Как подключить светодиод к 12 Вольтам

Как подключить светодиод к 12 Вольтам

С тех пор, как сверхъяркие светодиоды (LED) стали доступны широкому кругу потребителей, к ним сразу проявился большой интерес. На основе LED можно создавать множество интересных светотехнических конструкций. Однако, подключение светодиода к 12 вольтам, принципиально отличается от подключения к 12 вольтам той же лампы накаливания. В этом материале будет подробно рассказано о подключении светоизлучающих диодов к источникам питания, имеющим различное напряжение.

Светодиодная лента, как проверить

Как правило, светодиодные ленты рассчитаны на напряжение 12 вольт и состоят из множества независимых сегментов, соединенных параллельно в ленту. Это означает, что если выходит из строя какой-то элемент, работоспособность теряет только соответствующий элемент, остальные сегменты светодиодной ленты продолжают работать.

Собственно, нужно лишь подать питающее напряжение 12 вольт на специальные точки-контакты, которые имеются на каждом кусочке ленты. При этом, напряжение поступит на все сегменты ленты и станет ясно, где неработающие участки.

Каждый сегмент состоит из 3-х светодиодов и токоограничивающего резистора, включенных последовательно. Если разделить 12 вольт на 3 (количество светодиодов), то получим 4 вольта на светодиод. Это напряжение питания одного светодиода – 4 вольта. Подчеркну, так как всю цепь ограничивает резистор, то диоду вполне хватит напряжения 3,5 вольта. Зная это напряжение, мы можем проверить непосредственно любой светодиод на ленте по отдельности. Сделать это можно, коснувшись выводов светодиода щупами, подключенными к блоку питания с напряжением 3,5 вольта.

Для этих целей можно использовать лабораторный, регулируемый блок питания или зарядное устройство мобильного телефона. Зарядное устройство не рекомендуется подключать напрямую к светодиоду, ибо его напряжение около 5 вольт и теоретически светодиод может сгореть от большого тока. Чтобы этого не произошло, подключать зарядное устройство нужно через резистор 100 Ом, так мы ограничим ток.

Для светодиода важна полярность напряжения, если перепутать плюс с минусом, диод не загорится. Это не проблема, на ленте обычно указанна полярность каждого светодиода, если нет, то нужно пробовать и так и так. От перепутанных плюсов или минусов диод не испортится.

Светильники, подлежащие декларированию соответствия

На световое оборудование промышленного назначения – прожекторы, уличные фонари, лампы не включенные в перечень приложений к ТР ТС 004/2011 и ТР/ТР 020/2011 необходимо оформить декларацию о соответствия.

Подтверждение соответствия в форме декларирования осуществляется в рамках требования ТР ТС 016/2011 «О безопасности аппаратов, работающих на газообразном топливе». Из светильников в область регулирования регламента попадает всего одна группа – газовые светильники бытового назначения (коды ОКП 48 5883 / ОКПД2 27.52.12.000, ТН ВЭД 9405 500000). Об этом говорится в решении Коллегии Евразийской экономической комиссии № 92 от 24 апреля 2013 г.

Сфера применения

Особенности спектра излучения не мешают светодиодам с двойным свечением найти сферу применения.

Светодиодные индикаторы на основе двухцветных диодов используются:

• в рекламе;
• в системах сигнализации (светофорах, мигалках, указателях, электронных табло);
• в электродвигателях (для определения стороны вращения);
• при декорировании помещений;
• в телефонах, планшетах, фотоаппаратах;
• в зарядках различных аккумуляторов;
• для тюнинга автомобилей.

Внимание! Двухцветная лампа с цоколем H7 устанавливается в фары автомобилей ближнего (белая) и дальнего (желтая) света, с цоколем PY21W или P21W – в поворотники (красная) и габариты (желтая).

В быту из двухцветных светодиодов можно сделать гирлянду. Одни цвет горит во время положительного полупериода, второй – во время отрицательного.

Светодиоды

В качестве практического задания изготовим простой светодиодный светильник. Нам понадобятся : три светодиода 1 Вт , драйвер 3х1 Вт , двухсторонний теплопроводящий скотч , радиатор (например, кусок П-образного профиля толщиной 1 мм и длиной 6-8 см).

Теплопроводящий скотч, как следует из его названия, может проводить тепло. Поэтому обычный двустороннй скотч из магазина хозтоваров не подойдет. Отрезаем полоску скотча шириной 6-7 мм.

Протираем радиатор ваткой , смоченной спиртом, то есть обезжириваем. Водка тоже подойдет. Донышки светодиодов также нужно обезжирить. Ацетон для этого использовать нежелательно – пластиковая линза светодиода может помутнеть.
Наклеиваем скотч на радиатор. Затем размечаем радиатор, чтобы установить светодиоды ровно.

Устанавливаем светодиоды на скотч. При этом соблюдаем полярность – все светодиоды должны быть развернуты одинаково так, чтобы “плюс” одного светодиода смотрел на “минус” соседнего. Слегка прижимаем их для лучшего контакта. После этого наносим олово на выводы светодиодов для облегчения дальнейшей пайки. Если у вас есть опасение, что скотч при этом может прогореть – просто приподнимите выводы светодиодов так, чтобы они не касались скотча. Корпус светодиода при этом нужно придерживать пальцем, чтобы от скотча не оторвался. Впрочем, можно отогнуть выводы заранее.

Соединяем светодиоды между собой. Для этого вполне достаточно жилки от любого многожильного провода.

Припаиваем драйвер. Если провода недостаточно длинные, их можно удлинить любым проводом, который есть под рукой, даже телефонным.

Проверяем полученное светодиодное изделие

Лучше оставить его на пару часов включенным. После этого желательно потрогать обратную сторону радиатора – прямо напротив светодиодов. Если палец терпит – все в порядке.

Самодельный светодиодный светильник готов. Время изготовления – 5 минут с перекурами :). Теперь вы можете вставить его в любой подходящий корпус. Разумеется, можно сделать и более мощный светильник, только диодов нужно побольше и драйвер помощнее, а принцип останется тем же. Подобная методика подойдет как для изготовления одиночного светильника, так и для мелкосерийного производства. К примеру, можно сэкономить значительные средства, установив подобный источник света в имеющиеся подъездные светильники или светильники на производстве силами местного электрика.

Если у вас есть вопросы по подключению светодиодов к драйверу, желательно почитать статью “Драйвер или блок питания”.

Самодельный светодиодный светильник, работающего от напряжения 5В

Недавно собирал несколько беспроводных модулей для контроля влажности почвы. Чем питать такие миниатюрные беспроводные контроллеры? Хотелось чтобы было подешевле, поменьше и подольше.

Литиевые аккумуляторы с понижающим стабилизатором — довольно дорого и неэффективно.

С литиевых батареек CR2032 трудно вытянуть стабильную работу при токах более 10мА. Напряжение на них очень быстро начинает падать.

Питание от 3-х ААА слишком громоздко.

Выход — использовать повышающий DC-DC преобразователь с низким током покоя.

Сперва хотел использовать NCP1400 от ON Semiconduction, но потом решил попробовать более дешевый аналог от китайской компании SHANGHAI BELLING BL8530.

Основные характеристики преобразователя

• Минимальное входное напряжение — 0.8В
• Выходное напряжение — 2.5, 3.0, 3.3, 4.0, 5.0 и 6.0В (разные маркировки на корпусах) с точностью 2%
• Максимальный выходной ток — 200мА
• Ток покоя (при выходном токе 0 ) — 12мкА
• КПД преобразования — 85%
• Частота преобразования 300-400кГц

Более подробно характеристики можно почитать в даташите на микросхему

В общем, по описанию все очень интересно и цена довольно «вкусная».
При партии 100шт получается около 7 центов за микросхему на 3В
Также стоят и 5-ти вольтовые преобразователи
А вот преобразователей на 3.3В по такой цене не нашел. Впрочем этих двух мне вполне хватит.
Продаются в основном преобразователи в корпусах SOT89-3

Хотя в даташите есть также SOT23-3 и SOT23-5. В последних выведена нога, отключающая чип. Удобно, если через такой преобразователь нужно питать периферию и отключать ее при ненадобности вместе с преобразователем.
«Обвес» преобразователя состоит всего из четырех деталек:

• Индуктивность на 10-100мкГн
• Диод шоттки (я применил SS14)
• Выходной электролит на 47-220мкФ
• Необязательный входной электролит >= 10мкФ

Пятивольтовая версия отличается только маркировкой на корпусе

На скорую руку собрал несколько плат. Просто модуль преобразователя

Модуль с батарейкой CR2032

Тестирование

Рабочий диапазон входного напряжения у трехвольтового стабилизатора 0.8-2.9В. И хотя чип выдерживает напряжение до 12В, при повышении входного напряжения выше напряжения стабилизации выходное напряжение повторяет входное (за исключением падения на диоде и катушке). То есть на понижение напряжения данная схема не работает.

При питании стабилизатора на 3В от двух элементов АА получаем характеристики, близкие к даташиту. Выходное напряжение начинает «проседать» при выходном токе выше 200мА

Питание от одной батарейки АА показало, что входное напряжение становится ниже 0.8В при выходном токе свыше 40мА и стабилизатор перестает работать. Но виной тому сам аккумулятор. От блока питания 1.5В удалось на выходе получить 100мА

Батарейка CR2032 дала стабильное выходное напряжение преобразователя при токе 10мА и длительности 5 сек, что, впрочем, оказалось вполне достаточным для моих задач.

Из 5-ти вольтовой версии стабилизатора удалось «выжать» стабильное рабочее напряжение при питании от 1хАА — 30мА и 2хАА — 100мА. Потом выходное напряжение опустилось больше декларируемых в даташите 2%

Измерение входного и выходного тока и напряжения показало КПД работы преобразователя.
Так на 3-х вольтовой версии удалось получить КПД при питании от 2-х АА до 70%

При питании от 1-й АА КПД получился немного пониже

Тестируя 5-вольтовую микросхему попробовал заменить катушку с 22мкГн на 47мкГн и получил КПД практически до 80%

Жалко, катушки большей индуктивности под рукой не нашлось. Как приедут, попробую выжать из преобразователей немного больше.

Измерение выходных пульсаций показало следующее

Тестирование в холостом режиме дало довольно хорошие результаты:

Питание от 2-х АА или CR2032

• Выходное 3В — холостой ток 10мкА
• Выходное 5В — холостой ток 25мкА

Питание от 1-й АА

• Выходное 3В — холостой ток 20мкА
• Выходное 5В — холостой ток 50мкА

Результаты тестирования

Параметры преобразователей BL8530 вполне близки к даташиту. Подбором дополнительных компонентов — диода, конденсаторов и индуктивности, видимо, можно достичь еще большего приближения.
Меня же вполне устроил достигнутый результат — он полностью соответствует моей задаче.
Не подвел самый главный показатель — ток холостого режима, делающий вполне доступной питание микроконтроллера от одной батарейки, при условии что тот большую часть времени «спит».

ОТК бдит )))