Соединение светодиодов на 12 вольт. Мастерская LED освещения в Днепре. Как выбрать нужный драйвер
Хотя светодиоды (светики) используются в мире ещё с 60-х годов, вопрос о том как их правильно подключать, актуален и сегодня.
Начнем с того, что все светодиоды работают исключительно от постоянного тока. Для них важна полярность подключения, или расположения плюса и минуса. При неправильном подключении. светодиод работать не будет.
Как определить полярность светодиода
Полярность светодиода можно определить тремя способами:
N.B. Хотя на практике последний способ иногда не подтверждается.
Как бы там ни было, следует заметить, что если кратковременно (1-2 секунды) не правильно подключить светодиод, то ничего не перегорит и плохого не произойдет. Так как диод сам по себе в одну сторону работает, а в обратную нет. Перегореть он может только из-за повышенного напряжения.
Номинальное напряжение для большинства светодиодов 2,2 — 3 вольта. Светодиодные ленты и модули, которые работают от 12 и более вольт, уже содержат в схеме резисторы.
Как подключить светодиод к 12 вольтам
Подключать светодиод напрямую к 12 вольт — запрещено, он сгорит в долю секунды. Необходимо использовать ограничительный резистор (сопротивление). Размерность резистора высчитывается по формуле:
R= (Uпит-Uпад)/0,75I,
где R –величина сопротивления резистора;
Uпит и Uпад – напряжение питания и падающее;
I – проходящий ток.
0.75 — коэффициент надёжности для светодиода (величина постоянная)
Для большей ясности, рассмотрим на примере подключения одного светодиода к автомобильному аккумулятору 12 вольт.
- Uпит — 12 вольт (напряжение в авто аккумуляторе)
- Uпад — 2,2 вольта (напряжение питания светодиода)
- I — 10 мА или 0,01 А (ток одного светодиода)
По вышеуказанной формуле, получим R=(12-2.2)/0.75*0.01 = 1306 Ом или 1,306 кОм
Ближайшее стандартное значение резистора — 1,3 килоОм
Это еще не всё. Требуется вычислить требуемую минимальную мощность резистора.
Но для начала определим фактический ток I (он может отличаться от указанного выше)
Формула: I = U / (Rрез.+ Rсвет)
- Rсвет — Сопротивление светодиода:
Uпад.ном. / Iном. = 2.2 / 0,01 = 220 Ом,
из этого следует, что ток в цепи
I = 12 / (1300 + 220) = 0,007 А
Фактическое падение напряжения светодиода будет равно:
И наконец, мощность равна:
P = (Uпит. — Uпад.)² / R = (12 -1,54)²/ 1300 = 0,0841 Вт).
Следует взять чуть больше мощности стандартной величины. В данном случае лучше подойдет 0,125 Вт.
Итак, чтобы правильно подключить один светодиод к 12 вольтам, (авто аккумулятор) потребуется в цепь вставить резистор, сопротивлением 1,3 кОм и мощностью 0,125 Вт.
Резистор можно присоединять к любой ноге светодиода.
У кого в школе, по математике была твердая двойка — есть вариант попроще. При покупке светодиодов в радиомагазине, спросите у продавца какой резистор Вам нужно будет вставить в цепь. Не забудьте указать напряжение в цепи.
Как подключить светодиод к 220в
Размерность сопротивления в данном случае расчитывается подобным образом.
Исходные данные те же. Светодиод потреблением 10 мА и напряжением 2.2 вольт.
Только напряжение питания в сети 220 вольт переменного тока.
R = (Uпит.-Uпад.) / (I * 0,75)
R = (220 — 2.2) / (0,01 * 0,75) = 29040 Ом или 29,040 кОм
Ближайший по номиналу резистор стандартного значения 30 кОм.
Мощность считается по то й же формуле.
Для начала определяем фактический ток потребления:
I = U / (Rрез.+ Rсвет)
Rсвет = Uпад.ном. / Iном. = 2.2 / 0,01 = 220 Ом,
а из этого следует, что ток в цепи будет:
I = 220 / (30000 + 220) = 0,007 А
Таким образом реальное падение напряжения светодиода будет:
Uпад.свет = Rсвет * I = 220 * 0,007 = 1,54 В
И наконец мощность резистора:
P = (Uпит. — Uпад.)² / R = (220 -1,54)² / 30000 = 1,59 Вт)
Мощность сопротивления должна быть не менее 1,59 Вт, лучше немного больше. Ближайшее большее стандартное значение 2 Вт.
Итак для подключения одного светодиода к напряжению 220 вольт, нам потребуется в электрическую цепь примостить резистор номиналом 30 кОм и мощностью 2 Вт .
НО! Так как в данном случае ток переменный, то светодиод буде гореть только в одну полуфазу то есть будет очень быстро мигать, приблизительно со скоростью 25 вспышек в секунду. Человеческий глаз это не воспринимает и будет казаться, что светик обычно горит. Но на самом деле он все равно будет пропускать обратные пробои, хоть и работает только в одном направлении. Для этого требуется поставить в цепь обратно направленный диод, дабы сбалансировать сеть и уберечь светодиод от преждевременного выхода из строя.
После статьи о множество вопросов у посетителей отпало. Но возник другой вопрос - в частности: подключение светодиодов к 12 В. В большей своей части этим интересуются автолюбители.
Я хочу сделать схему. которая позволит питать от 1-3 светодиодов в параллель от 12 В. Воспользовавшись одним из онлайн калькуляторов высчитал, что мне нужны 2 резистора - 100 и 33 Ом. После сборки схемы 100 Ом резистор перегревается и происходит сбой. Что нужно сделать, чтобы резистор не перегревался? Оба резистора 1/2 Вт. Светодиоды 3,6 В. Андрей П.
Из множества вопросов выбрал один, наиболее интересный. И попробую более популярно объяснить процесс подключения светодиодов к 12 В.
Подключение светодиодов к 12 В по простой схеме
Данная схема не подходит для наших целей, деления в пропорции 1 к 4 не будет.
Нам необходимо либо использовать три светодиода, соединенных последовательно с одним резистором, или если Вы все-таки желаете параллельное соединение, то резистор необходимо устанавливать у каждого LED.
В моем случае я бы взял сопротивление по 20 мА. Это самое оптимальное решение. А вообще, резисторы подбирать нужно от конкретного типа светодиодов.
Подключение светодиодов к автомобильному аккумулятору от 9-12-16В
Рассмотренная выше схема подключения очень простая и подразумевает, что у Вас есть постоянный ток на 12 В.
Ранее я уже оговорился, что большинство вопросов задают автолюбители, а это само - собой подразумевает подключение любых светодиодов к аккумулятору авто. Большинство аккумуляторов работают на номинальных 12 В, но разброс напряжения на батарее начинается от 9 В и заканчивается на 16 В во время эксплуатации.
Возьмем простой пример - падение напряжения на светодиоде порядка 3,5 В при токе 100 мА. следовательно мы имеем мощность в 0,35 Вт (Мощность = ток х Напряжение).
Для светодиода это не сыграет большой роли, т.к. у нас еще есть 12, 5 В, которые мы можем еще куда-нибудь применить, используя, естественно резистор: (16В - 3.5 в) * 100 ма = 1.25 Вт.
Номинальное напряжение батареи 12 В
Номинальная Calcluations (т. е. Vbattery = 12В):
Рled = 3,5 в * 100 ма = 0.35Вт (так же как и раньше)
Presistor = 8,5 в * 100ма = 0.85 Вт
Чтобы избежать излишнего падения напряжения на резистор можно использовать схему (показанную в первой части статьи). Однако, стоит помнить, что если аккумулятор разряжен и близок к 12 В, то вероятность велика, что Ваши светодиоды, подключенные к 12 В, просто не будут гореть.
3,5 в + 3,5 в + 3,5 В + Ток*Rresistor = довольно близко к 12В.
Подключение светодиодов к 12 В используя два резистора
Можно подключить светодиоды к 12 В используя не один а два резистора. Схема не много сложнее, но более безопасна и "более рабочая".
В каждой строке подключается биполярный транзистор. В первой строке мы видим, что база замыкается на коллектор и эмиттер и на землю. Все базы связываются между собой. В результате чего ток через каждую строку будет идти одинаковый. Гарантировать на все сто процентов работу не возможно, так как большую роль может сыграть температурный режим.
Еще раз повторюсь. что данная схема "более безопасна", т.к. в этом случае можно не использовать большие 2 Вт резисторы, которые достаточно сильно греются. Помимо этого. экспериментальным путем, можно регулировать яркость светодиодов, подбирая транзисторы.
Видео подключения светодиода к 12 вольт
Понимаю, что большинству будет не понятно все то. что здесь написано. поэтому для тех, кто хочет просто увидеть и повторить - смотрите видео, в котором популярно показано как подключать светодиоды к постоянному току 12 Вольт.
Самое правильное подключение нескольких светодиодов - последовательное. Сейчас объясню почему.
Дело в том, что определяющим параметром любого светодиода является его рабочий ток. Именно от тока через светодиод зависит то, какова будет мощность (а значит и яркость) светодиода. Именно превышение максимального тока приводит к чрезмерному повышению температуры кристалла и выходу светодиода из строя - быстрому перегоранию либо постепенному необратимому разрушению (деградации).
Ток - это главное. Он указан в технических характеристиках светодиода (datasheet). А уже в зависимости от тока, на светодиоде будет то или иное напряжение. Напряжение тоже можно найти в справочных данных, но его, как правило, указывают в виде некоторого диапазона, потому что оно вторично.
Последовательное подключение
При последовательном же подключении светодиодов через них протекает один и тот же ток. Количество светодиодов не имеет значение, это может быть всего один светодиод, а может быть 20 или даже 100 штук.
Например, мы можем взять один светодиод 2835 и подключить его к драйверу на 180 мА и светодиод будет работать в нормальном режиме, отдавая свою максимальную мощность. А можем взять гирлянду из 10 таких же светодиодов и тогда каждый светодиод также будет работать в нормальном паспортном режиме (но общая мощность светильника, конечно, будет в 10 раз больше).
Ниже показаны две схемы включения светодиодов, обратите внимание на разницу напряжений на выходе драйвера:
Так что на вопрос, каким должно быть подключение светодиодов, последовательным или параллельным, может быть только один правильный ответ - конечно, последовательным!
Количество последовательно подключенных светодиодов ограничено только возможностями самого драйвера.
Идеальный драйвер может бесконечно повышать напряжение на своем выходе, чтобы обеспечить нужный ток через нагрузку, поэтому к нему можно подключить бесконечное количество светодиодов. Ну а реальные устройства, к сожалению, имеют ограничение по напряжению не только сверху, но и снизу.
Вот пример готового устройства:
Мы видим, что драйвер способен регулировать выходное напряжение только лишь в пределах 64...106 вольт. Если для поддержания заданного тока (350 мА) нужно будет поднять напряжение выше 106 вольт, то облом. Драйвер выдаст свой максимум (106В), а уж какой при этом будет ток - это от него уже не зависит.
И, наоборот, к такому led-драйверу нельзя подключать слишком мало светодиодов. Например, если подключить к нему цепочку из 10-ти последовательно включенных светодиодов, драйвер никак не сможет понизить свое выходное напряжение до необходимых 32-36В. И все десять светодидов, скорее всего, просто сгорят.
Наличие минимального напряжения объясняется (в зависимости от схемотехнического решения) ограничениями мощности выходного регулирующего элемента либо выходом за предельные режимы генерации импульсного преобразователя.
Разумеется, драйверы могут быть на любое входное напряжение, не обязательно на 220 вольт. Вот, например, драйвер превращающий любой источник постоянного
напряжения (блок питания) от 6 до 20 вольт в источник тока на 3 А:
Вот и все. Теперь вы знаете, как включить светодиод (один или несколько) - либо через токоограничительный резистор, либо через токозадающий драйвер.
Как выбрать нужный драйвер?
Тут все очень просто. Выбирать нужно всего лишь по трем параметрам:
- выходной ток;
- максимальное выходное напряжение;
- минимальное выходное напряжение.
Выходной (рабочий) ток драйвера светодиодов - это самая важная характеристика. Ток должен быть равен оптимальному току для светодиодов.
Например, в нашем распоряжении оказалось 10 штук полноспектральных светодиодов для :
Номинальный ток этих диодов - 700 мА (берется из справочника). Следовательно, нам нужен драйвер тока на 700 мА. Ну или чуточку меньше, чтобы продлить срок жизни светодиодов.
Максимальное выходное напряжение драйвера должно быть больше, чем суммарное прямое напряжение всех светодиодов. Для наших фитосветодиодов прямое напряжение лежит в диапазоне 3...4 вольта. Берем по-максимуму: 4В х 10 = 40В. Наш драйвер должен быть в состоянии выдать не менее 40 вольт.
ВАЖНО: Все светодиоды имеют один главный электрический параметр, при котором обеспечивается его нормальная работа. Это номинальный ток (I) протекающий через светодиод. Светодиод нельзя считать ни трехвольтовым, ни двухвольтовым. Через светодиод нужно пропустить ток (согласно техническим характеристикам) и измерить напряжение на его выводах. Это напряжение и будет обеспечивать протекание требующегося тока через кристал светодиода!
Для обеспечения протекания через кристал светодиода номинального тока подключение светодиодов к низковольтным источникам постоянного напряжения можно произвести через ограничивающее сопротивление.
Немного понятий из школьных уроков физики:
Напряжение "U" измеряется в вольтах (В),
ток "I"- измеряется в амперах (А),
сопротивление "R" измеряется в омах (Ом).
Закон Ома: U = R * I .
Научимся подключать светодиоды к популярному напряжению - 12 В.
Рассмотрим вариант, когда в распоряжении имеется постоянное напряжение, без помех (например, позаимствованный на время заряженный аккумулятор с напряжением на клеммах 12 В), а потом рассмотрим вопрос подключения к менее идеальным источникам (помехи, нестабильное напряжение и тп.).
Рассмотрим наиболее распространенные светодиоды, рассчитанные на ток 20 мА (т.е. 0,02 А). Например, сверхяркие светодиоды SMD 3528 белого свечения.
Смотрим на шильдик аккумулятора (не только смотрим, но и еще очень энергично пользуемся измерительным прибором): есть 12,0 В, а падение напряжения на светодиоде SMD 3528 = 3,5 В. Значит надо куда-то деть лишних 9,5 В (12,0 - 3,5= 9,5). Самый простой способ - использование резистора (он же - сопротивление). Выясняем какое надо сопротивление.
Закон Ома гласит:
U = R * I
R = U / I
Ток, протекающий в цепи I = 0,02 А. Сопротивление нужно подобрать такое, чтобы на нем погасилось 9,5 В, а нужные 3,5 В дошли до светодиода. Отсюда находим требуемое R:
R = 6,5 / 0,02 = 325 Ом
Напряжение на сопротивлении превращается в тепло. Для того, что-бы сопротивление выдержало нагрузку и выделяемое тепло не привело к его выходу из строя, надо вычислить рассеиваемую мощность сопротивления. Как известно (мысленно возвращаемся к школьным урокам физики) мощность: P = U * I
На сопротивлении у нас 9,5 В при токе 0,02А. Считаем:
P = 9,5 * 0,02 А = 0,19 Вт.
При покупке сопротивления просим у продавца 330 Ом, мощностью не менее 0,25 Вт (лучше больше, с запасом, чтобы на душе было спокойнее, 0,5 Вт например, но следует учесть - чем больше мощность, тем больше размеры). Подключаем светодиод (не забыв про полярность) через сопротивление и ощущаем волну радости - светодиод светится! Теперь разрываем цепь межу сопротивлением и светодиодом, включаем измерительный прибор и измеряем протекающий в цепи ток. Если ток менее 20 мА, надо немного уменьшить сопротивление, если больше 20 мА - увеличить. Вот и все! Получив ток в 20 мА, мы достигли оптимальной работы светодиода, а при таком режиме производитель гарантирует 10 лет непрерывной работы. Садимся и ждем 10 лет, если что не так - пишем претензию на завод. По мере того, как аккумулятор будет "садиться", яркость светодиода будет уменьшаться. После этого будет уместным вернуть аккумулятор на прежнее место для подзарадки.
Теперь определимся с подключением нескольких светодиодов.
Подключаем 2 красных последовательно.
У красных светодиодов напряжение питания ниже, чем у белых, и равно 2 В.
2 шт * 2,0 = 4,0 В. Питающее напряжение - 12 В, следовательно лишних - 8,0 В. R = 8,0 / 0,02 = 400 Ом. P= 8,0 * 0,2 = 0,16 Вт.
А если 6 штук - 6шт. * 2,0В = 12 В. Сопротивление вообще не требуется.
Аналогично, например, с синими (3В) : 3шт x 3,0 В = 9,0В. 12,0 В - 9,0 В = 3,0 В.
R = 3,0 / 0,02 = 150 Ом. P = 3,0 * 0,02 = 0,06 Вт.
По такому принципу изготовлены , где каждый кластер имеет последовательную цепочку из 3 светодиодов и токоограничивающий резистор. Каждый кластер подключен в ленте параллельно всем кластерам. Вся лента или отдельный кластер подключается к 12 Вольтам. От количества кластеров, подключеных к источнику питания, зависит потребляемый лентой ток.
* Напоминаю, что все эти схемы действительны при постоянном и стабильном напряжении, например от аккумулятора 12 В.
Теперь рассмотрим более сложный вариант. Надо подключить к 12 Вольтам 30 штук красных с падением напряжения по 2,0 В. На 12В можем подключить только 6 штук без сопротивлений, следовательно соединяем 6 штук последовательно. Подключаем - светится. Соединяем еще 6 штук и параллельно подсоединяем к первой цепочке. При этом через каждые 6 шт будет течь ток в 0,02А. Для подключения 30 красных светодиодов у нас получится 5 цепочек по 6 светодиодов с общим током 5 * 0,02А = 0,1А (батареек хватит не на долго!).
Если надо подключить к 12Вольтам 30 штук зеленых с падением напряжения по 3,5В, то на 12 Вольт мы можем подключить: 12В / 3,5В = 3,43 штуки. Мы не будем отрезать от четвертого светодиода 0,43 части, а подключим 3 штуки + сопротивление:
3штуки * 3,5В = 10,5 В. Лишнее напряжение: 12,0 В - 10,5 В = 1,5 В. Сопротивление R = 1,5В / 0,02А = 75 Ом при мощности P = 1,5 * 0,02 = 0,03 Вт. Получается 10 параллельных цепочек светодиодов. А если вдруг одному светодиоду в процессе монтажа случайно пришлось погибнуть и их осталось всего 29 штук, то соединяем 9 цепочек по 3 штуки, и одну цепочку из 2-х штук + сопротивление R = 250 Ом, P = 0,1Вт.
Вот мы и вспомнили слегка основы физики.
Напомню, что все вышеперечисленные схемы расчитаны на идеальный источник питания, и в большинстве случаев далеки от реальных условий эксплуатации светодиодов. Например, в бортовой сети автомобиля нет стабильных 12 Вольт, так как при работе генератора наблюдаются значительные скачки напряжения. А понижающий с 220 на 12 Вольт блок питания точно так же повторяет на выходе все колебания сети.
Теперь рассмотрим стабилизированную схему включения светодиодов.
Техническая проблема стабилизации тока давно решена мировыми умами, разрабатывающими интегральные микросхемы. Коснёмся изготовления стабилизатора тока c использованием . Это достаточно просто, главное немного потратиться на микросхему.
Микросхема LM317 при различном продключении может работать как стабилизатор напряжения, или как линейный стабилизатор тока.. Для подключения светодиода (см. рисунок) нужно всего лишь одно сопротивление, задающее ток. Величина сопротивления
рассчитывается по формуле:
R = 1.2 / I (1.2 - падение напряжения на микросхеме-стабилизаторе). Т.е., при токе 20 мА,
R = 1,2 / 0.02 = 60 Ом. Стабилизаторы рассчитаны на максимальное напряжение в 35 вольт. При таком включении, например, белого светодиода SMD 3528 с падением напряжения в 3,3 Вольта возможна подача напряжения на стабилизатор от 4,5 до 35 вольт, при этом ток на светодиоде будет соответствовать неизменному значению в 20 мА!
Например, при 12 Вольтах питания к стабилизатору можно подключить последовательно 3 белых светодиодоа SMD 3528, не заботясь о напряжении на каждом из них, ток в цепи будет протекать 20мА (а лишнее напряжение погасится на стабилизаторе: 1,25 Вольта потребляет микросхема).
* Чем больше напряжение будет гаситься на микросхеме, тем больше она будет греться, поэтому рекомендуется микросхему устанавливать на радиатор.
Вот образец стабилизации тока микросхемой LM317 для сверхяркого . Сверхяркие светодиоды 10 Вт расчитаны на питание 9 -12 вольт с током 900 мА (номинал резистора 1,3 Ом), поэтому такую схему можно подключить и к бортовой сети автомобиля, и на выход понижающего сетевого блока питания. Главное не забывать, что на микросхеме тоже падает 1,25~2,0 Вольт.
Самым надежным способом подключения светодиодов к 12 Вольтам является использование готовых светодиодных шим-драйверов, которые кроме стабилизации тока дополнительно обладают массой полезных функций: - схема с защитой от перегрузки по току, короткого замыкания, обрыва в цепи защиты ...
Драйвер имеет защиту от переполюсовки, защиту от перегрузки по току, защиту от короткого замыкания и обеспечивает необходимый стабильный ток при значительных колебаниях в сети 12 Вольт!
А, например, шт светодиодов мощностью 1 W служит сразу и стабилизатором и блоком питания мощностью 3 W, работает при входном напряжении AC 85-265V, обеспечивает выходной ток 300 мА и выходное напряжение DC 9-12V .
Как только на отечественном рынке появились светодиоды, сразу же начал расти ассортимент и светодиодных ламп для автомобилей. Так, дневные ходовые огни большинства машин – это те самые светодиоды. Наверняка, в скором времени даже основное освещение будет заменено на приборы, способные преобразовать обычный электрический ток в световое освещение. Да, таковым устройством и являются светодиоды.
Скорее всего, с переходом человечества исключительно на электромобили, именно данный тип освещения будет наиболее распространен. Ведь основное их преимущество – это возможность экономить не только бензин, но и аккумуляторный заряд. Если Вы читаете эту статью, то, скорее всего, уже успели оценить такую выгоду на себе. Если же нет, мы собираемся Вас познакомить с процессом подключения светодиодов.
1. Некоторые нюансы из основ автоэлектрики: с чем придется иметь дело?
Стоит помнить и понимать, что без наличия необходимого опыта пытаться подключить светодиод к электрической проводке автомобиля – дело весьма рискованное. Конечно, напряжение в ней не такое сильное, чтобы нанести урон непосредственно Вам. Но Вы сами как раз таки можете полностью оставить автомобиль без электричества. Если для старых моделей отечественных машин это не влечет никакой опасности, то вот современные авто могут даже не поехать после такого «ремонта».
Именно по этой причине любой автомеханик посоветует Вам обратиться за установкой автоэлектрики к специалисту с наличием опыта и соответствующего образования. То есть, несмотря на то, что мы собираемся ознакомить Вас с особенностями подключения светодиодов в автомобиле, мы ни в коем случае не призываем Вас делать это самостоятельно!
Небольшое теоретическое отступление из учебников по физике и автомеханике
Если Вы собираетесь иметь дело со светодиодами, Вам должно быть известно, что напряжение бортовой сети обычного легкового автомобиля обычно колеблется от 12 до 14,5 Вольт. Зависит это колебание от того, в каком состоянии находится двигатель – работает или остановлен.
А вот типичные характеристики наиболее распространенных и доступных светодиодов:
- напряжение падения для обычного белого светодиода равно 3,2 В, для красного и желтого оно может колебаться от 2 до 2,5 В, для синих и зеленых – от 3 до 3,8 В;
Рабочий ток 20мА или 0,02А. Именно ток «питает» светодиоды, поэтому его обязательно необходимо ограничивать, чтобы не допустить перегорания.
Эти показатели Вам будут необходимы при выборе и установке светодиодов. Особенно важно их учитывать в том случае, если Вы собираетесь устанавливать светодиоды в дополнение к установленным ранее.
Но что же стоит понимать под понятием «падение напряжения»? Это постепенное уменьшение напряжения в сети, которое происходит по причине его «употребления» различными устройствами. Таким устройством как раз и является светодиод. На примере эта ситуация будет выглядеть следующим образом:
если падение напряжения светодиода равно 3,2 В, и он подключен к источнику в 12 В, то напряжение в сети после этого светодиода снизится до 8,8 В.
То есть, светодиод в любом случае съест только свою норму напряжения
А вот ток необходимо в любом случае «задавать», то есть ограничить. Сделать это можно при помощи специальных резисторов. Также, многие делают специальную запитку светодиода, подключая его через драйвер. Итак, представим, что у нас есть бортовая электрическая сеть автомобиля с колебаниями напряжения от 12 до 14,5 В. Чтобы ни в коем случае не допустить перегорания светодиода, необходимо вести расчеты исходя из самого высокого показателя. То есть, учитывать показатель 14,5 В.
Дальнейшие расчеты будет напрямую зависеть от того, какое количество светодиодов Вы собираетесь подключать. Рассмотрим отдельно подключение одного, двух и целой ленты этих устройств.
2. Как подключить один светодиод через резистор?
Итак, продолжаем наши расчеты. Если уровень исходного напряжения равен 14,5 В, то от этого числа нам необходимо вычесть напряжение питания того светодиода, который мы собираемся использовать. К примеру, это светодиод с уровнем падения напряжения 3,2 В, что позволяет нам получить результат в 11,3 В. То есть, на это напряжение нам необходимо распределить 20мА тока, при этом не допустив перегорания светодиода. Как это сделать? Вспоминать закон Ома! Его нам необходимо применить непосредственно к тому участку нашей электрической цепи, где мы и будем устанавливать резистор и светодиод. Формула следующая:
R=U/I
R – сопротивление, оказываемое резистором;
U – уровень напряжения, который нужно погасить;
I – показатель тока в цепи (только в Амперах, 1А=1000мА).
В нашем случае эта формула будет выглядеть следующим образом:
R=11,3/0,02=565Ом
Полученный результат – это номинал резистора, который нам необходимо подключить к сети, чтобы не допустить перегорание светодиода. Но здесь у Вас может возникнуть небольшая загвоздка: самый близкий по номиналу резистор, который Вам, скорее всего, удастся найти в специальном магазине, будет равен 560Ом. Вот его и стоит брать. Его мощность при этом должна составлять 0,25Вт. Такой резистор можно смело подключать в цепь к светодиоду. ОЧЕНЬ ВАЖНО, чтобы на анод Вы подали плюс, а на катод – минус. Сами понимаете, что если не соблюдать подобное требование – Ваш светодиод сразу же перегорит.
Еще несколько нюансов:
- резистор необходимо припаивать к светодиоду. Пайка является наиболее надежным соединением, особенно с учетом тряски, которая создается при езде на автомобиле (ни в коем случае не выполняйте пайку с включенным напряжением);
Продолжительность пайки контакта не должна превышать 3с, иначе перегорит светодиод. Для удержания контакта рекомендуется использовать пинцет, который значительно рассеет тепло от паяльника.
Не менее важно изолировать все открытые контакты при помощи изоленты или термоусадочной трубки, что поможет Вам избежать короткого замыкания.
Теперь можете смело проводить проверку с помощью амперметра. Если его подключить к цепи, то на циферблате Вы обязательно увидите показатель в 20мА (стрелка может немного колебаться, но в этом нет ничего страшного). Показатель тока может незначительно отличаться, если его замерять с обоих сторон нашей цепи. Связано это с тем, что у резистора и светодиода разный сброс параметров, хотя разница эта малозначима. Нормой будет считаться показатель от 15 до 23мА.
Вполне логично, что чем выше уровень тока в цепи, тем ярче будет светить наш светодиод. Однако, этим самым будет сокращаться срок его службы. Это объясняет причину, по которой мы в начале статьи рекомендовали не пускать на светодиод ток свыше 20мА.
3. Пробуем подключить несколько светодиодов с использованием резистора
Если у Вас все же получилось самостоятельно справиться с подключением одного светодиода, то теперь можно переходить к более сложной задаче – подключению двух светодиодов. Основная сложность – это, опять же, проведение расчетов и правильный выбор транзистора.
Итак, расчеты. Имеется исходное напряжение, равное 14,5 В. От этого числа нам нужно вычесть напряжение питания уже двух светодиодов, то есть 6,4 В. В результате получаем показатель 8,1 В. Опять используем закон Ома, в который подставляем ток 20мА.
R=8,1/0,02=405Ом
Вот и все. Теперь осталось отправиться в радиомагазин и приобрести транзистор, номинал которого будет равен 405Ом. Самый близкий номинал, который Вам смогут предложить – это транзистор с 430Ом. В этом случае его мощность не должна быть ниже, чем 0,25Вт.
Последующие этапы подключения такого транзистора и двух светодиодов ничем не отличаются от тех, которые мы уже описали выше для одного светодиода. Проверка тока в сети покажет тот же результат, что и при подключении одного светодиода. Связано это с тем, что оба светодиода являются идентичными друг другу.
4. Особенности подключения параллельных цепочек со светодиодами
Вышеописанные указания помогут Вам подключить в один ряд даже три светодиода, а вот вставлять в него четвертый-пятый-шестой – это не всегда логично. Иногда намного проще пустить несколько параллельных цепочек, что создаст более яркое освещение. Как это сделать, мы и собираемся Вам поведать.
Все, что нужно для достижения нашей цели, – это всего лишь соединить между собой плюсы и минусы каждой цепочки. То есть, если количество цепочек равно трем, то мы должны соединить с одной стороны три плюса, а с второй – три минуса. Значительно облегчает задачу и то, что в цепочках не обязательно должно быть одинаковое количество светодиодов: к цепочке с одним светодиодом можно смело подключать цепочку с двумя светодиодами, а к ним еще три соединенных между собой светодиода. Также практически нет ограничений и на количество подключаемых параллельно цепей. Зависит это число лишь от того, какое сечение провода, при помощи которого Вы соединяете цепи: чем оно больше, тем больше цепочек можно подсоединить. Свое влияние на этот фактор оказывает и то, какую мощность способна давать бортовая сеть для питания светодиодов. К счастью, потребление электроэнергии светодиодами совсем небольшое, поэтому проблем обычно не возникает даже тогда, когда водитель хочет сделать из машины сверкающую гирлянду. Если Вы подключили к сети одну цепочку, расход энергии будет равен 20мА, если три – то соответственно 60мА. Принцип тот же, что и при подключении бытовой техники в квартире: чем больше штекеров вставлено в розетку, тем больше расход.
Если Вам интересно, то такой же простой формулой можно определить и мощность всех подключенных светодиодов. Для этого используется простая формула, которую все мы проходили в классе 6-7-ом:
Не будем отходить от уже определенных чисел и используем то же самое значение напряжения в 14,5 Вольта. Что же касается тока, то допустим, что мы подключили к одной сети 10 цепочек, потребление каждой из которых составляет 20мА, или же 0,02 А (не забываем, что в формулу нужно подставлять только Амперы). Таким образом, в совокупности все цепочки потребляют 10х0,02=0,2Ампера. Подставляем полученные числа в формулу:
P=14,5 x 0,2 = 2,9 Вт
5. Как подключить светодиодную ленту
Многие автолюбители используют светодиодные ленты для того, чтобы изменить внешний вид своего автомобиля. Но такой тюнинг в любом случае несет и практическое значение, поскольку света в автомобиле много не бывает. Правда, если ленту неправильно подключить, срок ее службы будет очень коротким. Чтобы не допустить подобного, стоит воспользоваться простыми советами:
1. Наиболее удобное напряжение бортовой сети – это 14,5 В. Если подключить к такой сети двенадцативольтовую светодиодную ленту, то срок ее службы будет совсем не долгим. Как не допустить этого? Установить ее через микросхему стабилизатора 7812. Благодаря ней можно будет не только ограничить, но и стабилизировать напряжение до 12 В. Также, она спокойно выдерживает нагрузки до 1,5А. Но возможно это все только в том случае, если микросхема будет охлаждаться. При этом очень важно, чтобы температура радиатора в радиусе 1см не превышала показателя в 40°С.
К такой микросхеме можно без страха подключать около 3-х метров светодиодной ленты, потребляемая мощность которой на один метр составляет всего 4,8 Вт. Эту цифру должен назвать Вам продавец ленты. Если же ее потребление составляет 9,6 Вт на 1 м, то больше чем 1,5 метра такой ленты микросхема 7812 не выдержит.
Что делать, если Вы хотите подключить больше ленты? Просто установить еще одну или несколько микросхем, к каждой из которых необходимо будет подключить отдельный кусок ленты. Но сразу же монтировать светодиодную ленту не стоит. Сначала попробуйте ее подключить к микросхеме стабилизатора, чтобы проверить ее работоспособность. Если все хорошо, и вы решите перейти к процессам монтажа и пайки, - не забудьте отключить питание бортовой сети.
2. Касательно самой светодиодной ленты, необходимо учитывать наличие трех ее видов, которые выделяются на основании ее влагозащищенности. Первый из них является полностью открытым, то есть такая лента совсем не способна противостоять влаге. Второй отличается наличием силиконового покрытия, что незначительно, но все же увеличивает защиту от попадания воды. Ну а третий вид – это полностью герметичная лента. Чаще всего для автомобилей используют именно вторые, так как они отличаются более низкой стоимостью.
Непосредственное крепление светодиодной ленты должно базироваться на следующих аспектах:
- желательно не допускать перегибания, поскольку это может стать причиной выхода из строя ее отдельных сегментов;
Поверхность, к которой Вы собираетесь прикрепить ленту, очень важно предварительно очистить от загрязнений (иначе лента может отвалиться уже на второй день
Крепить светодиодную ленту лучше всего при помощи фирменного двустороннего скотча;
После наклеивания на скотч, края ленты необходимо заделать бесцветной силиконовой герметикой.
Каким бы хорошим автоэлектриком Вы ни были, работоспособность светодиодов и срок их эксплуатации в первую очередь зависит от их самих, а вернее, от их качества. Ни для кого не секрет, что сегодня на авторынке полно китайского контрафакта, даже внешний вид которого иногда отпугивает покупателей. Но все же, привлекает нас к нему цена, которая совсем не обещает качество. Таким образом, чтобы правильно установить светодиоды, их необходимо правильно выбрать. Для этого мы собираемся познакомить Вас с наиболее распространенными их типами.
Самыми популярными являются три следующих типа светодиодов:
1. High Power. Это самый дорогой тип светодиодов, которые обладают повышенной мощностью – от 1 до 5W. Их выбирают из-за высокой светоотдачи (200lumen) и наличия от 1 до 6 кристаллов.
2. Super bright SMD. Являются наиболее популярными среди автолюбителей, поскольку, несмотря на ценовую доступность, качество этого изделия остается высоким. Зачастую их выпускают на чипе 5050.
3. Super Flux. Относительно недорогие светодиоды, оптические характеристики которых значительно уступают двум предыдущим типам. Их используют в автомобильных лампах.
Надеемся, что наши советы были для Вас ценными и помогли разобраться со светодиодами для автомобиля. Но все же, мы продолжаем настаивать на том, чтобы Вы самостоятельно не пытались их подключать. Знания Вам обязательно пригодятся, но в этом деле рациональнее обратиться к специалисту.