Подключение светодиода к 12 вольтам

Светодиод – это надежный элемент, который будет эффективно работать лишь в том случае, если правильно установить его. Включение светодиода на 12 вольт должно осуществляться особенно внимательно. Так, обязательно должен присутствовать токоограничивающий резистор, нельзя забывать о полярности, а также об использовании одинаковых диодов в одной цепочке.

Что это такое

Светодиоды уже давно стали популярными осветительными приборами. Это связано с их отличной энергоэффективностью и большим сроком службы (в сравнении с обычными лампочками). Кроме того, цены продолжают падать по мере увеличения производства данных изделий.

Основные преимущества:

• долговечность – до 10 лет непрерывного свечения;
• прочность – не боятся ударов и вибраций;
• разнообразие – множество типоразмеров и цветов свечения;
• низкое энергопотребление – экономичнее обычной лампочки примерно в 10 раз при схожих характеристиках;
• пожаробезопасность – из-за малого энергопотребления не перегреваются, поэтому не способны привести к пожару.

LED (light emitting diode) – это аббревиатура, обозначающая светоизлучающий диод. Из школьного курса физики известно, что он полярен. Поэтому светодиод не будет работать, если не соблюдается полярность, а также есть вероятность его сгорания(случится пробой). Обратное напряжение пробоя полупроводниковой структуры составляет 4-5 вольт. При этом он все равно может заработать при правильном подключении, однако в нем начнутся деструктивные процессы, что значительно снизит срок службы.

Проще говоря, светоизлучающий диод (LED) является полупроводниковым устройством, которое светится при прохождении через него электрического тока. Поскольку свет генерируется в твердом полупроводниковом материале, светодиоды описываются как твердотельные устройства. Термин «твердотельное освещение» отличает эту технологию от других источников, которые используют подогреваемые нити (лампы накаливания и вольфрам-галогеновые), а также газоразрядные (флуоресцентные лампы).

Как выбрать светодиод для подключения к 12 вольтам

Необходимый вид диодов подбирают исходя из конкретных задач. На рынке существует множество вариантов, от индикаторных до сверхмощных. Для подсветки кнопок и индикаторов на панели приборов в авто можно использовать маломощные диоды. Для подсветки интерьера квартиры или машины применяют простые сверхъяркие. Для установки в головную оптику, дневные головные огни автомобилей или в фонарики устанавливают мощные светодиоды.

Важным фактором является размер и форма корпуса. В зависимости от предназначения могут использоваться диоды в круглом корпусе или детали поверхностного монтажа (SMD). Все зависит от потребности и задач.

Какие диоды можно подключить к 12 вольтам

Для светодиодов практически нет ограничения по напряжению. Поэтому к 12 вольтам можно подключить почти любой из них. Главное — соблюдать правила. LED лампочкам обычно необходимо от 1,5 до 3,5 вольт в зависимости от цвета и яркости. Если на прилавке магазина вы встретите светоизлучающий диод на 12 вольт, то на самом деле вам предлагают сборку из нескольких кристаллов, включенных последовательно.

Варианты подключения

Самое время ознакомиться с основными вариантами подключения.

К одному резистору

Как мы уже выяснили выше, светодиод имеет полярность. Поэтому он подключаетсяк источнику питания постоянного напряжения. Самые распространенные виды потребляют около 10-20 мА. По сути – это главная характеристика детали. Вторым параметром указывают падение напряжения. Для обычных светодиодов оно находится в пределах 2-4 В.

Единственная правильная схема подключенияосуществляется с токоограничивающим резистором. Он подбирается по закону Ома. Сопротивление рассчитывается как разница напряжения источника и падения напряжения, деленная на произведение максимального тока диода и коэффициента надежности (обычно равен 0,75).

Также необходимо вычислить мощность резистора. Она рассчитывается по простой формуле: разница напряжения источника и падения напряжения в квадрате, деленная на сопротивлениев омах.

Последовательное подключение нескольких LED

Последовательное подключение – это установка двух и более светодиодов в один ряд. В данной схеме также используется один токоограничивающий резистор. Формула расчета аналогична для единичного диода, но падение напряжения суммируется.

Для примера возьмем наш теоретический светодиод белого цвета на 3 вольта и 20 mA. Мы последовательно подключаем три единицы. Таким образом, сумма нашего падения напряжения составит 9 вольт. Остаток в три вольта делим на силу тока в 0.02 ампера с коэффициентом надежности 0,75. В результате мы узнаем что нам потребуется один резистор на 200 Ом.

Каждый диод к отдельному резистору

В данной схеме каждый светодиод подключается к плюсу и минусу источника питания. Несмотря на то, что в Сети можно найти схемы с одним общим резистором, на практике такое решение нецелесообразно. Даже в одной партии диоды различаются по параметрам потребляемого тока и падения напряжения. В итоге мы получим разную интенсивность свечения диодов. Сопротивление рассчитывается для каждого диода отдельно.

Как узнать полярность светодиода

Рассматривая обычный круглый светоизлучающий диод, можно заметить, что два его вывода имеют разную длину. Таким образом обозначается катод и анод. Анод длиннее и подключаетсяк положительному выходу батареи или блока питания, а катод к отрицательному.

Также катод на некоторых типах корпусов может быть обозначен небольшим спилом. Бывают и исключения, поэтому всегда стоит изучать инструкцию к конкретному диоду.

Как подключить к 12 вольтам

Схема подключения светодиода к источнику питания 12 В не отличается от стандартной, но необходимо рассчитать сопротивление и мощность резистора. Для проверки или предварительного тестирования сборки достаточно одного резисторана 1 кОм.

Для примера возьмем самый распространенный тип светодиода– белый с максимальной силой тока 20 мА. По сути, вольтаж не играет особой роли. Главное, чтобы ток не превышал максимально разрешенные параметры. Падение напряжения в зависимости от модели составляет от 1,8 до 3,6 В. Для удобства расчетов возьмем 3 вольта.

Сопротивление для светодиодов

Вычисляем параметры:

• Разница напряжение источника питания и падения напряжения – 12-3=9.
• Произведение максимальной силы тока (ампер) и коэффициента надежности – 0.02*0,75=0,015.
• Рассчитываем сопротивление(кОм) – 9/0.015 = 600 (кОм).

Расчет мощности резистора:

• Разница напряжения источника питания и падения напряжения – 12-3=9.
• Согласно формуле, возводим в квадрат – 9*9=81.
• Делим на сопротивлениерезисторав омах – 81/600=0,135 Вт.

Таким образом, нам идеально подойдет резистор MRS25 (0,6 Вт, 600 Ом, ± 1%). На середину 2020 года его стоимость составляет около 8 рублей. Обычно нет необходимости высчитывать мощность резистора. Тем не менее, это важно делать для проверки будущей сборки.

Подключение мощных LED диодов к 12В

При подключении современных мощных кристаллов или их сборок принцип не меняется. В цепи также должен присутствовать гасящий резистор. Для примера можно взять популярный на китайских торговых площадках светодиод.  Это сборка из нескольких кристаллов, соединенных параллельно. Потребляемый ток составляет 350 mA, а напряжение по-прежнему 3,4 вольта.

Подставляя параметры в нашу формулы, мы легко узнаем, что нам потребуется установить резистор с сопротивлением 32 Ома и мощностью 2,2 Вт.

Эффективное подключение к одному ИП

Выше мы уже выяснили, что к одному источнику питания можно запитать неограниченное количество светодиодов. Главное, чтобы хватило мощности. Тем не менее, простое параллельное включение лампочек с резистором для каждой из них является неэффективным. Из предыдущего пункта мы увидели, что более 2/3 мощности рассеивается на токоограничивающем резисторе. Поэтому часто возникает вопрос, сколько всего светодиодов можно подключить к 12 в.

Наиболее эффективным подключением к 12 вольтам считается цепочки из трех последовательных светодиодов с одним резистором. По такой же схеме выпускаются все светодиодные ленты, работающие от блока питания на 12 В.

 Проблемы при подключении

Принципиальная схема подключения светодиодов:

1. Не использовать токоограничивающий резистор. Поскольку через светодиод будет проходить слишком большой ток, он вскоре выйдет из строя.
2. Последовательное включение без резистора. Даже если вам кажется, что запитать четыре 3-вольтовых резистора к 12-вольтовой сети – это хорошая идея, вы заблуждаетесь. Из-за слабого контроля силы тока элементы быстро разрушаются.
3. Использование одного резистора при параллельном подключении диодов. Из-за отличий в характеристиках диоды будут светить с разной интенсивностью. Увеличивается скорость разрушения.

Вывод

Надежность светодиодов гораздо выше ламп накаливания и газоразрядных моделей, но лишь при правильном подключении. Поэтому нельзя забывать о необходимости токоограничивающего резистора, который подбирается по простой форме. Также в обязательном порядке соблюдается полярность, особенно при монтаже диода к 12-вольтовой сети.