Монтаж светодиодов для фонаря

Светодиоды: виды и схема подключения

Светодиодами называют полупроводниковые приборы, которые при подаче напряжения создают оптическое излучение. Их международное буквенное обозначение – LED (LightEmittingDiode).

Содержание статьи

Устройство светодиода

Хотя и существует множество светодиодов, самая распространённая форма состоит из 5-миллиметрового полимерного корпуса с линзой, медного или алюминиевого основания, катода, параболического рефлектора (отражателя) и кристалла, который соединяется с анодом при помощи тонкой золотой проволоки.

Как работает светодиод?

Принцип работы изделия основывается на взаимодействии двух полупроводников, положительного и отрицательного типа (p-n-переход). Когда электрический ток проходит через полупроводники, в месте соприкосновения выделяется энергия, излучающая свет. Это обусловлено переходом от одного типа проводимости к другому, когда ионы положительно заряженных дырок соединяются с отрицательными зарядами электронов.

Виды и основные параметры светодиодов

На схеме светодиод обозначается как обычный диод с двумя параллельными стрелками, направленными наружу и указывающими на его излучающий характер. В продаже имеется большое количество типов светодиодов, которые различаются между собой функциональным назначением, конструкцией, мощностью, цветом свечения и другими свойствами.

По назначению светодиоды разделяют на два вида – индикаторные и осветительные.

• светодиоды SMD;
• сверхъяркие Super Flux “Piranha”;
• DIP светодиоды (Direct In-line Package);
• Straw Hat («соломенная шляпа»).

• COB (Chip On Board) светодиоды;
• SMD LED;
• филаментные (Filament LED).

Индикаторные светодиоды отличаются малой мощностью и умеренной яркостью свечения. Используются для цветовой индикации режимов работы различных приборов и оборудования, а также для подсветки дисплеев и приборных щитов. Разновидности индикаторных светодиодов:

• DIP-светодиоды. Кристалл-излучатель находится в выводном корпусе, который чаще всего представляет собой выпуклую линзу. Минус – малый угол рассеивания излучения.
• «Пиранья» – излучатель сверхвысокой яркости с четырьмя выводами, обеспечивающими его удобное крепление на плате. Востребован для подсветки приборов в автомобилях и в рекламных вывесках.
• «Соломенная шляпа». Цилиндрический двухвыводный прибор со значительным углом рассеивания излучения и увеличенным диаметром линзы. Применяется в декоративных конструкциях и светосигналах тревоги.
• SMD-светодиоды. Приборы сверхвысокой яркости располагаются в корпусах, рассчитанных на SMT-монтаж. В их маркировке указываются размеры в дюймах (их сотых долях) или в мм. На базе SMD-светодиодов изготавливаются светодиодные ленты.

Осветительные светодиоды встречаются в конструкции фонарей, фар, лент. Отличаются мощностью и яркостью свечения. Большинство осветительных приборов размещают в корпусах для SMT-монтажа. Изготавливаются в двух разновидностях белого цвета:

• cool white – холодный;
• warm white – теплый.

Осветительный SMD-светодиод представляет собой теплоотводящую подложку, на которой смонтирован излучающий кристалл, обработанный люминофорным составом.

Применение светодиодов

Такая продукция активно применяется в разных областях: световая реклама, домашние и промышленные осветительные приборы, автомобильная светотехника, светофоры и дорожные знаки, дизайн помещений, ландшафтная и архитектурная подсветка, а также многое другое.

• значительная длительность эксплуатации;
• экологическая безопасность;
• высокая надежность и безотказность;
• экономия электроэнергии;
• высокое качество освещения;
• низкие эксплуатационные расходы.

Основные правила подключения светодиодов

Конструкция светодиодов рассчитана на их подключение только к источникам постоянного тока с соблюдением полярности. Существует три варианта определения полярности:

• По длине ножки (кроме SMD). Более длинная ножка является катодом, а короткая – анодом. В SMD-светодиодах имеется срез (ключ), который всегда располагается ближе к катоду.
• С помощью мультиметра. Прибор устанавливают в режим «Прозвонка». Красный и черный щупы устанавливают на выводы. Если прибор засветился, то, значит, что красный щуп был подключен к аноду, а черный – к катоду. Если свечение не возникло, значит, надо поменять положение щупов. Если результат не изменился (свечение отсутствует), значит, прибор вышел из строя.

Основные характеристики светодиодов

Две главные характеристики, указываемы в паспорте светоизлучающего прибора:

• Падение напряжения на приборе. Типичное значение – 3,2 В. Также для каждого светодиода существуют максимально допустимые напряжения Umax и Umaxобр – для прямого и обратного включений.
• Номинальный ток. Обычно эти приборы рассчитаны на силу тока в 20 мА.

Способы подключения

Простейший вариант – подключение к низковольтному источнику постоянного тока.

Самый удобный и безопасный вариант – подключить светодиод к батарейке или аккумулятору с помощью включения в схему маломощного резистора. Его функция – ограничение тока, протекающего через p-n-переход, определенным значением. Без этого элемента LED быстро утратит рабочие свойства.

Резистор выбирают по сопротивлению и мощности. Расчет сопротивления по формуле:

R = (Uпитания – Uпаспорт.)/Iном., Ом, в которой:

• Uпитания – напряжение электропитания, В;
• Uпаспорт. – падение напряжения, паспортное значение, В;
• Iном. – номинальный ток.

Полученное значение округляют в большую сторону до ближайшей номинальной величины из ряда Е24. После этого рассчитывают мощность, которую должен рассеивать резистор.

P = Iном. 2 х R, где R – выбранное по таблице значение сопротивления.

Провести все эти действия можно быстро и просто с использованием онлайн-калькулятора.

Как подключить светодиоды к сети переменного тока 220 В через блок питания

Существует несколько типов блоков питания:

• Стабилизированные источники постоянного напряжения для светодиодов на 5 Вольт и 12 Вольт. При колебаниях параметров сети напряжение на выходе такого источника питания остается постоянным и равным заявленной в паспорте величине. LED-светильники подсоединяют через резисторы.
• Драйвер – импульсный блок питания со стабилизированным током. Характеристики, которые учитывают при его выборе: максимальное и минимальное выходное напряжение, выходной (рабочий) ток. В драйвере присутствует схема, стабилизирующая ток при скачках входного напряжения 220 В. При подключении светодиодного излучателя к драйверу резистор не требуется.

Способы создания схем из нескольких светодиодов – последовательное и параллельное соединение

При подключении нескольких светоизлучающих приборов к источнику питания может использоваться два варианта соединения – последовательное и параллельное.

Последовательное соединение представляет цепь полупроводниковых приборов, в которой катод первого излучателя спаян с анодом следующего – и так далее. Через все элементы последовательной цепи протекает ток одного значения, а падение напряжения суммируется. Мощность БП выбирается равной или превышающей сумму мощностей каждого элемента.

Минусы последовательного соединения:

• При значительном количестве элементов цепи необходимо выбирать БП большого вольтажа.
• При выходе из строя одного LED-диода перестает работать вся цепь.

В длинных лентах на 60-70 диодов на каждом элементе происходит падение напряжения примерно на 3 В, то есть такие ленты можно присоединять к сети 220 В через выпрямитель.

При параллельном подсоединении напряжение на всех элементах цепи будет равным, а суммируются токи каждого LED. Основная проблема в данном случае состоит в том, что LED-светильники, даже из одной партии, часто имеют различные характеристики. Поэтому, если поставить один общий резистор, на лампочки может подаваться ток разного значения, вследствие чего некоторые элементы будут светить слишком ярко, а некоторые – тускло. Решение проблемы – установка отдельных резисторов для каждого диода.

Минусы параллельного подключения:

• большое количество элементов цепи из-за необходимости использования индивидуальных резисторов для каждого диода;
• существенный рост нагрузки при перегорании одного LED-диода (если используется один мощный резистор на всю цепь).

Это самый подходящий вариант соединения светодиодов, поскольку он позволяет хотя бы частично скомпенсировать недостатки последовательного и параллельного подключений. В этом случае параллельно соединяются цепочки последовательно расположенных элементов. Этот способ применяется в современных елочных гирляндах или лентах. Преимущество такого решения: если даже выйдут из строя одна или несколько параллельных цепочек, остальные будут исправно светить.

Источник

Установка светодиодов в задние фонари своими руками

Тусклый свет и большое потребление ламп накаливания – две проблемы для автолюбителя. Светодиоды – решение проблемы и как грамотно переоборудовать осветительные приборы, будет рассказано в статье.

Светодиоды изначально имели в основном индикаторную роль, отображали различные параметры и сигнализировали, например, о работе приборов. Инженерам удалось улучшить технологию и добиться от светодиодов больших мощностей и яркости. Их стали применять для освещения повсеместно, начиная от карманных фонарей, заканчивая прожекторами.

Применение LED в автомобилях

LED продукция не обошла стороной индустрию автомобилей и аксессуаров для них. Каждое следующее поколения автомобилей имело всё больше источников светодиодного света в своей комплектации.

Изначально их устанавливали для подсветки приборной панели и индикации на ней, подсветки салона, свет при открытии дверей. Когда удалось добиться высоких показаний яркости их стали устанавливать в качестве габаритных огней, стоп-сигналов, ДХО. Вершиной развития стали лампы ближнего/дальнего света на светодиодах. Специальная конструкция светящегося элемента, источника питания, охлаждения позволила добиться этой цели.

Светодиоды имеют преимущества перед лампами накаливания:

• Моментально зажигаются;
• потребляют малый ток;
• обеспечивают яркий световой поток.

К сожалению светодиоды очень требовательны к стабильности питающего тока. Во время движения напряжение бортовой сети может изменяться от 13 до 14.7 вольт, в зависимости от режима работы двигателя.

Переоборудуем осветительные приборы

Яркий свет – один за гарантов безопасного движения, но за это нужно платить энергопотреблением. Например, когда вы стоите в пробке, габариты в совокупности со стоп-сигналом берут на себя порядка 100 ватт. И это, практически, на холостых оборотах двигателя, в результате вы можете получить разряженный аккумулятор.

Чтобы установить светодиоды в задние фонари вы должны определиться с тем что имеете и с тем какими навыками вы владеете.

Подбор диодов

Самый простой метод – применить обычную светодиодную ленту. На ней размещены SMD светодиоды типа 3528, 5050, 5730, 5630 и подобные, а также токоограничительные резисторы, вы можете нарезать её на нужные вам отрезки, кратные трём светодиодам. Как правильно резать ленту читайте здесь.

В зависимости от желаемой яркости приобретайте ленту с плотностью светодиодов 30, 60 или 120 штук/метр.

Если ваши фонари имеют круглую форму, то нужна светодиодная лента бокового свечения. Иначе у вас не получится добиться «светящихся кругов» при нажатии на тормозную педаль.

Третий вид тюнинга – это установить своими руками 5 или 10-мм светодиоды в задние фонари. Светодиод зажигается от напряжения около 3.3 — 3.6 вольта, а в сети автомобиля более чем 12, поэтому нужно использовать токоограничивающий резистор на 0.5 – 1кОм.

Питание для светодиодов в автомобиле

Светодиодам нужно стабильное питание. Со скачками напряжения в бортовой сети они быстро выйдут из строя. Нужно стабилизировать напряжение или ток. Итак рассмотрим схему простейшего линейного стабилизатора напряжения.

Чтобы сделать светодиодные задние фонари своими руками нужно обеспечить их питанием. Для этого необходимо купить в магазине радиодеталей микросхему типа L7812, или отечественный полный аналог КР142ЕН8В, или регулируемый LM317. Ниже изображена схема подключения первой микросхемы, для примера в качестве нагрузки была использована светодиодная лента.

В таком исполнении без радиатора микросхема выдержит ток до 1 Ампера, желательно смонтировать её на радиатор из алюминия, их вы можете найти в блоках питания и на материнских плата, а также других электронных устройствах. В роли радиатора отлично подойдёт обычная медная или алюминиевая пластина толщиной от 1 мм, размером со спичечный коробок.

С помощью LM317 можно получить различные выходные напряжения, между прочим если питать светодиоды слегка пониженным напряжением вы практически не потеряете в яркости, но значительно продлите срок эксплуатации. Схема подключения и номиналы резисторов вы можете увидеть ниже.

Подбор стабилизатора

Используйте по стабилизатору для каждого фонаря отдельно. Если вы работаете с маломощными цепями: подсветка бардачка, салона или приборной панели, – то хватит и одного стабилизатора. Чтобы определить количество стабилизаторов для конкретной цепи – посчитайте общий ток потребления светодиодов, для расчета потребления лент смотрите таблицу.

Мощность ленты в зависимости от плотности диодов
Тип светодиодов	Диодов на 1м	Мощность, Вт
SMD3528	60	4,8
SMD3528	120	7,2
SMD3528	240	16
SMD5050	30	7,2
SMD5050	60	14
SMD5050	120	25

Чтобы получить ток, разделите мощность на напряжение:

14Вт / 12В = 1.16А

Теперь вы знаете как сделать светодиодные задние фонари и, по аналогии, можете выполнить полное переоборудования автомобиля на светодиодное освещение и подсветку.

Выбор между светодиодами и лентами вы должны сделать для себя сами, отмечу, что с помощью отдельных светодиодов, особенно если они в SMD исполнении, такие как 2835 или 5050 вы можете выполнять гораздо более сложные задачи, чем с лентами, сделав уникальный дизайн фонарей.

Источник