Схема підключення світлодіода

Розглянемо правильне включення світлодіодів, тільки електричну сторону справи.

Для застосування викладених нижче відомостей знадобляться: калькулятор, паяльник, тестер.

Слід дотримуватися заводські параметри включення світлодіода. Перш ніж будь-куди під'єднати світлодіод треба з'ясувати його електричні параметри.

Трохи фізики. Напруга 'U' вимірюється в вольтах (В), ток 'I'- в амперах (А), опір' R 'в Омасі (Ом). Закон Ома: U = R * I.

Отже, ми вирішили включити світлодіод. Розглянемо найбільш популярні напруги - 9, 12 В. Розглянемо варіант, коли в розпорядженні є постійна напруга, без перешкод (наприклад батарейки, вийняті потихеньку з пультів від телевізора), а потім розглянемо питання підключення до менш ідеальним джерел (перешкоди, нестабільна напруга та ін .).

Усе світлодіоди мають один головний електричний параметр, при якому забезпечується його нормальна робота. Це ток (I) протікає через світлодіод. Світлодіод не можна назвати двох або трьох вольта. У тих, хто все-таки відвідував уроки фізики в школі, відразу виникає логічне запитання: якщо два світлодіода абсолютно однакові і через обидва протікає один і той же струм, значить, і напруга треба докласти одне і теж до обох. А ось і ні ! Технологія виготовлення кристалів не дозволяє зробити два світлодіода з однаковим, назвемо його, 'внутрішнім опором' і по закону Ома можна зробити відповідні висновки. Через світлодіод треба пропустити струм (згідно заводським параметрам) і виміряти напругу на його висновках. Ця напруга і буде забезпечувати протікання потрібного струму через кристал світлодіода!

Розглянемо найбільш поширені світлодіоди , Розраховані на струм 20мА (тобто 0,02 А).

Ідеальний варіант підключення світлодіодів - використання стабілізатора струму . На жаль, готові стабілізатори стоять на порядок вище самого світлодіода, виготовлення щодо дешевого саморобного розглянемо трохи нижче.

Зазвичай середня напруга (при I = 0,02 А) червоного і жовтого світлодіода - 2,0 В (зазвичай ця величина 1,8 - 2,4 В), а білого, синього і зеленого - 3,0 В (3,0 - 3,5 В).

Отже, продавець Вам урочисто оголосив, що Ви купили, наприклад 'червоний світлодіод на 2,0 В, такий-то яскравості' -поверім продавцеві поки на слово, перевіримо і якщо це не так - повернемося і дуже ввічливо.

Розглянемо простий варіант. У Вас знайшлося будинку, наприклад, 8 штук батарейок по 1,5 В, разом 8,0 * 1,5 = 12,0 В (беремо велику напругу, щоб було зрозуміліше), і підключаємо один світлодіод, який купили. Підключили? Тепер викиньте свій світлодіод, тому, що він згорів, Вам же продавець сказав - 2,0 В, а Ви його в 12,0 В встромили! Купили новий, а краще відразу невелику купку (фото). Дивимося (не тільки дивимося, а й ще дуже енергійно користуємося вимірювальним приладом): є 12,0 В, треба 2,0 В, треба кудись подіти зайвих 10 В (12,0 - 2,0 = 10,0). Найпростіший спосіб - використання резистора (він же - опір). З'ясовуємо яке треба опір. Закон Ома говорить:

U = R * I
R = U / I

Струм, що протікає в ланцюзі I = 0,02 А. Опір потрібно підібрати, щоб на ньому загубилося 10 В, а потрібні 2,0 В дійшли до світлодіода. Звідси знаходимо необхідну R:

R = 10,0 / 0,02 = 500 Ом

Напруга на опорі перетворюється в тепло. Для того, що-б опір витримало навантаження і виділяється тепло не призвело до його виходу з ладу, треба обчислити рассеиваемую потужність опору. Як відомо (знову повертаємося до відвідуваності уроків фізики) потужність:

P = U * I

На опорі у нас 10,0 В при струмі 0,02 а. вважаємо:

P = 10,0 * 0,02 А = 0,2 Вт.

При покупці опору просимо у продавця 500 Ом, потужністю не менше 0,2 Вт (краще більше, з запасом, щоб на душі було спокійніше, 0,5 Вт наприклад, але слід врахувати - чим більше потужність, тим більше розміри). Підключаємо світлодіод (не забувши про полярність) через опір і відчуваємо хвилю радості - світиться!

Тепер розриваємо ланцюг межу опором і світлодіодом, включаємо вимірювальний прилад і вимірюємо протікає в ланцюзі струм. Якщо струм менше 20 мА, треба трохи зменшити опір, якщо більше 20 мА - збільшити. От і все ! Отримавши ток в 20 мА, ми досягли оптимальної роботи світлодіода, а при такому режимі виробник гарантує 10 років безперервної роботи. Сідаємо і чекаємо 10 років, якщо щось не так пишемо претензію на завод. У міру того, як батарейки будуть 'сідати', яскравість світлодіода буде зменшуватися. Після того як батарейки 'сядуть' зовсім, їх треба поставити назад в пульти, зробити вигляд, що так і було або, наприклад, оголосити всім, що на швидку смерть батарейок вплинула магнітна буря або надмірна активність сонця.

Це ми вчинили правильно, але зазвичай виробник вказує середнє напруга для партії світлодіодів при оптимальному струмі. І ні хто не обтяжує себе точним підбором струму. Тому інші приклади будуть розглянуті на даних про повну загальну середню напрузі, а не струмі (і ми ні кому не скажемо, що це не зовсім правильно!).

Тепер визначимося з підключенням декількох світлодіодів. Підключаємо 2 червоних послідовно. 2 шт * 2,0 = 4,0 В. Живлення - 12 В, отже зайвих - 8,0 В. R = 8,0 / 0,02 = 400 Ом. P = 8,0 * 0,2 = 0,16 Вт.

Якщо 6 штук - 6 шт. * 2,0 В = 12 В. Опір не потрібно.

Аналогічно, наприклад, з синіми (3,0в): 3шт x 3,0 В = 9,0В. 12,0 В - 9,0 В = 3,0 В. R = 3,0 / 0,02 = 150 Ом. P = 3,0 * 0,02 = 0,06 Вт.

Якщо у нас 3 батарейки по 1,5 вольта і, наприклад, один синій світлодіод на який треба подати 3,5 В, щоб отримати необхідний струм в 20мА (0,02 а): 3 шт * 1,5 в = 4,5 В ( напруга живлення). Зайвих: 4,5 В - 3,5 В = 1,0 В. R = U / I = 1,0 В / 0,02 А = 50 Ом. P = U * I = 1,0 В * 0,02 А = 0,02 Вт

Тепер розглянемо більш складний варіант. Треба підключити до 12В 30 штук червоних по 2,0 В. На 12В можемо підключити тільки 6 штук без опорів, з'єднуємо 6 штук послідовно і підключаємо - світиться. З'єднуємо ще 6 штук і приєднуємо паралельно до перших. При цьому через кожні 6 шт буде текти струм в 0,02 а. У нас вийде 5 ланцюжків із загальним струмом 5 * 0,02 а = 0,1А (вже батарейок вистачить не на довго).

Треба підключити до 12В 30 штук зелених по 3,5 В. На 12В ми можемо підключити: 12В / 3,5 В = 3,43 штуки. Ми не будемо відрізати від четвертого світлодіода 0,43 частини, а підключимо 3 штуки + опір: 3штукі * 3,5 В = 10,5 В. Зайве напруга: 12,0 В - 10,5 В = 1,5 В. Опір R = 1,5 В / 0,02 а = 75 Ом при потужності P = 1,5 * 0,02 = 0,03 Вт. Якщо раптом одному світлодіоду в процесі монтажу були випадково видерті ноги і їх залишилося всього 29 штук, то з'єднуємо 9 ланцюжків по 3 штуки, і один ланцюжок з 2-х штук + опір R = 250 Ом, P = 0,1 Вт.

Чудненько. Ось ми і згадали злегка основи фізики. Тепер розглянемо більш стабілізовану схему включення світлодіодів. Покладемо технічну проблему підключення на світові уми, які розробляють інтегральні мікросхеми. Торкнемося виготовлення стабілізатора струму. Це досить просто, головне намацати трохи зайвих фінансів в кишені. Існує мікросхема КР142ЕН12 (зарубіжний аналог LM317), яка дозволяє побудувати дуже простий стабілізатор струму. Для підключення світлодіода (див. Малюнок) розраховується величина опору R = 1.2 / I (1.2 - падіння напруга не стабілізаторі) Тобто, при струмі 20 мА, R = 1,2 / 0,02 = 60 Ом. Стабілізатори розраховані на максимальну напругу в 35 вольт. Краще не напружувати їх так і подавати максимум 20 вольт. При такому включенні, наприклад, білого світлодіода в 3,3 вольта можлива подача напруги на стабілізатор від 4,5 до 20 вольт, при цьому струм на світлодіоді буде відповідати незмінному значенню в 20 мА! При 20 вольтах отримуємо, що до такого стабілізатора можна підключити послідовно 5 білих світлодіодів, не піклуючись про напругу на кожному з них, струм в ланцюзі буде протікати 20мА (зайву напругу погаситься на стабілізаторі).

Важливо !!! У пристрої з великою кількістю світлодіодів протікає великий струм. Категорично забороняється підключати такий пристрій до включеному джерела живлення. В цьому випадку, в місці підключення, виникає іскра, яка веде до появи в ланцюзі великого імпульсу струму. Цей імпульс виводить з ладу світлодіоди (Особливо сині і білі). якщо світлодіоди працюють в динамічному режимі (постійно включаються, вимикаються і підморгують) і такий режим заснований на використанні реле, то слід виключити виникнення іскри на контактах реле.

Кожну ланцюжок слід збирати з світлодіодів однакових параметрів і одного виробника.

Теж важливо !!! Зміна температури навколишнього середовища впливає на протікає струм через кристал. Тому бажано виготовляти пристрій так, щоб протікає струм через світлодіод був дорівнювати не 20мА, а 17-18 мА. Втрата яскравості буде незначна, зате довгий термін служби забезпечений.

просто з'єднувати світлодіоди і підключати їх до батареям від пульта - не цікаво. Їх обов'язково треба спаяти разом і під'єднати до якого-небудь пристрою (пилососа наприклад, щоб було видно всмоктування кожної пилинки. Тут відразу треба врахувати, що в пилососі 220 небезпечних вольт, та ще й напруга змінна, що ні як не годиться до підключення світлодіодів. для цього треба виготовити спеціальний блок живлення, але цю тему ми не будемо зараз обговорювати).

Треба знайти пристрій з постійною напругою і рясно прикрасити його світлодіодами. Ось тут-то вперед виступають щасливі власники особистих механічних коней (авто-мото-вело-самокат). Адже можна обвішати свій улюблений транспорт світлодіодами так, що перехожі не засумнівався, що повз проїхала новорічна ялинка, а ні як не засіб пересування. Треба відразу попередити, що зловживання кількістю, яскравістю і кольором присікається деякими співробітниками дорожньої інспекції. Також не слід, наприклад, робити стоп-сигнали з яскравістю перевищує яскравість фар з включеним дальнім світлом - це трохи дратує їдуть позаду, що теж може в кінці кінців несприятливо позначитися на Вашому організмі (особливо на обличчі), але не будемо засмучуватися, адже є ще простір усередині !!! Там вже можна прикласти всю свою фантазію (наприклад підсвітити знизу особа водія синім кольором, що отоб'ет полювання у співробітників інспекції перевіряти документи).

Відразу треба мати на увазі, що напруга в мережі справного авто не 12В, а 14,5 В. Бажано перевірити це приладом при запущеному двигуні (якщо звичайно є двигун). Так само в бортовій мережі залізного коня спостерігається безліч перешкод, які не бажані, так і напругу іноді не дуже постійне. Для придушення перешкод на вході вашого світиться пристрої можна зібрати просту схему з двох деталей - діода і електролітичного конденсатора (малюнок). Конденсатор і діод, як і світлодіод має полярність, значення робочої напруги і струму (діод). Після установки діода і конденсатора треба заміряти напругу U вих (воно не буде збігатися з Uвх) і після цього розраховувати схему підключення світлодіодів.

Якщо Ви не впевнені в сталості напруги бортової мережі, можна використовувати спеціальні інтегральні стабілізатори напруги. Вони забезпечують постійну напругу на виході при змінному (в розумних межах) або стрибків (як конячка) вхідній напрузі.

Найбільш прості представники - К142ЕН8А або КРЕН8А (9 вольт) і К142ЕН8Б або КРЕН8Б (12 вольт). Орієнтовна ціна такої штуки складає 5-15 руб (залежить від жадібності продавця). Тобто у продавця треба спитати з гордим виглядом 'Кренке, наприклад, на 9В', він відразу все зрозуміє і побачивши в Вас великого фахівця не посміє обдурити (продаються також іноземні аналоги). Мікросхеми мають всього три ноги і якщо Ви жодного разу в житті не заблукали в трьох соснах, то розібратися в них не складе ні якого праці. Беремо лівою рукою стабілізатор ногами вниз і написом до себе, вказівним пальцем правої руки зліва на право тицяємо в ноги. Перша - вхід (+), середня - корпус (-), права вихід (+). (Фото). Підключити її треба як на малюнку. На виході отримаємо постійна напруга в 9 або 12 вольт. Виходячи з цього, розраховуємо, як було на початку статті, схему включення світлодіодів. Чому 9В або 12 В? На 9В добре приєднуються 3штукі синіх, зелених або білих світлодіода (з розрахунку - 3,0В. / Шт), на 12В - 6 штук червоних або жовтих (2,0 В. / Шт) або 4 штуки синіх, зелених або білих, т. е. не потрібно додаткових опорів. Мікросхему (при великій кількості світлодіодів) треба встановити на радіатор. КРЕН8Б розрахована на максимальне навантаження в 1,5А (при такому струмі дуже сильно буде грітися). На вхід не слід подавати напругу понад 35 вольт. Вхідна напруга має бути не менше ніж на 3В більше вихідного, інакше стабілізатор не працюватиме.

У висновку слід звернути увагу на такі питання як пайка і монтаж світлодіодів. Це теж дуже важливі питання, які впливають на їх життєздатність.

Не слід паяти світлодіоди старим дідовим паяльником, який нагрівали в печі і використовували для запаювання дірок в каструлях. Слід використовувати малопотужний паяльник з температурою жала не більше 260 градусів і пайку виробляти не більше 3-5 секунд (рекомендації виробника). Не зайвим буде використання медичного пінцета при пайку. Світлодіод береться пінцетом вище до корпусу, що забезпечує додатковий тепловідвід від кристала при пайку.

Ноги світлодіода слід гнути з невеликим радіусом (щоб вони не ламалися, нам каліки не потрібні!). В результаті хитромудрих вигинів, ноги біля основи корпусу повинні залишитися в заводському положенні і повинні бути паралельні і не напружені (а то втомиться і кристал відвалиться від ніжок).

збирати світлодіоди в одне велике світиться чудо найкраще на якомусь плоскому листовому матеріалі (пластмаса, оргскло ін.), попередньо насвердливши в ньому отворів потрібного розміру по діаметру корпусу (доведеться опанувати ще вимірювальними приладами та дрилем).

Пам'ятайте, що світлодіод - ніжний прилад і звертатися з ним треба відповідно (при пайку можна заспівати пісню, щоб працював довго).

Щоб Ваш пристрій захистити від автомобіля і автомобіль від пристрою (адже наразі не відомо, що надійніше) слід ставити запобіжники.