Светодиод 5050 подключение

Особенности подключения светодиодов

В большинстве случаев для подключаемых светодиодов требуется ограничение тока с помощью резисторов. Но, иногда вполне возможно обойтись и без них. Например, фонарики, брелоки и другие сувениры со светодиодными лампочками питаются от батареек, подключенных напрямую. В этих случаях ограничение тока происходит за счет внутреннего сопротивления батареи. Ее мощность настолько мала, что ее попросту не хватит, чтобы сжечь осветительные элементы.

Однако при некорректном подключении эти источники света очень быстро перегорают. Наблюдается стремительное падение яркости свечения, когда на них начинает действовать нормальный ток. Светодиод продолжает светиться, но в полном объеме выполнять свои функции он уже не может. Такие ситуации возникают, когда отсутствует ограничивающий резистор. При подаче питания светильник выходит из строя буквально за несколько минут.

Одним из вариантов некорректного подключения в сеть на 12 вольт является увеличение количества светодиодов в схемах более мощных и сложных устройств. В этом случае они соединяются последовательно, в расчете на сопротивление батарейки. Однако при перегорании одной или нескольких лампочек, все устройство выходит из строя.

Существует несколько способов, как подключить светодиоды на 12 вольт схема которых позволяет избежать поломок. Можно подключить один резистор, хотя это и не гарантирует стабильную работу устройства. Это связано с существенными различиями полупроводниковых приборов, несмотря на то, что они могут быть из одной партии. Они обладают собственными техническими характеристиками, отличаются по току и напряжению. При превышении током номинального значения один из светодиодов может перегореть, после этого остальные лампочки также очень быстро выйдут из строя.

В другом случае предлагается соединить каждый светодиод с отдельным резистором. Получается своеобразный стабилитрон, обеспечивающий корректную работу, поскольку токи приобретают независимость. Однако данная схема получается слишком громоздкой и чрезмерно загруженной дополнительными элементами. В большинстве случаев ничего не остается, как подключить светодиоды к 12 вольтам последовательно. При таком подключении схема становится максимально компактной и очень эффективной. Для ее стабильной работы следует заранее позаботиться об увеличении питающего напряжения.

Определение полярности светодиода

Чтобы решить вопрос, как подключить светодиоды в цепь 12 вольт, необходимо определить полярность каждого из них. Для определения полярности светодиодов существует несколько способов. Стандартная лампочка имеет одну длинную ножку, которая считается анодом, то есть, плюсом. Короткая ножка является катодом – отрицательным контактом со знаком минус. Пластиковое основание или головка имеет срез, указывающий на место расположения катода – минуса.

В другом способе необходимо внимательно посмотреть внутрь стеклянной колбочки светодиода. Можно легко разглядеть тонкий контакт, который является плюсом, и контакт в форме флажка, который, соответственно, будет минусом. При наличии мультиметра можно легко определить полярность. Нужно выполнить установку центрального переключателя в режим прозвонки, а щупами прикоснуться к контактам. Если красный щуп соприкоснулся с плюсом, светодиод должен загореться. Значит черный щуп будет прижат к минусу.

Тем не менее, при кратковременном неправильном подключении лампочек с нарушением полярности, с ними не произойдет ничего плохого. Каждый светодиод способен работать только в одну сторону и выход из строя может случиться только в случае повышения напряжения. Значение номинального напряжения для отдельно взятого светодиода составляет от 2,2 до 3 вольт, в зависимости от цвета. При подключении светодиодных лент и модулей, работающих от 12 вольт и выше, в схему обязательно добавляются резисторы.

Расчет подключения светодиодов в схемах на 12 и 220 вольт

Отдельный светодиод невозможно напрямую подключить к источнику питания на 12 В поскольку он сразу же сгорит. Необходимо использование ограничительного резистора, параметры которого рассчитываются по формуле: R= (Uпит-Uпад)/0,75I, в которой R является сопротивлением резистора, Uпит и Uпад – питающее и падающее напряжения, I – ток, проходящий по цепи, 0,75 – коэффициент надежности светодиода, являющийся постоянной величиной.

В качестве примера можно взять схему, используемую при подключение светодиодов на 12 вольт в авто к аккумулятору. Исходные данные будут выглядеть следующим образом:

  • Uпит = 12В – напряжение в автомобильном аккумуляторе;
  • Uпад = 2,2В – питающее напряжение светодиода;
  • I = 10 мА или 0,01А – ток отдельного светодиода.

В соответствии с формулой, приведенной выше, значение сопротивления будет следующим: R = (12 – 2,2)/0,75 х 0,01 = 1306 Ом или 1,306 кОм. Таким образом, ближе всего будет стандартная величина резистора в 1,3 кОм. Кроме того, потребуется расчет минимальной мощности резистора. Данные расчеты используются и при решении вопроса, как подключить мощный светодиод к 12 вольтам. Предварительно определяется величина фактического тока, которая может не совпадать со значением, указанным выше. Для этого используется еще одна формула: I = U / (Rрез.+ Rсвет), в которой Rсвет является сопротивлением светодиода и определяется как Uпад.ном. / Iном. = 2.2 / 0,01 = 220 Ом. Следовательно, ток в цепи составит: I = 12 / (1300 + 220) = 0,007 А.

В результате, фактическое падение напряжения светодиода будет равно: Uпад.свет = Rсвет х I = 220 х 0,007 = 1,54 В. Окончательно значение мощности будет выглядеть так: P = (Uпит. — Uпад.)² / R = (12 -1,54)²/ 1300 = 0,0841 Вт). Для практического подключения значение мощности рекомендуется немного увеличить, например, до 0,125 Вт. Благодаря этим расчетам, удается легко подключить светодиод к аккумулятору 12 вольт. Таким образом, для правильного подключения одного светодиода к автомобильному аккумулятору на 12В, в цепи дополнительно понадобится резистор на 1,3 кОм, мощность которого составляет 0,125Вт, соединяющийся с любым контактом светодиода.

Расчет подключения светодиода к сети 220В осуществляется по такой же схеме, что и для 12В. В качестве примера берется такой же светодиод с током 10 мА и напряжением 2,2В. Поскольку в сети используется переменный ток напряжением 220В, расчет резистора будет выглядеть следующим образом: R = (Uпит.-Uпад.) / (I х 0,75). Вставив в формулу все необходимые данные, получаем реальное значение сопротивления: R = (220 — 2.2) / (0,01 х 0,75) = 29040 Ом или 29,040 кОм. Ближайший стандартный номинал резистора – 30 кОм.

Далее выполняется расчет мощности. Вначале определяется значение фактического тока потребления: I = U / (Rрез.+ Rсвет). Сопротивление светодиода рассчитывается по формуле: Rсвет = Uпад.ном. / Iном. = 2.2 / 0,01 = 220 Ом. Следовательно, ток в электрической цепи будет составлять: I = 220 / (30000 + 220) = 0,007А. В результате, реальное падение напряжение на светодиоде будет следующим: Uпад.свет = Rсвет х I = 220 х 0,007 = 1,54В.

Для определения мощности резистора используется формула: P = (Uпит. — Uпад.)² / R = (220 -1,54)² / 30000 = 1,59Вт. Значение мощности следует увеличить до стандартного, составляющего 2Вт. Таким образом, чтобы подключить один светодиод к сети с напряжением 220В понадобится резистор на 30 кОм с мощностью 2Вт.

Однако в сети протекает переменный ток и горение лампочки будет происходить лишь в одной полуфазе. Светильник будет выдавать быстрый мигающий свет, с частотой 25 вспышек в секунду. Для человеческого глаза это совершенно незаметно и воспринимается как постоянное свечение. В такой ситуации возможны обратные пробои, которые могут привести к преждевременному выходу из строя источника света. Чтобы избежать этого, выполняется установка обратно направленного диода, обеспечивающего баланс во всей сети.

Правильное включение светодиода

Светодиод это диодик способный сияет при протекании через него тока. По-английски светодиод именуется light emitting diode, либо LED.

Цвет свечения светодиода находится в зависимости от добавок добавленных в полупроводник. Так, к примеру, примеси алюминия, гелия, индия, фосфора вызывают свечение от красноватого до желтоватого цвета. Индий, галлий, азот принуждает светодиод сияет от голубого до зеленного цвета. При добавке люминофора в кристалл голубого свечения, светодиод будет сиять белоснежным светом. В текущее время индустрия выпускает светодиоды свечения всех цветов радуги, но цвет зависит не от цвета корпуса светодиода, а конкретно от хим добавок в его кристалле. Светодиод хоть какого цвета может иметь прозрачный корпус.

1-ый светодиод был сделан в 1962 году в Институте Иллинойса. Сначала 1990-ых годов на свет появились калоритные светодиоды, а чуток позднее сверх калоритные.

Преимущество светодиодов перед лампочками накаливания не опровержимы, а конкретно:

Низкое электропотребления – в 10 раз экономичней лампочек

Длинный срок службы – до 11 лет непрерывной работы

Высочайший ресурс прочности – не страшатся вибраций и ударов

Огромное обилие цветов

Способность работать при низких напряжениях

Экологическая и противопожарная безопасность – отсутствие в светодиодах ядов. светодиоды не нагреваются, от чего пожары исключаются.

Маркировка светодиодов

Рис. 1. Конструкция индикаторных 5 мм светодиодов

В рефлектор помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор задает начальный угол рассеивания.

Потом свет проходит через корпус из эпоксидки Доходит до линзы и здесь начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы, на практике от 5 до 160 градусов.

Излучающие светодиоды можно поделить на две огромные группы: светодиоды видимого излучения и светодиоды инфракрасного (ИК) спектра. 1-ые используются в качестве индикаторов и источников подсветки, последние — в устройствах дистанционного управления, приемо-передающих устройствах ИК спектра, датчиках.

Светоизлучающие диоды маркируются цветовым кодом (табл. 1). Поначалу нужно найти тип светодиода по конструкции его корпуса (рис. 1), а потом уточнить его по цветной маркировке по таблице.

Рис. 2. Виды корпусов светодиодов

Светодиоды бывают практически всех цветов: красноватый, оранжевый, желтоватый, желтоватый, зеленоватый, голубий и белоснежный. Голубого и белоснежного светодиода малость дороже, чем другие цвета.

Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из которого он изготовлен, а не цветом пластика его корпуса. Светодиоды всех цветов бывают в тусклом корпусе, в таком случае цвет можно выяснить только включив его…

Таблица 1. Маркировка светодиодов

Устроен разноцветный светодиод просто, обычно это красноватый и зеленоватый объединенные в один корпус с 3-мя ножками. Путём конфигурации яркости либо количества импульсов на каждом из кристаллов можно добиваться различных цветов свечения.

Светодиоды подключаются к источнику тока, анодом к плюсу, катодом к минусу. Минус (катод) светодиода обычно помечается маленьким спилом корпуса либо более маленьким выводом, но бывают и исключения, потому лучше уточнить этот факт в технических характеристиках определенного светодиода.

При отсутствии обозначенных меток полярность можно найти и опытным путём, краткосрочно подключая светодиод к питающему напряжению через соответственный резистор. Но это не самый успешный метод определения полярности. Не считая того, во избежание термического пробоя светодиода либо резкого сокращения срока его службы, нельзя определять полярность «методом тыка» без токоограничивающего резистора. Для резвого тестирования резистор с номинальным сопротивлением 1кОм подходит большинству светодиодов если напряжение 12V либо наименее.

При подключении светодиода нужно соблюдать полярность, по другому устройство может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5 В для 1-го светодиода. Почему? Как уже ясно из наименования, светодиод это не выпрямительный диодик, и, хотя свойство пропускать ток в одном направлении у их общее, меж ними есть значимая разница. Для того, что светодиод источал в видимом спектре, у него существенно более широкая нелегальная зона, чем у обыденного диодика. А от ширины нелегальной зоны впрямую зависит таковой паразитный параметр диодов, как внутренняя емкость. При изменении направления тока, эта емкость разряжается, за какое-то время, называемое временем закрытия, зависящее от размеров этой емкости. Во время разряда емкости, светодиодный кристалл испытывает значимые пиковые нагрузки в протяжении гараздо большего времени, ежели обыденный диодик. При следующем изменении направления тока на правильное ситуация повторяется. Так как время закрытия / открытия у обыденных диодов существенно меньше, нужно использовать их в цепях переменного тока, включая поочередно со светодиодами, для понижения негативного воздействия переменного тока на светодиодный кристалл. Если светодиодное изделие не имеет интегрированной защиты от переполюсовки, то ошибка подключения также приведет к понижению срока службы. В некие светодиоды токоограничивающий резистор встроен с завода и их сходу можно подключать к источнику 12 либо 5 вольт, но такие светодиоды встречаются достаточно изредка и в большинстве случаев к светодиоду нужно подключать наружный токоограничивающий резистор.

Сходу следует предупредить: не следует направлять луч светодиода конкретно в собственный глаз (также в глаз товарища) на близком расстоянии, что может разрушить зрение.

Две основных свойства светодиодов это падение напряжения и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, к примеру, четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА , потому что в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, любой из которых потребляет 20 мА. Для каждого светодиода есть допустимые значения напряжения питания Umax и Umaxобр (соответственно для прямого и оборотного включений). При подаче напряжений выше этих значений наступает электронный пробой, в итоге которого светодиод выходит из строя. Существует и малое значение напряжения питания Umin, при котором наблюдается свечение светодиода. Спектр питающих напряжений меж Umin и Umax именуется “рабочей” зоной, потому что конкретно тут обеспечивается работа светодиода.

Напряжение питания — параметр для светодиода неприменимый. Нет у светодиодов таковой свойства, потому нельзя подключать светодиоды к источнику питания впрямую. Главное, чтоб напряжение, от которого (через резистор) питается светодиод, было выше прямого падения напряжения светодиода (прямое падение напряжения указывается в характеристике заместо напряжения питания и у обыденных индикаторных светодиодов колеблется в среднем от 1,8 до 3,6 вольт).

Напряжение, обозначенное на упаковке светодиодов — это не напряжение питания. Это величина падения напряжения на светодиоде. Данная величина нужна, чтоб вычислить оставшееся напряжение, «не упавшее» на светодиоде, которое учавствует в формуле вычисления сопротивления резистора, ограничивающего ток, так как регулировать необходимо конкретно его.

Изменение напряжение питания всего на одну десятую вольта у условного светодиода (с 1,9 до 2 вольт) вызовет пятидесятипроцентное повышение тока, протекающего через светодиод (с 20 до 30 милиампер).

Для каждого экземпляра светодиода 1-го и такого же номинала подходящее для него напряжение может быть различным. Включив несколько светодиодов 1-го и такого же номинала параллельно, и подключив их к напряжению, к примеру, 2 вольта, мы рискуем из-за разброса черт стремительно сжечь одни экземпляры и недосветить другие. Потому при подключении светодиода нужно выслеживать не напряжение, а ток.

Величина тока для светодиода является главным параметром, и обычно, составляет 10 либо 20 миллиампер. Непринципиально, какое будет напряжение. Главное, чтоб ток, текущей в цепи светодиода, соответствовал номинальному для светодиода. А ток регулируется включённым поочередно резистором, номинал которого рассчитывается по формуле:

R сопротивление резистора в омах.

Uпит напряжение источника питания в вольтах.

Uпад прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в свойствах и обычно находится в районе 2-х вольт). При поочередном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются.

I наибольший прямой ток светодиода в амперах (указывается в характернистиках и составляет обычно или 10, или 20 миллиамперам, т.е. 0,01 либо 0,02 ампера). При поочередном соединении нескольких светодиодов прямой ток не возрастает.

0,75 коэффициент надёжности для светодиода.

Не следует также забывать и о мощности резистора. Вычислить мощность можно по формуле:

P мощность резистора в ваттах.

Uпит действующее (действенное, среднеквадратичное) напряжение источника питания в вольтах.

Uпад прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в свойствах и обычно находится в районе 2-х вольт). При поочередном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются.

R сопротивление резистора в омах.

Расчет токогораничивающего резистора и его мощности для одного светодиода

Типичные характеристики светодиодов

Типовые характеристики белоснежного индикаторного светодиода: ток 20 мА, напряжение 3,2 В. Таким макаром, его мощность составляет 0,06 Вт.

Также к маломощным относят светодиоды поверхностного монтажа SMD. Он подсвечивают кнопки в вашем сотовом, экран вашего монитора, если он с LED-подсветкой, из их сделаны декоративные светодиодные ленты на самоклеющейся базе и почти все другое. Есть два более распостраненных типа: SMD 3528 и SMD 5050. 1-ые содержат таковой же кристалл, как и индикаторные светодиоды с выводами, другими словами его мощность 0,06 Вт. А вот 2-ой три таких кристалла, потому его нельзя уже именовать светодиодом это светодиодная сборка. Принято именовать SMD 5050 светодиодами, но это не совершенно верно. Это сборки. Их общая мощность, соответственно, 0,2 Вт.

Рабочее напряжение светодиода находится в зависимости от полупроводникового материала, из которого он изготовлен, соответственно есть зависимость меж цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.

Таблица падения напряжений светодиодов зависимо от цвета

По величине падения напряжения при тестировании светодиодов мультиметром можно найти примерный цвет свечения светодиода согласно таблице.

Последовательное и параллельное включение светодиодов

При поочередном подключении светодиодов сопротивление ограничивающего резистора рассчитывается также, как и с одним светодиодом, просто падения напряжений всех светодиодов складываются меж собой по формуле:

При поочередном включении светодиодов принципиально знать о том, что все светодиоды, применяемые в гирлянде, должны быть одной и той же марки. Данное выражение следует взять не за правило, а за закон.

Что б выяснить какое наибольшее количество светодиодов, может быть, использовать в гирлянде, следует пользоваться формулой

Nmax – очень допустимое количество светодиодов в гирлянде

Uпит – Напряжение источника питания, к примеру батарейки либо аккума. В вольтах.

Uпр Прямое напряжение светодиода взятого из его паспортных черт (обычно находится в границах от 2 до 4 вольт). В вольтах.

При изменении температуры и старения светодиода Uпр может возрасти. Коэфф. 1,5 дает припас на такой случай.

Как подключить светодиод к 220 В

Чтобы разобраться как подключить светодиод к 220 В переменного напряжения следует придерживаться двух осно.

Как подключить светодиод к 220 В без трансформатора

Существуют различные схемы и способы как подключить светодиод к 220 В без трансформатора, однако суть их.

При таком подсчете “N” может иметь дробный вид, например 5,8. Естественно вы не сможете использовать 5,8 светодиодов, посему следует дробную часть числа отбросить, оставив только целое число, то есть 5.

Ограничительный резистор, для последовательного включения светодиодов рассчитывается точно также как и для одиночного включения. Но в формулах добавляется еще одна переменная “N” – количество светодиодов в гирлянде. Очень важно чтобы количество светодиодов в гирлянде было меньше или равно “Nmax”- максимально допустимому количеству светодиодов. В общем, должно выполнятся условие: N =

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=(Uпит – Uраб)/Iраб.

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=(Uпит – nUраб)/Iраб.

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.

Оставьте комментарий