Подключение мощных светодиодов к 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.

Понятие мощных и ярких светодиодов (LED) очень расплывчиво и точного определения нет. В эту категорию попадают изделия с высокой яркостью свечения и потребляемой мощностью. Данное определение появилось совсем недавно и обусловлено активным развитием светоизлучающих диодов в последние годы. Ранее они играли роль индикаторных лампочек и потребляли максимум, десятки мили Ватт. Сейчас они используются в освещении повсеместно. От освещения комнаты квартиры до подсветки дороги в фарах ближнего света автомобиля. И их потребляемая мощность достигает 100 Ватт и более (в основном это уже светодиодные сборки). Естественно, подобные светодиоды должны обладать высоким уровнем излучаемой яркости, соответственно и высокой мощностью. В рамках статьи разберемся, что представляют из себя мощные светодиоды и какие из них самые яркие.

Кто производит самые мощные и яркие LED

На рынке светодиодной продукции нишу в данном направлении заняла известная, американская фирма CREE.

В модельном ряде компании даже имеется две категории светодиодов:

XLamp — мощные;
High-Brightness – яркие.

Конечно, фирма CREE не единственная, а всего лишь одна из популярных. Конкуренцию составляют и другие фирмы, например Bridgelux, OSRAM, NICHIA.

Стоит отметить, что рынок наполнен китайскими подделками, мощность и яркость которых, существенно отличается от оригинальных. Например, срок службы оригинальных LED рассчитана 50 000 часов, в то время как китайские подделки еле дотягивают до 20 000 часов.

Характеристики мощных светодиодов

Большая часть ярких и мощных светодиодов работает от напряжения 12 Вольт. В редких случаях напряжение питания составляет 24 – 48 Вольт.

Как мы уже отметили ранее, понятие мощного светодиода не определено конкретно, поэтому некоторые определяют мощный светоизлучающий диод с параметром от 1 Ватта, а кто-то от 10 Ватт. Мы определим нижнюю границу в 0,5 Ватт. Т.к. с этой границы в свое время компания CREE показала миру первый мощный светодиод. Большой бум начался с границы в 1 Ватт.

Самый яркий и мощный

Посмотрим на характеристики самого супер яркого светодиода фирмы CREE – XLamp XM-L.

Для справки, в 2010 году разработанный LED XLamp XM-L установил мировой рекорд. Его соотношение яркости к мощности составило 160 Люмен на Ватт при потреблении тока 350 мА. Для того времени это было достижением в отрасли.

Характеристики мощного светодиода XLamp XM-L на 10 Ватт.

напряжение: 12 Вольт;
эффективность: до 160 Люмен на Ватт;
светоотдача: до 840 Люмен (при токе 3 А);
мощность: 10 Вт;
максимальный ток: 3 Ампера;
размер основания: 5 х 5 мм;
цветовая температура: холодный белый;
тепловое сопротивление: 2,5 градуса на Ватт;
прямое падение напряжения: не более 2,9 Вольт.

Максимальное значение тока достигает 3 Ампер, при этом светоизлучающий диод выдает уже 910 Люмен. В свое время светоизлучающий диод XLamp XM-L наделал много шума и на тот день все фирмы конкуренты не имели продукции даже близко похожей по техническим параметрам. Поэтому я и отметил фирму CREE, как лидера в данном направлении светодиодной техники. Они всегда на шаг впереди.

На сегодняшний день линейка LED XLamp XM-L производится для рынка только в холодном цвете, с чем это связано неизвестно. Но найти на прилавках магазином данный светодиод с цветовой температурой отличной от диапазона 5000 – 8300 невозможно.

Малыш ML-E

Еще один интересный мощный и яркий светоизлучающий диод от американской фирмы класса XLamp носит название ML-E.

Его мощность составляет всего 0,5 Ватт. По факту данный LED имеет хорошие показатели, посмотрим на них:

напряжение: 12 В;
тип исполнения: в корпусе PLCC4 (поверхностный монтаж) с теплоотводящей изолированной площадкой HeatSink;
габариты: 3,5 х 3,5 х 1,2;
эффективность: 112 Лм / Вт (очень высокое значение);
тепловое сопротивление: 11 градусов / Вт (хороший показатель);
максимальный ток: 175 мА (нормированный: 150 мА);
диапазон выпускаемых цветовых температур: 2600 – 8300 К;
яркость: 30 Люмен (теплый белый), 51 Люмен (холодный белый).

Для наглядной демонстрации возможностей CREE ML-E приведем пример подсветки багажника в автомобиле.

Пример яркости свечения ML-E

Список мощных и ярких светодиодов можно продолжать бесконечно, ведь мы рассмотрели для примера, характеристики, двух самых популярных на 0,5 и 10 Вт, а есть еще на 3w, 20w, 50w, 100w и т.д. Надеемся этого достаточно, чтобы у Вас сложилась в голове определенная картина и Вы нашли ответы на поставленные вопросы. Надеемся у Вас не осталось вопросов вроде – какие светодиоды самые яркие и мощные? Если, все же остались, пишите в комментариях, мы постараемся дать развернутые ответы.

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 .

Светодиоды 12 вольт для авто имеют 11 главных достоинств, о которых вам полезно будет узнать, они постепенно вытесняют из обихода старые лампочки, даже в автомобилях водители стараются установить светодиодную подсветку. Сегодня ее широко используются для:

освещения салона машины;
подсветки приборной доски;
освещения багажника
замены обычных лампочек, установленных в фарах

Схема подбора светодиодных LED ламп для автомобиля

Спрос на светодиоды вполне оправдан, ведь они имеют множество преимуществ перед лампами накаливания и ртутными лампочками.

Светодиоды 12 вольт для авто их преимущества и эффективность

1. Экономичное энергопотребление. Светодиодные лампы потребляют на 70% меньше электроэнергии, чем лампы накаливания.
2. Светодиоды не перегорают, поэтому их не придется менять даже после длительного периода эксплуатации.
3. Они не требуют специальных условий для утилизации, потому что светодиоды не опасны для окружающей среды, в отличие от ртутных ламп.
4. Яркость освещения остается постоянной, не зависимо от срока службы ламп.
5. Светодиодные лампы очень прочные. Их изготавливают из алюминия и поликарбонатного стекла, способного выдерживать большие ударные нагрузки.
6. Светодиоды обеспечивают хорошую освещаемость. При таком свете все предметы и их цвета видны отчетливо. Светодиоды 12 вольт для авто идеально подходят для ближнего света.
7. Светодиоды включаются мгновенно и могут работать при любой температуре окружающей среды.
8. Светодиодное освещение не вызывает усталости глаз, потому что оно не имеет эффекта низкочастотных пульсаций.
9. Мощные фонари, сделанные из светодиодов, не слепят глаза.
10. Они меньше нагреваются, поэтому не испортят оптику в авто.

LED-устройства дают более яркий свет, если сравнивать его со светом от ламп накаливания. Поэтому ваша машина со светодиодными фарами будет более заметной на трассе. Светодиодные лампы для автомобиля 12 вольт широко используются в противотуманных фарах. Стробоскоп со светодиодами поможет сделать ваш автомобиль заметнее на дороге в любое время суток. Сигнализация с ярким светодиодом отпугнет грабителей.

Сверхяркие автомобильные LED-лампы – конструктивные особенности

Устройство светодиодных лампочек с цоколем Е27 видно на рисунке 1

Виды светодиодов, которые используются в автомобилях

Для получения необходимой яркости освещения в разных частях автомобиля используются такие типы светодиодных ламп:

в передних фарах дальнего света применяют цоколь Н1. Водители грузового транспорта часто используют светодиодные лампы для авто 24 вольта, с успехом заменяющие ксеноновые;
чтобы сделать огни ближнего света более яркими устанавливают лампы Н4 и Н7.
в багажнике и салоне используют C5W, W5W, BA9S;

подсветка заднего номерного знака или панели приборов монтируется с использованием ламп Т5;
для противотуманных фар подойдут лампы Н1, Н3, НВ3, НВ2, Н4,Н7, Н11. Автомобильные светодиоды на 12 вольт применяются чаще других. Светодиодная лампа на 12 вольт от аккумулятора может использоваться также для ближнего освещения.
для поворотного сигнала подходят лампы BA15S. Этот тип светодиодов соответствует P21W.
для огней задних габаритов устанавливают BAY15D. В европейских авто этот тип двухконтактных светодиодов обозначают P21/5W.

Особенности монтажа и схемы для подключения. Почему нельзя напрямую подключать светодиоды к сети автомобиля

Напряжение в электросети автомобиля колеблется от 12, 5 вольт до 14,5 вольт, а рабочее напряжение светодиода около 3 вольт, поэтому напрямую подсоединять их в бортовую сеть нельзя. Перед подключением каждого элемента к аккумулятору, нужно определить полярность светодиода. Минус соединяют с катодом светодиода, а плюс с источником постоянного тока. Подключение светодиодов к 12 вольт автомобиля без резистора выполнять нельзя.

Для создания подсветки используют готовые ленты. Они сделаны из нескольких светодиодов и резисторов. Каждый такой кластер предназначен для определенного напряжения.

Если электрические параметры отвечают допустимым для вашего автотранспорта, то можно начинать монтаж. При необходимости светодиодные ленты можно делить на части. Делать это нужно по разметкам, нанесенным производителем, чтобы не повредить электросхему.

Как самостоятельно собрать цепь светодиодов. Зачем необходим стабилизатор напряжения и резистор

Цепь из трех светодиодов белого цвета с напряжением по 3,5 вольт и резистора, несложно собрать своими руками. Все лампочки соединяют последовательно, а разницу с напряжением автомобильной электросети компенсируют с помощью резистора на 100 Ом и мощностью 0, 5 Ватт. Его тоже подключают в цепь последовательно. Цепочек можно собрать несколько штук и подключить их параллельно, чтобы на всех участках было одинаковое падение напряжения. Лампочки собирают на фольгированном текстолите.

Стабилизатор напряжения, подключенный к цепи, поможет предотвратить снижение яркости фар в тот момент, когда автомобиль начнет движение

Для выполнения сборки понадобятся пластиковые хомуты и паяльник. Если вы профессионально умеете паять и разбираетесь в устройстве электропроводки вашего транспорта, то можете смело приступать к работе. Если таких знаний у вас нет, то лучше доверить работу профессионалам, чтобы не рисковать своим автомобилем. Они выполнят эту работу быстро и качественно. Ниже видео с тестом светодиодов 12 вольт.

На российских дорогах часто можно встретить автомобили, владельцы которых заменили стандартные лампы на светодиодные. В отличие от традиционных ламп, светодиоды для автомобиля 12 вольт характеризуются более высокой светоотдачей и долговечностью. Эта инструкция призвана обучить автомобилистов правильно подключать светодиодные лампы, вся полезная информация, а также схема, представлены ниже.

[ Скрыть ]

Что нужно знать автолюбителю перед заменой?

Перед тем, как вы решите подобрать и включить мощные и сверхъяркие светодиодные автомобильные лампы 12в вместо обычных, необходимо ознакомиться с основными данными. В первую очередь, поймите, что светодиод — это не лампа. Любые неправильные действия в процессе замены могут вызвать серьезные проблемы, и это касается не только диодных дамп, но и любых действий с проводкой в целом. В общем в этом процессе ничего сложного нет, но все-таки некоторые моменты следует учитывать.

Если вы решили подключить мощные и сверхъяркие автомобильные светодиодные лампочки, то учтите несколько нюансов:

Чтобы подключение было правильным, учитывайте напряжение бортовой сети. В авто этот показатель обычно составляет 12-13 вольт, если мотор заглушен и около 13-14.5 вольт, если мотор запущен.
Мощный и сверхъяркий мигающий светодиод обычно требует около 3.5 вольт напряжения, но здесь многое зависит от цвета. К примеру, желтые и красные диодные лампы потребляют около 2-2.5 вольт, в то время как белые, синие и зеленые — в районе 3-3.8 вольт. Если светодиодная лампочка для фары авто будет мощной, то типовой ток будет равен 350 мА, а если немощная — то около 20 мА.
Как показывает практика, не все автомобильные светодиоды, в отличие от традиционных ламп, позволяют должным образом осветить пространство вокруг. Данный момент необходимо учесть, если вы решили произвести замену диодных ламп в панели приборов. Кроме того, перед приобретением необходимо оценить тип линзы в лампе, возможно, есть смысл проконсультироваться с продавцом. К примеру, на узконаправленных диодных лампах расположена маленькая линза, это следует заранее проверить. Более оптимальным вариантом будет покупка нескольких видов, чтобы вы могли понять, какой из них вам более подойдет и какой нужен.
Любой диодный элемент 12 вольт имеет и плюс, и минус. Плюсом является анод, а минусом — катод (автор видео — TVTachki).

Помните о том, что вы не сможете просто извлечь из фары и включить мигающую диодную в бортовую сеть машины. Так вы его только сожжете, но результата не будет никакого. Также учитывайте, что автомобильные диодные элементы для фар и других целей разделяются по размерам, мощности, числу кристалликов, расположенных внутри. Кроме того, они обладают разной яркостью и цветом. В любом случае, в корпусе диодного компонента будет находиться полупроводниковый кристаллик, излучающий свет при прохождении напряжения через него.

Как делятся светодиоды для фар авто по мощности:

Маломощные диодные автомобильные элементы. Они не обладают охлаждением, поэтому являются менее долговечными. Кроме того, их использование в авто нецелесообразно, в основном они применяются в радиоаппаратуре.
Мощные диодные компоненты довольно долговечны, если вы будете правильно их использовать, то они могут прослужить около десяти лет. Также следует отметить, что такие мигающие диоды для фар авто почти не подвергаются нагрузкам.
Диодные автомобильные модули представляют собой алюминиевую пластинку, на которой расположен целый ряд светодиодов. Если пластина качественная, то ее стоимость будет довольно высокой. Что касается обычных китайских лент, то они сами по себе не мощные, соответственно, их использование актуально для подсветки вещевого ящика или приборной панели. Кроме того, они обладают пониженным ресурсом эксплуатации.

Учитывая все эти факторы, вы сможете определиться с тем, какой диод 12 вольт вам нужен. После этого можно приступать к подключению своими руками. Разумеется, если вы делаете это впервые, желательно использовать схему.

Подключаем светодиоды

Как правильно подключить лампочку на 12 вольт в авто своими руками? Неважно, мигающую или нет, в фару или панель приборов, об этом мы расскажем далее.

Рассмотрим пример подключения своими руками на модуле, учитывая несколько нюансов (схемы вы найдете ниже):

Панельки, то есть кластеры, рассчитываются на питание 12 вольт, такие устройства можно без проблем подключить к проводке авто и наслаждаться мигающими или просто яркими огоньками. Однако такие устройства обладают определенным недостатком — когда обороты мотора будут изменяться, яркость также будет то снижаться, то увеличиваться. Пусть это не критично, но глазу все же будет заметно. Но также нужно учесть, что такие кластеры хорошо светят тогда, когда напряжение в сети составляет 12.5 вольт, то есть если у вашем авто напряжение низкое, то светить лампочки будут слабо.
Сам по своей конструкции кластер состоит из самих диодов, а также резистора. Резисторы — это важный элемент любого кластера. На каждые три лампочки устанавливается один резистор, предназначенный для гашения лишнего напряжения. Если вы приобретаете ленту для фар, то, возможно, вам придется ее подрезать. При установке в фары нужно учитывать, что обрезать ленту необходимо в определенных местах.
Подключение светодиодов 12 вольт с резисторами в фары авто осуществляется последовательно. Вам необходимо сделать кластер, то есть подключить по очереди необходимое число лампочек друг к другу, а два вывода, которые будут находиться по краям — к сети авто. В этом случае речь идет о белых диодах, мощность которых составляет 3.5 W. То есть для сети с напряжением 12-14 вольт понадобится три лампочки, которые в общем будут потреблять не 12, а 10.5 вольт. Поскольку диоды обладают плюсом и минусом, последовательное соединение осуществляется таким образом, чтобы плюс одного элемента соединился с минусом другого (автор видео — Роман Щербань).

Пока еще кластер нельзя подключать напрямую своими руками, последовательно необходимо включить также резистор, то есть сопротивление. Показатель сопротивления должен быть равен 100-150 Ом, а мощность резистора должна составлять 0,5 Вт. Что касается резистора, то найти его — не проблема.

Подключение параллельно

При параллельном способе соединения своими руками вам потребуется подключить несколько цепей, каждая из которых будет состоять из трех лампочек и одного резистора сопротивления. В этом случае плюс подключается только к плюсу, соответственно, минус — только к минусу. Если подключается один автомобильный диод, то понадобится резистор с сопротивлением 550 Ом, для двух — сопротивление 300 Ом и т.д. Если информация вам непонятна, то изучите закон Ома.

Для сборки цепи своими руками вам потребуется только мультиметр.

Рассмотрим пример с диодом на 3.5 В и током 20 мА:

Сначала при помощи прибора следует произвести замеры показателя напряжения там, где вы планируете ставить лампу. Необходимо учитывать, что этот показатель может различаться в зависимости от места. К примеру, измерив напряжение, вы получаете 13 В.
Далее, от полученного показателя (в нашем случае 13 вольт), необходимо отнять 3.5 вольта светодиодной лампочки, в итоге вы получаете 9.5 В. Есть формула Ома, по которой делаются все соответствующие замеры. В ней указано, что ток измеряется в амперах, то есть показатель 20 мА равен 0.02 А.
Аналогичным образом по формуле следует понять, какое должно быть сопротивление. То есть полученный показатель 9.5В делится на 0.02 А. В итоге мы получаем 475 Ом.
Чтобы не допустить возможного перегревания резистора, необходимо заранее понять, какая должна быть мощность. Чтобы сделать это, следует напряжение умножить на ток, то есть 9.5*0.02. Показатель мощности составит 0.19 Вт. Но для того, чтобы все работало без перебоев, следует использовать небольшой запас, пусть мощность будет 0.5-1 Вт.
Затем мультиметр необходимо переключить на режим замера тока. Ваша задача заключается в том, чтобы измерить ток в разрыве сети между лампочкой и резистором. Заранее установите на приборе значение в 10А, далее, плюс АКБ подключается к плюсу мультиметра, а его минус подсоединяется к плюсу лампочки.
В итоге показатель на экране прибора должен составить около 20 мА. Поскольку на устройствах (диодах и резисторах) может быть разброс показаний, показатель будет различаться. Учтите, чем больше в лампочку будет попадать тока, тем мощнее она будет работать. Разумеется, слишком высокая яркость отражается на ресурсе эксплуатации лампы, соответственно, оптимальным вариантом будет выбрать ток 18 мА.

Заключение

Желательно использовать стабилизатор, благодаря нему яркость диодов не будет изменяться. С помощью стабилизатора вы сможете ограничить количество тока, который поступает на лампу. В целом даже подключение киловатта не повлияет на мощность.
Разумный совет для владельцев автомобилей, которые любят подсветку и устанавливают ее буквально везде. В этом случае есть смысл подсоединить диодные лампы к проводам музыкальных колонок. Сами выводы подсоединяются параллельно к колонкам. Если кластер будет подключен параллельно, то нагрузка на мультимедиа систему будет снижена, что позволит избежать ее перегрева. Однако это же будет способствовать снижению эффективности работы и мощности музыкальных колонок.
Используйте только качественные резисторы, так как от них зависит многое. То же самое касается и лампочек, если вы не хотите регулярно заниматься их заменой.
Действия по подключению светодиодов требуют особых знаний, так что если вы ими не располагаете, то лучше доверьтесь квалифицированному электрику.