Включение лампы через диод и о светодиодных лампах
Уже не раз говорилось о включении ламп через диод для продления срока их службы и экономии электроэнергии. Так вот, ни в коем случае не используйте такое включение в жилых помещениях, иначе все сэкономленные деньги придется потратить на покупку очков или контактных линз. Известно, что врачи рекомендуют давать отдых глазам при просмотре телевизора и при работе на компьютере, так как глаза устают от экрана, мерцающего с частотой кадровой развертки 50 Гц. Сейчас все производители, заботящиеся о покупателях-пользователях, поднимают эту частоту выше 80 Гц. А тут мы сами себе устраиваем мерцающий свет, да еще с низкой частотой (50 Гц). Поэтому в данном случае я бы никому не рекомендовал таким образом экономить. А лампы через диод включать можно, но только в подсобных помещениях и при организации дежурного освещения. Словом там, где это действительно приносит выгоду – у нас на лестничной площадке такая лампа горит уже года три. В помещении же, где люди находятся постоянно, лучше установить промышленные энергосберегающие лампы (люминесцентные с ВЧ возбуждением). Несмотря на высокую цену окупятся они быстро.
И еще. Если вы хотите включить лампу через диод, не надо ломать голову с его подбором – установите диод КД202Р, можно прямо в проводку. Этот диод с запасом обеспечит нормальную работу лампы мощностью до 500 Вт, а больше и не надо, так как киловаттную лампу на лестничной клетке, я думаю, никто ставить не будет.
И опять об энергосбережении. В ближайшем будущем возможно использование для освещения светодиодов сверхвысокой яркости. Я сам держал в руках светодиодную лампу дальнего света для автомобиля с напряжением питания 12 В и потребляемым током 0,4 А (электрическая мощность такой лампы 4,8 Вт). А две такие лампы способны осветить комнату так же, как одна 150-ваттная лампа накаливания. Нетрудно подсчитать, что при замене лампы накаливания светодиодами коэффициент экономии окажется равным 30 (150 Вт / 4,8 Вт х 2). При этом у современных энергосберегающих ламп этот коэффициент равен всего 5 (лампа энергосберегающая мощностью 20 Вт эквивалентна 100-ваттной лампе накаливания).
Единственный недостаток светодиодных ламп – их высокая цена. Например, указанная выше светодиодная лампа стоит 15 долларов, однако цена на такие лампы быстро падает – еще год назад за такие деньги можно было купить лишь 1…2 сверхярких светодиода. Таким образом, через год-два светодиодные лампы (называемые еще кластерами, так как содержат до 50 отдельных светодиодов) станут доступны всем. Область применения таких ламп – неограничена. Экономичные кластеры бывают направленного и ненаправленного излучения, разных цветов, практически не греются. При этом для светодиодных ламп требуется низкое напряжение питания, что позволяет всю осветительную сеть перевести на напряжение 12…24 В, в результате устраняется опасность поражения электротоком и появляется возможность обеспечить от аккумулятора резервное освещение не слабее основного. Я сам разработал конструкцию светодиодной лампы на произвольное напряжение от 3 до 24 В, заменяющую 50-ваттную лампу накаливания, однако цена ее все же пока слишком высока около 200 рублей. Однако вполне доступны одиночные светодиоды белого свечения повышенной яркости (цена около 20…30 рублей), которые можно использовать и для резервного освещения (фактически они эквивалентны стандартной лампе для карманного фонаря на 3,5 вольта), и для локального освещения (клавиатуры компьютера, телефона и т. п.).
К достоинствам светодиодных ламп можно отнести еще их малые габариты и массу, да и срок службы и отдельных светодиодов, и кластеров – минимум 100 000 ч.
Расчёт ограничительного резистора
Взглянув на вольт-амперную характеристику светодиода, становится понятно: насколько важно не ошибиться при расчёте ограничительного резистора
- U – напряжение питания, В;
- ULED – прямое падение напряжения на светодиоде (паспортное значение), В;
- I – номинальный ток (паспортное значение), А.
Полученный результат следует округлить до ближайшего номинала из ряда Е24 в большую сторону, а затем рассчитать мощность, которую должен будет рассеивать резистор:
R – сопротивление резистора, принятого к установке, Ом.
Более подробную информацию о расчётах с практическими примерами можно получить в статье о расчете резистора для светодиода. А тот, кто не желает погружаться в нюансы, может быстро рассчитать параметры резистора с помощью онлайн-калькулятора.
Принцип работы
Блок питания
Для меньшего износа нити накаливания необходимо сгладить скачок, т. е. обеспечить плавное включение и выключение ламп накаливания. Значит, нужно оптимальное соотношение температуры спирали и напряжения, что приведет к нормализации режима и, как следствие, сохранению работоспособности светового прибора на более долгий срок. Помочь может схема плавного включения ламп накаливания, если конкретно – нужно использовать специальный блок питания. В течение короткого времени нить накала разогреется до необходимого предела как температуры, так и напряжения, установленного человеком.
Блок питания для плавного запуска
Если выставить уровень питания на 180 В, то, естественно, сила светового потока уменьшится на две трети, но при установке более мощных потребителей возможно добиться нужного уровня освещенности, обеспечивая плавный пуск ламп накаливания, при этом будет и экономия энергии, и продление срока эксплуатации самого светового прибора.
При приобретении такого блока плавного включения лампочек с нитью накаливания нужно уточнить, устойчиво ли устройство к высоким скачкам напряжения в сети. В идеале предельный запас по этому параметру должен превышать 25–30 %. И чем выше уровень этого показателя, тем больших размеров будет устройство. Необходимо учитывать этот факт, ведь блок плавного включения нужно где-то расположить.
Устройство плавного включения
Алгоритм работы устройства плавного включения лампы накаливания 220 В тот же, что и у блока питания, но УПВЛ имеет значительно меньшие размеры, благодаря чему его можно поместить и под колпак потолочного светильника, и непосредственно за выключатель (в тот же подрозетник), а также в соединительную коробку.
Подключать это устройство к сети 220 В нужно последовательно, соединив на фазный провод. А при условии, что напряжение на лампу подается в 12 В или 24 В, УПВЛ требуется его последовательное включение в схему до понижающего трансформатора.
Схема и внешний вид устройства плавного запуска лампы
Диммирование
Широко распространено использование в быту светорегуляторов или диммеров. Эти устройства также монтируются в схемы включения ламп накаливания и управляют уровнем подачи напряжения на светильник либо механическим (посредством вращения ручки), либо автоматическим способом. В цепь они чаще всего введены на место штатного выключателя (хотя есть более сложные модели, устанавливающиеся и на ввод напряжения в квартиру).
Самые простейшие диммеры – с поворотным механизмом регулировки. В таком устройстве возможна регулировка подачи от нуля до максимального напряжения в сети. Существуют такие приборы с дистанционным, сенсорным, звуковым и автоматическим (при помощи таймера) управлением.
Включение светодиодов от блока питания
Речь пойдёт о блоках питания (БП), работающих от сети переменного тока 220 В. Но даже они могут сильно отличаться друг от друга выходными параметрами. Это могут быть:
- источники переменного напряжения, внутри которых есть только понижающий трансформатор;
- нестабилизированные источники постоянного напряжения (ИПН);
- стабилизированные ИПН;
- стабилизированные источники постоянного тока (светодиодные драйверы).
Подключить светодиод можно к любому из них, дополнив схему нужными радиоэлементами. Чаще всего в качестве блока питания применяют стабилизированные ИПН на 5 В или 12 В. Данный тип БП подразумевает, что при возможных колебаниях напряжения сети, а также при изменении тока нагрузки в заданном диапазоне напряжение на выходе изменяться не будет. Это преимущество позволяет подключать к БП светодиоды, используя только резисторы. И именно такой принцип подключения реализован в схемах с индикаторными светодиодами.
Подключение мощных светодиодов и светодиодных матриц нужно производить через стабилизатор тока (драйвер). Несмотря на их более высокую стоимость, только так можно гарантировать стабильную яркость и продолжительную работу, а также исключить преждевременную замену дорогостоящего светоизлучающего элемента. Такое подключение не требует наличия дополнительного резистора, а светодиод присоединяется непосредственно к выходу драйвера с соблюдением условия:
- Iдрайвера – ток драйвера по паспорту, А;
- ILED – номинальный ток светодиода, А.
В качестве источника питания можно использовать даже одну пальчиковую батарейку на 1,5 В. Но для этого придётся собрать небольшую электрическую схему, которая позволит повысить напряжение питания до нужного уровня. О том, как это сделать, можно узнать из статьи «Как подключить светодиод от батарейки на 1,5 В».
Что необходимо учесть автолюбителю перед заменой?
Чтобы своими руками правильно, используя схему подключения, подсоединить светодиодные лампочки, в первую очередь нужно разобраться с основной информацией. Для начала нужно понимать, что 12-вольтовый моргающий автомобильный диод — это не лампа.
Подключение светодиодов к бортовой сети на 12 вольт должно производиться с учетом некоторых моментов:
- В первую очередь, чтобы обезопасить подключение, нужно учесть напряжение, которое присутствует в автомобильной электросети. Как правило, этот параметр составляет около 12-13 вольт при отключенном двигателе и около 13-14.5 вольт при заведенном.
- В среднем один яркий и мощный диод нуждается в 3.5 вольтах питания, однако данный показатель также может варьироваться в зависимости от цвета. Например, желтый либо красный мигающий светодиод для авто будет потреблять около 2.3 вольт, а белые либо синие элементы — по 3.5 вольт в среднем.
- В отличие от стандартных лампочек накаливания, светодиодные сборки позволяют более качественно осветить поверхность вокруг, что особенно хорошо для их установки в приборные панели.
- Перед покупкой следует проверить тип линзы, установленной в лампочке. Бывают узконаправленные устройства, оснащенные небольшими по размерам линзами.
- Вне зависимости от типа, диодные элементы на двенадцать вольт имеют как положительный вывод, так и отрицательный. Положительный контакт в данном случае, это анод, а отрицательный — катод.
Светодиоды с разными цоколями
Чтобы правильно подобрать диодные элементы на 12в, нужно ориентироваться в их разновидностях, а делятся они между собой по мощности:
- Маломощные устройства не имеют системы охлаждения, поэтому их ресурс эксплуатации обычно низкий. В автомобилях таких устройства есть смысл использовать только в качестве индикаторов, к примеру, включения дневных ходовых огней или при установке контроллера разряда АКБ.
- Мощные диоды 12в имеют более высокий ресурс эксплуатации, при правильном использовании они могут проработать до 10 лет. Нужно учитывать, что такие диодные элементы не подвергаются большим нагрузкам.
- Модули. Такие устройства представляют собой стальную пластину, на которую вмонтирован целый ряд диодных элементов. Цена модуля зависит от его надежности и качества производства — чем лучше качество, тем выше цена. Модули не нужно путать с китайскими лентами, поскольку их эксплуатация возможна, разве что, для подсветки контрольного щитка или бардачка.
Схема подключения диода в авто
Напряжение питания светодиодов
Несмотря на то что электрический параметр №1 для светодиода – это номинальный ток, часто для расчётов необходимо знать напряжение на его выводах. Под понятием «напряжение светодиода» понимают разницу потенциалов на p-n-переходе в открытом состоянии.
Оно является справочным параметром и вместе с другими характеристиками указывается в паспорте к полупроводниковому прибору. 3, 9 или 12 вольт… Часто в руки попадают экземпляры, о которых ничего не известно. Так как узнать падение напряжения на светодиоде?
Теоретический метод
Прекрасной подсказкой в этом случае является цвет свечения, внешняя форма и размеры полупроводникового прибора. Если корпус светодиода выполнен из прозрачного компаунда, то цвет его остаётся загадкой, разгадать которую поможет мультиметр.
Для этого переключатель цифрового тестера переводят в положение «проверка на обрыв» и щупами поочерёдно касаются выводов светодиода. У исправного элемента в прямом смещении будет наблюдаться небольшое свечение кристалла. Таким образом, можно сделать вывод не только о цвете свечения, но и о работоспособности полупроводникового прибора.
Светоизлучающие диоды разных цветов изготавливают из различных полупроводниковых материалов. Именно химический состав полупроводника во многом определяет напряжение питания светодиодов, точнее, падение напряжение на p-n-переходе.
В связи с тем, что в производстве кристаллов используют десятки химических соединений, точного напряжения для всех светодиодов одного цвета не существует. Однако есть определённый диапазон значений, которых зачастую достаточно для проведения предварительных расчетов элементов электронной цепи.
С одной стороны, размер и внешний вид корпуса не влияют на прямое напряжение светодиода. Но, с другой стороны. через линзу можно увидеть количество излучающих кристаллов, которые могут быть соединены последовательно. Слой люминофора в SMD светодиодах может скрывать целую цепочку из кристаллов.
Ярким примером является миниатюрные многокристальные светодиоды от компании Cree, падение напряжения на которых зачастую значительно превышает 3 вольта. В последние годы появились белые SMD светодиоды, в корпусе которых размещено 3 последовательно соединённых кристалла. Их часто можно встретить в китайских светодиодных лампах на 220 вольт.
Естественно убедиться в исправности LED-кристаллов в такой лампе при помощи мультиметра не удастся. Стандартная батарейка тестера выдаёт 9 В, а минимальное напряжение срабатывания трёхкристального белого светоизлучающего диода – 9,6 В. Также встречаются двухкристальная модификация с порогом срабатывания от 6 вольт.
Практический метод
Самые точные данные о прямом падении напряжения на светодиоде можно получить путём проведения практических измерений. Для этого понадобится регулируемый блок питания (БП) постоянного тока с напряжение от 0 до 12 вольт, вольтметр или мультиметр и резистор на 510 Ом (можно больше). Лабораторная схема для тестирования показана на рисунке.
Здесь всё просто: резистор ограничивает ток, а вольтметр отслеживает прямое напряжение светодиода. Плавно увеличивая напряжение от источника питания, наблюдают за ростом показаний на вольтметре. В момент достижения порога срабатывания светодиод начнёт излучать свет.
В какой-то момент яркость достигнет номинального значения, а показания вольтметра перестанут резко нарастать. Это означает, что p-n-переход открыт, и дальнейший прирост напряжения с выхода БП будет прикладываться только к резистору. Текущие показания на экране и будут номинальным прямым напряжением светодиода.
Если ещё продолжить наращивать питание схемы, то расти будет только ток через полупроводник, а разность потенциалов на нём изменится не более чем на 0,1-0,2 вольт. Чрезмерное превышение тока приведёт к перегреву кристалла и электрическому пробою p-n-перехода.
Если рабочее напряжение на светодиоде установилось около 1,9 вольт, но при этом свечение отсутствует, то возможно тестируется инфракрасный диод. Чтобы убедиться в этом, нужно направить поток излучения на включенную фотокамеру телефона. На экране должно появиться белое пятно.
В отсутствии регулируемого блока питания можно запитать светодиод «кроной» на 9 В. Также можно задействовать в измерениях сетевой адаптер на 3 или 9 вольт, который выдаёт выпрямленное стабилизированное напряжение, и пересчитать номинал сопротивления резистора.
Включение в сеть переменного тока
Подключать светодиоды от БП не всегда целесообразно. Особенно, если речь идёт о необходимости сделать подсветку выключателя или индикатор наличия напряжения в сетевом удлинителе. Для подобных целей достаточно будет собрать одну из простых схем подключения светодиода к сети 220 В. Например, схема с токоограничительным резистором и выпрямительным диодом, защищающим светодиод от обратного напряжения. Сопротивление и мощность резистора вычисляют по упрощённой формуле, пренебрегая падением напряжения на светодиоде и диоде, так как оно на 2 порядка меньше напряжения сети:
Из-за большой мощности рассеивания (2–5 Вт), резистор часто заменяют неполярным конденсатором. Работая на переменном токе, он как бы «гасит» лишнее напряжение и почти не нагревается.
Последовательное подключение светодиодов
При последовательном соединении через токоограничивающий резистор в одну цепочку собираются несколько светодиодов, причем катод предыдущего припаивается к аноду последующего:
В схеме, по всем светодиодам будет проходить один ток (20мА), а уровень напряжения будет состоять из сумм падения напряжения на каждом. Это означает, используя данную схему подключения, нельзя включить в цепь любое количество светодиодов, т.к. оно ограничено падением напряжения.
Падение напряжения – это уровень напряжения, которое светоизлучающий диод преобразует в световую энергию (свечение).
Например, в схеме падение напряжения на одном светодиоде составит 3 Вольта. Всего в схеме 3 светодиода. Источник питания 12В. Считаем, 3 Вольта * 3 led = 9 В — падение напряжения.
После несложных расчетов, мы видим, что не сможем включить в схему последовательного подключения более 4 светодиодов (3*4=12В), запитывая их от обычного автомобильного аккумулятора (или другого источника с напряжением 12В).
Если захотим последовательно подключить большее количество LEd, то понадобится источник питания с большим номиналом.
Данная схема довольно часто встречалась в елочных гирляндах, однако из-за одного существенного недостатка в современных светодиодных гирляндах применяют смешанное подключение. Что за недостаток, разберем ниже.
- Недостатки последовательного подключения:
- При выходе из строя хотя бы одного элемента, не рабочей становится вся схема.
- Для питания большого количества led нужен источник с высоким напряжением.
Последовательное подключение
При последовательном соединении через токоограничивающий резистор в одну цепочку собираются несколько светодиодов, причем катод предыдущего припаивается к аноду последующего:
В схеме, по всем светодиодам будет проходить один ток (20мА), а уровень напряжения будет состоять из сумм падения напряжения на каждом. Это означает, используя данную схему подключения, нельзя включить в цепь любое количество светодиодов, т.к. оно ограничено падением напряжения.
Например, в схеме падение напряжения на одном светодиоде составит 3 Вольта. Всего в схеме 3 светодиода. Источник питания 12В. Считаем, 3 Вольта * 3 led = 9 В — падение напряжения.
После несложных расчетов, мы видим, что не сможем включить в схему параллельного подключения более 4 светодиодов (3*4=12В), запитывая их от обычного автомобильного аккумулятора (или другого источника с напряжением 12В).
Если захотим последовательно подключить большее количество LEd, то понадобится источник питания с большим номиналом.
Данная схема довольно часто встречалась в елочных гирляндах, однако из-за одного существенного недостатка в современных светодиодных гирляндах применяют смешанное подключение. Что за недостаток, разберем ниже.
Недостатки последовательного подключения
- При выходе из строя хотя бы одного элемента, не рабочей становится вся схема;
- Для питания большого количества led нужен источник с высоким напряжением.
Видео «Особенности подключения диодных ламп в авто»
Что нужно учесть и каких ошибок нельзя допустить — рекомендации от специалиста по подключению диодных источников освещения приведены на видео ниже (автор — канал Радиолюбитель).
Привет всем читателям моего БЖ!
Многие у меня спрашивают про подключение светодиодов в ботовую сеть автомобиля, про подключение бегущих повротников и прочее… Решил написать этот пост, ибо надоело все это рассказывать в личке.
1) Чем питается светодиод? Током? Напряжением?
Многие ошибочно думают, что светодиоды питаются напряжением. Они ошибаются. Видя в описании светодиода, например, “20 мА, 3.4 В” люди думают, что светодиод работает от 3.4 Вольт.
Давайте разберемся. Светодиод питается током (из примера выше — 20 мА). Если он получит свой ток, то на нём потеряется 3.4 Вольта. Т.е.: подаем на светодиод 12 вольтр, ток 20 миллиампер, после светодиода напряжение будет уже 12-3.4=8.6 вольт. Проясняется картинка?))) Если подключим ещё один светодиод — 8.6-3.4=5.2 Вольт. Ага) Ещё один? Легко! 5.2-3.4=1.8 вольт. Ещё один? А вот хрен! А куда девать эти 1.8 вольт? Кто помнит школьный курс физики, то напряжение будет рассеиваться в виде тепла на резисторе (это я уже своими словами написал).
Чем же стабилизировать ток и напряжение для светодиода?
Тут вообще в помощь пост Максима Shuffle . Я не буду его полностью перепечатывать, лишь укажу самое основное.
а) Линейные стабилизаторы напряжения.
К таковым относятся всякие 78L05, 78L12 и прочие (в том числе и отечественные аналоги — КРЕНки). Очевидный минус — чтобы получить 12 вольт нужно как минимум на 1.5 вольта больше подать. Подали меньше — меньше получили. А если из 14.5 вольт надо получить 5? Вроде и должны получить, но куда девать остальные вольты? Правильно — превращать в тепло. А если и за стабилизатором много чего подключено, то получится не плохой такой утюг.
б) Всеми любимая LM317
По сути — тоже самое. Но можно настраивать под свои хотели обвязкой в виде резисторов. А опять таки, куда излишкам напряжения деваться? Превращаться в тепло. Попробуйте подать на LM’ку без радиатора 12 вольт, а на выходе получить 3. Врядли вы продержите на ней палец более 5 секунд…
в) стабилизаторы тока. PT4115
В наше время много где встречается это драйвер (да, именно это микросхема называется драйвером). Какая у него суть: в зависимости от резисторов в его обвязке он стабилизирует ток. По даташиту посчитали, поставили — получили что хотим. Надо ток 300 мА — ставим резюк, катушку, все остальное, — получаем на выходе ток 300 мА. Подали 12 вольт — остальное, не нужное светодиоду, рассеялось в виде тепла. Круто? Не особо, но уже интереснее. В принципе, запитывал светодиод от 14 вольт, когда на нём падение напряжения 3 вольта, драйвер был холодный. Могёт, умеет, практикует.
г) Резистор обыкновенный.
Да, тот самый резистор, который тусуется на любой светодиодной ленте. Нахрен нужен? Ток стабилизировать. Но он расcчитан на 12 вольт… А если в авто 14.5? То он уже не справится…UPD. Резистор рассчитан, что на входе будет 12 вольт. У него есть такой параметр как “мощность”. Мощность есть произведение тока на напряжение. На напряжение, оставшееся после светодиодов. Перемножили — получили необходимую мощность в Ваттах. “А что, если мощность будет меньше?” А будет сильнее нагреваться и быстрее наступит его смерть. Может просто перегорит, а может сойдёт с ума и спалит светодиоды, за которыми он “присматривает”
Сейчас многие начнут писать “Я подключил ленту в авто напрямую, без всяких стабилизаторов! Гавно, а не пост!” Подключили — молодцы, работает — “пацаны вообще ребята”
3) Подключение бегущий поворотников.
Так сложилось, что проще управление светодиодом делать по “минусу”. Почему? А вот ответ. Мне лень было все рисовать, по этому картиники я стеребонькал у Егора BOYka59 . Итак.
Хотим подключить мощные светодиоды (до 1 Ампера) — юзаем вот эту схему. На каждый светодиод ставим свой драйвер тока.
Хотим менее мощные светодиоды? Тогда вот так
Разбирая подключение светодиодной ленты в машине, главное не идти в разрез с правилами дорожного движения и здравым смыслом. В конце рассмотрим законность наружной светодиодной подсветки авто и возможные последствия при встрече с инспекторами ГИБДД.
Установка светодиодов на авто не требует особых знаний и навыков, поэтому дооснащение водители производят своими руками, зачастую без учёта специфики питания светодиодов. Неправильно подключенная лента, это краткий срок ее работы.
Разберем, как правильно провести светодиодную ленту в машину и как ее подсоединить.
Как выбрать нужный драйвер?
Тут все очень просто. Выбирать нужно всего лишь по трем параметрам:
- выходной ток;
- максимальное выходное напряжение;
- минимальное выходное напряжение.
Выходной (рабочий) ток драйвера светодиодов — это самая важная характеристика. Ток должен быть равен оптимальному току для светодиодов.
Например, в нашем распоряжении оказалось 10 штук полноспектральных светодиодов для фитолампы:
Номинальный ток этих диодов — 700 мА (берется из справочника). Следовательно, нам нужен драйвер тока на 700 мА. Ну или чуточку меньше, чтобы продлить срок жизни светодиодов.
Максимальное выходное напряжение драйвера должно быть больше, чем суммарное прямое напряжение всех светодиодов. Для наших фитосветодиодов прямое напряжение лежит в диапазоне 3. 4 вольта. Берем по-максимуму: 4В х 10 = 40В. Наш драйвер должен быть в состоянии выдать не менее 40 вольт.
Минимальное напряжение, соответственно, рассчитывается по минимальному значению прямого напряжения на светодиодах. То есть оно должно быть не более 3В х 10 = 30 Вольт. Другими словами, наш драйвер должен уметь снижать выходное напряжение до 30 вольт (или ниже).
Таким образом, нам нужно подобрать схему драйвера, рассчитанного на ток 650 мА (пусть будет чуть меньше номинального) и способного по необходимости выдавать напряжение в диапазоне от 30 до 40 вольт.
Следовательно, для наших целей подойдет что-нибудь вроде этого:
Разумеется, при выборе драйвера диапазон напряжений всегда можно расширять в любую сторону. Например, вместо драйвера с выходом на 30-40 В прекрасно подойдет тот, который выдает от 20 до 70 Вольт.
Примеры драйверов, идеально совместимых с различными типами светодиодов, приведены в таблице:
| Светодиоды | Какой нужен драйвер |
| 60 мА, 0.2 Вт (smd 5050, 2835) | см. схему на TL431 |
| 150мА, 0.5Вт (smd 2835, 5630, 5730) | драйвер 150mA, 9-34V (можно одновременно подключить от 3 до 10 светодиодов) |
| 300 мА, 1 Вт (smd 3528, 3535, 5730-1, LED 1W) | драйверы 300мА, 3-64V (на 1-24 последовательно включенных светодиода) |
| 700 мА, 3 Вт (led 3W, фитосветодиоды) | драйвер 700мА (для 6-10 светодиодов) |
| 3000 мА, 10 Ватт (XML2 T6) | драйвер 3A, 21-34V (на 7-10 светодиодов) или см. схему |
Кстати, для правильного подключения светодиодов вовсе не обязательно покупать готовый драйвер, можно просто взять какой-нибудь подходящий блок питания (например, зарядник от телефона) и прикрутить к нему простейший стабилизатор тока на одном транзисторе или на LM317.
Готовые схемы стабилизаторов тока для светодиодов можно взять из этой статьи.
Подключение светодиода к источнику питания 12 В может быть осуществлено несколькими способами. Первым вариантом решения задачи является увеличение последовательно соединенных светодиодов в цепи. Второй способ связан с применением токоограничивающего резистора.
Графический расчёт
В большинстве случаев, пользуются математическими вычислениями, но графический способ более наглядный и в каких-то случаях его применять значительно удобнее.
Для построения графика нужно знать характеристики светящегося элемента: ток и напряжение.
Теперь можно узнать сопротивление резистора по графику:
На нём пунктирной линией показано вычисление для элемента, на работу которого нужно 20мА тока. Далее соединяем точку пересечения пунктирной линии с «кривой ЛЕД», отмеченной голубым цветом, со значением напряжения диода. Линия пересекает шкалу максимального тока, где указано нужное значение.
После этого нужно провести расчёт сопротивления токоограничивающего резистора:
R=ULED/Imax
Его мощность: P=I2*R
Схемы подключений светодиодной ленты можно посмотреть здесь.
Светодиоды стали незаменимой частью нашей жизни, они стоят в качестве индикаторов на бытовой технике, в виде декоративных светодиодных лент и в составе оптопары в промышленности, а также в качестве более экологичного и экономного освещения. В использовании светодиодов нет ничего сложного, главное — не забывать использовать балластный резистор, благодаря которому ток будет ограниченно поступать на светящиеся элементы, и они не сломаются. Теперь вы знаете, как рассчитать нужное сопротивление резистора, разные способы соединения диодов и для чего их используют.
Подключение мигающих и многоцветных светодиодов
Внешне мигающие светодиоды ничем не отличаются от обычных аналогов и могут мигать одним, двумя или тремя цветами по заданному производителем алгоритму. Внутреннее отличие состоит в наличии под корпусом ещё одной подложки, на которой расположен интегральный генератор импульсов. Номинальный рабочий ток, как правило, не превышает 20 мА, а падение напряжения может варьироваться от 3 до 14 В. Поэтому перед подключением мигающего светодиода нужно ознакомиться с его характеристиками. Если их нет, то узнать параметры можно экспериментальным путём, подключившись к регулируемому БП на 5–15 В через резистор сопротивлением 51-100 Ом.
В корпусе многоцветного RGB-светодиода расположены 3 независимых кристалла зелёного, красного и синего цвета. Поэтому при расчёте номиналов резисторов нужно помнить, что каждому цвету свечения соответствует своё падение напряжения.
Самое правильное подключение нескольких светодиодов — последовательное. Сейчас объясню почему.
Дело в том, что определяющим параметром любого светодиода является его рабочий ток. Именно от тока через светодиод зависит то, какова будет мощность (а значит и яркость) светодиода. Именно превышение максимального тока приводит к чрезмерному повышению температуры кристалла и выходу светодиода из строя — быстрому перегоранию либо постепенному необратимому разрушению (деградации).
Ток — это главное. Он указан в технических характеристиках светодиода (datasheet). А уже в зависимости от тока, на светодиоде будет то или иное напряжение. Напряжение тоже можно найти в справочных данных, но его, как правило, указывают в виде некоторого диапазона, потому что оно вторично.
Для примера, заглянем в даташит светодиода 2835:
Как видите, прямой ток указан четко и определенно — 180 мА. А вот напряжение питания светодиодов при таком токе имеет некоторый разброс — от 2.9 до 3.3 Вольта.
Получается, что для того, чтобы задать требуемый режим работы светодиода, нужно обеспечить протекание через него тока определенной величины. Следовательно, для питания светодиодов нужно использовать источник тока, а не напряжения.
Конечно, к светодиоду можно подключить источник стабилизированного напряжения (например, выход лабораторного блока питания), но тогда нужно точно знать какой величины должно быть напряжение для получения заданного тока через светодиод.
Например, в нашем примере со светодиодом 2835, можно было бы подать на него где-то 2.5 В и постепенно повышать напругу до тех пор, пока ток не станет оптимальным (150-180 мА).
Так делать можно, но в этом случае придется настраивать выходное напряжение блока питания под каждый конкретный светодиод, т.к. все они имеют технологический разброс параметров. Если, подключив к одному светодиоду 3.1В, вы получили максимальный ток в 180 мА, то это не значит, что поменяв светодиод на точно такой же из той же партии, вы не сожгете его (т.к. ток через него при напряжении 3.1В запросто может превысить максимально допустимое значение).
К тому же необходимо очень точно поддерживать напряжение на выходе блока питания, что накладывает определенные требования к его схемотехнике. Превышение заданного напряжения всего на 10% почти гарантированно приведет к перегреву и выходу светодиода из строя, так как ток при этом превысит все мыслимые значения.
Вот прекрасная иллюстрация к вышесказанному:
Поэтому самым правильным и простым решением будет использовать для подключения светодиодов драйвера тока (он же источник тока)
И тогда будет совершенно неважно, какой вы возьмете светодиод и каким будет прямое напряжение на нем. Нужно просто найти драйвер на нужный ток и дело в шляпе
Теперь, возвращаемся к главному вопросу статьи — почему все-таки последовательное подключение, а не параллельное? Давайте посмотрим, в чем разница.
Задержка RC-цепью
Первое что должно прийти в голову человеку, знакомому с электротехникой – введение задержки с помощью включения в схему питания светодиодов RC-цепочки: резистора и конденсатора. Схема приведена на рис.1. При подаче напряжения на вход – напряжение на конденсаторе, по мере его заряда, будет нарастать за время приблизительно равное 5τ, где τ=RC – постоянная времени. То есть, говоря простым языком, время включения света будет определяться произведением емкости конденсатора и сопротивления резистора. Соответственно, чем больше емкость и сопротивление, тем дольше будет происходить розжиг светодиодов. При отключении питания конденсатор будет разряжаться на светодиоды. Время, в течение которого будет происходить плавное затухание, также будет определяться τ, но в этом случае вместо R в произведение войдет динамическое сопротивление светодиодов. К примеру, конденсатор на 2200 мкФ и резистор на 1 кОм теоретически «растянут» время включения на 2,2 секунды. Естественно на практике это значение будет отличаться от расчетного как за счет разброса параметров (у электролитических конденсаторов допуски на номинал обычно очень большие) RC-цепи, так и за счет параметров самих светодиодов. Не нужно забывать, что p-n-переход начнет открываться и излучать свет при определенном пороговом значении. Представленная простейшая схема хорошо позволяет понять принцип действия этого метода, но для практической реализации она мало пригодна. Для получения рабочего решения усовершенствуем ее введением нескольких дополнительных элементов (рис.2). Работает схема следующим образом: при включении питания конденсатор С1 заряжается через резистор R2, транзистор VT1, по мере изменения напряжения на затворе, уменьшает сопротивление своего канала, тем самым увеличивая ток через светодиод. Выключение питания приведет к разряду конденсатора через светодиоды и резистор R1.
Ошибки при подключении
- Прямое подключение к источнику питания. В данном случае светодиод моментально сгорит, поскольку отсутствует ограничивающий ток резистор.
- Параллельное подключение через один резистор. Светодиоды постепенно будут выходить из строя, поскольку рабочий ток у каждого разный.
- Последовательное подключение с различным током потребления. При такой схеме подключения есть 2 варианта: либо просто одни будут светить тусклее других, либо те, что рассчитаны на меньший ток – сгорят.
- Неправильно подобранный ограничивающий резистор. При неправильно подобранном сопротивлении через светодиоды будет проходить большой ток, в результате чего, они будут перегреваться и со временем перегорят. При большом сопротивлении они будут светить не в полную силу.
- Подключение к сети переменного напряжения номиналом 220В без диода или других компонентов защиты. Если при подключении с сети 220В, если не установить дополнительный диод, то на светодиоде возникнет амплитудное значение напряжения в 315В, которое моментально выведет его из строя.
