Подключение светодиодов к 12 вольт: Как подключить светодиод к 12 вольтам: расчет сопротивления

схема, мощные, без резистора, сколько можно подключить

Среди большинства осветительных элементов особую популярность завоевали светодиоды 12 Вольт (LED). Маленькие лампочки потребляют минимум электроэнергии. При этом дают широкий спектр цветов освещения и служат до 40 000 часов.

Содержание

1. Особенности подключения LED лампочек
2. Принципы подключения
3. Виды источников питания
4. Как определить полярность светодиода
5. Способы подключения светодиодов к ИП на 12 вольт
6. Последовательное подключение
7. Алгоритм действий
8. Сколько светодиодов можно подключить к 12 Вольт
9. Распространенные ошибки

Особенности подключения LED лампочек

Внешний вид светодиодов

Сфера применения светодиодов достаточно широка — от производства ТВ техники до подсветок в жилых, коммерческих помещениях. Однако способы подключения маленьких ламп известны не каждому мастеру. Все выделяют три метода монтажа LED:

• последовательный;
• параллельный;
• комбинированный.

Кроме того, светодиодную лампу можно подключить и к сети 220 Вольт. Подсоединение в любом случае выполняют только к источникам постоянного тока.

Принципы подключения

Вольт-амперная характеристика светодиода

Для установки LED ламп существует несколько важных принципов, которых следует придерживаться:

• Важно соблюдать полярность при подсоединении светодиода. Иначе он быстрее выйдет из строя или не будет светиться вообще.
• Расположение анода и катода указано на цоколе лампочки в виде насечек, зеленых точек.
• Запрещено в одну линию и на один резистор последовательно монтировать лампы разного цвета. Это влияет на их производительность и в принципе свечение.
• Информацию о полярностях можно найти в технической документации к LED.

На каждые 12 В можно подключать не более 6 светодиодов.

Виды источников питания

Бестрансформаторный блок питания

Каждый светодиод 12В должен подключаться только к источнику питания с таким же напряжением. Причем ИП обязан иметь стабилизированный выходной ток. Проще всего и желательно подсоединять LED к таким источникам питания на 12 В:

• Бестрансформаторные БП (блоки питания). Имеют токозадающий резистор на выходе и гасящий конденсатор. Но в подобных БП отсутствует стабилизирующая защита. Это сильно влияет на продолжительность работы лампочек при скачках напряжения.
• Автомобильный аккумулятор. Если подсоединять LED к аккумулятору, нужно подобрать резистор по мощности и сопротивлению.
• Нестабилизированные БП. Их главные компоненты — конденсатор, выпрямитель и понижающий трансформатор. Подобные блоки питания актуальны для объектов со стабильным напряжением.
• Импульсные источники питания. В качестве примера можно взять блок питания компьютера. Если пользователю не будет мешать шум кулеров, можно использовать и его

Стоимость нового ИП на 12 Вольт зависит от варианта исполнения (наличие корпуса или его отсутствие) и от мощности, исчисляемой в Ваттах.

Как определить полярность светодиода

Определение полярности светодиода по внешнему виду

Все светодиоды на 12 вольт (белые, красные, синие и других цветов) имеют анод и катод (полярности). Их нужно учитывать при подключении LED. Определить полярности можно одним из способов:

• По конструкции. Одна из ножек на цоколе лампочки всегда длиннее на несколько мм. Это и есть анод. Он маркируется значком «+» или зеленой точкой.
• По чаше внутри колбы. Если внимательно присмотреться, на ней можно увидеть два кристалла. Больший обозначает катод. Меньший — анод.
• С использованием мультиметра. Для этого устройство нужно выставить в режим «Прозвонка». Затем щупы аппарата подводят к катоду и аноду. К первому — черный, ко второму — красный. При правильном их расположении лампочка должна светиться. Если этого не произошло, значит, мастер неправильно определил «+» и «-». Нужно изменить положение щупов. Если и это не помогло, светодиод просто неисправен.

Иногда мастера определяют полярность LED при помощи батарейки. Но это кропотливо. Лучше воспользоваться вышеприведенными методами.

Способы подключения светодиодов к ИП на 12 вольт

Подключение светодиода через стабилизатор напряжения

Чтобы подключить светодиод к 12 вольтам, если его напряжение всего 3В, придется компенсировать излишки в размере 9 Вольт через резистор или стабилитрон (что неэффективно), либо подключать лед лампы последовательно по три штуки сразу.

Красные и желтые LED можно подсоединять сразу по пять штук, поскольку падение из напряжения ниже 2,2 Вольт.

Перед тем как рассчитать резистор, нужно выяснить рабочее напряжение каждой лампочки. Его измеряют самостоятельно или выясняют информацию из технической документации.

Светодиоды на 12 В подключают только через стабилизатор. Если речь идет о подсоединении ленты ламп в ИП, важно знать, что у них есть ограничительный резистор, рассчитанный на каждую групп из нескольких LED.

Последовательное подключение

Последовательное подключение светодиодов

Если мастер выполняет подключение светодиода 12 Вольт по последовательной схеме, лампы собирают в цепочку. При этом катод каждого предыдущего элемента припаивают к аноду каждого следующего.

При такой схеме сборки через все лампочки проходит ток величиной 20 мА. Уровень напряжения здесь же складывается из сумм падения Вольт на каждой из них. Таким образом, в одну цепь запрещено подключать произвольное количество лампочек.

Если нужно последовательно подключить большое количество светодиодных ламп, нужно брать источник питания с большими показателями по напряжению и мощности.

К недостаткам последовательного подключения относят:

• Выход из строя всей световой цепочки при поломке одного элемента.
• Необходимость закупки более мощного ИП при монтаже большого количества ламп.

В качестве примера последовательного подключения можно рассмотреть стандартную ёлочную гирлянду. При поломке одного элемента она перестает работать вся. Поэтому нужно найти отошедший контакт и снова спаять его.

Алгоритм действий

Соединение светодиодов необходимо производить с учетом полярности

Чтобы подключить светодиод к 12В постоянного тока, нужно усвоить основной алгоритм действий:

• Определяют тип блока питания, выясняют его напряжение на выходе и вообще работоспособность.
• Выявляют номинальный ток LED, потребляемую мощность и напряжение.
• Определяют возможность подключения светодиодов к БП по имеющимся параметрам.
• Соединяют и спаивают лампочки с соблюдением полярности. Резистор ставят на любой части цепочки.

Контакты после завершения работ тщательно изолируют.

Сколько светодиодов можно подключить к 12 Вольт

Чтобы выяснить, сколько светодиодов можно подключить к 12 В, необходимо поделить Uпит на Uпад. Либо разрешено исходить из среднего значения 2 Вольта на каждую лампочку. Таким образом на каждые 12 В разрешено монтировать не больше 6 LED. Если учесть, что какая-то часть напряжения (примерно 2 В) обязательно должна уходить к гасящему резистору, количество диодов уменьшится на один.

Напряжение светодиода не всегда равно 2 В. К тому же при подключении и соединении ЛЕД стоит учитывать оттенок свечения лампочки и его яркость. Для определения точного количества ламп на один БП двенадцать Вольт можно воспользоваться специальной программой.

Распространенные ошибки

Светодиоды постепенно будут выходить из строя, поскольку рабочий ток у каждого разный

Часто мастера допускают ошибки при монтаже LED. Самые актуальные из них:

• Подключение лампочек напрямую без резистора. В этом случае диоды просто перегорают.
• Выполнение параллельного подключения при помощи одного резистора. Такая ошибка грозит постепенным выходом из строя всех лампочек. Ведь рабочий ток у каждой свой.
• Неправильно подобранный резистор. В этом случае через лампочки проходит слишком большой ток, что опять же приводит к их сгоранию. Если же сопротивление будет большим, элементы будут светиться недостаточно ярко.
• Выполнение последовательного подключения с разными токами потребления. Здесь возможны два варианта — лампы будут светиться с разной интенсивностью яркости, или перегорят те, которые рассчитаны на меньший ток.
• Подсоединение лед ламп к сети с переменным током 220 без использования диода либо иных защитных компонентов. На лампочку поступает напряжение 315 В, что моментально приводит к её сгоранию.

Если учитывать эти ошибки и выполнять подсоединение светодиодов правильно, декоративная подсветка, которую мастер решил встроить дома, будет работать долго и исправно.

Подключение светодиода к питанию 5 и 12 Вольт: схемы с описанием

С тех пор, как сверхъяркие светодиоды (LED) стали доступны широкому кругу потребителей, к ним сразу проявился большой интерес. На основе LED можно создавать множество интересных светотехнических конструкций. Однако, подключение светодиода к 12 вольтам, принципиально отличается от подключения к 12 вольтам той же лампы накаливания. В этом материале будет подробно рассказано о подключении светоизлучающих диодов к источникам питания, имеющим различное напряжение.

Содержание

1. Какие светодиоды подключают к 12 вольтам?
2. Подключение сверхярких и мощных LED к 12В
3. Сколько LED можно подключить к 12В?
4. Как подключить LED к 3 или 5 вольтам
5. Как подключить к 12 вольтам автомобиля
6. Видео о подключении
7. Итоги

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.

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=(U_пит – U_раб)/I_раб.

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=(U_пит – nU_раб)/I_раб.

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.

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.

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.

Видео о подключении

Перед подключением советуем посмотреть хорошее видео для закрепления полученных знаний. Автор подробно и доступным языком рассказывает, как подключить светодиод к 12 вольтам от блока питания компьютера, как рассчитать резистор и другие нюансы.

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.

Как подключить светодиоды для 12 В

••• Hemera Technologies/Photos.com/Getty Images

Обновлено 24 апреля 2017 г.

Автор: Andrew Hazleton

Светоизлучающие диоды (СИД) — это небольшие источники света, обычно используемые в электронике. Светодиоды излучают свет одной длины волны (цвета) с яркостью, пропорциональной подаче тока.

Различные типы светодиодов имеют разные рабочие характеристики. Светодиоды могут работать от нескольких напряжений, но для ограничения тока в цепи требуется последовательный резистор. Слишком большой ток в светодиоде разрушит устройство.

Как и все диоды, светодиоды пропускают ток только в направлении от анода к катоду.

Изучите спецификацию светодиодов, которые вы хотите использовать в своей схеме. Определите значения максимального прямого тока (If) и типичного падения прямого напряжения (Vf).

Рассчитайте необходимое падение напряжения на резисторе. Это будет равняться подаваемым 12 вольтам за вычетом прямого падения на светодиоде.

Vres=12 вольт – Vf

Если в цепи два или более диода, сложите все прямые напряжения вместе и вычтите сумму из 12 вольт.

Рассчитайте ток через последовательный резистор. Максимальный ток будет регулироваться величиной тока, которую может выдержать светодиод, заданной как If.

Для надежной работы выберите ток, равный 60% от максимально допустимого тока светодиода.

Определите номинал последовательного резистора.

Пример: Определить резистор, необходимый для светодиода с If = 20 мА и Vf = 2 В

Vres=12 вольт питания – 2 вольта (Vf) Vres=10 вольт

Rseries=Vres/Ires Rseries=10 вольт / (60% X 20 мА) Rseries = 833 Ом (резисторы серии Е24). Выберите следующее наибольшее значение стандартного резистора. Список резисторов E24 можно найти в разделе ресурсов.

Пример: 833 Ом.

Следующее по величине значение — 910 Ом.

Подключите положительную клемму источника питания 12 В к одной стороне резистора.

Подключите другой конец резистора к аноду светодиода.

Проверьте спецификацию светодиода, чтобы определить анод и катод. Катод обычно представляет собой более короткий вывод и расположен ближе всего к любой плоской стороне светодиода.

Подключите катод светодиода к отрицательной клемме источника питания 12 В.

Вещи, которые вам понадобятся

• Светодиод и техническое описание
• Источник постоянного тока 12 В
• Резистор
• Провод
• Калькулятор

• Если светодиод не горит, попробуйте перевернуть его. В обратном подключении светодиода нет опасности, но он будет гореть только в правильной ориентации.

  Если светодиод слишком тусклый, попробуйте резистор меньшего номинала.

  Подача большего тока, чем светодиод может безопасно выдержать, в результате слишком малого номинала резистора приведет к выходу из строя светодиода. Светодиоды ремонту не подлежат.

Предупреждения

• В зависимости от цвета и размера светодиода падение напряжения и максимальный ток могут значительно различаться.

Связанные статьи

Ссылки

• “Простые, недорогие проекты в области электроники”; Фред Блехман; 1998

Советы

• Если светодиод не горит, попробуйте перевернуть его. В обратном подключении светодиода нет опасности, но он будет гореть только в правильной ориентации.
• Если светодиод слишком тусклый, попробуйте резистор меньшего номинала.
• Подача большего тока, чем может безопасно выдержать светодиод, в результате слишком малого номинала резистора приведет к выходу из строя светодиода. Светодиоды ремонту не подлежат.

Предупреждения

• В зависимости от цвета и размера светодиода падение напряжения и максимальный ток могут существенно различаться.

Об авторе

Эндрю Хэзлтон пишет на внештатной основе более 20 лет, его работы публиковались в национальных, региональных и внутренних изданиях. Его работы публиковались в “Sports Illustrated”, “IEEE Spectrum”, “Popular Photography” и нескольких газетах. Хэзлтон имеет степень бакалавра инженерных наук Университета Лихай и степень магистра менеджмента Университета Пеппердайн.

Photo Credits

Hemera Technologies/Photos.com/Getty Images

Как подключить светодиоды для использования с источником 12 В

Фил Ламасс

Вы можете подключить максимальное количество светодиодов к 12-вольтовому источнику, подключив последовательно светодиодные цепочки к источнику параллельно. Лучше всего использовать светодиоды с одинаковыми характеристиками прямого напряжения и прямого тока. Расчеты напряжения и тока станут проще, а поведение схемы будет стабильным. При последовательном соединении светодиодов их прямое напряжение накапливается. Общий ток через последовательную цепочку равен прямому току одного светодиода. Общий прямой ток, который должен выдерживать источник, будет суммой прямых токов всех последовательно соединенных цепочек, соединенных параллельно.

Рассчитайте общее количество светодиодов, которые можно подключить к источнику.

Рассчитайте количество светодиодов в последовательной цепочке. Разделите напряжение источника на прямое напряжение одного светодиода. Для светодиода с прямым напряжением 3,3 вольт расчет будет 12 вольт/3,3 вольт = 3,6. Общее прямое напряжение последовательной цепочки должно быть меньше напряжения источника, поэтому используйте 3 светодиода. Общее прямое напряжение последовательной цепочки составит 9,9 вольт, что составляет немногим более 80 процентов от напряжения питания. Суммарный ток составит 25 миллиампер.

Рассчитайте номинал последовательного ограничительного резистора и мощность, которую он будет рассеивать. Чтобы рассчитать значение сопротивления, вычтите общее падение напряжения на цепочке светодиодов из напряжения питания и разделите результат на прямой ток. Предположим, что прямой ток равен 25 миллиампер. Значение последовательного резистора (12 вольт минус 9,9 вольт)/0,025 равно 84 Ом. Мощность, рассеиваемая резистором, равна (12 вольт минус 9,9 вольт), умноженная на 0,025, что равно 52 мВт. Вы можете использовать резистор 82 Ом (ближайшее стандартное значение) 1/4 Вт (250 милливатт).

Подсчитайте количество последовательных цепочек, которые можно соединить параллельно. Это будет ограничено максимальным током, который может обеспечить источник. Предположим, что источник может обеспечить ток до 500 мА. Применяя правило 80 процентов, общий потребляемый ток не должен превышать 400 миллиампер. Количество последовательных цепочек, которые можно соединить параллельно, составляет 400 мА/25 мА, что соответствует 16 последовательным цепочкам.

Рассчитайте общее количество светодиодов, умножив количество параллельных цепочек на количество светодиодов в каждой цепочке: 16 цепочек x 3 светодиода в цепочке равно 48 светодиодам.

Проводка и подключение строк серии к источнику.

Подсоедините положительную клемму источника питания к одному выводу последовательного ограничительного резистора.