Получаю множество вопросов от читателей, как сделать правильное подключение светодиодов к 12 вольт и к сети 220В. Обычно только знают, что схема подключения светодиодов может быть параллельной или последовательной. Но диоды бывают не только одноцветные, но и трёхцветные RGB и четырехцветные RGBW. Для управления ими требуется RGB контроллер.
Как подключить светодиод
Основные технические характеристики светодиода описываются тремя параметрами:
- прямое напряжение;
- номинальный рабочий ток;
- номинальная мощность.
Наиболее распространены LED чипы с прямым напряжением в районе 3, 6, и 12 вольт. Модели на 6В и 12В используются преимущественно в автомобильных лампах, в бытовые изделия не устанавливаются.
Существует 2 способа подключения:
- к источнику напряжения, требуется расчёт резистора для светодиодов;
- к источнику тока, называется драйвер.
В первом варианте стабилизировано напряжение, оно должно превышать напряжение падения на диоде.
Пример.
Если падение составляет 3V на 1 led, а блок питания для светодиодов на 12 вольт., то для включения 1 диода с номинальным рабочим 0,1 Ампер получим следующий расчёт:
- 12В – 3B = 9В
- 9В / 0,1А = 90 Ом
Параллельное подключение к драйверу для уменьшения тока
Во втором варианте стабилизирована сила тока и схема подключения будет такая я же, как в первом варианте, только надо исключить резистор. Подбираются лед чипы с таким же номинальным током при последовательном подключении. Если ток драйвера слишком велик, а включить очень надо, то можно использовать параллельную схему. При такой схеме в каждой цепочке будет кратно снижаться.
Многие ошибочно думают, если подключить последовательно, то потребляемая мощность останется неизменной, потому что ток не надо будет увеличивать. Они забывают, что придется повысить вольты питания.
Обозначение светодиода на схеме
Обозначается на схеме двумя типами пиктограмм. Две стрелочки показывают что он излучает свет.
Характеристики
Перед расчётом схемы подключения светодиодов убедитесь в их параметрах и качестве. Китайцы очень часто обманывают, подсовывая LED с другими параметрами или с более низкой мощностью. Особенно хорошо у китайцев получается обманывать на SMD 5630 и SMD5730, общеизвестная мощность у них 0,5W. Цифры 5630 и 5730 обозначают только размер корпуса, например, 5,7мм на 3,0мм.
Пользуясь этим они устанавливают в стандартный корпус кристалл на 0,07W – 0,1W и затем продают их как с мощностью 0,5W. То есть световой поток будет в 5 раз меньше, чем вы ожидали. Хорошим примером будут светодиодные лампы кукурузы, которые просто утыканы маломощными LED в количестве от 20 до 130 штук. За счёт такого внешнего вида, кукуруза в глазах покупателя кажется мощнее, чем диодная лампа с 10 диодами, аналогичного энергопотребления.
Так же они изготавливают копии общеизвестных производителей особенно Cree и Philips. На настоящие КРИ и Флипсы они похожи только внешне, технические характеристики хуже на 30-40%.
Этапы сборки
Примерная последовательность сборки и проверки в рабочем режиме.
- найдите в документации технические характеристики, сколько вольт падает на каждом LED;
- составьте схему подключения учитывая напряжение питания;
- вычислите потребляемую мощность всей электрической цепи;
- подберите блок питания или драйвер подходящий по мощности;
- рассчитайте резистор в случае использования питания стабилизированным напряжением;
- найдите правильную полярность на ножках LED;
- припаяйте провода диодным компонентам;
- подключите источник питания;
- плотно установите диоды на радиатор и закрепите их;
- включаем всю конструкцию в сеть 220V предварительно зажмурившись;
- если ничего не взорвалось, то измеряем потребление энергии, нагрев, потребляемый ток;
- корректируем ток, если он оказался выше или ниже расчётного;
- прогреваем в течение 30 минут
- для китайских диодов температура на электрическом контакте не должна превышать 60°, для фирменных это указано в спецификациях, может быть максимум до 130° — 150°.
Алюминиевая звезда
Установка на систему охлаждения чаще всего требует хорошего оборудования и навыков. Поэтому диоды невысокой мощности 1W, 3W, 5W лучше покупать сразу на подложке из алюминия или меди в виде звезды. Таким образов вы не перегреете ножки и не испортите диодный чип. Затем звезду ставят на радиатор с использованием теплопроводной пасты.
Для припаивания проводов к звезде нужен паяльник помощней, потому что алюминий быстро забирает тепло от места контакта с припоем.
Источники питания
Чтобы подключить сверхяркие светодиоды к постоянному стабилизированному напряжению необходимо использовать токоограничивающий резистор. При мощности потребления энергии более 10W его использовать не рационально.
Самые распространённые имеют мощность:
- 0,5W в корпусе SMD;
- 1W, 3W, 5W в корпусе Эмиттер, круглый с ножками;
- квадратные COB диоды от 5W, 10W.
Самые распространённые стабилизированные источники:
- 1,5V – пальчиковые батарейки;
- 3,7V – литиевые аккумуляторы от телефонов;
- 5 Вольт — это USB зарядные устройства для смартфоном и планшетов;
- 9V – батарейка Крона;
- 12 вольт – бортовая сеть автомобиля, блоки питания от бытовой электроники;
- 19V – блоки питания от ноутбуков, хорошо стабилизированы, и выдают до 90W.
Модуль стабилизатора за 100 руб
Для снижения количества вольт с источника питания нужен стабилизатор с возможностью регулировки. Обычно покупаю их на Aliexpress в средне по 2$ за модели на 2 Ампера, и 5$ за мощный модуль на 5 Ампер. В России на них цена слишком высокая, лучше купить заранее, но в 2-3 раза больше.
Подключение к батарейке 1,5В
Для подключения диода напрямую к батарейке с 1,5В требуется повышение до 3В. Это реализуется на небольших специализированных микросхемах. Чаще всего используется в аккумуляторных фонариках на одной пальчиковой батарее. Микросхема может быть стабилизатором Ампер или повышать только вольты. Если стабилизировано только напряжения, то для включения диода потребуется ставить сопротивление, которое тоже расходует энергию. Светодиодный драйвер более экономичен для фонарика.
Китайцы по 100руб. продают готовые платы со стабилизаторами, которые из 1.5 могут сделать от 2В до 5В. Кто дружит с паяльником, может сделать своими руками, микросхеме практически не требуется дополнительных элементов.
Питание от 5В
Самый популярный источник, в каждом доме есть несколько зарядных устройств и куча старых от кнопочных телефонов. При 5В подключать можно только параллельно по одному. Для последовательного соединения требуется минимум 6В.
Наглядным примером будет светодиодная лента на 5В. Из такой ленты и старых зарядных устройств делаю светодиодные светильники-ночники. На корпус клеится отрезок ленты длиной 3-4 см и подключается в USB гнездо. Если корпус разборный, то припаиваю провода внутрь, прямо к плате.
Светодиодная лента на 5В с питанием от USB
Включение на 9V
Батарейка Крона на 9В и регулятор яркости
Наиболее известным источником девяти вольт является батарея типа Крона. При небольших размерах она имеет очень малую емкость. Девять вольт позволят включить последовательно до 3 iner. Если 3 штуки включены последовательно, то небольшое снижение будет приводить к значительному уменьшению яркости. Если невозможно обеспечить хорошую стабилизацию, то придется уменьшить до 2 ЛЕД чипов.
Для регулировки яркости можно использовать миниатюрный диммер, цена которого 50 руб.
Как подключить светодиод к 12 вольтам
Стабилизатор на 12V
12 вольт уже обеспечивает широкие возможности по включению. Схема подключения светодиодов может быть последовательной по 3 штуки. Четыре штуки таким образом не включают, потому что следует учитывать снижение напряжения под нагрузкой. Например оно может снизится с 12В до 11В, что приведет к значительной потере светового потока.
Лучше всего использовать низковольтный драйвер, чтобы не использовать резистор. Такой стабилизатор работает от 12V имеет регулятор напряжения на выходе и настройку Ампер. К тому же по конструкции он проще, чем на 220В и не имеет трансформатора, только дроссель.
Примером будет светодиодная лента на 12В, в которой 3 LED и резистор включены последовательно.
В автомобильной сети, в том числе и прикуривателе, при заведенном двигателе бывает от 13,5В до 15В. Но скачки могут быть и до 30В. На заглушенном авто будет от 12В до 13В, зависит от уровня заряда автомобильного аккумулятора. Поэтому очень не рекомендуется включать LED без стабилизированного блока питания или стабилизатора тока. Китайские очень плохо переносят такие скачки, из-за низкого качества и плохих проводников у кристалла. Фирменные типа Cree Philips Osram могут долго работать в автомобиле и без стабилизатора, это было протестировано на светодиодных лампах для габаритных огней.
Как подключить светодиод к 220в
LED driver на 100вт и 50вт
Для подключения светодиода к сети 220В в схеме используют специализированные источники питания , которые могут называться светодиодный драйвер, источник тока, блок питания, стабилизатор. Его основными характеристиками являются силатока в Амперах и мощность. Драйвер может иметь фиксированный ток на выходе или настраиваемый. Если вы собираете осветительный прибор своими руками, то с регулятором будет удобней.
Как правило лед чипы подключаются к драйверу последовательно, что гарантирует одинаковый ток через каждый элемент электрической цепи. Недостатком такой схемы будет выход из строя всей цепи, если 1 ЛЕД сгорит.
Схема драйвера для светодиодов может быть различной, от простой на гасящем конденсаторе до современной, с коэффициентом пульсаций светового потока близкой к 0%.
Последовательное соединение
Классический пример такой конструкции, это светодиодная лампа на 220. Для модернизации старых светильников иногда использую начинку от лампочки. Пластинку с LED элементами ставлю на теплоотвод внутри светильника и рядом размещаю стабилизатор. Такая модернизация актуальна при апгрейде нестандартных люминисцентных ламп.
Теперь подключить светодиод к 220 стало просто, сложней определить коэффициент пульсаций светового потока. Если драйвер некачественный и плохо справляется с нагрузкой, свет будет мерцать с частотой 100 Герц. Реакция на эти пульсации индивидуальна у каждого человека. Чаще всего приводит к головным болям, усталости глаз и большому списку других негативных последствий.
Подключение к 220В без драйвера
Примером простого включения без драйвера будет светодиодная лента на 220V. На ней последовательно соединены 60 штук, которые питаются от выпрямителя состоящего из диодного моста. Недостатком такой схемы является пульсации света с частотой 100 Герц, которые очень вредны для здоровья, но каждый реагирует на это индивидуально. Такую ленту можно резать только по 60 LED.
LED лента с прямым включением в сеть 220
Такую же технологию стали использовать в больших COB диодах, внутри последовательно соединяют 60 кристаллов, чтобы сразу включать в сеть 220В.
Светодиодный COB модуль на 220V со встроенным драйвером
Высокотехнологичные китайцы уже продают светодиодные модули и матрицы со стабилизатором, размещенном на одной подложке.
RGB светодиоды и цветные
Другие характеристики имеют LED для растений и цветные, их точные параметры производитель должен указывать при покупке. Одноцветные бывают нескольких видов:
- красный свет;
- синие;
- зеленые;
- желтые;
- ультрафиолетовые;
- инфракрасные.
Падение напряжения на кристалле зависит от излучаемого света, соответственно у них другое потребление энергии. Например, у красных падение в вольтах будет составлять 2 — 2,2В. Поэтому для каждого цвета RGB светодиода необходимо рассчитывать резистор отдельно на калькуляторе. RGB кристаллы не закрыты желтым люминофором, поэтому кристаллы и схему их подключения хороши видно через прозрачное силиконовое покрытие.
