- Два основних принципи про те як можна підключити світлодіод до 12 вольт або знизити напругу на навантаженні
- Підключення світлодіода через опір до 12 вольт в машині (через резистор)
- Підключення світлодіода через стабілізатор напруги до 12 вольт в машині (через мікросхему)
- Підводячи підсумок про підключення світлодіода до 12 вольт в машині своїми руками
- Відео з підключення світлодіода до мережі в автомобілі
Світлодіоди - це сучасні, економічні, надійні радіоелементи, що застосовуються для світлової індикації. Ми думаємо про це знає кожен і всі! Саме виходячи з цього досвіду, настільки високо бажання застосувати саме світлодіоди, для конструювання самих різних електричних схем, як в побутовій електроніці, так і для автомобіля. Але тут виникають певний труднощі. Адже найпоширеніші світлодіоди мають напруга живлення 3 ... 3,3 вольта, а бортове напруга автомобіля в номіналі 12 вольт, при цьому часом піднімається і до 14 вольт. Само собою тут спливає закономірне припущення, що для підключення світлодіодів до 12 вольтової мережі машини, необхідно буде знизити напругу. Саме цій темі, підключенню світлодіода до бортової мережі автомобіля і зниження напруги, буде присвячено окрему статтю.
Два основних принципи про те як можна підключити світлодіод до 12 вольт або знизити напругу на навантаженні
Перш, ніж перейти до конкретних схем і їхніми описами, хотілося б сказати про два принципово різні, але можливі варіанти підключення світлодіода до 12 вольтової мережі.
Перший, це коли напруга падає за рахунок того, що послідовно світлодіоду підключається додатковий опір споживача, в якості якого виступає мікросхема-стабілізатор напруги. У цьому випадку певна частина напруги втрачається в мікросхемі, перетворюючись в тепло. А значить друга, що залишилася, дістається безпосередньо нашому споживачеві - светодиоду. Через це він і не згорає, так як не всі сумарне напруга проходить через нього, а тільки частину. Плюсом застосування мікросхеми є той факт, що вона здатна в автоматичному режимі підтримувати задану напругу. Однак є й мінуси. У вас не вийде знизити напругу нижче рівня, на яке вона розрахована. Друге. Так як мікросхема має певний ККД, то падіння щодо входу і виходу буде відрізнятися на 1-1,5 вольта в меншу сторону. Також для застосування мікросхеми вам необхідно буде застосувати хороший розсіює радіатор, встановлений на ній. Адже по суті тепло виділяється від мікросхеми, це і є незатребувані нами втрати. Тобто те, що ми відсікли від більшого потенціалу, щоб отримати менший.
Другий варіант харчування світлодіода, коли напруга обмежується за рахунок резистора. Це схоже на те, якби велику водопровідну труби взяли б і звузили. При цьому потік (витрата і тиск) знизилися б у рази. В цьому випадку до світлодіода доходить лише частина напруги. А значить, він також може працювати без небезпеки бути спаленим. Мінусом застосування резистора буде те, що він також має свій ККД, тобто також витрачає незатребувана напруга в тепло. У цьому випадку буває важко встановити резистор на радіатор. У підсумку, він не завжди підійде для включення в ланцюг. Також мінусом буде і ту обставину, що резистор не підтримує автоматичного утримання напруга в заданому межі. При падінні напруги в загальному ланцюжку, він подасть настільки ж меншу напругу і на світлодіод. Відповідно зворотна ситуація станеться при підвищенні напруги в загальному ланцюжку.
Звичайно, той і інший варіант не ідеальні, так при роботі від портативних джерел енергії кожен з них буде витрачати частину корисної енергії на тепло. А це актуально! Але що зробити, такий вже принцип їх роботи. У цьому випадку джерело живлення буде витрачати частину свого енергії не на корисну дію, а на тепло. Тут панацеєю є використання широтно-імпульсної модуляції, але це значно ускладнює схему ... Тому ми все ж зупинимося на перших двох варіантах, які і розглянемо на практиці.
Підключення світлодіода через опір до 12 вольт в машині (через резистор)
Почнемо, як і в абзаці вище, з варіанту підключення світлодіода до напруги в 12 вольт через резистор. Для того щоб вам краще було зрозуміти як же відбувається падіння напруга, ми наведемо кілька варіантів. Коли до 12 вольт підключено 3 світлодіода, 2 і 1.
Підключення 1 світлодіода через опір до 12 вольт в машині (через резистор)
Отже, у нас є світлодіод. Його напруга живлення 3,3 вольта. Тобто якби ми взяли джерело живлення в 3,3 вольта і підключили до нього світлодіод, то все було б чудово. Але в нашому випадку спостерігається підвищена напруга, яке не важко порахувати за формулою. 14,5-3,3 = 11,2 вольта. Тобто нам необхідно спочатку знизити напругу на 11,2 вольта, а потім лише подати напругу на світлодіод. Для того щоб нам розрахувати опір, необхідно знати який струм протікає в ланцюзі, тобто струм споживаний світлодіодом. В середньому це близько 0,02 А. При бажанні можете подивитися номінальний струм в даташіте до світлодіоду. У підсумку, за законом Ома виходить. R = 11,2 / 0,02 = 560 Ом. Опір резистора розраховане. Ну, а вже схему намалювати і того простіше.
Потужність резистора розраховується за формулою P = UI = 11.2 * 0,02 = 0,224 Вт. Беремо найближчий згідно стандартного типоряду.
Підключення 2 світлодіодів через опір до 12 вольт в машині (через резистор)
За аналогією з попереднім прикладом все вираховується також, але з однією умовою. Так як світлодіода вже два, то падіння напруги на них буде 6,6 вольта, а що залишилися 14,5-6,6 = 7,9 вольта залишаться резистору. Виходячи з цього, схема буде наступною.
Так як струм в ланцюзі не змінився, то потужність резистора залишається без змін.
Підключення 3 світлодіодів через опір до 12 вольт в машині (через резистор)
І ще один варіант, коли практично вся напруга гаситься світлодіодами. А значить, резистор за своїм номіналом буде ще менше. Всього 240 Ом. Схема підключення 3 світлодіодів до бортової мережі машини додається.
Наостанок нам лише залишилося сказати, що при розрахунках було використано напруга не 12, а 14,5 вольт. Саме така підвищена напруга зазвичай виникає в електромережі машини, коли вона заведена.
Також не важко прикинути, що при підключенні 4 світлодіодів, вам і зовсім не потрібно застосування будь-якого резистора, адже на кожен з світлодіодів припаде до 3,6 вольта, що цілком допустимо.
Підключення світлодіода через стабілізатор напруги до 12 вольт в машині (через мікросхему)
Тепер перейдемо до стабілізованою схемі живлення світлодіодів від 12 вольт. Тут, як ми вже і говорили, існує схема, яка регулює власне внутрішній опір. Таким чином, харчування світлодіода буде здійснюватися стійко, незалежно від стрибків напруги бортової мережі. На жаль мінусом застосування мікросхеми є той факт, що мінімальне стабілізовану напругу, яке можливо досягти буде 5 вольт. Саме з такою напругою можна зустріти найбільш широко відомі мікросхеми - стабілізатори КР142 ЄП 5Б або іноземний аналог L7805 або L7805CV. Тут різниця лише в виробника і номінальному робочому струмі від 1 до 1,5 А.
Так ось, що залишилося напруга з 5 до 3,3 вольт доведеться гасити все за прикладом тим що і в попередніх випадках, тобто за допомогою застосування резистора. Однак знизити напругу резистором на 1,7 вольта це вже не настільки критично як на 8-9 вольт. Стабілізація напруги в цьому випадку все ж буде спостерігатися! Наводимо схему підключення мікросхеми стабілізатора.
Як бачите, вона дуже проста. Реалізувати її може кожен. Чи не складніше ніж припаяти той же резистор. Єдина умова це установка радіатора, який буде відводити тепло від мікросхеми. Його встановити потрібно обов'язково. На схемі написано що мікросхема може живити 10 ланцюжків з світлодіодом, насправді цей параметр занижений. За фактом, якщо через світлодіод проходить близько 0,02 А, то вона може забезпечувати харчуванням до 50 світлодіодів. Якщо вам необхідно забезпечити харчування більшої кількості, то використовуйте другу таку ж незалежну схему. Використання двох мікросхем підключених паралельно неправильно. Так як їх характеристики небагато, та будуть відрізнятися один від одного, через індивідуальних особливостей. У підсумку, у однієї з мікросхем буде шанс перегоріти набагато швидше, так як режими роботи у неї будуть інші - завищені.
Про застосування аналогічних мікросхем ми вже розповідали в статті " Зарядний пристрій на 5 вольт в машині ". До речі, якщо ви все ж таки зважитеся виконати харчування для світлодіода на ШІМ, хоча це навряд чи того варто, то ця стаття також розкриє вам всі секрети реалізації такого проекту.
Підводячи підсумок про підключення світлодіода до 12 вольт в машині своїми руками
Підводячи підсумок про підключення світлодіода до 12 вольтової мережі можна сказати про простоту виконання схемотехніки. Як з випадком де застосовується резистор, так і з мікросхемою - стабілізатором. Все це легко і просто. По крайней мере, це найпростіше, що може вам зустрітися в електроніці. Так що подужати підключення світлодіода до бортової мережі машини в 12 вольт повинен кожен і напевно. Якщо вже й це не «по зубах», то за більш складне і зовсім братися не слід.
Відео з підключення світлодіода до мережі в автомобілі
... а тепер щоб вам було легше прикинути який номінал опору потрібен і який потужністю для вашого конкретного випадку, можете скористатися калькулятором підбору резистора