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.
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.
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.
В данном случае:
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)
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.
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.
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 ]
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:
Чтобы правильно подобрать диодные элементы на 12в, нужно ориентироваться в их разновидностях, а делятся они между собой по мощности:
Как подключить светодиод в свой автомобиль? Какое сопротивление для светодиода нужно подобрать? Нужно ли использовать резисторы?
Ниже расскажем, как должен подключаться диодный модуль:
Чтобы подключить светодиод к 12 вольтам параллельным способом, выполните следующие действия (рассмотрен пример с диодным элементом на 3.5 вольта и током 20 мА):
Что нужно учесть, чтобы система работала правильно:
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.
Что нужно учесть и каких ошибок нельзя допустить — рекомендации от специалиста по подключению диодных источников освещения приведены на видео ниже (автор — канал Радиолюбитель).
Получаю множество вопросов от читателей, как сделать правильное подключение светодиодов к 12 вольт и к сети 220В. Обычно только знают, что схема подключения светодиодов может быть параллельной или последовательной. Но диоды бывают не только одноцветные, но и трёхцветные RGB и четырехцветные RGBW. Для управления ими требуется RGB контроллер.
Основные технические характеристики светодиода описываются тремя параметрами:
Наиболее распространены LED чипы с прямым напряжением в районе 3, 6, и 12 вольт. Модели на 6В и 12В используются преимущественно в автомобильных лампах, в бытовые изделия не устанавливаются.
Существует 2 способа подключения:
В первом варианте стабилизировано напряжение, оно должно превышать напряжение падения на диоде.
Пример.
Если падение составляет 3V на 1 led, а на 12 вольт., то для включения 1 диода с номинальным рабочим 0,1 Ампер получим следующий расчёт:
Во втором варианте стабилизирована сила тока и схема подключения будет такая я же, как в первом варианте, только надо исключить резистор. Подбираются лед чипы с таким же номинальным током при последовательном подключении. Если ток драйвера слишком велик, а включить очень надо, то можно использовать параллельную схему. При такой схеме в каждой цепочке будет кратно снижаться.
Многие ошибочно думают, если подключить последовательно, то потребляемая мощность останется неизменной, потому что ток не надо будет увеличивать. Они забывают, что придется повысить вольты питания.
Обозначается на схеме двумя типами пиктограмм. Две стрелочки показывают что он излучает свет.
Перед расчётом схемы подключения светодиодов убедитесь в их параметрах и качестве. Китайцы очень часто обманывают, подсовывая LED с другими параметрами или с более низкой мощностью. Особенно хорошо у китайцев получается обманывать на SMD 5630 и SMD5730, общеизвестная мощность у них 0,5W. Цифры 5630 и 5730 обозначают только размер корпуса, например, 5,7мм на 3,0мм.
Пользуясь этим они устанавливают в стандартный корпус кристалл на 0,07W – 0,1W и затем продают их как с мощностью 0,5W. То есть световой поток будет в 5 раз меньше, чем вы ожидали. Хорошим примером будут светодиодные лампы кукурузы, которые просто утыканы маломощными LED в количестве от 20 до 130 штук. За счёт такого внешнего вида, кукуруза в глазах покупателя кажется мощнее, чем диодная лампа с 10 диодами, аналогичного энергопотребления.
Так же они изготавливают копии общеизвестных производителей особенно Cree и Philips. На настоящие КРИ и Флипсы они похожи только внешне, технические характеристики хуже на 30-40%.
Примерная последовательность сборки и проверки в рабочем режиме.
Алюминиевая звезда
Установка на систему охлаждения чаще всего требует хорошего оборудования и навыков. Поэтому диоды невысокой мощности 1W, 3W, 5W лучше покупать сразу на подложке из алюминия или меди в виде звезды. Таким образов вы не перегреете ножки и не испортите диодный чип. Затем звезду ставят на радиатор с использованием теплопроводной пасты.
Для припаивания проводов к звезде нужен паяльник помощней, потому что алюминий быстро забирает тепло от места контакта с припоем.
Чтобы подключить сверхяркие светодиоды к постоянному стабилизированному напряжению необходимо использовать токоограничивающий резистор. При мощности потребления энергии более 10W его использовать не рационально.
Самые распространённые имеют мощность:
Самые распространённые стабилизированные источники:
Для снижения количества вольт с источника питания нужен стабилизатор с возможностью регулировки. Обычно покупаю их на Aliexpress в средне по 2$ за модели на 2 Ампера, и 5$ за мощный модуль на 5 Ампер. В России на них цена слишком высокая, лучше купить заранее, но в 2-3 раза больше.
Для подключения диода напрямую к батарейке с 1,5В требуется повышение до 3В. Это реализуется на небольших специализированных микросхемах. Чаще всего используется в аккумуляторных фонариках на одной пальчиковой батарее. Микросхема может быть стабилизатором Ампер или повышать только вольты. Если стабилизировано только напряжения, то для включения диода потребуется ставить сопротивление, которое тоже расходует энергию. Светодиодный драйвер более экономичен для фонарика.
Китайцы по 100руб. продают готовые платы со стабилизаторами, которые из 1.5 могут сделать от 2В до 5В. Кто дружит с паяльником, может сделать своими руками, микросхеме практически не требуется дополнительных элементов.
Самый популярный источник, в каждом доме есть несколько зарядных устройств и куча старых от кнопочных телефонов. При 5В подключать можно только параллельно по одному. Для последовательного соединения требуется минимум 6В.
Наглядным примером будет светодиодная лента на 5В. Из такой ленты и старых зарядных устройств делаю светодиодные светильники-ночники. На корпус клеится отрезок ленты длиной 3-4 см и подключается в USB гнездо. Если корпус разборный, то припаиваю провода внутрь, прямо к плате.
Светодиодная лента на 5В с питанием от USB
Батарейка Крона на 9В и регулятор яркости
Наиболее известным источником девяти вольт является батарея типа Крона. При небольших размерах она имеет очень малую емкость. Девять вольт позволят включить последовательно до 3 iner. Если 3 штуки включены последовательно, то небольшое снижение будет приводить к значительному уменьшению яркости. Если невозможно обеспечить хорошую стабилизацию, то придется уменьшить до 2 ЛЕД чипов.
Для регулировки яркости можно использовать миниатюрный диммер, цена которого 50 руб.
Стабилизатор на 12V
12 вольт уже обеспечивает широкие возможности по включению. Схема подключения светодиодов может быть последовательной по 3 штуки. Четыре штуки таким образом не включают, потому что следует учитывать снижение напряжения под нагрузкой. Например оно может снизится с 12В до 11В, что приведет к значительной потере светового потока.
Лучше всего использовать низковольтный драйвер, чтобы не использовать резистор. Такой стабилизатор работает от 12V имеет регулятор напряжения на выходе и настройку Ампер. К тому же по конструкции он проще, чем на 220В и не имеет трансформатора, только дроссель.
Примером будет светодиодная лента на 12В, в которой 3 LED и резистор включены последовательно.
В автомобильной сети, в том числе и прикуривателе, при заведенном двигателе бывает от 13,5В до 15В. Но скачки могут быть и до 30В. На заглушенном авто будет от 12В до 13В, зависит от уровня заряда автомобильного аккумулятора. Поэтому очень не рекомендуется включать LED без стабилизированного блока питания или стабилизатора тока. Китайские очень плохо переносят такие скачки, из-за низкого качества и плохих проводников у кристалла. Фирменные типа Cree Philips Osram могут долго работать в автомобиле и без стабилизатора, это было протестировано на светодиодных лампах для габаритных огней.
LED driver на 100вт и 50вт
Для подключения светодиода к сети 220В в схеме используют специализированные источники питания, которые могут называться светодиодный драйвер, источник тока, блок питания, стабилизатор. Его основными характеристиками являются силатока в Амперах и мощность. Драйвер может иметь фиксированный ток на выходе или настраиваемый. Если вы собираете осветительный прибор своими руками, то с регулятором будет удобней.
Как правило лед чипы подключаются к драйверу последовательно, что гарантирует одинаковый ток через каждый элемент электрической цепи. Недостатком такой схемы будет выход из строя всей цепи, если 1 ЛЕД сгорит.
Схема драйвера для светодиодов может быть различной, от простой на гасящем конденсаторе до современной, с коэффициентом пульсаций светового потока близкой к 0%.
Последовательное соединение
Классический пример такой конструкции, это светодиодная лампа на 220. Для модернизации старых светильников иногда использую начинку от лампочки. Пластинку с LED элементами ставлю на теплоотвод внутри светильника и рядом размещаю стабилизатор. Такая модернизация актуальна при апгрейде нестандартных люминисцентных ламп.
Теперь подключить светодиод к 220 стало просто, сложней определить коэффициент пульсаций светового потока. Если драйвер некачественный и плохо справляется с нагрузкой, свет будет мерцать с частотой 100 Герц. Реакция на эти пульсации индивидуальна у каждого человека. Чаще всего приводит к головным болям, усталости глаз и большому списку других негативных последствий.
Примером простого включения без драйвера будет светодиодная лента на 220V. На ней последовательно соединены 60 штук, которые питаются от выпрямителя состоящего из диодного моста. Недостатком такой схемы является пульсации света с частотой 100 Герц, которые очень вредны для здоровья, но каждый реагирует на это индивидуально. Такую ленту можно резать только по 60 LED.
LED лента с прямым включением в сеть 220
Такую же технологию стали использовать в больших COB диодах, внутри последовательно соединяют 60 кристаллов, чтобы сразу включать в сеть 220В.
Высокотехнологичные китайцы уже продают светодиодные модули и матрицы со стабилизатором, размещенном на одной подложке.
Другие характеристики имеют LED для растений и цветные, их точные параметры производитель должен указывать при покупке. Одноцветные бывают нескольких видов:
Падение напряжения на кристалле зависит от излучаемого света, соответственно у них другое потребление энергии. Например, у красных падение в вольтах будет составлять 2 — 2,2В. Поэтому для каждого цвета RGB светодиода необходимо рассчитывать резистор отдельно на калькуляторе. RGB кристаллы не закрыты желтым люминофором, поэтому кристаллы и схему их подключения хороши видно через прозрачное силиконовое покрытие.
Как подключить светодиод к 12 вольтам? Также просто, как и к 9-ти. Подключение светодиодов к производится через ограничивающий резистор . Вся проблема и состоит в правильном расчёте сопротивления для светодиода .
При подключении светодиода к 12 вольтам вначале выясняем, что за светодиод нам надо подключить. Как правило, у обычных светодиодов падение напряжения на них составляет 2 вольта (у синих и белых по 4 вольта). Также надо знать рабочий ток светодиода. Это, как правило, 10 или 20 мА. Мы будем считать, что у нас красный светодиод, требующий 2 вольта питания и ток 20 мА.
При падении напряжения на светодиоде 2 вольта при 12 вольт-м питании у нас остаётся 10 вольт, которые нам надо погасить резистором. Надо рассчитать его сопротивление .
R = U / I
Получаем 10 / 0.02 = 500 ом. Находим ближайшее большее значение номинала резистора по ряду Е24 (самый распространённый) - 510 ом. Это ещё не всё. Для надёжной работы этой схемы необходимо рассчитать мощность резистора . Мощность - это напряжение, умноженное на ток.
P = U * I
Т.е. напряжение, падающее на резисторе (10 В) умножаем на ток, текущий через него (0.02 А) и получаем 10 * 0.02 = 0.2 Вт или 200 мВт. Стандартный больший номинал резисторов - 0.25 Вт. Всё.
Если мы, к примеру, захотим подключить два светодиода к 12 вольтам , то всё почти также.
Разница будет только в том, что на двух светодиодах будет падать не 2, а уже 2 * 2 = 4 вольта. Т.о. на резистор останется 12 -4 = 8 вольт. Дальше всё также. Сопротивление резистора R = 8 / 0.02 = 400 ом. Ближайшее большее значение по Е24 - 430 ом. Мощность 8 * 0.02 = 0.16 Вт. Ближайшее большее значение такое же, как и в предыдущем примере - 0.25 Вт. Всё просто. Кстати, где поставить резистор, не имеет никакого значения. Со стороны анода, или катода, или, в случае с несколькими светодиодами, между ними.
И не светите
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
