Conexión de un LED a 12 voltios
Un LED es un elemento fiable que sólo funcionará eficazmente si está correctamente instalado. El LED de 12 voltios debe conectarse con especial cuidado. Por ejemplo, debe haber una resistencia limitadora de corriente, no hay que olvidar la polaridad y hay que evitar el uso de diodos idénticos en el mismo circuito.
Qué es
Los LED son desde hace tiempo un accesorio de iluminación muy popular. Esto se debe a su excelente eficiencia energética y a su larga vida útil (en comparación con las bombillas convencionales). Además, los precios siguen bajando a medida que aumenta la producción de estos productos.
Principales ventajas:
- Durabilidad: hasta 10 años de iluminación continua;
- Robusto: no se ve afectado por los golpes y las vibraciones;
- Variedad: muchos tamaños y colores de luminiscencia;
- Bajo consumo de energía: económico en unas 10 veces en comparación con una bombilla ordinaria de características similares;
- Seguridad contra incendios: debido a su bajo consumo de energía, no se sobrecalientan y, por tanto, no pueden provocar un incendio.
LED (light emitting diode) es la abreviatura de diodo emisor de luz. Se sabe por la física escolar que es polar. Los LEDs no funcionarán si se invierte la polaridad o podrían quemarse (averiarse). La tensión de ruptura inversa de una estructura semiconductora es de 4-5 voltios. Puede seguir funcionando si está bien conectado, pero se volverá destructivo y esto reducirá significativamente su vida útil.
En términos sencillos, un diodo emisor de luz (LED) es un dispositivo semiconductor que se ilumina cuando pasa una corriente eléctrica por él. Dado que la luz se genera en un material semiconductor sólido, los LED se describen como dispositivos de estado sólido. El término "iluminación de estado sólido" distingue esta tecnología de otras fuentes que utilizan filamentos calentados (incandescentes y halógenas de tungsteno) y descarga de gas (lámparas fluorescentes).
Cómo elegir un LED para conectarlo a 12 voltios
El tipo de diodos necesario se selecciona en función de las tareas específicas. Hay muchas variantes en el mercado, desde el indicador hasta el de alta resistencia. Los diodos de bajo consumo pueden utilizarse para iluminar los botones e indicadores del salpicadero de un coche. Los diodos simples de alto brillo se utilizan para la iluminación de pisos o del interior de los coches. Los LED de alta potencia se instalan en los faros, las luces diurnas de los coches o en las linternas.
Desde el punto de vista técnico, no hay restricciones en el consumo de energía y corriente. Lo principal es que la tensión del diodo no debe superar la tensión de alimentación.
Un factor importante es el tamaño y la forma de la carcasa. Dependiendo de la aplicación, se pueden utilizar diodos circulares o SMD (montados en superficie). Todo depende de la necesidad y la aplicación.
Qué diodos pueden conectarse a 12 voltios
Los LEDs no tienen prácticamente ninguna limitación de voltaje. Así que puedes conectar casi cualquier LED a 12 voltios. Lo principal es respetar las normas. Las bombillas LED suelen necesitar entre 1,5 y 3,5 voltios, según el color y la luminosidad. Si ve un LED de 12 voltios en el estante de la tienda, en realidad le están ofreciendo un conjunto de múltiples cristales en serie.
opciones de conexión
Es un buen momento para familiarizarse con las opciones básicas de conexión.
A una sola resistencia
Como hemos establecido anteriormente, el LED está polarizado. Por lo tanto, se conecta a una fuente de alimentación de tensión constante. Los tipos más comunes consumen alrededor de 10-20mA. Esta es esencialmente la principal característica de la pieza. El segundo parámetro es la caída de tensión. En el caso de los LEDs convencionales, se sitúa entre 2 y 4 V.
La única conexión correcta es con una resistencia limitadora de corriente. Debe seleccionarse según la ley de Ohm. La resistencia se calcula como la diferencia entre la tensión de la fuente y la caída de tensión dividida por el producto de la corriente máxima del diodo y el factor de seguridad (normalmente 0,75).
La ley de Ohm: "la cantidad de corriente en una sección del circuito es directamente proporcional a la tensión aplicada a esa sección, e inversamente proporcional a su resistencia".
También es necesario calcular la potencia de la resistencia. Se calcula mediante una sencilla fórmula: La diferencia entre la tensión de la fuente y la caída de tensión al cuadrado dividida por la resistencia en ohmios.
Conexión de varios LEDs en serie
El cableado en serie es la instalación de dos o más LEDs en una fila. Este circuito también utiliza una única resistencia limitadora de corriente. La fórmula de cálculo es la misma para un solo diodo, pero se suma la caída de tensión.
Tomemos como ejemplo nuestro teórico LED blanco para 3 voltios y 20 mA. Conectamos tres unidades en serie. Así, la suma de nuestra caída de tensión será de 9 voltios. Dividimos los tres voltios restantes por una corriente de 0,02 amperios con un factor de fiabilidad de 0,75. El resultado es que necesitamos una resistencia de 200 ohmios.
Cada diodo a una resistencia independiente
En este circuito, cada LED está conectado al positivo y al negativo de la fuente de alimentación. Aunque es posible encontrar en la red esquemas con una resistencia común, en la práctica esta solución no es práctica. Incluso en un mismo lote, los diodos difieren en cuanto a consumo de corriente y caída de tensión. Como resultado, la intensidad de los diodos será diferente. La resistencia se calcula para cada diodo por separado.
Cómo averiguar la polaridad de un LED
Si observa un diodo luminoso redondo normal, se dará cuenta de que las dos patillas no tienen la misma longitud. Esto indica un cátodo y un ánodo. El ánodo es más largo y se conecta a la salida positiva de la batería o fuente de alimentación y el cátodo a la salida negativa.
También el cátodo en algunos tipos de caja puede ser marcado con un pequeño corte de sierra. Hay excepciones, por lo que siempre conviene leer las instrucciones del diodo en cuestión.
Cómo conectar a 12 voltios
El diagrama de cableado para conectar un LED a una fuente de alimentación de 12 V no difiere del estándar, pero es necesario Calcula la resistencia y la potencia de la resistencia. Para la comprobación o prueba previa del montaje es suficiente una sola resistencia de 1kΩ.
Para el ejemplo tomaremos el tipo de LED más común, un LED blanco con una corriente máxima de 20mA. Básicamente, la tensión no juega un papel importante. Lo principal es que la corriente no debe superar los parámetros máximos permitidos. La caída de tensión oscila entre 1,8V y 3,6V según el modelo. Para facilitar el cálculo, tomaremos 3 voltios.
Resistencia para LEDs
Calcula los parámetros:
- La diferencia entre la tensión de alimentación y la caída de tensión es 12-3=9.
- Producto de la corriente máxima (amperios) y el factor de fiabilidad - 0,02*0,75=0,015.
- Calcula la resistencia (kohm) - 9/0,015 = 600 (kohm).
Cálculo de la potencia de la resistencia:
- La diferencia entre la tensión de alimentación y la caída de tensión es 12-3=9.
- Según la fórmula, vamos a elevar al cuadrado - 9*9=81.
- Dividido por la resistencia del resistor - 81/600 = 0,135 W.
Por ello, lo ideal es una resistencia MRS25 (0,6W, 600 Ohm, ±1%). A mediados de 2020, cuesta unos 8 rublos. Normalmente no es necesario calcular la potencia de la resistencia. Sin embargo, es importante hacerlo para probar el futuro montaje.
Conexión de diodos LED de alta potencia a 12 V
Al conectar los modernos cristales de alta potencia o sus conjuntos, el principio no cambia. También debe haber una resistencia de enfriamiento en el circuito. Un LED popular en los mercados chinos puede servir de ejemplo. Es un conjunto de varios cristales conectados en paralelo. Consume 350 mA y la tensión sigue siendo de 3,4 voltios.
Sustituyendo los parámetros en nuestra fórmula, descubrimos fácilmente que necesitamos una resistencia de 32 ohmios y una potencia de 2,2 vatios.
Conexión eficiente a una sola fuente de alimentación
Ya hemos comprobado más arriba que se puede alimentar un número ilimitado de LEDs con una sola fuente de alimentación. Lo principal es que haya suficiente potencia. Sin embargo, la simple conexión de las bombillas en paralelo con una resistencia para cada una de ellas es ineficiente. Del punto anterior hemos visto que más de 2/3 de la potencia es disipada por la resistencia limitadora de corriente. Por lo tanto, a menudo se plantea la cuestión de cuántos LEDs en total se pueden conectar a 12 voltios.
Se considera que la conexión más eficiente a 12 voltios es una cadena de tres LEDs en serie con una sola resistencia. El mismo circuito se utiliza para todas las tiras de LED que funcionan con una fuente de alimentación de 12 voltios.
Problemas de cableado
Esquema del circuito para conectar los LEDs:
- No utilice una resistencia limitadora de corriente. Como fluye demasiada corriente por el LED, pronto fallará.
- Cableado en serie sin resistencia. Aunque pienses que enchufar cuatro resistencias de 3 voltios a una red de 12 voltios es una buena idea, te equivocas. Debido al mal control de la corriente, los elementos se deterioran rápidamente.
- Utilizando la misma resistencia cuando los diodos están conectados en paralelo. Debido a las diferencias en las características, los diodos brillarán con diferentes intensidades. La tasa de fractura aumentará.
Le aconsejamos que vea un vídeo sobre el tema: Conexión correcta de los LED.
Conclusión
La fiabilidad de los LED es mucho mayor que la de los modelos de incandescencia y descarga, pero sólo cuando están bien conectados. Por lo tanto, no hay que olvidar la necesidad de una resistencia limitadora de corriente, que se selecciona según una forma sencilla. También es obligatorio respetar la polaridad, especialmente cuando se monta el diodo en un circuito de 12 voltios.
