Podłączanie diody LED do napięcia 12 V
Dioda LED to wytrzymały element, który będzie działał skutecznie tylko wtedy, gdy zostanie prawidłowo zainstalowany. Dioda LED 12 V musi być podłączona ze szczególną ostrożnością. Na przykład musi być obecny rezystor ograniczający prąd, nie wolno zapominać o polaryzacji i należy unikać stosowania identycznych diod w tym samym obwodzie.
Co to jest
Diody LED od dawna cieszą się popularnością wśród opraw oświetleniowych. Wynika to z ich doskonałej efektywności energetycznej i długiej żywotności (w porównaniu z tradycyjnymi żarówkami). Ponadto, wraz ze wzrostem produkcji tych wyrobów, ceny nadal spadają.
Główne zalety:
- Trwałość - do 10 lat ciągłego świecenia;
- wytrzymałe - nie ulegają wstrząsom i wibracjom;
- Różnorodność - wiele rozmiarów i kolorów świecących elementów;
- Niskie zużycie energii - oszczędność około 10-krotna w porównaniu ze zwykłą żarówką o podobnych parametrach;
- bezpieczeństwo pożarowe - ze względu na niski pobór mocy nie przegrzewają się, a zatem nie mogą spowodować pożaru.
LED (light emitting diode) to skrót od angielskiej nazwy diody emitującej światło. Z fizyki szkolnej wiadomo, że jest ona biegunowa. Diody LED nie będą działać, jeśli polaryzacja zostanie odwrócona, w przeciwnym razie mogą się przepalić (zepsuć). Napięcie przebicia wstecznego struktury półprzewodnikowej wynosi 4-5 V. Może on nadal działać, jeśli jest prawidłowo podłączony, ale ulegnie zniszczeniu, co znacznie skróci jego żywotność.
Najprościej rzecz ujmując, dioda elektroluminescencyjna (LED) to urządzenie półprzewodnikowe, które świeci po przepuszczeniu przez nie prądu elektrycznego. Ponieważ światło jest generowane w stałym materiale półprzewodnikowym, diody LED są określane jako urządzenia półprzewodnikowe. Termin "oświetlenie półprzewodnikowe" odróżnia tę technologię od innych źródeł wykorzystujących rozgrzane żarniki (żarówki i halogeny wolframowe) oraz wyładowania gazowe (lampy fluorescencyjne).
Jak wybrać diodę LED do podłączenia do sieci 12 V?
Wymagany typ diod dobiera się na podstawie konkretnych zadań. Na rynku dostępnych jest wiele wariantów, od wskaźnikowych po wysokowydajne. Diody o niskim poborze mocy można wykorzystać do podświetlania przycisków i wskaźników na desce rozdzielczej samochodu. Proste diody o dużej jasności są stosowane do oświetlania wnętrz mieszkań lub samochodów. Diody LED o dużej mocy są montowane w reflektorach, światłach do jazdy dziennej samochodów lub w latarkach.
Z technicznego punktu widzenia nie ma żadnych ograniczeń dotyczących poboru mocy i prądu. Najważniejsze jest to, że napięcie diody nie może przekraczać napięcia zasilacza.
Ważnym czynnikiem jest wielkość i kształt obudowy. W zależności od zastosowania można stosować diody okrągłe lub SMD (montowane powierzchniowo). Wszystko zależy od potrzeb i zastosowania.
Jakie diody można podłączyć do napięcia 12 V?
Diody LED praktycznie nie mają ograniczeń napięciowych. Do napięcia 12 V można więc podłączyć prawie każdą diodę LED. Najważniejsze jest przestrzeganie zasad. Żarówki LED potrzebują zazwyczaj napięcia od 1,5 do 3,5 V, w zależności od koloru i jasności. Jeśli na półce sklepowej widzimy 12-woltową diodę LED, to tak naprawdę mamy do czynienia z zespołem wielu kryształów połączonych szeregowo.
opcje połączeń
Jest to dobry moment na zapoznanie się z podstawowymi opcjami połączeń.
Do pojedynczego opornika
Jak ustaliliśmy powyżej, dioda LED jest spolaryzowana. Dlatego jest on podłączony do zasilacza o stałym napięciu. Najczęściej spotykane typy pobierają prąd o natężeniu około 10-20 mA. Jest to zasadniczo główna cecha tej części. Drugim parametrem jest spadek napięcia. W przypadku zwykłych diod LED wynosi ono od 2 do 4 V.
Jedynym prawidłowym połączeniem jest połączenie z rezystorem ograniczającym prąd. Należy ją dobrać zgodnie z prawem Ohma. Rezystancję oblicza się jako różnicę między napięciem źródła a spadkiem napięcia podzieloną przez iloczyn maksymalnego prądu diody i współczynnika bezpieczeństwa (zwykle 0,75).
Prawo Ohma: "natężenie prądu w danym odcinku obwodu jest wprost proporcjonalne do napięcia przyłożonego do tego odcinka, a odwrotnie proporcjonalne do jego rezystancji".
Konieczne jest także obliczenie mocy opornika. Oblicza się go za pomocą prostego wzoru: Różnica napięcia źródła i spadku napięcia podniesiona do kwadratu podzielona przez rezystancję w omach.
Łączenie kilku diod LED w szereg
Okablowanie szeregowe to instalacja dwóch lub więcej diod LED w jednym rzędzie. W tym obwodzie również zastosowano pojedynczy rezystor ograniczający prąd. Wzór obliczeniowy jest taki sam dla pojedynczej diody, ale spadek napięcia jest sumowany.
Weźmy jako przykład naszą teoretyczną białą diodę LED dla napięcia 3 V i prądu 20 mA. Łączymy trzy urządzenia w szereg. Zatem suma naszych spadków napięcia wyniesie 9 V. Pozostałe trzy wolty dzielimy przez prąd o natężeniu 0,02 ampera i współczynniku niezawodności 0,75. W rezultacie okazuje się, że potrzebny jest jeden rezystor 200 omów.
Każda dioda do osobnego opornika
W tym układzie każda dioda LED jest podłączona do plusa i minusa zasilacza. Chociaż w sieci można znaleźć schematy z jednym wspólnym rezystorem, w praktyce takie rozwiązanie nie ma sensu. Nawet w jednej partii diody różnią się między sobą poborem prądu i spadkiem napięcia. W rezultacie intensywność świecenia diod będzie różna. Rezystancję oblicza się dla każdej diody osobno.
Jak sprawdzić polaryzację diody LED
Jeśli spojrzysz na zwykłą, okrągłą diodę elektroluminescencyjną, zauważysz, że oba styki nie są tej samej długości. Oznacza to katodę i anodę. Anoda jest dłuższa i jest podłączona do dodatniego wyjścia baterii lub zasilacza, a katoda do ujemnego wyjścia.
Również katoda w niektórych typach obudów może być oznaczona za pomocą małego nacięcia piłą. Zdarzają się wyjątki, dlatego zawsze warto zapoznać się z instrukcją obsługi danej diody.
Jak podłączyć do napięcia 12 V
Schemat podłączenia diody LED do zasilacza 12V nie różni się od standardowego, ale konieczne jest Oblicz opór i moc opornika. Do sprawdzenia lub wstępnego przetestowania zespołu wystarczy pojedynczy rezystor 1kΩ.
W przykładzie weźmiemy pod uwagę najbardziej rozpowszechniony typ diody LED - białą diodę LED o maksymalnym prądzie 20 mA. Zasadniczo napięcie nie odgrywa istotnej roli. Najważniejsze jest zapewnienie, aby prąd nie przekraczał maksymalnych dopuszczalnych parametrów. Spadek napięcia wynosi od 1,8 V do 3,6 V, w zależności od modelu. Dla ułatwienia obliczeń przyjmiemy napięcie 3 V.
Opór dla diod LED
Oblicz parametry:
- Różnica napięcia zasilającego i spadku napięcia wynosi 12-3=9.
- Iloczyn prądu maksymalnego (amperów) i współczynnika niezawodności - 0,02*0,75=0,015.
- Oblicz opór (kohm) - 9/0,015 = 600 (kohm).
Obliczanie mocy opornika:
- Różnica między napięciem zasilania a spadkiem napięcia wynosi 12-3=9.
- Zgodnie ze wzorem, podnieśmy ją do kwadratu - 9*9=81.
- Podzielone przez rezystancję opornika - 81/600 = 0,135 W.
Dlatego idealnie nadaje się do tego rezystor MRS25 (0,6 W, 600 Ω, ±1%). W połowie 2020 r. będzie kosztować około 8 rubli. Zazwyczaj nie jest konieczne obliczanie mocy rezystora. Jest to jednak ważne, aby przetestować przyszły montaż.
Podłączanie diod LED dużej mocy do napięcia 12 V
Przy podłączaniu nowoczesnych kryształów dużej mocy lub ich zespołów zasada działania się nie zmienia. W obwodzie musi być również obecny rezystor gaszący. Jako przykład może posłużyć popularna na chińskich targowiskach dioda LED. Jest to zespół kilku kryształów połączonych równolegle. Pobiera on prąd o natężeniu 350 mA, a napięcie nadal wynosi 3,4 V.
Podstawiając te parametry do naszego wzoru, można łatwo stwierdzić, że potrzebny jest opornik o oporze 32 omów i mocy 2,2 wata.
Efektywne podłączenie do jednego źródła zasilania
Powyżej dowiedzieliśmy się, że do jednego zasilacza można podłączyć nieograniczoną liczbę diod LED. Najważniejsze jest to, że moc jest wystarczająca. Jednak zwykłe połączenie żarówek równolegle z opornikiem dla każdej z nich jest nieefektywne. Z poprzedniego punktu wynika, że ponad 2/3 mocy jest rozpraszane przez rezystor ograniczający prąd. Dlatego często pojawia się pytanie, ile łącznie diod LED można podłączyć do napięcia 12 V.
Za najbardziej wydajne połączenie z napięciem 12 V uważa się łańcuch trzech diod LED połączonych szeregowo z jednym rezystorem. Ten sam układ jest stosowany we wszystkich taśmach LED zasilanych napięciem 12 V.
Problemy z okablowaniem
Schemat połączeń diod LED:
- Nie należy używać rezystora ograniczającego prąd. Ponieważ przez diodę LED będzie płynął zbyt duży prąd, wkrótce ulegnie ona awarii.
- Okablowanie szeregowe bez rezystora. Nawet jeśli myślisz, że podłączenie czterech 3-woltowych rezystorów do sieci 12 V to dobry pomysł, jesteś w błędzie. Ze względu na słabą kontrolę prądu elementy ulegają szybkiemu zniszczeniu.
- Użycie tego samego rezystora, gdy diody są połączone równolegle. Ze względu na różnice w charakterystyce diody będą świecić z różną intensywnością. Zwiększy się współczynnik pęknięć.
Zalecamy obejrzenie filmu na temat: Prawidłowe podłączanie diod LED.
Wniosek
Niezawodność diod LED jest znacznie wyższa niż modeli żarowych i wyładowczych, ale tylko wtedy, gdy są prawidłowo podłączone. Nie należy więc zapominać o konieczności zastosowania rezystora ograniczającego prąd, który dobiera się według prostego wzoru. Należy również bezwzględnie przestrzegać biegunowości, zwłaszcza w przypadku montażu diody w obwodzie 12 V.
