Схема подключения светодиодов в автомобиле

Как подключать светодиоды

Многие автовладельцы хотели бы заменить простые лампочки на светодиоды, их освещение это; -первое- очень низкий ток потребления, второе- надежность и долговечность, третье- более высокая светоотдача по сравнению с простой лампочкой и четвертое отсутствие нагрева. Если вы вдруг забыли выключить габариты, а утром пришли в гараж и были приятно удивлены, что аккумулятор на разряжен.

Как подключать светодиоды
Эта статья расскажет вам как самостоятельно заменить автомобильные лампочки на светодиоды и избежать ошибок. Хочу сказать- не пытайтесь сразу выкидывать лампочки и сувать на их место светодиоды, ничего хорошего из этого не выйдет…

Будьте внимательны и аккуратны, ремонт электрооборудования в результате ваших неправильных действий – штука не очень приятная. Это касается не только светодиодов, но и других, любых действий с электропроводкой автомобиля. Но, тем не менее, ничего сложного в подобной замене нет, любой человек способен произвести ее самостоятельно, прочитав данную статью.

Основы, которые нам нужно усвоить:

Первое – Напряжение в сети автомобиля обычно это 12 — 13,5 Вольт при заглушенном движке и 13 — 14,5 В при
заведенном двигателе.

Второе – Напряжение питания обычного светодиода – 3,5 вольта. В зависимости от цвета и маркировки — это значение может быть таким — для красных и желтых светодиодов — 2 — 2,5 вольта.; для зеленых , синих, белых — 3-3,8 вольт. Ток маломощного светодиода – 20 мА, а мощного достигает до 350 мА. (Но это очень мало)

Третье – Не все светодиоды,если сравнивать с лампочками, освещают пространство вокруг себя. Это нужно учитывать к примеру, когда меняешь индикаторные лампы, к примеру, в приборной панели. Когда покупаете светодиод нужно обратить внимание на тип линзы или просто спросить у продавца (если конечно он в этом сам разбирается). Узконаправленные светодиоды, практически все, имеют на конце маленькую увеличительную линзу. Мой совет, купите разных светодиодов и проверьте сами какие вам больше подойдут.

Четвертое – У светодиода, есть плюс и минус, как и у аккумулятора. Минус у него это- катод, плюс — анод, вот как выглядят на схемах :

Если вы правильно поняли, то просто взять и воткнуть в бортовую сеть, значит просто сжечь его. Хотите в этом убедиться ? Попробуйте подключить любой светодиод напрямую к аккумулятору. Он красиво вспыхнет, задымится и сгорит. Зато будете иметь представление, как это происходит.

Первое – В продаже, на сегодняшний день, есть светодиодные панельки, они ещё называются кластерами, вот эти кластеры рассчитаны на 12 вольт. Их можно сразу взять и подключить к бортовой сети автомобиля и радоваться как они красиво горят. Но есть одно «но»– при изменении оборотов двигателя, соответственно будет и меняться их яркость.

Не очень заметно конечно, но видно… К тому же, нормально они светят только при напряжении 12,5 вольт,
и если у вас низкое напряжение в сети авто, кластеры будут гореть тускло. Состав кластера это — цепочка светодиодов и резисторов. На каждые 3 светодиода — один резистор, который нужен для гашения лишнего
напряжения.

Светодиодные ленты, по принципу, устроены практически также, и если вам надо, к примеру отрезать какой-то кусок, небольшого размера, посмотрите на ленту, там вы увидите те места, где ее можно отрезать. Обычно это 3 светодиода и 1 резистор, и можно резать…

Второе — Можно самому сделать цепочку из последовательно соединенных между собой кластеров и два вывода к питанию Но любые светодиоды можно высчитать…К примеры если они для 12-14 вольт, то нам понадобится 3 светодиода. В сумме они дадут 3,5х3=10,5 вольт. Последовательное соединение– это когда плюс первого светодиода соединяется с минусом следующего диода и так далее…

Но, их пока подключать еще нельзя, нужно также последовательно включить в цепочку гасящий резистор — номиналом 100-150 Ом, и мощностью 0,5 Вт. Резисторы можно приобрести в любом магазине радиодеталей.

Но данный способ имеет недостаток, о котором мы говорили выше — это изменение свечения при смене оборотов двигателя. Но этим способом можно пользоваться…Если вам надо поставить больше 3 диодов(в цепочке), то тут уже придеться соединять паралельно.

Параллельно — это значит соединять несколько цепочек (3 диода+резистор—одна цепочка), плюс цепочки надо соединять обязательно с плюсом следующей цепочки, и также минус к минусу. Номинал резистора, можно высчитать по закону Ома. Если вы не дружите с Омом то, можно применить такое правило: если включаете один светодиод — то резистор надо 500 Ом, если 2, то 300 Ом, 3 светодиода — 150 Ом. Но лучше всё же почитайте закон Ома, чтобы не наделать ошибок.

Теперь немного по-подробней. Вам понадобятся :
Первое – Прибор-измеритель или просто сказать»Мультиметр». Можно купить практически везде… Только не надо покупать самый дорогой, чем проще тем вам будет понятней. Им можно будет произвести все нужные измерения, но сначало, конечно надо немного изучить по инструкции как им пользоваться.
Второе – Немного о Законе Ома для электрической цепи, то есть для вашего
светодиода и резистора, будет такая формула R=U/I . Где R — это сопротивление резистора, U – напряжение, которое нам надо погасить, и I — это ток в цепи. То есть, объясняю, для того чтобы получить сопротивление гасящего резистора, надо взять и разделить напряжение, на ток, который нужно получить.

Рассмотрим пример. Допустим у нас есть белый светодиод и его надо подключить к авто… Напряжение питания данного светодиода 3,5 вольт, ток — 20 мА.

Первое — Что нужно сделать это измерить напряжение в том месте, где мы его собираемся устанавливать. Само напряжение в разных частях автомобиля (на разных разъёмах)может быть разным…
Итак включаем прибор в режим измерения напряжения и производим замер.
Допустим у нас вышло 13 вольт.

Второе – Вычитаем из 13 вольт напряжение светодиода (3,5 вольт). И получаем 9,5 вольт. Ток в нашу формулу надо подставлять в амперах, в одном ампере 1000 миллиампер, то есть 20 мА это 0,02 Ампера. Также по
формуле вычисляем сопротивление : 9,5/0,02=475 Ом.

Для того чтобы наш резистор не грелся, надо вычислить его мощность. Для этого нам нужно умножить напряжение, которое гасит резистор — 9,5 в, на ток, который проходит через него – 0,02 ам. 9,5 умножаем на 0,02= 0,19 ватт. Конечно берём чуть с запасом — то есть 0,5-1 ватт.

Чтобы померить ток в цепи. Надо включить наш «мультиметр» в режиме измерения тока в разрыв между резистором и светодиодом (то есть соединять надо последовательно). Для этого надо установить диск переключения на мультиметре на »10А», и воткнуть красный щуп в гнездо с надписью «10А». Он должен нам показать 20 миллиампер или немного меньше. У резисторов и светодиодов есть небольшой разброс параметров, поэтому ток может немного отличаться.

Чем больше будет ток, тем ярче будет светить наш светодиод, но это может сказаться на сроке его службы. Поэтому для обычных светодиодов не нужно устанавливать ток выше 20 микроампер, среднее значение — 18мА.

Вот так теперь вы узнали, из вышеописанного, как можно подключить любое количество светодиодов в любом месте автомобиля. Нужно только знать напряжение и ток, и далее следовать формуле.Ещё к дополнению, можно подключать параллельно светодиоду простой диод, практически любого типа, он избавит нас от напряжения обратной полярности. Подключать надо катод диода к аноду светодиода.

Дальше- мы узнаем как подсоеденить светодиоды, чтобы обороты двигателя не влияли на их яркость…
Конечно самым правильным будет включить светодиоды через стабилизатор. Стабилизатор служит для стабилизирования напряжения и ограничивания тока, таким образом, можно подсоединить хоть киловольт, а светодиод всё равно будет светить нормально.

Для стабилизации тока используются приборы, их называют драйверами. Вот самый простой драйвер — схема на микросхеме-стабилизаторе LM317. Главное достоинство этой микросхемы — её очень трудно спалить.

Нам потребуется микросхема и трехвыводной стабилизатор напряжения.

Слишком подробно не буду писать, итак нам надо переменный резистор 0,5 кОм. Дальше надо припаять средний вывод резистора к любому крайнему. Включаем свой мультиметр, ставим в режим измерения сопротивления. Потом подключаем к проводам резистора, который паяли, и замеряем сопротивление . Вращением резистора надо добиться, чтобы он нам показал 500 Ом (или около того). Это надо для того, чтобы не спалить светодиод при слишком маленьком сопротивлении резистора. Дальше собираем и паяем цепь, ещё раз всё проверяем и подключаем.

Прибор включаем в режим измерения тока. Начинаем вращать переменный резистор и добиваемся показаний в 20 мА. Потом отключаем цепь и замеряем сопротивление резистора и впаиваем вместо него обычный резистор с таким же сопротивлением. Вот и все ваш первый в жизни драйвер собран.

Он у нас имеет ограничение по максимальному току в пределах 1-1,5 А, Если будете включать много светодиодов, то тогда, берите резистор большей мощности.

Если в процессе работы микросхема становится горячей — то нужно сделать для нее теплоотвод или радиатор. Ещё один нюанс наша — корпус автомобиля это «минус» аккумулятора, а подложка нашей микросхемы (корпус) — со своей второй ножкой. Поэтому нельзя крепить ее на кузов , то есть массы без прокладки.

Сама микросхема устроена так, что она снижает напряжение, которое подается на светодиод, на 2-3 вольта.
Поэтому выходное напряжение у этого драйвера будет 11-12 вольт. Но его главный плюс он легок в сборке.

Светодиоды в бортовой сети автомобиля.

Приветствую всех на сайте БурУм! Сегодня я хочу рассказать о светодиодной оптике и ее применении в бортовой электросети автомобиля.
В последнее время многие автопроизводители в своих новых моделях автомобилей все чаще заменяют традиционные лампы накаливания на светодиодные. Светодиоды (LED, Light Emitting Diode) стали настолько популярны и востребованы, что сегодня они начинают вытеснять даже ксеноновую оптику. Причина такой популярности кроется во многих свойствах светодиодной оптики, дающих ряд неоспоримых преимуществ перед традиционными лампами накаливания. Главным преимуществом светодиода является его компактность.

Преимущества и недостатки светодиодов

Устройство и принцип работы светодиодной оптики

Принцип работы светодиода отличается от лампы накаливания. Он основан на видимом световом излучении полупроводникового кристалла и последующей фокусировки светового потока пластиковой линзой, входящей в состав корпуса. Это обуславливает направленное свечение.

Существуют светодиоды, излучающие ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. В отличие от ламп накаливания с окрашенными колбами, свечение современных светодиодов и светодиодных сборок часто не зависит от цвета их корпуса. Как говорил один из моих знакомых, специализирующихся на светодиодной подсветке: «Если в диодной сборке светодиоды белые – значит, они – зеленые. А если светодиоды желтые – значит, они – белые».

Всего существует несколько типов светодиодов по свечению: светодиоды красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого и белого свечения. В автомобильной бортовой сети обычно применяются сверхъяркие светодиоды. Так, например в повторителях и указателях поворотов применяются желтые светодиоды сверхъяркого свечения, в задних габаритных огнях и стоп-сигналах – красные, в подсветке салона, приборной, в передних габаритных огнях – белые, оранжевые, голубые, зеленые – в подсветке приборной панели и других элементов салона. Низкое энергопотребление, высокая яркость свечения и направленность светового потока являются преимуществом перед традиционными лампами накаливания, поскольку светодиодные габаритные огни и стоп-сигналы светят намного ярче и заметнее, например, в условиях тумана, проливного дождя или снегопада.

Что надо знать при замене ламп светодиодами

При освещении салона, приборной панели или в передних габаритных огнях такое свойство светодиодов является скорее не преимуществом, а недостатком перед лампами накаливания, которые более равномерно освещают шкалы и пространство салона. Поэтому, при освещении салона и в передних «габаритах» рекомендуется использовать светодиодные сборки, смонтированные на адаптере под соответствующий разъем. Многих раздражает и так называемая «холодная» световая температура светодиодов. В настоящее время на рынке существуют светодиоды и светодиодные сборки, чье свечение максимально приближено к дневному свету. Для равномерной подсветки шкал приборной панели светодиодами многие производители используют световоды и рассеивающие линзы.

Заменить лампы накаливания светодиодами в салоне не представляет каких-либо трудностей. В настоящее время в продаже имеется масса различных модификаций светодиодов и ярких светодиодных сборок, легко устанавливаемых вместо штатных ламп накаливания. Чтобы выбрать подходящую по размерам и яркости светодиодную сборку, нужно предварительно снять штатную лампу или взять с собой аналогичную, после чего продавец легко подберет светодиодную сборку по размеру вашей лампы.

В некоторых случаях светодиодные сборки могут не подойти по габаритам и форме разъемов. При покупке обязательно следует проверить работоспособность светового прибора, яркость и равномерность его свечения, а также качество сборки. Элементы светодиодной сборки не должны шататься, пайка должна быть без наплывов и трещин. Корпуса светодиодов должны быть прозрачными без следов повреждения, загрязнения и посторонних примесей.

Существует огромное количество моделей светодиодных сборок для автомобилей от простых, состоящих из SMD-элементов (светодиоды с резисторами, включенными параллельно друг другу), до сложных схем, включающих драйвера, регуляторы, стабилизаторы напряжения и даже устройства управления яркостью и цветом свечения. Если производитель утверждает, что производит светодиоды номиналом 12 В, — он лукавит. Обычно, светодиоды применяемые в сборках рассчитаны на номинальное напряжение 3 – 5 В. Прямое подключение является гарантией выхода из строя и даже послужить причиной возгорания. Поэтому, к бортовой сети автомобиля любые светодиоды подключаются через ограничительный резистор сопротивлением 1,5 – 3 кОм. Эти резисторы уже присутствуют в конструкции световых приборов, предназначенных для подключения к бортовой сети автомобиля.

Полярность подключения светодиода или сборки – еще одно отличие от традиционной лампы накаливания. Поэтому, следует заранее определить катод («-») и анод («+») у будущего источника света. Если при подключении перепутать полярность, можно вывести прибор из строя даже не увидев его свечения. Поэтому, при установке светодиода в штатное гнездо или в плафон, следует выяснить при помощи мультиметра и другого измерительного оборудования полярность контактов. Если вы обладаете всеми необходимыми знаниями и навыками, автомобильные световые приборы можно самостоятельно изготовить из обычных сверхъярких светодиодов, имеющихся в широкой продаже. К положительному выводу светодиода (длинный вывод) припаивается ограничительный резистор, номиналом не менее 1,2 -1,5 кОм. Такие светодиоды очень эффективны в регулируемых точечных светильниках, установленных во многих моделях автомобилей возле зеркала заднего вида.

Для подсветки салона, а также для головной оптики предпочтительно применять светодиодные матрицы и сборки, рассеивающие свет. Светодиодные матрицы, рассчитанные на напряжение 12 В с проводами подключаются красным проводом к положительному выводу («+»), а белым – к массе автомобиля («-»)

При установке световых приборов, изготовленных на основе технологий LED важно помнить о высокой чувствительности к перепадам напряжения в бортовой сети автомобиля. Поэтому, перед установкой светодиодной оптики рекомендуется проверить работу генератора и регулятора напряжения. При наличии пульсаций высокого напряжения, желательно отремонтировать или заменить неисправные компоненты. Соблюдая все условия монтажа и эксплуатации светодиодной оптики, можно в полной мере оценить все преимущества компонентов LED перед традиционными осветительными приборами. Если у вас возникли вопросы о применении светодиодной оптики, пишите. Буду рад ответить всем!

Правильное подключение светодиода. Схемы подключения.

Чтобы подобрать резистор для светодиода, будем пользоваться следующим способом: нам известно, что напряжение светодиода 2В, соответственно при подключении светодиода к 12 вольтам (например, светодиод будем использовать в автомобиле) нам надо ограничить 10В, в принципе в случаях светодиодов правильней говорить ограничить ток светодиода, но мы при выборе резистора будем пользоваться простым проверенным многими годами способом без всяких математических формул. На каждый вольт необходим резистор сопротивлением 100 Ом, т.е. если светодиод с рабочим напряжением 2В, и мы подключаем к 12 вольтам, нам нужен резистор 100Ом х 10В=1000 Ом или 1кОм обычно на схемах обозначается 1К, мощность резистора зависит от тока светодиода, но если мы используем обычный не мощный светодиод, как правило, его ток 10-20мА и в этом случае достаточно резистора на 0,25Вт самого маленького резистора по размеру.

Резистор с большей мощностью нам понадобится в 2х случаях: 1) если ток светодиода будет больше и 2) если напряжение будет выше, чем 24В и соответственно в случаях подключения светодиода к напряжению 36-48В и выше нам понадобится резистор с большей мощностью 0,5 – 2Вт, а в случае подключения светодиода к сети 220В лучше использовать резистор на 2Вт, но при подключении светодиода к сети переменного тока нам потребуется еще ряд элементов, но об этом чуть позже.

Если требуется светодиод подключить к батарейке, скажем на 3В, то можно поставить резистор последовательно на 100 Ом, а если батарейка пальчиковая на 1,5В, то можно подключить и без резистора.
При расчете мы можем выбрать только резисторы из стандартных номиналов, поэтому нет ничего страшного, если сопротивление резистора, будет чуть больше или меньше расчетного.

Если вы используете очень яркий светодиод, а светодиод используется, к примеру, для индикации в каких-либо устройствах, то можно сопротивление резистора увеличить, и тем самым яркость светодиода уменьшится, и светодиод не будет ослеплять. Но лучше всего в таких случаях если не требуется большая яркость светодиода, то при покупке в магазине или заказе в Китае можно выбрать матовый светодиод нужного цвета и током, как правило, 6-20мА, угол обзора у данных светодиодов, как правило, составляет 60 градусов, они отлично подходят для индикации, не ослепляют и от них не устают глаза, даже если долго на них смотреть. Прозрачные белые светодиоды для данных целей, как правило, не подходят.

В случае подключения светодиода к микроконтроллеру или плате ARDUINO, как правило, рабочее напряжение составляет 5В, соответственно резистор можно взять 300-470 Ом можно и еще с большим сопротивлением. Главное учитывать, что ток не может превышать предельного тока вывода микроконтроллера, как правило, не более 10мА, поэтому сопротивление резистора 300-470 Ом для подключения светодиода является золотой серединой. Схема подключения светодиода к микроконтроллеру или плате ARDUINO представлена на рисунке 3. Стоит обратить Ваше внимание, что светодиод может быть подключен как анодом, так и катодом к микроконтроллеру и от этого будет зависеть программный способ управления светодиодом.

3. Последовательное подключение нескольких светодиодов
При последовательном соединении светодиодов чтобы их яркость не отличалась, друг от друга надо, чтобы светодиоды были одного типа. При последовательном соединении светодиодов сопротивление резистора будет меньше в отличие от случая, когда мы подключаем один светодиод. Для расчета резистора мы так же можем использовать ранее рассмотренный способ.

К примеру, нам необходимо последовательно подключить четыре светодиода к напряжению постоянного тока 12В, соответственно рабочее напряжение светодиодов 2В при последовательном соединении будет 2В х 4шт. = 8В. Тогда мы можем выбрать резистор из стандартного ряда на 470-510 Ом. При последовательном соединении светодиодов ток, протекающий через все светодиоды, будет одинаковым.

Рисунок 5 – Последовательное соединение светодиодов
Одним из недостатков последовательного соединения светодиодов является тот факт, что в случае выхода одного из светодиодов из строя, все светодиоды перестанут светится. Ниже приведена схема с последовательным соединением двух, трех и четырех светодиодов.

4.Параллельное подключение светодиодов
При параллельном подключении светодиодов резистор выбираем так же, как в случае одиночного светодиода. На каждый светодиод должен быть свой резистор при этом, если резисторы по сопротивлению будут отличаться или светодиоды будут различных марок, то будет очень заметно неравномерность свечения одного светодиода от другова. Ток при параллельном соединении будет складываться в зависимости от количества светодиодов.

5. Подключение мощных светодиодов с большим рабочим током, как правило, применяемых для освещения. При использовании мощных светодиодов лучше всего не использовать обычные резисторы, а применять специальные импульсные источники питания для светодиодов в них, как правило, уже установлены цепи стабилизации тока, данные источники питания обеспечивают равномерность свечения светодиодов и более долговечный срок службы. Светодиоды, применяемые для освещения необходимо устанавливать на теплоотвод (радиатор).

6. Подключение светодиода к переменному напряжению 220В.
(Внимание. Опасное напряжение все работы по подключению к сети 220В необходимо производить только при выключенном, снятом напряжении и при этом необходимо убедится, что напряжение отсутствует. Будьте внимательны. Ко всем элементам схемы не должно быть прямого доступа).
При подключении светодиода к переменному напряжению 220В нам понадобится не только резистор, но и диод для выпрямления напряжения, так как светодиод работает от постоянного тока. Без диода на переменное напряжение лучше не включать. Схема подключения светодиода к сети 220В представлена на рисунке 7. Благодаря тому что мы используем два резистора вместо одного, мы можем использовать резисторы мощностью 1Вт. Так же лучше всего установить конденсатор особено если будет заметно мерцание светодиода. Конденсатор может быть керамический или пленочный главное нельзя использовать электролитический конденсатор.

7. Подключение двухцветных светодиодов.
Если мы возьмем двухцветный светодиод, то увидим, что у данного светодиода не два, а три вывода, соответственно, один вывод по центру является общим, а два вывода по бокам каждый отвечает за свой цвет.

Немного математики :
Расчет сопротивления ограничивающего резистора при 5В и токе светодиода 20мА:
R = U / Imax = 5 / 0.020 = 250 Ом – соответственно сопротивление резистора при 5В должно быть не меньше 250 Ом