Anschließen einer LED an 12 Volt
Eine LED ist ein robustes Element, das nur dann effektiv funktioniert, wenn es korrekt installiert ist. Die 12-Volt-LED muss mit besonderer Sorgfalt angeschlossen werden. So muss beispielsweise ein strombegrenzender Widerstand vorhanden sein, die Polarität darf nicht vergessen werden, und die Verwendung identischer Dioden in derselben Schaltung muss vermieden werden.
Was es ist
LEDs sind seit langem ein beliebtes Beleuchtungsmittel. Dies ist auf ihre hervorragende Energieeffizienz und lange Lebensdauer (im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen) zurückzuführen. Darüber hinaus sinken die Preise weiter, da die Produktion dieser Produkte steigt.
Die wichtigsten Vorteile:
- Langlebigkeit - bis zu 10 Jahre Dauerbeleuchtung;
- robust - unempfindlich gegen Stöße und Vibrationen;
- Vielfalt - viele Größen und Farben der Lumineszenz;
- Geringer Stromverbrauch - etwa 10 Mal sparsamer als eine herkömmliche Glühbirne mit ähnlichen Eigenschaften;
- Brandsicherheit - aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs überhitzen sie nicht und können daher keinen Brand verursachen.
LED (Licht emittierende Diode) ist eine Abkürzung für Light Emitting Diode (Leuchtdiode). Aus der Schulphysik ist bekannt, dass sie polar ist. Die LEDs funktionieren nicht, wenn die Polarität vertauscht wird, da sie sonst durchbrennen könnten (Ausfall). Die Durchbruchspannung in Sperrrichtung einer Halbleiterstruktur beträgt 4-5 Volt. Es kann jedoch immer noch funktionieren, wenn es richtig angeschlossen ist, aber es wird zerstörerisch, und dies wird seine Lebensdauer erheblich reduzieren.
Vereinfacht ausgedrückt ist eine Leuchtdiode (LED) ein Halbleiterbauelement, das leuchtet, wenn es von elektrischem Strom durchflossen wird. Da das Licht in einem festen Halbleitermaterial erzeugt wird, bezeichnet man LEDs als Festkörperbauelemente. Der Begriff "Festkörperbeleuchtung" unterscheidet diese Technologie von anderen Lichtquellen, die mit beheizten Glühfäden (Glühlampen und Wolfram-Halogenlampen) und Gasentladungslampen (Leuchtstofflampen) arbeiten.
Wie man eine LED für den Anschluss an 12 Volt auswählt
Die Auswahl der erforderlichen Diodentypen erfolgt auf der Grundlage spezifischer Aufgaben. Auf dem Markt gibt es viele Varianten, vom Anzeiger bis zur Schwerlast. Dioden mit geringem Stromverbrauch können für die Beleuchtung von Tasten und Anzeigen im Armaturenbrett eines Autos verwendet werden. Einfache, lichtstarke Dioden werden für die Innenbeleuchtung von Wohnungen oder Autos verwendet. Hochleistungs-LEDs werden in Scheinwerfern, Tagfahrlichtern von Autos oder in Taschenlampen eingebaut.
Aus technischer Sicht gibt es keine Einschränkungen hinsichtlich der Leistungs- und Stromaufnahme. Die Hauptsache ist, dass die Diodenspannung die Versorgungsspannung nicht übersteigt.
Ein wichtiger Faktor ist die Größe und Form des Gehäuses. Je nach Anwendung können runde Dioden oder SMD-Dioden (oberflächenmontiert) verwendet werden. Es kommt auf den Bedarf und die Anwendung an.
Welche Dioden können an 12 Volt angeschlossen werden?
LEDs haben praktisch keine Spannungsbegrenzung. Sie können also fast jede LED an 12 Volt anschließen. Die Hauptsache ist, dass die Regeln eingehalten werden. LED-Lampen benötigen in der Regel zwischen 1,5 und 3,5 Volt, je nach Farbe und Helligkeit. Wenn Sie im Ladenregal eine 12-Volt-LED sehen, wird Ihnen in Wirklichkeit eine Baugruppe aus mehreren in Reihe geschalteten Kristallen angeboten.
Anschlussmöglichkeiten
Dies ist ein guter Zeitpunkt, um sich mit den grundlegenden Verbindungsoptionen vertraut zu machen.
Zu einem einzelnen Widerstand
Wie wir oben festgestellt haben, ist die LED polarisiert. Es wird daher an eine Konstantspannungsversorgung angeschlossen. Die gängigsten Typen verbrauchen etwa 10-20 mA. Dies ist im Wesentlichen das Hauptmerkmal des Teils. Der zweite Parameter ist der Spannungsabfall. Bei herkömmlichen LEDs liegt dieser Wert zwischen 2-4 V.
Die einzige korrekte Verbindung ist die mit einem Strombegrenzungswiderstand. Sie sollte nach dem Ohmschen Gesetz ausgewählt werden. Der Widerstand errechnet sich aus der Differenz zwischen der Quellenspannung und dem Spannungsabfall, geteilt durch das Produkt aus dem maximalen Strom der Diode und dem Sicherheitsfaktor (normalerweise 0,75).
Ohmsches Gesetz: "Die Stromstärke in einem Teil des Stromkreises ist direkt proportional zur Spannung, die an diesem Teil anliegt, und umgekehrt proportional zu seinem Widerstand".
Es ist auch notwendig, die Leistung des Widerstandes zu berechnen. Sie wird nach einer einfachen Formel berechnet: die Differenz aus der Quellenspannung und dem Spannungsabfall zum Quadrat, geteilt durch den Widerstand in Ohm.
Mehrere LEDs in Reihe schalten
Bei der Reihenschaltung werden zwei oder mehr LEDs in einer Reihe installiert. Diese Schaltung verwendet ebenfalls einen einzigen Strombegrenzungswiderstand. Die Berechnungsformel ist die gleiche für eine einzelne Diode, aber der Spannungsabfall wird addiert.
Nehmen wir unsere theoretische weiße LED für 3 Volt und 20 mA als Beispiel. Wir schalten drei Geräte in Reihe. Die Summe des Spannungsabfalls beträgt also 9 Volt. Die verbleibenden drei Volt werden durch einen Strom von 0,02 Ampere mit einem Zuverlässigkeitsfaktor von 0,75 geteilt. Daraus ergibt sich, dass wir einen 200-Ohm-Widerstand benötigen.
Jede Diode mit einem separaten Widerstand
In dieser Schaltung ist jede LED mit dem Plus und Minus der Stromversorgung verbunden. Obwohl es möglich ist, im Internet Schemata mit einem gemeinsamen Widerstand zu finden, ist diese Lösung in der Praxis nicht praktikabel. Selbst innerhalb einer Charge unterscheiden sich die Dioden in Bezug auf Stromverbrauch und Spannungsabfall. Dies hat zur Folge, dass die Intensität der Dioden unterschiedlich ist. Der Widerstand wird für jede Diode einzeln berechnet.
Wie man die Polarität einer LED feststellt
Wenn Sie sich eine normale runde Leuchtdiode ansehen, werden Sie feststellen, dass die beiden Stifte nicht gleich lang sind. Dies bedeutet eine Kathode und eine Anode. Die Anode ist länger und wird mit dem positiven Ausgang der Batterie oder des Netzteils und die Kathode mit dem negativen Ausgang verbunden.
Bei einigen Gehäusetypen kann auch die Kathode mit einem kleinen Sägeschnitt markiert werden. Es gibt Ausnahmen, daher lohnt es sich immer, die Anweisungen für eine bestimmte Diode zu lesen.
Anschluss an 12 Volt
Der Schaltplan für den Anschluss einer LED an eine 12-V-Stromversorgung unterscheidet sich nicht von dem Standardschaltplan, aber es ist erforderlich, dass Berechnen Sie den Widerstand und die Leistung des Widerstands. Zur Überprüfung oder zum Vortest der Baugruppe ist ein einzelner 1kΩ-Widerstand ausreichend.
Als Beispiel nehmen wir den gängigsten LED-Typ, eine weiße LED mit einem maximalen Strom von 20 mA. Die Spannung spielt im Grunde keine große Rolle. Wichtig ist, dass der Strom die maximal zulässigen Parameter nicht überschreitet. Der Spannungsabfall liegt je nach Modell zwischen 1,8 V und 3,6 V. Zur Vereinfachung der Berechnung nehmen wir 3 Volt an.
Widerstand für LEDs
Berechnen Sie die Parameter:
- Die Differenz aus der Versorgungsspannung und dem Spannungsabfall beträgt 12-3=9.
- Produkt aus Höchststrom (Ampere) und Zuverlässigkeitsfaktor - 0,02*0,75=0,015.
- Berechnen Sie den Widerstand (kohm) - 9/0,015 = 600 (kohm).
Berechnung der Widerstandsleistung:
- Die Differenz zwischen der Versorgungsspannung und dem Spannungsabfall beträgt 12-3=9.
- Nach der Formel müssen wir sie quadrieren - 9*9=81.
- Dividiert durch den Widerstand des Widerstands - 81/600 = 0,135 W.
Daher ist ein MRS25-Widerstand (0,6 W, 600 Ohm, ±1 %) ideal für uns geeignet. Ab Mitte 2020 kostet es rund 8 Rubel. Normalerweise ist es nicht notwendig, die Wattleistung des Widerstandes zu berechnen. Es ist jedoch wichtig, dies zu tun, um die zukünftige Montage zu testen.
Anschluss von Hochleistungs-LED-Dioden an 12V
Beim Anschluss moderner Hochleistungsquarze oder deren Baugruppen ändert sich das Prinzip nicht. Ein Löschwiderstand muss ebenfalls in der Schaltung vorhanden sein. Eine beliebte LED auf chinesischen Marktplätzen kann als Beispiel dienen. Es handelt sich um eine Anordnung mehrerer parallel geschalteter Kristalle. Er verbraucht 350 mA und die Spannung beträgt immer noch 3,4 Volt.
Wenn wir die Parameter in unsere Formel einsetzen, finden wir leicht heraus, dass wir einen Widerstand mit einem Widerstand von 32 Ohm und einer Leistung von 2,2 Watt benötigen.
Effizienter Anschluss an eine einzige Stromquelle
Wir haben bereits oben gesehen, dass Sie eine unbegrenzte Anzahl von LEDs mit einem einzigen Netzteil betreiben können. Das Wichtigste ist, dass genügend Leistung vorhanden ist. Eine einfache Parallelschaltung der Glühbirnen mit je einem Widerstand ist jedoch ineffizient. Aus dem vorhergehenden Punkt haben wir gesehen, dass mehr als 2/3 der Leistung durch den Strombegrenzungswiderstand abgeleitet wird. Daher stellt sich oft die Frage, wie viele LEDs insgesamt an 12 Volt angeschlossen werden können.
Als effizienteste Verbindung zu 12 Volt gilt eine Kette von drei LEDs in Reihe mit einem einzigen Widerstand. Die gleiche Schaltung wird für alle LED-Streifen verwendet, die mit einer 12-Volt-Stromversorgung betrieben werden.
Probleme mit der Verkabelung
Schaltplan für den Anschluss der LEDs:
- Verwenden Sie keinen Strombegrenzungswiderstand. Da zu viel Strom durch die LED fließt, wird sie bald ausfallen.
- Verdrahtung in Reihe ohne Widerstand. Auch wenn Sie glauben, dass es eine gute Idee ist, vier 3-Volt-Widerstände an ein 12-Volt-Netz anzuschließen, irren Sie sich. Aufgrund der schlechten Stromregelung werden die Elemente schnell beschädigt.
- Verwendung desselben Widerstands, wenn die Dioden parallel geschaltet sind. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften leuchten die Dioden mit unterschiedlicher Intensität. Die Frakturrate wird steigen.
Wir empfehlen Ihnen, sich ein Video zum Thema anzuschauen: Richtiger Anschluss von LEDs.
Schlussfolgerung
Die Zuverlässigkeit von LEDs ist wesentlich höher als die von Glühbirnen und Entladungslampen, allerdings nur, wenn sie richtig angeschlossen sind. Man sollte daher nicht vergessen, dass ein Strombegrenzungswiderstand erforderlich ist, der nach einer einfachen Form ausgewählt wird. Auch die Polarität muss unbedingt beachtet werden, insbesondere wenn die Diode in einen 12-Volt-Stromkreis eingebaut wird.
