی عدد 2 ولت نوشته شده است پس باید آن led با منبع تغذیه (مثل آدابتور یا باتری) 2 ولت روشن شود و اگر ولتاژ آدابتور بیشتر باشد ال ای دی می‌سوزد.

در صورتی که منبع تغذیه 2 ولت در دسترس نباشد، آیا می‌توانیم با ولتاژ بیشتر led را روشن کنیم؟ بله، برای مثال؛ اگر ولتاژ آدابتور ما 3 ولت باشد، باید یک مقاومت سر راه led نصب کنیم تا ال ای دی نسوزد.

اتصال سری

برای ساخت تابلو LED می‌بایست از آدابتور یا پاور 12 ولت استفاده شود، در صورتی که یک ال ای دی 2 ولت یا 3 ولت را به این آداپتور متصل کنیم، ال ای دی می‌سوزد. روش اتصال صحیح این است که 6 تا ال ای دی 2 ولت یا 4 تا ال ای دی 3 ولت که مجموع آنها 12 ولت می‌شود را باهم سری کنیم.

اتصال موازی

در این نوع اتصال ال ای دی ها دو به دو با هم موازی میشن یعنی پایه های مثبت یا بلند رو به هم وصل می‌کنیم و پایه های منفی رو هم به هم وصل می‌کنیم و به اندازه ولتاژ ال ای دی ها باید به آدابتور یا باتری وصل کنیم.(قرمز ۲ ولت و سبز ۳ ولت)

نحوه سری کردن 3 تایی ال ای دی در تابلو ثابت

در صورتی که بخواهیم LED ها را 3 تا 3 تا سری کنیم، ابتدا از پایه منفی ال ای دی اول به پایه مثبت ال ای دی دوم وصل می‌کنیم.
سپس پایه منفی ال ای دی دوم را به پایه مثبت ال ای دی سوم متصل می‌کنیم و پایه منفی ال ای دی سوم را به یک سر مقاومت وصل می‌کنیم.
در نهایت پایه های مثبت اولین ال ای دی هر گروه را به هم وصل کرده و به مثبت سوئیچینگ یا آدابتور وصل می‌کنیم.
پایه آزاد مقاومت ها را نیز به هم وصل کرده و به منفی سوئیچینگ یا آدابتور متصل می‌کنیم.

نحوه سری کردن 5 تایی ال ای دی برای ساخت تابلو ثابت

باتوجه به اینکه ولتاژ رنگ های قرمز و زرد کمتر است، می‌توانیم ال ای دی ها را 5 تا 5 تا سری کنیم. در این صورت باید مراحل زیر را انجام دهیم:
ابتدا پایه منفی ال ای دی اول را به پایه مثبت ال ای دی دوم و پایه منفی ال ای دی دوم را به پایه مثبت ال ای دی سوم وصل می‌کنیم.
سپس پایه منفی ال ای دی سوم را به پایه مثبت ال ای دی چهارم و پایه منفی ال ای دی چهارم را به پایه مثبت ال ای دی پنجم متصل می‌کنیم. در مرحله بعد پایه منفی ال ای دی پنجم را به یک سر مقاومت وصل می‌کنیم.
در نهایت پایه های مثبت اولین ال ای دی هر گروه را به هم وصل کرده و به مثبت سوئیچینگ یا آدابتور وصل می‌کنیم. همچنین پایه آزاد مقاومت ها را نیز به هم وصل کرده و به منفی سوئیچینگ یا آدابتور وصل می‌کنیم.