Наша сеть партнеров Banwar
ВАЖЛИВО: Всі світлодіоди мають один головний електричний параметр, при якому забезпечується його нормальна робота. Це номінальний струм (I) протікає через світлодіод. Світлодіод не можна вважати ні трехвольтовим, ні двухвольтовим. Через світлодіод потрібно пропустити струм (згідно з технічними характеристиками) і виміряти напругу на його висновках. Ця напруга і буде забезпечувати протікання потрібного струму через кристал світлодіода!
Для забезпечення протікання через кристал світлодіода номінального струму підключення світлодіодів до низьковольтних джерел постійної напруги можна зробити через обмежуючий опір.
Трохи понять зі шкільних уроків фізики:
Напруга 'U' вимірюється в вольтах (В),
ток 'I'- вимірюється в амперах (А),
опір 'R' вимірюється в Омаха (Ом).
Закон Ома: U = R * I.
Навчимося підключати світлодіоди до популярного напрузі - 12 В.
Розглянемо варіант, коли в розпорядженні є постійна напруга, без перешкод (наприклад, запозичений на час заряджений акумулятор з напругою на клемах 12 В), а потім розглянемо питання підключення до менш ідеальним джерел (перешкоди, нестабільна напруга і тп.).
Розглянемо найбільш поширені світлодіоди, розраховані на струм 20 мА (тобто 0,02 А). Наприклад, сверхяркие світлодіоди SMD 3528 білого світіння.
Дивимося на шильдик акумулятора (не тільки дивимося, а й ще дуже енергійно користуємося вимірювальним приладом): є 12,0 В, а падіння напруги на світлодіоді SMD 3528 = 3,5 В. Значить треба кудись подіти зайвих 9,5 В ( 12,0 - 3,5 = 9,5). Найпростіший спосіб - використання резистора (він же - опір). З'ясовуємо яке треба опір.
Закон Ома говорить:
U = R * I
R = U / I
Струм, що протікає в ланцюзі I = 0,02 А. Опір потрібно підібрати таке, щоб на ньому погасити 9,5 В, а потрібні 3,5 В дійшли до світлодіода. Звідси знаходимо необхідну R:
R = 6,5 / 0,02 = 325 Ом
Напруга на опорі перетворюється в тепло. Для того, що-б опір витримало навантаження і виділяється тепло не призвело до його виходу з ладу, треба обчислити рассеиваемую потужність опору. Як відомо (подумки повертаємося до шкільних уроків фізики) потужність: P = U * I 
На опорі у нас 9,5 В при струмі 0,02 а. вважаємо:
P = 9,5 * 0,02 А = 0,19 Вт.
При покупці опору просимо у продавця 330 Ом, потужністю не менше 0,25 Вт (краще більше, з запасом, щоб на душі було спокійніше, 0,5 Вт наприклад, але слід врахувати - чим більше потужність, тим більше розміри). Підключаємо світлодіод (не забувши про полярність) через опір і відчуваємо хвилю радості - світлодіод світиться! Тепер розриваємо ланцюг межу опором і світлодіодом, включаємо вимірювальний прилад і вимірюємо протікає в ланцюзі струм. Якщо струм менше 20 мА, треба трохи зменшити опір, якщо більше 20 мА - збільшити. От і все ! Отримавши ток в 20 мА, ми досягли оптимальної роботи світлодіода, а при такому режимі виробник гарантує 10 років безперервної роботи. Сідаємо і чекаємо 10 років, якщо щось не так - пишемо претензію на завод. У міру того, як акумулятор буде 'сідати', яскравість світлодіода буде зменшуватися. Після цього буде доречним повернути акумулятор на колишнє місце для подзарадкі.
Тепер визначимося з підключенням декількох світлодіодів.
Підключаємо 2 червоних послідовно.
У червоних світлодіодів напруга живлення нижче, ніж у білих, і дорівнює 2 В.
2 шт * 2,0 = 4,0 В. Живлення - 12 В, отже зайвих - 8,0 В. R = 8,0 / 0,02 = 400 Ом. P = 8,0 * 0,2 = 0,16 Вт.
А якщо 6 штук - 6 шт. * 2,0 В = 12 В. Опір взагалі не потрібно.
Аналогічно, наприклад, з синіми (3В): 3шт x 3,0 В = 9,0В. 12,0 В - 9,0 В = 3,0 В.
R = 3,0 / 0,02 = 150 Ом. P = 3,0 * 0,02 = 0,06 Вт.
За таким принципом виготовлені світлодіодні стрічки , Де кожен кластер має послідовну ланцюжок з 3 світлодіодів і струмообмежуючі резистор. Кожен кластер підключений в стрічці паралельно всім кластерам. Вся стрічка або окремий кластер підключається до 12 вольт. Від кількості кластерів, підключені до джерела живлення, залежить споживаний стрічкою струм.
* Нагадую, що всі ці схеми дійсні при постійному і стабільному напрузі, наприклад від акумулятора 12 В.
Тепер розглянемо більш складний варіант. Треба підключити до 12 вольт 30 штук червоних з падінням напруги по 2,0 В. На 12В можемо підключити тільки 6 штук без опорів, отже з'єднуємо 6 штук послідовно. Підключаємо - світиться. З'єднуємо ще 6 штук і паралельно приєднуємо до першої ланцюжку. При цьому через кожні 6 шт буде текти струм в 0,02 а. Для підключення 30 червоних світлодіодів у нас вийде 5 ланцюжків по 6 світлодіодів з загальним струмом 5 * 0,02 а = 0,1А (батарейок вистачить не на довго!).
Якщо треба підключити до 12вольт 30 штук зелених з падінням напруги по 3,5 В, то на 12 Вольт ми можемо підключити: 12В / 3,5 В = 3,43 штуки. Ми не будемо відрізати від четвертого світлодіода 0,43 частини, а підключимо 3 штуки + опір:
3штукі * 3,5 В = 10,5 В. Зайве напруга: 12,0 В - 10,5 В = 1,5 В. Опір R = 1,5 В / 0,02 а = 75 Ом при потужності P = 1,5 * 0,02 = 0,03 Вт. Виходить 10 паралельних ланцюжків світлодіодів. А якщо раптом одному світлодіоду в процесі монтажу випадково довелося загинути і їх залишилося всього 29 штук, то з'єднуємо 9 ланцюжків по 3 штуки, і один ланцюжок з 2-х штук + опір R = 250 Ом, P = 0,1 Вт.
Ось ми і згадали злегка основи фізики.
Нагадаю, що всі перераховані вище схеми розраховані на ідеальне джерело живлення, і в більшості випадків далекі від реальних умов експлуатації світлодіодів. Наприклад, в бортовій мережі автомобіля немає стабільних 12 Вольт, так як при роботі генератора спостерігаються значні перепади напруги. А понижуючий з 220 на 12 Вольт блок живлення точно так же повторює на виході все коливання мережі.
Тепер розглянемо стабілізовану схему включення світлодіодів.
Технічна проблема стабілізації струму давно вирішена світовими умами, які розробляють інтегральні мікросхеми. Торкнемося виготовлення стабілізатора струму c використанням мікросхеми LM317 . Це досить просто, головне трохи витратитися на мікросхему.
Мікросхема LM317 при різному продключеніі може працювати як стабілізатор напруги, або як лінійний стабілізатор струму .. Для підключення світлодіода (див. Малюнок) потрібно всього лише одне опір, що задає струм. величина опору 
розраховується за формулою:
R = 1.2 / I (1.2 - падіння напруги на мікросхемі-стабілізаторі). Тобто, при струмі 20 мА,
R = 1,2 / 0,02 = 60 Ом. Стабілізатори розраховані на максимальну напругу в 35 вольт. При такому включенні, наприклад, білого світлодіода SMD 3528 з падінням напруги в 3,3 Вольта можлива подача напруги на стабілізатор від 4,5 до 35 вольт, при цьому струм на світлодіоді буде відповідати незмінному значенню в 20 мА!
Наприклад, при 12 Вольтах харчування до стабілізатора можна підключити послідовно 3 білих светодіодоа SMD 3528, не піклуючись про напругу на кожному з них, струм в ланцюзі буде протікати 20мА (а зайву напругу погаситься на стабілізаторі: 1,25 Вольта споживає мікросхема).
* Чим більша напруга буде гаситися на мікросхемі, тим більше вона буде грітися, тому рекомендується мікросхему встановлювати на радіатор.
Ось зразок стабілізації струму мікросхемою LM317 для надяскравого світлодіода 10 W . Надяскраві світлодіоди 10 Вт розраховані на харчування 9 -12 вольт з струмом 900 мА (номінал резистора 1,3 Ом), тому таку схему можна підключити і до бортової мережі автомобіля, і на вихід понижуючого мережевого блоку живлення. Головне не забувати, що на мікросхемі теж падає 1,25 ~ 2,0 Вольт.
Найнадійнішим способом підключення світлодіодів до 12 вольт є використання готових світлодіодних шим-драйверів, які крім стабілізації струму додатково мають масу корисних функцій: - схема з захистом від перевантаження по струму, короткого замикання, обриву в ланцюзі захисту ...
Драйвер має захист від переполюсовки, захист від перевантаження по струму, захист від короткого замикання і забезпечує необхідний стабільний струм при значних коливаннях в мережі 12 Вольт!
А, наприклад, мережевий драйвер для 1-3 шт світлодіодів потужністю 1 W служить відразу і стабілізатором і блоком живлення потужністю 3 W, працює при вхідній напрузі AC 85- 265V, забезпечує вихідний струм 300 мА і вихідна напруга DC 9-12V.