Підключення світлодіода до харчування 5 і 12 Вольт: схеми з описом

З тих пір, як над’яскравих світлодіодів (LED) стали доступні широкому колу споживачів, до них відразу проявився великий інтерес. На основі LED можна створювати безліч цікавих світлотехнічних конструкцій. Однак, підключення світлодіода до 12 вольт, принципово відрізняється від підключення до 12 вольт тієї ж лампи розжарювання. У цьому матеріалі буде детально розказано про підключення світлодіодів до джерел живлення, які мають різну напругу.

Які світлодіоди підключають до 12 вольт?

Якщо коротко відповісти на питання, винесене в якості підзаголовка, то відповідь буде звучати так: ніякі! Неспеціалісту таку відповідь здасться парадоксальним, адже у продажу є світлодіоди, які, як заявляють продавці, розраховані на живлення від джерела 12 вольт.

Візьмемося стверджувати, що на конкретне напруга можуть бути розраховані тільки вироби на основі світлодіодів. Говорити про конкретному робочому напрузі LED некоректно. Це пов’язано з фізичними процесами, що протікають в ньому при випущенні світла.

Головними характеристиками цих процесів є робочий струм і максимально допустимий струм приладу. У довідниках і даташітах вказують напруги на світлодіодах при протіканні робочого струму. Ці величини використовують для розрахунків LED конструкцій, а не для вибору джерела живлення.

До речі, напруга в робочому режимі лежить всього лише в межах від 1.5 В до 3.5 В. Величина залежить, в основному, від кольору випускається LED. Менші напруги падають на червоних світлодіодах, великі значення відносяться до над’яскравих. Наявні в продажу світловипромінюючі діоди на 12 вольт не є поодинокими приладами.

Двенадцатівольтових LED це матриці, що складаються з декількох світлодіодів. Матриці являють собою світлодіодні збірки, зібрані з ланцюжків послідовно підключених приладів.

У кожній матриці є кілька ланцюжків, які підключені паралельно між собою. Коли говорять, що світлодіод розрахований на дванадцять вольт, то мають на увазі, що падіння напруги на послідовній ланцюжку з них при протіканні робочого струму становить приблизно 12 В.

Підключення надяскравих і потужних LED до 12В

Спочатку розглянемо спосіб підключення одного потужного над’яскравих світлодіода до 12 вольт. Припустимо, в нашому розпорядженні є прилад, робочий струм якого 350 мА. При цьому падіння напруги на ньому в робочому режимі складає приблизно 3.4 Вольта. Неважко підрахувати, що споживана потужність такого приладу складає 1 W.

Зрозуміло, що підключати його безпосередньо до 12 вольт не можна. Нам доведеться, якимось чином, «погасити» частина напруги. У найпростіших випадках для цих цілей застосовуються гасять (струмообмежуючі) резистори. Його з’єднують з світлодіодом послідовно. Схема харчування одного LED показана на фото.

Щоб розрахувати номінал струмообмежувального резистора користуються формулою:

R = (Uпит – Uраб) / Iраб.

Озброївшись калькулятором легко підрахувати, що опір буде складати близько 25 Ом. На ньому буде розсіюватися потужність, яку розраховують за формулою:

P = I2 * R.

У нашому прикладі потужність складе близько 3 ват. Знайти опір такій потужності досить важко, тому як резистором можна застосувати два резистора по 100 Ом потужністю 2 Вт, з’єднані паралельно.

В принципі на основі цих розрахунків вже можна створювати практичну конструкцію. Виконавши підключення світлодіода до 12В через вимикач, можна організувати додаткове підсвічування підкапотного простору автомобіля, багажника або рукавички боксу.

Ми показали, що створення такої схеми можливо, але застосування її нераціонально. Неважко помітити, що дві третини потужності споживаної конструкцією доводиться на резистор і, отже, витрачається даремно. Нижче ми розповімо, як уникнути непотрібних втрат.

Скільки LED можна підключити до 12В?

Очевидно, що за найпростішою схемою до джерела 12 Вольт можна підключити скільки завгодно. Головне, щоб у підключається джерела живлення вистачало потужності. Однак ми бачили, що при такій схемі підключення багато енергії витрачається марно.

Найпростішим виходом з цієї ситуації є зниження потужності розсіюється на струмообмежуючі резистор. Для зниження марно розсіюється, кілька світлодіодів підключають послідовно і живлять через один резистор. В цьому випадку падіння напруги на опорі виявляється значно менше. Отже, істотно знижуються втрати енергії. Розрахунок опору для послідовного підключення світлодіодів виконують за формулою:

R = (Uпит – nUраб) / Iраб.

Де n – кількість послідовно підключених LED.

У разі джерела 12 Вольт розумно підключати послідовно три світлодіода і один резистор. Падіння напруги на світлодіодах не перевищить 10.5 Вольта і на частку резистора залишиться всього 1,5 Вольт.

Таке технічне рішення широко застосовують, коли кількість підключаються до 12 вольт світлодіодів кратно трьом. Т. е. Так можна підключити 6, 9, 12, …, 3N LED. Наприклад, так роблять виробники світлодіодних стрічок. У них світлодіоди згруповані по три і харчуються через одну спільну опір.

Якщо потрібно підключити 4 світлодіода до 12 вольт, то доцільно згрупувати їх по 2, і кожну пару живити через струмообмежуючі резистор.

Послідовно слід підключати світлодіоди з однаковим робочим струмом. Інакше різні прилади будуть світити з різною яскравістю або буде перевищений ток якогось LED, і він вийде з ладу.

Що стосується підключення світлодіодів «розрахованих на 12 В» то краще встановити їх «робоча напруга» досвідченим шляхом. Для цього їх треба підключити до лабораторного блоку живлення і, поступово піднімаючи напругу, контролювати споживаний струм. Напруга, при якому робочий струм буде досягнуто, можна використовувати для розрахунку струмообмежувального резистора.

Як підключити LED до 3 або 5 вольт

Більшість малопотужних світлодіодів нормально працюють і від 3 і тим більше від 5 вольт. Виконати для них розрахунок токоограничивающих опорів можна за наведеною вище формулою.

При виготовленні конструкцій з автономними джерелами живлення, особливо якщо в них використовуються надяскравих «потужні» LED, такий підхід не прийнятний. Потужність, що розсіюється на резистором, значно скорочує термін його служби.

Тому в сучасних ручних ліхтарях, що працюють від низьковольтних батарей застосовують електронні перетворювачі напруги – драйвери. Втрати в драйверах набагато нижче, ніж на токоограничивающих резисторах. Зараз драйвери доступні і їх можна легко знайти в магазинах.

Маючи деякі пізнання в електроніці та навички роботи з паяльником, простий драйвер можна виготовити самостійно. Одна з простих схем перетворювача для потужного світлодіода приведена нижче.

Як підключити до 12 вольт автомобіля

Підключення світлодіодів до бортової мережі автомобіля не має суттєвих відмінностей від підключення до інших джерел живлення. Просто не потрібно забувати, що акумуляторна батарея автомобіля в нормальному стані видає не 12 Вольт, а приблизно 14 Вольт.

Ще при підключенні треба пам’ятати, що не в кожному автомобілі надійно працює система стабілізації напруги бортової мережі. Тому при розрахунках гасять резисторів краще приймати напруга живлення рівним 15 – 17 вольт. Це дещо знизить яскравість світіння, але зате значно подовжить термін служби, так як світлодіод працюватимуть в «щадному» режимі.

Відео про підключення

Перед підключенням радимо подивитися хороше відео для закріплення отриманих знань. Автор докладно і доступною мовою розповідає, як підключити світлодіод до 12 вольт від блоку живлення комп’ютера, як розрахувати резистор і інші нюанси.

підсумки

У висновку можна сказати, що при підключенні надяскравих світлодіодах потрібно брати до уваги такі міркування:

  • найважливішим параметром світлодіода є його робочий струм;
  • на гасять резисторах марно розсіюється енергія;
  • застосовуючи послідовне підключення можна зменшити втрати, з одночасним зменшенням кількості і потужність застосовуваних резисторів;
  • в бортовій мережі автомобіля не 12 Вольт, а дещо більше, і для надійної роботи підключаються світловипромінювальних діодів потрібно обов’язково враховувати цей фактор.

Запам’ятавши всі перераховані вище аспекти підключення, Ви з легкістю живити будь-який світлодіод, в будь-якій кількості, від будь-якого джерела живлення постійного струму 12 Вольт.

Ссылка на основную публикацию