Как подключить светодиод к 12 вольтам: расчет сопротивления

Что это такое

Светодиоды давно стали популярными осветительными приборами. Это связано с их отличной энергоэффективностью и длительным сроком службы (по сравнению с обычными лампочками). Кроме того, цены продолжают падать по мере увеличения производства этих товаров.

Основные преимущества:

• долговечность – до 10 лет непрерывного свечения;
• прочность – не боится ударов и вибраций;
• разнообразие – множество размеров и цветов свечения;
• низкое энергопотребление – примерно в 10 раз экономичнее обычной лампочки с аналогичными характеристиками;
• пожаробезопасность – из-за малого энергопотребления не перегреваются, поэтому не способны вызвать пожар.

LED (светоизлучающий диод) — это сокращение от светоизлучающий диод. Из школьного курса физики известно, что она полярна. Поэтому при несоблюдении полярности светодиод работать не будет, а также есть вероятность, что он сгорит (произойдет пробой). Обратное напряжение пробоя полупроводниковой структуры составляет 4-5 вольт. При этом он еще может работать при правильном подключении, но в нем начнутся деструктивные процессы, что значительно сократит срок его службы.

Светодиодный элемент крупным планом

Проще говоря, светоизлучающий диод (СИД) — это полупроводниковый прибор, который загорается 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, в которых используются накаленные нити (лампы накаливания и вольфрамово-галогенные), а также газоразрядные (люминесцентные лампы).

Особенности эксплуатации светодиодных модулей 12 Вольт и их свойства

Вы можете купить светодиодные модули на 12 Вольт для широкого спектра задач в частной и коммерческой сфере. Наибольшую популярность они приобрели в сфере рекламы, где их используют не только для подсветки рекламной информации, но и используют для создания полноразмерных светодиодных букв, которые получаются залитыми равномерным светом.

Кроме того, модули на 12 Вольт используются и с другими конструкциями, требующими качественного и экономичного свечения, например, для подсветки витражей, плит из оникса, ресепшн, кухонь, раковин в ванных комнатах и ​​других прозрачных поверхностей.

В качестве основного освещения использовать светодиодные модули на 12В не рекомендуется – для этих целей есть другое, более эффективное специальное оборудование.

Технические характеристики светодиодных модулей 12V

• Имеется широкий выбор цветов свечения: желтый, синий, оранжевый, красный, фиолетовый, белый (теплый, дневной, холодный), а также популярная функция RGB, позволяющая менять цвет и интенсивность свечения на модуль в зависимости от задач;
• По форме модуля: простой, линейный, квадратный;
• Силой. Уровень мощности необходимо выбирать исходя из задач. Чем выше необходимая яркость свечения, тем более мощные модули стоит покупать;
• Различные размеры светодиодов. В ассортименте популярные светодиоды 3528 (35/28 мм) и 5050 (50/50 мм);
• Используется только последовательное соединение светодиодов, что исключает возможность управления отдельными диодами — только последовательно;
• Стандарт пылевлагозащиты: светодиодные модули на 12 Вольт со степенью защиты IP65 могут использоваться в помещениях с повышенной влажностью, а модули со степенью защиты IP67 могут использоваться на улице и не боятся даже активных осадков.

Подключение производится стандартным способом. На тыльной стороне модуля имеется специальная клеевая основа, которая вместе с отверстиями для креплений обеспечивает повышенную надежность при креплении к различным поверхностям.

Если вас интересуют светодиодные модули на 12 Вольт, вы можете купить их в нашем интернет-магазине на выгодных условиях по доступной цене!

Как выбрать светодиод для подключения к 12 вольтам

Необходимый тип диодов выбирается исходя из конкретных задач. На рынке много вариантов, от индикаторных до мощных. Для подсветки кнопок и индикаторов на панели приборов автомобиля можно использовать маломощные диоды. Для освещения салона квартиры или автомобиля используются простые суперсветильники. Для установки в головную оптику, дневной свет на автомобили или фонари устанавливаются мощные светодиоды.

С технической точки зрения ограничений по току и потребляемой мощности нет. Самое главное, чтобы напряжение диода не превышало напряжение блока питания.

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

Какие диоды можно подключить к 12 вольтам

Для светодиодов практически нет ограничений по напряжению. Поэтому практически все они могут быть подключены к 12 вольтам. Самое главное — соблюдать правила. Для светодиодных ламп обычно требуется от 1,5 до 3,5 вольт в зависимости от цвета и яркости. Если вы видите на прилавке магазина светодиод на 12 вольт, вам фактически предлагают набор из нескольких последовательно соединенных кристаллов.

Варианты подключения

Пришло время ознакомиться с основными вариантами подключения.

К одному резистору

Типовая схема подключения.

Как мы уже выяснили выше, светодиод имеет полярность. Поэтому он подключен к источнику постоянного тока. Наиболее распространенные типы используют около 10-20 мА. Собственно, это и есть основная характеристика детали. Второй параметр указывает падение напряжения. У обычных светодиодов оно находится в пределах 2-4 В.

Единственно правильная схема подключения — с токоограничивающим резистором. Его выбирают по закону Ома. Сопротивление рассчитывается как разница между напряжением источника и падением напряжения, деленная на произведение максимального тока диода и коэффициента безопасности (обычно 0,75).

Закон Ома: «Величина тока в участке цепи прямо пропорциональна приложенному к этому участку напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению». Также необходимо рассчитать мощность резистора. Он рассчитывается по простой формуле: разность между напряжением источника и квадратом падения напряжения, деленная на сопротивление в омах.

Последовательное подключение нескольких LED

Принципиальная схема последовательного соединения.

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

Например, возьмем наш теоретический белый светодиод на 3 вольта и 20 мА. Соединяем три блока последовательно. Таким образом, сумма наших падений напряжения составит 9 вольт. Остаток трех вольт делится на силу тока 0,02 ампера с коэффициентом надежности 0,75. В итоге приходим к выводу, что нужен резистор на 200 Ом.

Читайте также: Ангельские глазки в фары авто: виды, штрафы, купить или сделать своими руками

Каждый диод к отдельному резистору

Принципиальная схема параллельного соединения.

В этой схеме каждый светодиод подключен к плюсу и минусу блока питания. Несмотря на то, что схемы с одним общим сопротивлением можно найти в сети, на практике такое решение нецелесообразно. Даже в одной партии диоды различаются по току потребления и падению напряжения. В результате получаем разную интенсивность свечения диодов. Сопротивление рассчитывается для каждого диода отдельно.

Как узнать полярность светодиода

Если вы посмотрите на обычный круглый светодиод, то увидите, что два выхода имеют разную длину. Таким образом обозначаются катод и анод. Анод длиннее и подключается к плюсовому выводу аккумулятора или блока питания, а катод к минусовому.

Кроме того, катод на некоторых типах коробок может быть отмечен небольшим спилом. Бывают исключения, поэтому всегда стоит изучать инструкцию к конкретному диоду.

Как подключить к 12 вольтам

Наглядная схема подключения.

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 резистора на 1 кОм.

Для примера возьмем самый распространенный тип светодиода — белый с максимальным током 20 мА. На самом деле напряжение не играет особой роли. Самое главное, чтобы ток не превышал максимально допустимых параметров. Падение напряжения в зависимости от модели от 1,8 до 3,6 В. Для простоты возьмем 3 Вольта.

Сопротивление для светодиодов

Формула расчета сопротивления.

Рассчитываем параметры:

• Разница между напряжением питания и падением напряжения составляет 12-3=9.
• Произведение максимального тока (ампер) и коэффициента надежности составляет 0,02*0,75=0,015.
• Вычисляем сопротивление (кОм) — 9/0,015 = 600 (кОм).

Формула расчета силы.

Расчет силы сопротивления:

• Разница между напряжением питания и падением напряжения составляет 12-3=9.
• По формуле возводим в квадрат — 9*9=81.
• Делим на сопротивление резистора в Омах — 81/600 = 0,135 Вт.

Таким образом, резистор МРС25 (0,6 Вт, 600 Ом, ±1%) подходит нам идеально. По состоянию на середину 2020 года стоимость составляет около 8 рублей. Обычно нет необходимости рассчитывать мощность резистора. Тем не менее, важно сделать это, чтобы протестировать будущую сборку.

Подключение мощных LED диодов к 12В

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

Подставив параметры в наши формулы, мы легко узнаем, что нам нужно установить резистор сопротивлением 32 Ом и мощностью 2,2 Вт.

Эффективное подключение к одному ИП

Выше мы уже установили, что от одного источника питания может питаться неограниченное количество светодиодов. Самое главное, чтобы мощности хватило. Однако простое подключение лампочек параллельно с резистором для каждой неэффективно. Мы видели из предыдущего пункта, что более 2/3 тока теряется в токоограничивающем резисторе. Поэтому часто возникает вопрос, сколько светодиодов можно подключить к 12 В.

Наиболее эффективным подключением к 12 вольтам является цепочка из трех светодиодов последовательно с одним резистором. Все светодиодные ленты с питанием от блока питания 12 В изготавливаются по одной схеме.

Проблемы при подключении

Принципиальная схема подключения светодиодов.

Принципиальная схема подключения светодиода:

1. Не используйте токоограничивающий резистор. Поскольку через светодиод будет проходить слишком большой ток, он вскоре выйдет из строя.
2. Последовательное соединение без сопротивления. Даже если вы думаете, что подключение четырех 3-вольтовых резисторов к 12-вольтовой сети — это хорошая идея, вы ошибаетесь. Из-за слабого контроля силы тока элементы быстро разрушаются.
3. Использование одного резистора при параллельном соединении диодов. Из-за различий в свойствах диоды будут светить с разной интенсивностью. Скорость разрушения увеличивается Рекомендуем посмотреть видео на тему: Правильное подключение светодиодов.