Как подключить светодиод к 12 вольтам: расчет подключения в схемах

После статьи о подключении светодиодов к 220 В множество вопросов у посетителей отпало. Но возник другой вопрос — в частности: подключение светодиодов к 12 В. В большей своей части этим интересуются автолюбители.

Я хочу сделать схему. которая позволит питать от 1-3 светодиодов в параллель от 12 В. Воспользовавшись одним из онлайн калькуляторов высчитал, что мне нужны 2 резистора — 100 и 33 Ом. После сборки схемы 100 Ом резистор перегревается и происходит сбой. Что нужно сделать, чтобы резистор не перегревался? Оба резистора 1/2 Вт. Светодиоды 3,6 В. Андрей П.

Из множества вопросов выбрал один, наиболее интересный. И попробую более популярно объяснить процесс подключения светодиодов к 12 В.

Какие светодиоды подключают к 12 вольтам?

Если коротко ответить на вопрос, вынесенный в качестве подзаголовка, то ответ будет звучать так: никакие! Неспециалисту такой ответ покажется парадоксальным, ведь в продаже имеются светодиоды, которые, как заявляют продавцы, рассчитаны на питание от источника 12 вольт.

Возьмемся утверждать, что на конкретное напряжение могут быть рассчитаны только изделия на основе светодиодов. Говорить о конкретном рабочем напряжении LED не корректно. Это связанно с физическими процессами, протекающими в нем при испускании света.

Главными характеристиками этих процессов являются рабочий ток и максимально допустимый ток прибора. В справочниках и даташитах указывают напряжения на светодиодах при протекании рабочего тока. Эти величины используют для расчетов LED конструкций, а не для выбора источника питания.

Кстати, напряжение в рабочем режиме лежит всего лишь в пределах от 1.5 В до 3.5 В. Величина зависит, в основном, от цвета испускаемого LED. Меньшие напряжения падают на красных светодиодах, большие значения относятся к сверхъярким. Имеющиеся в продаже светоизлучающие диоды на 12 вольт не являются единичными приборами.

Двенадцативольтовые LED это матрицы, состоящие из нескольких светоизлучающих диодов. Матрицы представляют собой светодиодные сборки, собранные из цепочек последовательно подключенных приборов.

В каждой матрице имеется несколько цепочек, которые подключены параллельно между собой. Когда говорят, что светодиод рассчитан на двенадцать вольт, то подразумевают, что падение напряжения на последовательной цепочке из них при протекании рабочего тока составляет примерно 12 В.

Трансформатор нагревается при работе

Если куплен новый трансформатор, который после подключения и включения начал сильно нагреваться, нужно провести несколько операций:

  1. Проверить нагрузку энергопотребления в помещении и соответствие допустимого номинала трансформатора количеству подключенных к нему ламп.
  2. Проверит разводку розеток и освещения по группам.
  3. Проверить идет ли нагрузка на устройство.
  4. Посмотреть отзывы в интернете по купленному устройству. Вполне возможно, приобретен некачественный трансформатор.

Если нагревается трансформатор, который используется уже несколько лет, это показатель износа оборудования. Следует поменять его на новый. Лучше не игнорировать эти сигналы, так как можно столкнуться с оплавлением корпуса, а это создаст риск пожароопасной ситуации.

Подключение сверхярких и мощных LED к 12В

Сначала рассмотрим способ подключения одного мощного сверхъяркого светодиода к 12 Вольтам. Допустим, в нашем распоряжении имеется прибор, рабочий ток которого 350 мА. При этом падение напряжения на нем в рабочем режиме составляет примерно 3.4 Вольта. Нетрудно подсчитать, что потребляемая мощность такого прибора составляет 1 W.

Понятно, что подключать его напрямую к 12 Вольтам нельзя. Нам придется, каким-то образом, «погасить» часть напряжения. В простейших случаях для этих целей применяются гасящие (токоограничивающие) резисторы. Его соединяют со светодиодом последовательно. Схема питания одного LED показана на фото.

Чтобы рассчитать номинал токоограничивающего резистора пользуются формулой:

R=(Uпит – Uраб)/Iраб.

Вооружившись калькулятором легко подсчитать, что сопротивление будет составлять около 25 Ом. На нем будет рассеиваться мощность, которую рассчитывают по формуле:

P=I2*R.

В нашем примере мощность составит около 3 ватт. Найти сопротивление такой мощности довольно трудно, поэтому в качестве гасящего резистора можно применить два резистора по 100 Ом мощностью 2 Вт, соединенные параллельно.

В принципе на основе этих расчетов уже можно создавать практическую конструкцию. Выполнив подключение светодиода к 12В через выключатель, можно организовать дополнительную подсветку подкапотного пространства автомобиля, багажника или перчаточного бокса.

Мы показали, что создание такой схемы возможно, но применение ее нерационально. Нетрудно заметить, что две трети мощности потребляемой конструкцией приходится на гасящий резистор и, следовательно, тратится впустую. Ниже мы расскажем, как избежать ненужных потерь.

Сколько LED можно подключить к 12В?

Очевидно, что по простейшей схеме к источнику 12 Вольт можно подключить сколько угодно. Главное, чтобы у подключаемого источника питания хватало мощности. Однако мы видели, что при такой схеме подключения много энергии расходуется бесполезно.

Простейшим выходом из этой ситуации является снижение мощности рассеиваемой на токоограничивающем резисторе. Для снижения бесполезно рассеиваемой мощности, несколько светодиодов подключают последовательно и питают через один гасящий резистор. В этом случае падение напряжения на сопротивлении оказывается значительно меньше. Следовательно, существенно снижаются потери энергии. Расчет сопротивления для последовательного подключения светоизлучающих диодов выполняют по формуле:

R=(Uпит – nUраб)/Iраб.

Где n – количество последовательно подключенных LED.

В случае источника 12 Вольт разумно подключать последовательно три светодиода и один гасящий резистор. Падение напряжения на светодиодах не превысит 10.5 Вольта и на долю резистора останется всего 1,5 Вольт.

Такое техническое решение широко применяют, когда количество подключаемых к 12 Вольтам светодиодов кратно трем. Т. е. так можно подключить 6, 9, 12, …, 3N LED. Например, так поступают производители светодиодных лент. В них светодиоды сгруппированы по три и питаются через одно общее сопротивление.

Если нужно подключить 4 светодиода к 12 Вольтам, то целесообразно сгруппировать их по 2, и каждую пару питать через токоограничивающий резистор.

Последовательно следует подключать светодиоды с одинаковым рабочим током. Иначе разные приборы будут светить с различной яркостью или будет превышен ток какого-либо LED, и он выйдет из строя.

Что касается подключения светодиодов «рассчитанных на 12 В» то лучше установить их «рабочее напряжение» опытным путем. Для этого их надо подключить к лабораторному блоку питания и, постепенно поднимая напряжение, контролировать потребляемый ток. Напряжение, при котором рабочий ток будет достигнут, можно использовать для расчета токоограничивающего резистора.

Индикатор напряжения цифровой

Свечение неоновой лампочки или светодиода, конечно, надежный способ индикации наличия напряжения, но уж слишком малоинформативный, если цепь имеет несколько уровней напряжения. В этом случае на помощь приходит бурно развившаяся в последние десятилетия измерительная электроника.

Самым простым способом придать индикатору большую информативность является введение в его схему нескольких компараторов напряжения, которые срабатывают при разных его уровнях. Выход каждого из компараторов управляет своим элементом индикации на корпусе прибора.

Настоящий же индикатор напряжения цифровой получается, если измеряемое напряжение оцифровывается на встроенном АЦП, а затем через специальную схему подается на семисегментные элементы индикации, способные отобразить цифры от 0 до 9, или на малогабаритный матричный цифровой индикатор. По такой схеме строятся дорогостоящие профессиональные индикаторы напряжения.

Как подключить LED к 3 или 5 вольтам

Большинство маломощных светодиодов нормально работают и от 3 и тем более от 5 вольт. Выполнить для них расчет токоограничивающих сопротивлений можно по приведенной выше формуле.

При изготовлении конструкций с автономными источниками питания, особенно если в них используются сверхъяркие «мощные» LED, такой подход не приемлем. Мощность, рассеиваемая на гасящем резисторе, значительно сокращает время работы устройства.

Поэтому в современных ручных фонарях, работающих от низковольтных батарей применяют электронные преобразователи напряжения – драйверы. Потери в драйверах намного ниже, чем на токоограничивающих резисторах. Сейчас драйверы доступны и их можно легко найти в магазинах.

Имея некоторые познания в электронике и навыки работы с паяльником, простой драйвер можно изготовить самостоятельно. Одна из простых схем преобразователя для мощного светодиода приведена ниже.

Сфера применения приборов на 12 В

LED-лампы на 12, 24, 36 и 48 В со стандартными цоколями E14, E27, G4, GU10 могут использоваться для дома, при организации систем освещения транспортных средств, торговых залов, витрин или офисных помещений. Практически во всех случаях обычные лампы накаливания или галогенки можно заменить светодиодными аналогами.

Чаще всего низковольтные источники света устанавливают в помещениях с повышенной влажностью, включая ванные комнаты, кухню, сауну, подвал. Они же эксплуатируются и для уличного освещения. Светодиодная лампа с цоколем G4 монтируется в точечный светильник. Выбор в ее пользу следует делать при обустройстве подвесных потолков, поскольку светодиоды, несмотря на необходимость применения охлаждающих радиаторов, нагреваются существенно меньше обычных и галогенных устройств.

Как подключить к 12 вольтам автомобиля

Подключение светодиодов к бортовой сети автомобиля не имеет существенных отличий от подключения к другим источникам питания. Просто не нужно забывать, что аккумуляторная батарея автомобиля в нормальном состоянии выдает не 12 Вольт, а примерно 14 Вольт.

Еще при подключении надо помнить, что не в каждом автомобиле надежно работает система стабилизации напряжения бортовой сети. Поэтому при расчетах гасящих резисторов лучше принимать напряжение питания равным 15 – 17 вольт. Это несколько снизит яркость свечения, но зато значительно продлит срок службы, так как светодиод будут работать в «щадящем» режиме.

Ванная комната и реализация низковольтной подсветки

В любом доме или квартире существуют особые помещения, при отделке и организации освещения которых, нужно придерживаться определенных тонкостей работы. Такие особенности касаются ванной комнаты и кухни. Связано это с тем, что в ванной и кухне имеются повышенная влажность. Причем, если в кухне это не столь заметно, то в ванной влажность является основным критерием выбора не только варианта отделки, но также материалов и осветительных приборов. Причем к светильникам здесь имеются конкретные требования. Если ими пренебречь, то это может привести к печальным последствиям (проблемы со светом, электротравмы и пр.).

Освещение в ванной

Для ванной комнаты и других помещений, где имеется повышенная влажность, низковольтная система подсветки является наиболее предпочтительной. Это связано с тем, что подобная система работает при низком напряжении, которое не может причинить сильный вред здоровью людей даже в ситуации короткого замыкания. Удар током в 220 вольт может привести к остановке сердечной деятельности, а вот 12 вольт принесет только незначительный дискомфорт. Поэтому, стоя в душе или купаясь в ванной, не нужно беспокоиться о подобных рисках. Если все-таки в низковольтной системе освещения все же случилось короткое замыкание, то, скорее всего, либо сработает специально установленная дополнительная защита, либо трансформатор просто сгорит, обесточив осветительные приборы. Замена трансформатора не обойдется слишком уж дорого. Занимаясь установкой низковольтной системы подсветки в ванной комнате, необходимо использовать соответствующие светильники. Они должны отвечать следующим требованиям:

  • иметь высокий класс влагозащищенности (IP55 и выше);
  • иметь цоколь, который позволяет установить в светильнике галогеновые или светодиодные светильники;
  • простой уход за светильником;
  • длительный срок эксплуатации;
  • экологически чистые материалы, которые являются компонентами корпуса осветительного прибора.

Помните, что правильно подобранный светильник является залогом вашей безопасности в ванной комнате.

Итоги

В заключении можно сказать, что при подключении сверхъярких светодиодах нужно принимать во внимание следующие соображения:

  • важнейшим параметром светодиода является его рабочий ток;
  • на гасящих резисторах бесполезно рассеивается энергия;
  • применяя последовательное подключение можно уменьшить потери, одновременно уменьшив количество и мощность применяемых резисторов;
  • в бортовой сети автомобиля не 12 Вольт, а несколько больше, и для надежной работы подключаемых светоизлучающих диодов нужно обязательно учитывать этот фактор.

Запомнив все вышеперечисленные аспекты подключения, Вы с легкостью запитаете любой светодиод, в любом количестве, от любого источника питания постоянного тока 12 Вольт.

Разновидности светодиодных ламп

Источники света классифицируются по нескольким критериям:

  • Тип цоколя. Выпускаются традиционного исполнения с типоразмерами: E14, E27,E40. Так же производятся безцокольные модели ламп: G4, G5, G9 и т. д.
  • Температура свечения. Различают три типа излучаемого света: мягкий – температура от 2500 до 2700 °К, белый – 3800 – 4500 °К и холодный температура светового потока более 5000 °К
  • Тип светодиода. В Зависимости от мощности и назначения лампы светодиоды имеют разную конфигурацию, которая определяется видом кристалла. Он может иметь ножки для подключения или монтироваться непосредственно в плату.

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )

Поделиться:

Share on facebook
Share on twitter
Share on pinterest
Share on linkedin
Share on vk
Share on whatsapp

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показанОбязательные для заполнения поля помечены *

*

Популярные статьи:

Май 2022
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031  

Категории:

Для авторов
Возможно многие из Вас обладают хорошими знаниями в сфере строительства и ремонта.

Мы предлагаем Вам заработать на своих знаниях получать дополнительный доход.

Что от Вас требуется:

  1. умение писать уникальные статьи;
  2. отличное знание русского языка;
  3. наличие свободного времени;
  4. желание.

Подробности здесь...
Посетители сайта
1 посетитель просматривают эту страницу.
Пользователей: 1 робот

Сейчас читают:

Если вы хотите получать уведомления на свой E-mail о появлении новых статей, то рекомендуем вам чуть ниже ввести свой электронный почтовый адрес.