Як підключити надяскравий світлодіод до 12 Вольтів - LED світло - зроби сам - LED світло -Каталог

-->

Динамічний світло [4]

Заливне світло [6]

Світлодіодне освітлення [28]

LED компоненти [22]

LED світло - зроби сам [27]

-->

ВАЖЛИВО: Усі світлодіоди мають один головний електричний параметр, за якого забезпечується його нормальна робота. Це номінальний струм (I), що протікає через світлодіод. Світлодіод не можна вважати ні тривольтовим, ні двовольтовим. Через світлодіод потрібно пропустити струм (згідно з технічними характеристиками) і виміряти напругу на його висновках. Ця напруга і забезпечуватиме протікання струму через кристал світлодіода!

Для забезпечення протікання через кристал світлодіода номінального струму підключення світлодіодів до низьковольтних джерел постійної напруги можна зробити через опір.

Небагато понять зі шкільних уроків фізики:

Напруга 'U' вимірюється у вольтах (В),

струм 'I'- вимірюється в амперах (А),

опір 'R' вимірюється в омах (Ом).

Закон Ома:U = R * I.

Навчимося підключати світлодіоди до популярної напруги - 12 ст.

Розглянемо варіант, коли у розпорядженні є постійна напруга, без перешкод (наприклад, запозичений на якийсь час заряджений акумулятор з напругою на клемах 12 В), а потім розглянемо питання підключення до менш ідеальним джерелам (перешкоди, нестабільна напруга і т.п.).

Розглянемо найпоширеніші світлодіоди, розраховані струм 20 мА (тобто. 0,02 А). Наприклад, надяскраві світлодіоди SMD 3528 білого світіння.

Дивимося на шильдик акумулятора (не тільки дивимося, але ще дуже енергійно користуємося вимірювальнимприладом): є 12,0 В, а падіння напруги на світлодіоді SMD 3528 = 3,5 В. Значить треба кудись подіти зайвих 9,5 (12,0 - 3,5 = 9,5). Найпростіший спосіб – використання резистора (він же – опір). З'ясовуємо якийсь опір.

Закон Ома говорить:U = R * I R = U / I Струм, що протікає в ланцюзі I = 0,02 А. Опір потрібно підібрати таке, щоб на ньому погасилося 9,5, а потрібні 3,5 в дійшли до світлодіода. Звідси знаходимо необхідне R: R = 6,5 / 0,02 = 325 Ом Напруга на опорі перетворюється на тепло. Для того, щоб опір витримало навантаження і тепло, що виділяється, не привело до його виходу з ладу, треба обчислити розсіювану потужність опору. Як відомо (подумки повертаємося до шкільних уроків фізики) потужність:P = U * I

На опорі у нас 9,5 В при струмі 0,02А. Вважаємо: P = 9,5 * 0,02 А = 0,19 Вт. При купівлі опору просимо у продавця 330 Ом, потужністю не менше 0,25 Вт (краще більше, із запасом, щоб на душі було спокійніше, 0,5 Вт наприклад, але слід врахувати - чим більше потужність, тим більші розміри) . Підключаємо світлодіод (не забувши про полярність) через опір і відчуваємо хвилю радості - світлодіод світиться! Тепер розриваємо ланцюг між опором і світлодіодом, включаємо вимірювальний прилад і вимірюваємо струм, що протікає в ланцюгу. Якщо струм менше 20 мА, треба трохи зменшити опір, якщо більше 20 мА – збільшити. От і все ! Отримавши струм 20 мА, ми досягли оптимальної роботи світлодіода, а при такому режимі виробник гарантує 10 років безперервної роботи. Сідаємо і чекаємо на 10 років, якщо що не так - пишемо претензію на завод. У міру того, як акумулятор буде сідати, яскравість світлодіода буде зменшуватися. Після цього буде доречним повернути акумулятор на колишнємісце для заряджання.

Тепер визначимося із підключенням кількох світлодіодів.

Підключаємо 2 червоні послідовно.

У червоних світлодіодів напруга живлення нижче, ніж у білих, і дорівнює 2 ст.

2 шт * 2,0 = 4,0 В. Напруга живлення - 12 В, отже зайвих - 8,0 В. R = 8,0 / 0,02 = 400 Ом. P = 8,0 * 0,2 = 0,16 Вт. А якщо 6 штук – 6шт. * 2,0В = 12 В. Опір взагалі не потрібний. Аналогічно, наприклад, із синіми (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.

За таким принципом виготовлені світлодіодні стрічки, де кожен кластер має послідовний ланцюжок із 3 світлодіодів та струмообмежуючий резистор. Кожен кластер підключений у стрічці паралельно всім кластерам. Вся стрічка або окремий кластер підключається до 12 Вольтів. Від кількості кластерів, підключених до джерела живлення, залежить струм, що споживається стрічкою. * Нагадую, що всі ці схеми дійсні при постійній і стабільній напрузі, наприклад, від акумулятора 12 В. Тепер розглянемо більш складний варіант. Потрібно підключити до 12 Вольтів 30 штук червоних з падінням напруги по 2,0 В. На 12В можемо підключити лише 6 штук без опорів, отже з'єднуємо 6 штук послідовно. Підключаємо – світиться. З'єднуємо ще 6 штук і паралельно приєднуємо до першого ланцюжка. При цьому через кожні 6 шт буде текти струм 0,02А. Для підключення 30 червоних світлодіодів у нас вийде 5 ланцюжків по 6 світлодіодів із загальним струмом 5*0,02А = 0,1А (батарейок вистачить не на довго!). Якщо треба підключити до 12В 30 штук зелених з падінням напруги по 3,5В, то на 12В ми можемо підключити: 12В / 3,5В = 3,43 штуки. Ми не відрізатимемо від четвертого світлодіода 0,43 частини, а підключимо 3штуки + опір: 3 штуки * 3,5 В = 10,5 В. Зайва напруга: 12,0 В - 10,5 В = 1,5 В. Опір R = 1,5 В / 0,02 А = 75 Ом при потужності P = 1,5*0,02 = 0,03 Вт. Виходить 10 паралельних ланцюжків світлодіодів. А якщо раптом одному світлодіоду в процесі монтажу випадково довелося загинути і їх залишилося всього 29 штук, то з'єднуємо 9 ланцюжків по 3 штуки, і один ланцюжок з 2 штук + опір R = 250 Ом, P = 0,1 Вт.

Ось ми і згадали трохи основи фізики.

Нагадаю, що всі перераховані вище схеми розраховані на ідеальне джерело живлення, і в більшості випадків далекі від реальних умов експлуатації світлодіодів. Наприклад, у бортовій мережі автомобіля немає стабільних 12 Вольт, тому що при роботі генератора спостерігаються значні стрибки напруги. А знижуючий з 220 на 12 Вольт блок живлення так само повторює на виході всі коливання мережі.

Тепер розглянемо стабілізовану схему включення світлодіодів.

Технічна проблема стабілізації струму давно вирішена світовими розумами, які розробляють інтегральні мікросхеми. Торкнемося виготовлення стабілізатора струму з використанням мікросхеми LM317. Це досить просто, головне трохи витратитись на мікросхему.

Мікросхема LM317 при різному підключенні може працювати як стабілізатор напруги, або як лінійний стабілізатор струму. Для підключення світлодіода (див. малюнок) потрібно лише один опір, що задає струм. Величина опору розраховується за формулою: R = 1.2 / I (1.2 - падіння напруги на мікросхемі-стабілізаторі). Т. е., при струмі 20 мА, R = 1,2 / 0.02 = 60 Ом. Стабілізатори розраховані на максимальну напругу 35 вольт. При такому включенні, наприклад, білого світлодіода SMD 3528 з падінням напруги 3,3 Вольта можлива подачанапруги на стабілізатор від 4,5 до 35 вольт, при цьому струм на світлодіоді відповідатиме незмінному значенню в 20 мА!

Наприклад, при 12 Вольтах живлення до стабілізатора можна підключити послідовно 3 білих світлодіодів SMD 3528, не піклуючись про напругу на кожному з них, струм в ланцюгу буде протікати 20мА (а зайва напруга погаситься на стабілізаторі: 1,25 Вольта споживає мікросхема).

* Чим більше напруга гаситиметься на мікросхемі, тим більше вона грітиметься, тому рекомендується мікросхему встановлювати на радіатор.

Ось зразок стабілізації струму мікросхемою LM317 для надяскравого світлодіода 10 W. Надяскраві світлодіоди 10 Вт розраховані на живлення 9 -12 вольт зі струмом 900 мА (номінал резистора 1,3 Ом), тому таку схему можна підключити і до бортової мережі знижуючого мережевого блоку живлення. Головне не забувати, що на мікросхемі теж падає 1,25

Найнадійнішим способом підключення світлодіодів до 12 Вольтів є використання готових світлодіодних шим-драйверів, які крім стабілізації струму додатково мають масу корисних функцій: - схема із захистом від перевантаження по струму, короткого замикання, обриву в ланцюзі захисту.

Драйвер має захист від переполюсування, захист від перевантаження струмом, захист від короткого замикання та забезпечує необхідний стабільний струм при значних коливаннях в мережі 12 Вольт!

А, наприклад, мережний драйвер для 1-3 шт світлодіодів потужністю 1 W служить відразу і стабілізатором і блоком живлення потужністю 3 W, працює при вхідній напрузі AC 85-265V, забезпечує вихідний струм 300 мА та вихідну напругу DC 9-12V.