Схема подключения диодов 12 вольт. Правильное включение светодиода

В предыдущих статьях были описаны различные вопросы подключения светодиодов. Но в одной статье всего не написать, поэтому придется эту тему продолжить. Здесь речь пойдет о различных способах включения светодиодов.

Как было сказано в упомянутых статьях, т.е. ток через него должен быть ограничен с помощью резистора. Как рассчитать этот резистор, было уже рассказано, повторяться здесь не будем, но формулу, на всякий случай, приведем еще раз.

Рисунок 1.

Здесь Uпит. - напряжение питания, Uпад. - падение напряжение на светодиоде, R - сопротивление ограничивающего резистора, I - ток через светодиод.

Однако, несмотря на всю теорию, китайская промышленность выпускает всевозможные сувениры, брелоки, зажигалки, в которых светодиод включен без ограничительного резистора: просто две-три дисковых батарейки и один светодиод. В этом случае ток ограничивается внутренним сопротивлением батареи, мощности которой просто не хватает, чтобы спалить светодиод.

Но тут, кроме перегорания, есть и еще одно неприятное свойство - деградация светодиодов, более всего присущее светодиодам белого и синего цветов: через некоторое время яркость свечения становится совсем незначительной, хотя ток через светодиод протекает вполне достаточный, на уровне номинального.

Нельзя сказать, что не светит вовсе, свечение еле заметно, но это уже не фонарик. Если при номинальном токе деградация происходит не ранее, чем через год непрерывного свечения, то при завышенном токе дождаться этого явления можно через полчаса. Такое включение светодиода следует назвать плохим.

Подобную схему можно объяснить лишь стремлением сэкономить на одном резисторе, припое, и трудозатратах, что при массовых масштабах производства, видимо, оправдано. Кроме того, зажигалка или брелок вещь одноразовая, копеечная: кончился газ или села батарейка - сувенир просто выкинули.

Рисунок 2. Схема плохая, но применяется достаточно часто.

Очень интересные вещи получаются (конечно, случайно), если по такой схеме подключить светодиод к блоку питания с выходным напряжением 12В и током не менее 3А: происходит ослепительная вспышка, раздается достаточно громкий хлопок, дымок, и остается удушливый запах. Так и вспоминается вот такая притча: «Можно ли посмотреть на Солнце в телескоп? Да, но только два раза. Один раз левым глазом, другой правым». Кстати, подключение светодиода без ограничительного резистора наиболее распространенная ошибка у начинающих, и о ней хотелось бы предупредить.

Чтобы исправить это положение, продлить срок службы светодиода, схему следовало бы чуточку изменить.

Рисунок 3. Хорошая схема, правильная.

Именно такую схему следует считать хорошей или правильной. Чтобы проверить, правильно ли указан номинал резистора R1, можно воспользоваться формулой, показанной на рисунке 1. Будем считать, что падение напряжения на светодиоде 2В, ток 20мА, напряжение питания 3В обусловлено применением двух пальчиковых батареек.

А вообще не надо стремиться ограничить ток на уровне предельно допустимых 20мА, можно запитать светодиод меньшим током, ну, хотя бы, миллиампер 15…18. При этом произойдет совсем незначительное уменьшение яркости, который глаз человека, в силу особенностей устройства, не заметит совсем, а вот срок службы светодиода намного увеличится.

Еще один пример плохого включения светодиодов можно встретить в различных фонариках, уже более мощных, нежели брелоки и зажигалки. В этом случае некоторое количество светодиодов, иногда достаточно большое, просто включено параллельно, и тоже без ограничительного резистора, в роли которого опять же выступает внутреннее сопротивление батареи. Такие фонарики достаточно часто попадают в ремонт именно по причине выгорания светодиодов.

Рисунок 4. Совсем плохая схема включения.

Казалось бы, исправить положение может схема, показанная на рисунке 5. Всего один резистор, и дело, казалось бы, пошло на поправку.

Рисунок 5. Так уже немного лучше.

Но и такое включение поможет мало. Дело в том, что в природе просто не найти двух одинаковых полупроводниковых приборов. Именно поэтому, например, транзисторы одного типа имеют различный коэффициент усиления, даже если они из одной производственной партии. Тиристоры и симисторы тоже бывают разные. Некоторые открываются легко, а другие настолько тяжко, что от их применения приходится отказаться. То же можно сказать и о светодиодах - двух абсолютно одинаковых, тем более трех или целой кучи, найти просто невозможно.

Замечание на тему. В DataSheet на светодиодную сборку SMD-5050 (три независимых светодиода в одном корпусе) включение, показанное на рисунке 5, не рекомендуется. Мол, из-за разброса параметров отдельных светодиодов, может быть заметна разница в их свечении. А казалось бы, в одном корпусе!

Никакого коэффициента усиления у светодиодов, конечно же, нет, зато есть такой важный параметр, как прямое падение напряжения. И если даже светодиоды взяты из одной технологической партии, из одной упаковки, то двух одинаковых в ней просто не будет. Поэтому ток у всех светодиодов будет разный. Тот светодиод, у которого ток будет больше всех, и рано или поздно превысит номинальный, сгорит раньше всех.

В связи с этим прискорбным событием весь возможный ток пойдет через два оставшихся в живых светодиода, естественно, превышая номинальный. Ведь резистор-то рассчитывался «на троих», на три светодиода. Повышенный ток вызовет и повышенный нагрев кристаллов светодиодов, и тот, который окажется «слабее», тоже сгорает. Последнему светодиоду также не остается ничего иного, как последовать примеру своих товарищей. Такая вот цепная реакция получается.

В данном случае под словом «сгорит» подразумевается просто разрыв цепи. Но может произойти, что в одном из светодиодов получится элементарно короткое замыкание, шунтирующее остальные два светодиода. Естественно, что они обязательно погаснут, хотя и останутся в живых. Резистор при такой неисправности будет усиленно греться и в конце концов, может быть, сгорит.

Чтобы такого не произошло, схему надо немного изменить: для каждого светодиода установить свой резистор, что и показано на рисунке 6.

Рисунок 6. А вот так светодиоды прослужат очень долго.

Здесь все, как требуется, все по правилам схемотехники: ток каждого светодиода будет ограничен своим резистором. В такой схеме токи через светодиоды не зависят друг от друга.

Но и это включение не вызывает особого восторга, поскольку количество резисторов равно количеству светодиодов. А хотелось бы, чтобы светодиодов было побольше, а резисторов поменьше. Как же быть?

Выход из этого положения достаточно простой. Каждый светодиод надо заменить цепочкой последовательно включенных светодиодов, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7. Параллельное включение гирлянд.

Платой за такое усовершенствование будет увеличение напряжения питания. Если для одного светодиода достаточно всего трех вольт, то даже два светодиода, включенных последовательно, от такого напряжения уже не зажечь. Так какое же напряжение понадобится для включения гирлянды из светодиодов? Или по-другому, сколько светодиодов можно подключить к источнику питания с напряжением, например, 12В?

Замечание. Под названием «гирлянда» здесь и далее следует понимать не только елочное украшение, но также любой осветительный светодиодный прибор, в котором светодиоды соединены последовательно или параллельно. Главное, что светодиод не один. Гирлянда, она и в Африке гирлянда!

Чтобы получить ответ на этот вопрос, достаточно напряжение питания просто разделить на падение напряжения на светодиоде. В большинстве случаев при расчетах это напряжение принимается 2В. Тогда получается 12/2=6. Но не надо забывать, что какая-то часть напряжения должна остаться для гасящего резистора, хотя бы вольта 2.

Получается, что на светодиоды остается только 10В, и количество светодиодов станет 10/2=5. При таком положении дел, чтобы получить ток 20мА, ограничительный резистор должен иметь номинал 2В/20мА=100Ом. Мощность резистора при этом составит P=U*I=2В*20мА=40мВт.

Такой расчет вполне справедлив, если прямое напряжение светодиодов в гирлянде, как было указано, 2В. Именно это значение часто принимается при расчетах, как некоторое среднее. Но на самом деле это напряжение зависит от типа светодиодов, от цвета свечения. Поэтому при расчетах гирлянд следует ориентироваться на тип светодиодов. Падения напряжения для светодиодов разных типов приведены в таблице, показанной на рисунке 8.

Рисунок 8. Падение напряжения на светодиодах разных цветов.

Таким образом, при напряжении источника питания 12В, за вычетом падения напряжения на токоограничивающем резисторе, всего можно подключить 10/3,7=2,7027 белых светодиодов. Но кусочек от светодиода не отрежешь, поэтому подключить возможно только два светодиода. Такой результат получается если из таблицы взять максимальное значение падения напряжения.

Если же в расчет подставить 3В, то совершенно очевидно, что подключить возможно три светодиода. При этом каждый раз придется кропотливо пересчитывать сопротивление ограничительного резистора. Если реальные светодиоды окажутся с падением напряжения 3,7В, а может выше, три светодиода могут и не зажечься. Так что лучше остановиться на двух.

Принципиально не важно, какого цвета будут светодиоды, просто при расчете придется учитывать разные падения напряжений в зависимости от цвета свечения светодиода. Главное, чтобы они были рассчитаны на один ток. Нельзя собрать последовательную гирлянду из светодиодов, часть которых с током 20мА, а другая часть из 10-ти миллиамперных.

Понятно, что при токе 20мА светодиоды с номинальным током 10мА попросту сгорят. Если же ограничить ток на уровне 10мА, то 20-ти миллиамперные засветятся недостаточно ярко, примерно как в выключателе со светодиодом: ночью видно, днем нет.

Чтобы облегчить себе жизнь, радиолюбители разрабатывают различные программы-калькуляторы, облегчающие всевозможные рутинные расчеты. Например, программы для расчета индуктивностей, фильтров различного типа, стабилизаторов тока. Есть такая программа и для расчета светодиодных гирлянд. Скриншот такой программы приведен на рисунке 9.

Рисунок 9. Скриншот программы «Расчет_сопротивления_резистора__Ledz_».

Программа работает без установки в системе, просто ее надо скачать и пользоваться. Все настолько просто и понятно, что никаких пояснений к скриншоту совсем не требуется. Естественно, что все светодиоды должны быть одного цвета и с одинаковым током.

Ограничительные резисторы это, конечно, хорошо. Но только тогда, когда известно, что вот эта гирлянда будет питаться от постоянного напряжения 12В, и ток через светодиоды не превысит расчетного значения. А как быть, если просто нет источника с напряжением 12В?

Такая ситуация может возникнуть, например, в грузовом автомобиле с напряжением бортовой сети 24В. Выйти из такой кризисной ситуации поможет стабилизатор тока, например, «SSC0018 - Регулируемый стабилизатор тока 20..600мА». Его внешний вид показан на рисунке 10. Такое устройство можно купить в интернет-магазинах. Цена вопроса 140…300 рублей: все зависит от фантазии и наглости продавца.

Рисунок 10. Регулируемый стабилизатор тока SSC0018

Технические характеристики стабилизатора показаны на рисунке 11.

Рисунок 11. Технические характеристики стабилизатора тока SSC0018

Изначально стабилизатор тока SSC0018 был разработан для применения в светодиодных светильниках, но может также применяться для зарядки малогабаритных аккумуляторов. Пользоваться устройством SSC0018 достаточно просто.

Сопротивление нагрузки на выходе стабилизатора тока может быть нулевым, попросту можно замкнуть накоротко выходные клеммы. Ведь стабилизаторы и источники тока не боятся коротких замыканий. При этом ток на выходе будет номинальным. Уж если установили 20мА, то столько и будет.

Из сказанного можно сделать вывод, что к выходу стабилизатора тока можно «напрямую» подключить миллиамперметр постоянного тока. Начинать такое подключение следует с самого большого предела измерений, ведь какой там отрегулирован ток никому не известно. Далее простым вращением подстроечного резистора установить требуемый ток. При этом, конечно, не забыть подключить стабилизатор тока SSC0018 к блоку питания. На рисунке 12 показана схема включения SSC0018 для питания светодиодов, соединенных параллельно.

Рисунок 12. Подключение для питания светодиодов, соединенных параллельно

Здесь все понятно из схемы. Для четырех светодиодов с током потребления 20мА на каждый на выходе стабилизатора надо выставить ток 80мА. При этом на входе стабилизатора SSC0018 потребуется напряжение чуть большее, чем падение напряжения на одном светодиоде, о чем было сказано выше. Конечно, подойдет и большее напряжение, но это приведет только к дополнительному нагреву микросхемы стабилизатора.

Замечание. Если для ограничения тока с помощью резистора напряжение источника питания должно превышать общее напряжение на светодиодах незначительно, всего вольта на два, то для нормальной работы стабилизатора тока SSC0018 это превышение должно быть несколько выше. Никак не меньше, чем 3…4В, иначе попросту не откроется регулирующий элемент стабилизатора.

На рисунке 13 показано подключение стабилизатора SSC0018 при использовании гирлянды из нескольких последовательно соединенных светодиодов.

Рисунок 13. Питание последовательной гирлянды через стабилизатор SSC0018

Рисунок взят из технической документации, поэтому попробуем рассчитать количество светодиодов в гирлянде и постоянное напряжение, потребное от блока питания.

Указанный на схеме ток, 350мА, позволяет сделать вывод, что гирлянда собрана из мощных белых светодиодов, ведь как было сказано чуть выше, основное назначение стабилизатора SSC0018 это источники освещения. Падение напряжения на белом светодиоде находится в пределах 3…3,7В. Для расчета следует взять максимальное значение 3,7В.

Максимальное входное напряжение стабилизатора SSC0018 составляет 50В. Вычитаем из этого значения 5В, необходимых для работы самого стабилизатора, остается 45В. Этим напряжением можно «засветить» 45/3,7=12,1621621… светодиодов. Очевидно, что это надо округлить до 12.

Количество светодиодов может быть и меньше. Тогда входное напряжение придется уменьшить (при этом выходной ток не изменится, так и останется 350мА как был отрегулирован), зачем на 3 светодиода, пусть даже мощных, подавать 50В? Такое издевательство может закончиться плачевно, ведь мощные светодиоды отнюдь недешевы. Какое потребуется напряжение для подключения трех мощных светодиодов желающие, а они всегда найдутся, могут посчитать сами.

Регулируемый стабилизатор тока SSC0018 устройство достаточно хорошее. Но весь вопрос в том, всегда ли оно нужно? Да и цена девайса несколько смущает. Каков же может быть выход из создавшегося положения? Все очень просто. Прекрасный стабилизатор тока получается из интегральных стабилизаторов напряжения, например, серии 78XX или LM317.

Для создания такого стабилизатора тока на базе стабилизатора напряжения потребуется всего 2 детали. Собственно сам стабилизатор и один единственный резистор, сопротивление и мощность которого поможет рассчитать программа StabDesign, скриншот которой показан на рисунке 14.

Рисунок14. Расчет стабилизатора тока с помощью программы StabDesign.

Особых пояснений программа не требует. В выпадающем меню Type выбирается тип стабилизатора, в строке Iн задается требуемый ток и нажимается кнопочка Calculate. В результате получается сопротивление резистора R1 и его мощность. На рисунке расчет проведен для тока 20мА. Это для случая, когда светодиоды соединены последовательно. Для параллельного соединения ток подсчитывается так же, как показано на рисунке 12.

Светодиодная гирлянда подключается вместо резистора Rн, символизирующего нагрузку стабилизатора тока. Возможно даже подключение всего одного светодиода. При этом катод подключается к общему проводу, а анод к резистору R1.

Входное напряжение рассмотренного стабилизатора тока находится в пределах 15…39В, поскольку применен стабилизатор 7812 с напряжением стабилизации 12В.

Казалось бы, на этом рассказ о светодиодах можно закончить. Но есть еще светодиодные ленты, о которых будет рассказано в следующей статье.

• не правильный монтаж и подключение с ошибками

Вот основные три правила и ошибки, на которые нужно обращать внимание в первую очередь.

1 правило

Светодиодная лента подключается параллельно, отрезками не более чем по 5 метров каждый.

Она даже продается катушками этого метража. А что если вам нужно подключить 10 или 15м? Казалось бы, подсоединил конец первого куска с началом второго и готово. Однако такое подключение запрещается. Почему так принято?

Потому что пять метров – это расчетная длина, которую могут выдержать токоведущие дорожки ленты. При большей длине, нагрузка будет превышать допустимую и лента обязательно выйдет из строя. Кроме того, будет наблюдаться неравномерность свечения. В начале ленты светодиоды будут светить ярко, а в конце гораздо тусклее.

Вот так будет выглядеть схема параллельного подключения светодиодных лент длиной превышающих допустимую:

При этом подключать ленту можно как с двух сторон, так и с одной. Подключение с двух сторон позволяет уменьшить нагрузку на токовые дорожки, а также помогает избежать неравномерности свечения в начале и конце ленты.

Особенно это важно на мощной ленте – свыше 9,6Вт/метр. Именно так советуют подключать профессионалы, которые занимаются установкой светодиодной продукцией долгие годы. Единственный жирный минус – приходится тащить дополнительные провода вдоль всего освещения.

2 правило

Светодиодная лента должна обязательно монтироваться на алюминиевый профиль, который выполняет роль теплоотвода.

Во время работы лента нагревается, и эта температура отрицательно влияет на сами светодиоды. Они попросту перегреваются и начинают терять яркость, постепенно деградируя и разрушаясь.

Таким образом лента, которая могла бы спокойно проработать 5-10 лет, без профиля перегорит у вас через год, а может даже и раньше. Поэтому использование алюминиевого профиля в светодиодной подсветке обязательно.

Единственная лента, где можно обойтись без него – это SMD 3528. Она маломощная, всего 4,8Вт на 1м и не столь требовательна к теплоотводу.

Особенно нуждаются в теплоотводе ленты залитые сверху силиконом. В них теплоотдача происходит только через подложку, снизу. А этого бывает иногда недостаточно. Если вы еще наклеите ее на какой-нибудь пластик или дерево, то здесь вообще никакого охлаждения не будет.

3 правило

Правильный выбор блока питания это гарантия долговременной и безопасной работы всей подсветки.

Блок питания должен быть мощнее чем светодиодная лента на 30%.

Только в этом случае он будет работать нормально. Если вы подберете его впритык, ровно по мощности всех светодиодов, то блок будет постоянно трудиться на своем пределе. Естественно такая работа скажется на продолжительности эксплуатации. Поэтому всегда давайте ему запас.

Подключение светодиодной ленты

Для монтажа освещения с помощью светодиодной ленты вам понадобится:

Монтаж питания 220В

Если у вас не выполнены эл.монтажные работы, то предварительно необходимо подвести напряжение 220В к месту подключения ленты. Для этого штробите стену, либо укладываете кабельный канал и протягиваете по нему трехжильный кабель ВВГнг-Ls 3*1,5. Ведете его непосредственно до той распредкоробки, где будет подключаться питание светодиодной ленты.

Можно использовать существующую распаечную коробку, где подключено основное освещение. Главное чтобы место позволяло свободно подключить дополнительные провода и клеммники.

Выключатель на светодиодную ленту желательно устанавливать именно на провода 220 Вольт, а не перед лентой на отходящие 12-24В. В этом случае блок не будет работать постоянно. Тем более, импульсным блокам работать без нагрузки противопоказано. К тому же так будет выше уровень безопасности.

Предварительно проверьте и не перепутайте фазу, ноль и землю. Чаще всего, ноль бывает синего цвета, заземляющая жила – желто-зеленого, а фазная - любых других расцветок.
Но доверять только цветовой маркировке нельзя! Более подробно как без ошибок отличить ноль и фазу можно ознакомиться в статье "Как определить фазу и ноль в электропроводке".

Далее нужно от этой распредкоробки в штробе, гофрорукаве или в кабельном канале проложить кабель к будущему месту установки блока питания. Для его размещения монтируете удобную полочку. Изготовить ее можно из кусков фанеры или гипсокартона. Рядом размещаете и диммер.

Подключение блока питания

Протянув кабель до блока, можно приступать непосредственно к подключению проводов.

• фазный провод подсоединяете к разъему L

• жилу синего цвета - нулевую, к клемме N

• желто-зеленую - к клемме обозначенную как Pe или значком заземления

Подключение диммера

Теперь необходимо подключить диммер. Здесь применяйте гибкий монтажный провод ПуГВ 1,5мм2 разных цветов. Например черный (для минусовых контактов) и красный (для плюсовых).

• отмеряете и отрезаете необходимого размера провода

• зачищаете концы и опрессовываете их наконечниками НШВИ

В первую очередь подключаете концы со стороны блока питания. Минусовой провод (черного цвета) соединяете с клеммой имеющей маркировку –V . Плюсовой провод (красного цвета) с клеммой промаркированной как +V .

Оба провода должны подключаться к диммеру со стороны Power IN (входное питание). Провод красного цвета подключаете на диммере к плюсовой клемме DC+ , а другой провод к клемме минус DC-

Далее опять идут монтажные работы по прокладке провода. Протягиваете его в гофре от диммера, до места подключения к светодиодной ленте. Используйте тот же самый ПуГВ. При превышении общей длины светодиодной ленты и подсветки более 5 метров, ленты подключаются параллельно. Причем к каждой из них подводится отдельное питание.

Приступаете к подключению проводов к клеммам диммера. Они обычно имеют надпись и обозначаются как Output Led. Для надежного контакта зачищенные концы жил лучше обжать наконечниками.

Монтаж и пайка проводов на светодиодной ленте

Можно переходить к монтажу самой ленты. Для этого ее нужно отмерить и разрезать на нужные куски. Сделать это можно не в любом месте, а только там, где нанесен пунктир или нарисованы ножницы.

После резки, провода можно припаять к специальным контактам на ленте. Для этих же целей, а также для соединения отдельных кусков ленты друг с другом можно применить и коннекторы.

Ищите минусовой контакт и подсоединяете туда провода черного цвета. К контакту плюс идет соответственно другой провод – красный. Не разогревайте паяльник до максимума, иначе легко пережжете подложку. Рекомендуемое время пайки - до 10 сек.

Противоположные концы также зачищаются и на них устанавливаются наконечники НШВИ.

Еще раз запомните, что для лучшего охлаждения укладывать светодиодную ленту нужно только на профиль из алюминия. Монтируется он заранее.

После всех этих работ все жилы проводов выводятся в одно место и подключаются к соответствующим питающим проводам, с соблюдением фазировки (плюсовых и минусовых контактов).

Подключение лучше всего выполнять через клеммы Wago.

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 .

В автомобиле очень популярное и верное решение. Чаще всего светодиоды используются в авто для подсветки фар, контрольных ламп, стоп сигналов, задних фонарей и внутри салона. Но всё большую популярность получают светодиоды в основных лампах ближнего и дальнего света, а также противотуманных фар. Наряду с многочисленными известными преимуществами, особенно радует в светодиодах возможность подключать их на 12 вольт аккумулятора авто.

Есть различные варианты включения светодиодов от 12 вольт. Для питания одного необходимо 3.5 - 3.7 В. Но светодиод, как и любой полупроводник, имеет технологический разброс значения прямого напряжения. Поэтому не стоит строго придерживаться данных значений напряжения падения - можно встретить белый светодиод с прямым напряжением от 3-х вольт до 3,8. Поэтому лучше сделать расчёт по максимуму. При подключении допустим 4-х светодиодов последовательно, получаем напряжение 3.7х4=14.8 В, а ведь напряжение питания авто 12 вольт и светодиодов могут вообще не работать. Даже если их питать без резистора ограничителя тока. При подключении 3-х мощных светодиодов на ток 0,35А рассчитываем номинал токоограничительного резитора по формуле (Uпит-Uпадled)/Iобщ, тогда (12В-3.7х3)/0.35=2.57 Ом, выбираем ближайший номинал резистора из стандартного ряда с запасом - 2.7 Ом. Мощность резистора расчитываем по формуле Pрез=IобщхUпад, тогда 0.35х0.9=0.315. Берём резистор мощностью 0.5Вт.

Аналогично проводим рассчёт количества светодиодов в группе при напряжении 24 В и любом другом. Наиболее распространенные напряжения питания светодиодов:
для белых, синих, зеленых, ультрафиолетовых – 3,5 В
для красных – 2-2,5 В
для инфракрасных – 1,2-1,9 В

Практически можно использовать несколько последовательно соединеных светодиодов с одним ограничивающим резистором при питании от 12 вольт, а можно каждый светодиод включать со своим резистором. Поэтому давайте рассмотрим два примера. Свой резистор для каждого светодиода, и общий резистор на последовательную цепочку из 3-х . Напряжение бортовой сети авто при заведенном двигателе 14,9 В, при выключенном - около 12,6 В. Светодиоды синие, прямое напряжение 3,3 В, номинальный ток 20мА (0,02А).

1. Отдельный резистор. R=(14,9-3,3)/0,02=580 Ом, принимаем 560 Ом. Максимальный ток Imax=(14,9-3,3)/560=20,7 мА, минимальный ток Imin=(12,6-3,3)/560=16,6 мА. Мощность резистора P=(14,9-3,3)х0,0207=0,24 Вт, принимаем 0,25 Вт.

2. Общий резистор. R=(14,9-3х3,3)/0,02=250 Ом, принимаем 240 Ом. Максимальный ток в цепи Imax=(14,9-3х3,3)/240=20,8 мА, минимальный ток Imin=(12,6-3х3,3)/240=11,3 мА. Мощность резистора P=(14,9-3х3,3)х0,0208=0,11 Вт, принимаем 0,125 Вт.

Изменение тока в цепи, а соответственно яркость светодиода, для режимов двигатель включен/выключен составляет:
1. Изменение в 20,7/16,6=1,257 раза или 25%, что будет почти незаметно,
2. Изменение в 20,8/11,3=1,841 раза или 45%, что конечно видно.

Округление номинала резистора в большую или меньшую сторону не существенно. При питании светодиода, за счет округления номинала резистора, фактический ток по сравнению с расчетным изменится всего на несколько процентов, что не принципиально. Изменение прямого напряжения выразится в нескольких миливольтах. В любом случае помните: никогда не подключайте светодиоды к источнику напряжения без ограничительного резистора.

Обсудить статью СВЕТОДИОДЫ НА 12 ВОЛЬТ

12 вольт представляют собой относительно новый источник освещения, который стал использоваться повсеместно не так давно. Наши соотечественники выбирают диоды из-за их эстетической красоты, а также более высокого ресурса эксплуатации. Подробнее о том, как производится подключение диодных элементов и что нужно при этом учитывать — читайте ниже.

[ Скрыть ]

Что необходимо учесть автолюбителю перед заменой?

Чтобы своими руками правильно, используя схему подключения, подсоединить светодиодные лампочки, в первую очередь нужно разобраться с основной информацией. Для начала нужно понимать, что 12-вольтовый моргающий автомобильный диод — это не лампа.

Подключение светодиодов к бортовой сети на 12 вольт должно производиться с учетом некоторых моментов:

1. В первую очередь, чтобы обезопасить подключение, нужно учесть напряжение, которое присутствует в автомобильной электросети. Как правило, этот параметр составляет около 12-13 вольт при отключенном двигателе и около 13-14.5 вольт при заведенном.
2. В среднем один яркий и мощный диод нуждается в 3.5 вольтах питания, однако данный показатель также может варьироваться в зависимости от цвета. Например, желтый либо красный мигающий светодиод для авто будет потреблять около 2.3 вольт, а белые либо синие элементы — по 3.5 вольт в среднем.
3. В отличие от стандартных лампочек накаливания, светодиодные сборки позволяют более качественно осветить поверхность вокруг, что особенно хорошо для их установки в приборные панели.
4. Перед покупкой следует проверить тип линзы, установленной в лампочке. Бывают узконаправленные устройства, оснащенные небольшими по размерам линзами.
5. Вне зависимости от типа, диодные элементы на двенадцать вольт имеют как положительный вывод, так и отрицательный. Положительный контакт в данном случае, это анод, а отрицательный — катод.

Чтобы правильно подобрать диодные элементы на 12в, нужно ориентироваться в их разновидностях, а делятся они между собой по мощности:

1. Маломощные устройства не имеют системы охлаждения, поэтому их ресурс эксплуатации обычно низкий. В автомобилях таких устройства есть смысл использовать только в качестве индикаторов, к примеру, включения дневных ходовых огней или при установке контроллера разряда АКБ.
2. Мощные диоды 12в имеют более высокий ресурс эксплуатации, при правильном использовании они могут проработать до 10 лет. Нужно учитывать, что такие диодные элементы не подвергаются большим нагрузкам.
3. Модули. Такие устройства представляют собой стальную пластину, на которую вмонтирован целый ряд диодных элементов. Цена модуля зависит от его надежности и качества производства — чем лучше качество, тем выше цена. Модули не нужно путать с китайскими лентами, поскольку их эксплуатация возможна, разве что, для подсветки контрольного щитка или бардачка.

Инструкция по подключению светодиодов

Как подключить светодиод в свой автомобиль? Какое сопротивление для светодиода нужно подобрать? Нужно ли использовать резисторы?

Ниже расскажем, как должен подключаться диодный модуль:

1. Процедура подключения светодиодов к 12 вольтной сети начинается с расчета питания. Основным недостатком кластеров является то, что их яркость будет зависеть от изменения количества оборотов двигателя. Если обороты падают, мощность тоже будет снижаться. Учитывайте тот факт, что наиболее оптимальным показателем для хорошего свечения кластеров является параметр 12.5 вольт напряжения — если оно будет ниже, то свечение будет слабым.
2. Конструкция кластера включает в себя диодный элементы и резистор, который, кстати, является важной составляющей любого кластера. Резисторное устройство, использующееся для погашения лишнего напряжения, ставится из расчета одна штука на три диодных элемента. Так что если вы купили целую ленту для установки в оптику, то скорее всего, вам нужно будет ее обрезать. Причем обрезание должно осуществляться только на определенных отрезках.
3. Процедура подключения производится последовательным образом. То есть вам нужно будет сначала сделать кластер, подключив по очередь несколько диодов друг к другу, а конца кластера соединяются с бортовой сетью. В качестве примера рассмотрим белые диодные компоненты с мощностью 3.5 вольт. Для обычной бортовой сети на 12 В вам потребуется три диодной лампочки, которые в общей сложности будут потреблять 10.5 вольт. Последовательное подключение означает, что положительный вывод одного компонента следует подключить к отрицательному выводу другого.
4. Напрямую подключать кластер пока не нужно, последовательным образом соединяется сопротивление, то есть резистор. Нужно учитывать, что сопротивление должно составлять около 100-150 Ом, а параметр мощности резистора должен быть 0.5 Вт (автор видео — канал Авторемонт и тюнинг).

Параллельный способ подключения

Чтобы подключить светодиод к 12 вольтам параллельным способом, выполните следующие действия (рассмотрен пример с диодным элементом на 3.5 вольта и током 20 мА):

1. Измерьте напряжение на том участке, где будет подключен источник освещения, чтобы удостовериться в том, что соединение будет эффективным. Например, это 13 вольт.
2. После этого от 13 вольт отнимается 3.5 вольта диода, получается 9.5 вольт. Все замеры делаются по формуле Ома — в нашем случае 20 мА делится на 100, получается 0.02 А.
3. По этой же формуле производится вычисление сопротивления, для этого 9.5 вольт нужно поделить на 0.02. В результате узнаем, что нам нужен резистор на 475 Ом.
4. На следующем этапе производится вычисление мощности — это нужно знать для того, чтобы предотвратить перегрев резисторного элемента. По нашим параметрам 9.5 умножается на 0.02 — получаем 0.19 Вт. Для предотвращения возможных сбоев мощность можно взять с запасом.
5. Далее, при помощи мультиметра осуществляется замер тока на участке между диодным источником освещения и резисторным элементом. После этого на тестере ставится значение 10 ампер, а положительный вывод прибора надо подключить к плюсу аккумулятора, отрицательный вывод — к плюсу лампы.
6. В конечном итоге на дисплее мультиметра должен появиться показатель в районе 20 мА. В зависимости от источника освещения, а также используемого сопротивления, параметры могут отличаться.

Фотогалерея «Схемы подключения диодов»

Заключение

Что нужно учесть, чтобы система работала правильно:

1. Чтобы яркость источников освещения не изменялась, можно дополнительно добавить в цепь стабилизатор.
2. При подключении нужно использовать качественное сопротивление, поскольку эффективность работы подсветки зависит именно от резистора. Кроме того, если в не хотите регулярно менять диоды, то они тоже должны быть качественными.
3. Если вы не уверены в том, что сможете подключить подсветку правильно, то лучше обратиться за помощью к электрику.
4. Перед подключением обязательно проверьте напряжение в бортовой сети — если оно пониженное, то нужно проверять работоспособность аккумулятора и генератора.

Цена вопроса

Стоимость диодов отличается в зависимости от их типа и предназначения. К примеру, за одну лампу головного освещения автовладельцу придется выложить от 300 до 5 тысяч рублей. Обычные диоды для установки в приборную панель стоят около 75 копеек за штуку. Отрезок диодной ленты длиной 30 см будет стоить около 600 рублей.

Видео «Особенности подключения диодных ламп в авто»

Что нужно учесть и каких ошибок нельзя допустить — рекомендации от специалиста по подключению диодных источников освещения приведены на видео ниже (автор — канал Радиолюбитель).