LED diody jsou moderní, ekonomické a spolehlivé radioprvky používané pro světelnou indikaci. Myslíme si, že o tom ví každý! Právě na základě těchto zkušeností existuje tak vysoká potřeba používat LED pro navrhování široké škály elektrických obvodů jak ve spotřební elektronice, tak v automobilech. Zde však nastávají určité obtíže. Koneckonců, nejběžnější LED mají napájecí napětí 3. 3,3 voltu a palubní napětí automobilu je nominálně 12 voltů a někdy stoupá až na 14 voltů. Samozřejmě zde vyvstává logický závěr, že pro připojení LED k 12voltové síti stroje bude nutné snížit napětí. Právě tomuto tématu, připojení LED k palubní síti vozidla a snižování napětí, bude článek věnován.

Obsah článku:

Dva základní principy, jak můžete připojit LED na 12 voltů nebo snížit napětí na zátěži

Než přejdu ke konkrétním obvodům a jejich popisům, rád bych hovořil o dvou zásadně odlišných, ale možných možnostech připojení LED k 12voltové síti.

První, to je, když napětí klesá kvůli skutečnosti, že další odpor spotřebitele je zapojen do série s LED, což je mikroobvod stabilizátoru napětí. V tomto případě se určitá část napětí ztratí v mikroobvodu a změní se na teplo. To znamená, že druhý, který zůstane, jde přímo k našemu spotřebiteli – LED. Z tohoto důvodu nevyhoří, protože jím neprochází veškeré celkové napětí, ale pouze část. Výhodou použití mikroobvodu je skutečnost, že je schopen automaticky udržovat dané napětí. Existují však i nevýhody. Nebudete moci snížit napětí pod úroveň, pro kterou je určeno. Druhý. Protože mikroobvod má určitou účinnost, pokles vzhledem ke vstupu a výstupu se bude lišit o 1-1,5 voltu směrem dolů. Chcete-li použít mikroobvod, budete také muset použít dobrý disipativní radiátor nainstalovaný na něm. Koneckonců, teplo generované mikroobvodem je ztráta, kterou jsme netvrdili. Tedy to, co jsme odřízli od většího potenciálu, abychom získali menší.

Druhý Možnost napájení LED, když je napětí omezeno odporem. Je to podobné, jako když vezmete velkou vodní dýmku a zúžíte ji. V tomto případě by se průtok (průtok a tlak) výrazně snížil. V tomto případě se k LED dostane pouze část napětí. To znamená, že může pracovat i bez nebezpečí popálení. Nevýhodou použití rezistoru je, že má také svou vlastní účinnost, to znamená, že také plýtvá nevyužitým napětím na teplo. V tomto případě může být obtížné nainstalovat odpor na chladič. V důsledku toho není vždy vhodný pro zařazení do obvodu. Další nevýhodou je fakt, že rezistor automaticky neudrží napětí v daném limitu. Když napětí ve společném obvodu klesne, bude LED dodávat stejné nižší napětí. V souladu s tím nastane opačná situace, když se napětí ve společném obvodu zvýší.

ČTĚTE VÍCE
Jak zkontrolovat byt při nákupu na sekundárním trhu?

Obě možnosti samozřejmě nejsou ideální, protože při provozu z přenosných zdrojů energie každá z nich utratí část užitečné energie na teplo. A to je relevantní! Ale co dělat, to je princip jejich práce. V tomto případě spotřebovává zdroj energie část své energie nikoli na užitečnou činnost, ale na teplo. Zde je všelékem použití pulsně šířkové modulace, to ale značně komplikuje zapojení. Proto se ještě zaměříme na první dvě možnosti, které v praxi zvážíme.

Připojení LED přes odpor do 12 voltů v autě (přes odpor)

Začněme, stejně jako v odstavci výše, možností připojení LED na napětí 12 voltů přes rezistor. Abyste lépe porozuměli tomu, jak k poklesu napětí dochází, uvedeme několik možností. Když jsou 12 LED připojeny k 3 voltům, 2 a 1.

Připojení 1 LED přes odpor do 12 voltů v autě (přes odpor)

Takže máme LED. Jeho napájecí napětí je 3,3 voltu. To znamená, že kdybychom vzali zdroj 3,3 V a připojili k němu LED, pak by bylo všechno skvělé. Ale v našem případě je zvýšené napětí, které není obtížné vypočítat pomocí vzorce. 14,5-3,3= 11,2 voltů. To znamená, že musíme nejprve snížit napětí o 11,2 voltů a poté pouze přivést napětí na LED. Abychom mohli vypočítat odpor, potřebujeme vědět, jaký proud teče obvodem, tedy proud spotřebovaný LED. V průměru je to asi 0,02 A. Pokud chcete, můžete se podívat na jmenovitý proud v datovém listu pro LED. Ve výsledku to podle Ohmova zákona dopadá. R=11,2/0,02=560 Ohm. Vypočítá se odpor rezistoru. No, kreslení diagramu je ještě jednodušší.

připojení jedné LED na 12 voltů

Výkon rezistoru se vypočítá pomocí vzorce P=UI=11.2*0,02=0,224 W. Vezmeme tu nejbližší podle standardní řady.

Připojení 2 LED přes odpor do 12 voltů v autě (přes odpor)

Analogicky s předchozím příkladem se vše počítá stejným způsobem, ale s jednou podmínkou. Protože již existují dvě LED diody, pokles napětí na nich bude 6,6 voltů a zbývajících 14,5-6,6 = 7,9 voltů zůstane pro rezistor. Na základě toho bude schéma následující.

připojení dvou LED na 12 voltů

Protože se proud v obvodu nezměnil, výkon rezistoru zůstává nezměněn.

Připojení 3 LED přes odpor do 12 voltů v autě (přes odpor)

ČTĚTE VÍCE
Kde je instalován výměník tepla?

A ještě jedna možnost, kdy téměř veškeré napětí zhasne LED diodami. To znamená, že rezistor bude mít ještě menší hodnotu. Celkem 240 ohmů. Schéma připojení 3 LED k palubní síti stroje je připojeno.

připojení tří LED na 12 voltů

Nakonec nezbývá než říci, že při výpočtech bylo použito napětí ne 12, ale 14,5 voltu. Právě toto zvýšené napětí se obvykle vyskytuje v elektrické síti automobilu při jeho nastartování.
Není také těžké odhadnout, že při zapojení 4 LED nebude potřeba použít vůbec žádný odpor, protože každá LED bude mít 3,6 voltu, což je celkem přijatelné.

Připojení LED přes stabilizátor napětí na 12 voltů v autě (přes mikroobvod)

Nyní přejdeme ke stabilizovanému 12voltovému napájecímu obvodu LED. Zde, jak jsme již řekli, existuje obvod, který reguluje vlastní vnitřní odpor. LED tak bude napájena stabilně, bez ohledu na napěťové rázy v palubní síti. Bohužel nevýhodou použití mikroobvodu je skutečnost, že minimální stabilizované napětí, kterého lze dosáhnout, bude 5 voltů. Právě s tímto napětím najdete nejznámější mikroobvody – stabilizátory KR142 EH 5B nebo zahraniční analog L7805 nebo L7805CV. Zde je rozdíl pouze ve výrobci a jmenovitém provozním proudu od 1 do 1,5 A.

připojení LED na 12 voltů přes stabilizátor

Zbývající napětí od 5 do 3,3 voltu tedy bude nutné uhasit podle stejného příkladu jako v předchozích případech, tedy pomocí odporu. Snížení napětí rezistorem o 1,7 voltu však již není tak kritické jako o 8-9 voltů. Stabilizace napětí v tomto případě bude stále pozorována! Zde je schéma zapojení stabilizačního čipu.
Jak vidíte, je to velmi jednoduché. Každý to může implementovat. Není to obtížnější než pájení stejného odporu. Jedinou podmínkou je instalace radiátoru, který bude odvádět teplo z mikroobvodu. Je nutné jej nainstalovat. Schéma říká, že mikroobvod může napájet 10 LED obvodů, ale ve skutečnosti je tento parametr podhodnocen. Ve skutečnosti, pokud kolem 0,02 A prochází LED, pak může napájet až 50 LED. Pokud potřebujete napájet větší množství, použijte druhý stejný nezávislý obvod. Použití dvou paralelně zapojených mikroobvodů není správné. Vzhledem k tomu, že jejich vlastnosti se od sebe mírně liší, kvůli individuálním vlastnostem. Výsledkem bude, že jeden z mikroobvodů bude mít šanci vyhořet mnohem rychleji, protože jeho provozní režimy budou odlišné – nadhodnocené.
O použití podobných mikroobvodů jsme již hovořili v článku „5voltová nabíječka v autě“. Mimochodem, pokud se stále rozhodnete napájet LED pomocí PWM, i když to sotva stojí za to, pak vám tento článek také odhalí všechna tajemství realizace takového projektu.

ČTĚTE VÍCE
Jaká je minimální vzdálenost od stropu k nástěnné římse a od okna k římse?

Abychom to shrnuli o připojení LED k 12 voltům v autě vlastními rukama

Abychom to shrnuli, o připojení LED k 12voltové síti můžeme říci o jednoduchosti návrhu obvodu. Jak s případem, kdy je použit odpor, tak s mikroobvodem – stabilizátorem. To vše je snadné a jednoduché. To je alespoň to nejjednodušší, na co můžete v elektronice narazit. Takže každý by měl mít možnost připojit LED k palubní 12voltové síti automobilu, určitě. Pokud je to příliš těžké, neměli byste se pouštět do něčeho složitějšího.

Video o připojení LED k síti v autě

Zde jsem slíbil mluvit o tom, jak můžete vypočítat hodnotu odporu, aby palubní síť vašeho auta nespálila LED diody, které k ní připojíte.
Nejprve si definujme terminologii (lidé znalí elektroniky mohou přeskočit na další bod).

Pokles napětí – Napětí U (měřeno ve voltech, V) – který žere LED (ano, úplně drze to žere!).
Je to stejné – napájecí napětí. Nezaměňovat s napětím zdroj výživa.
Provozní proud – aktuální I (měřeno v ampérech, А. budeme měřit v miliampérech – 1 mA = 0.001 A).
OdporR měřeno v ohmech – Ohm. Právě v těchto jednotkách se měří rezistory (odpor).
Napájecí napětí — v našem případě je napětí palubní sítě vozidla přibližně 12 V při vypnutém motoru a 14 V při běžícím motoru (za předpokladu, že generátor pracuje správně).

Zdá se, že s terminologií je vše v pořádku. Přejděme k teorii.
Zde je přibližný úbytek napětí pro každou z primárních barev LED.

Červená – 1,6-2,03
Oranžová – 2,03-2,1v
Žlutá – 2,1-2,2v
Zelená – 2,2-3,5V
Modrá – 2,5-3,7v
Fialová – 2,8-4v
Bílá – 3-3,7v

Skutečné hodnoty mohou mírně kolísat jedním nebo druhým směrem. Informace o tom, jak přesně zjistit, kolik konkrétní LED spotřebuje, naleznete na níže uvedeném odkazu.
Rozdíl je způsoben použitím různých krystalových materiálů v nich, což ve skutečnosti dává jinou vyzařovanou vlnovou délku a také jinou barvu.

Průměrný provozní proud u LED s nízkým výkonem je cca. 0.02A = 20mA.
V čem, ptáte se, je ten háček? Vše je jednoduché – připojte LED polarita a svítí pro vás.
Ano, to je všechno pravda, ale LED je tmavý předmět a není zajímavé ho studovat.
Zatímco absorbuje přesně tolik napájecího napětí, kolik potřebuje, proud, který překročí jeho provozní proud, krystal jednoduše spálí.

ČTĚTE VÍCE
Jak se správně jmenuje brána, která jde nahoru?

Vezměme si příklad. Je zde oranžová LED, která má dle tabulky výše napájecí napětí cca 2,1V a provozní proud 20mA. Pokud na něj stáhneme plný výkon palubní sítě našeho auta, klesne napětí v obvodu, do kterého je zapojen, o ~2.1V, ale přebytečný proud ho okamžitě spálí.
Co když například potřebujeme nainstalovat LED pro osvětlení spínače zapalování?
Je to jednoduché – potřebujete to zbavte část obvodu, ve které je LED připojena, přebytečný proud.

Jak? – ptáš se. Je to jednoduché. Byl jeden strýc Georg Ohm, který odvodil vzorec známý každému středoškolskému studentovi (Ohmův zákon pro část řetězu) – U=I*R (kde U je napětí, I je proud, R je odpor.)
Pojďme to obrátit Krásná vzorec, který dává R=U/I.
V našem případě R je odpor (hodnota rezistoru), který budeme potřebovat; U je napětí v obvodu, I je provozní proud naší LED.
Vs – napájecí napětí
Vl – napájecí napětí LED
Tak R = (Vs-Vl)/I=(12-2.1)/0.02=9.9/0.02=495 Ohm – hodnota rezistoru, který musí být zapojen do obvodu, aby se LED při vypnutém motoru přímo připojila k palubní síti.
Pro provoz se zapnutým motorem počítáme totéž, pouze bereme Vs na 14V.
Důrazně doporučuji provádět výpočty pro auto pomocí 14V palubního napětí, jinak vaše LED rychle selžou.

Pokud vezmete vyšší hodnotu, například 550-600 Ohmů, bude LED svítit o něco méně jasně.
Pokud je nominální hodnota nižší, pak „světlo vaší hvězdy bude krátké, i když velmi jasné“.

Spolehlivě zjistíte, kolik voltů spotřebovává konkrétní LED dioda, když ji připojíte ke zdroji konstantního napětí 3-5 voltů, zapojíte voltmetr do série (můžete použít elektronický multimetr, zapnete jej v příslušném režimu) a poté vypočítejte, o kolik pokleslo napětí v obvodu. A na základě těchto konkrétních údajů vypočítejte odpor, který potřebujete. Přečtěte si více o této metodě zde. (stejným způsobem lze vypočítat aktuální spotřebu).

Na závěr vám to chci říct vřele doporučuji použijte hodnotu odporu o něco vyšší, než je vypočtená, což nepochybně prodlouží životnost LED.
Pro určení rezistoru podle barevného značení (tak se označují moderní rezistory, s výjimkou těch v SMD pouzdrech), doporučuji použít tento online kalkulátor.
www.chipdip.ru/info/rescalc

ČTĚTE VÍCE
Musím cibulky tulipánů po odkvětu vykopat?

Děkuji, že čtete můj blog, moc mě to těší. Pokud máte nějaké dotazy, neváhejte se zeptat, všem odpovím.