Collegare un LED a 12 volt
Un LED è un elemento robusto che funziona efficacemente solo se è installato correttamente. Il LED a 12 volt deve essere collegato con particolare attenzione. Per esempio, deve essere presente una resistenza limitatrice di corrente, la polarità non deve essere dimenticata e si deve evitare l'uso di diodi identici nello stesso circuito.
Che cos'è
I LED sono stati a lungo un dispositivo di illuminazione popolare. Questo è dovuto alla loro eccellente efficienza energetica e alla loro lunga durata (rispetto alle lampadine tradizionali). Inoltre, i prezzi continuano a scendere con l'aumento della produzione di questi prodotti.
Vantaggi principali:
- Durata - fino a 10 anni di illuminazione continua;
- robusto - non influenzato da urti e vibrazioni;
- Varietà - molte dimensioni e colori di luminescenza;
- Basso consumo energetico - economico di circa 10 volte rispetto a una lampadina ordinaria con caratteristiche simili;
- sicurezza antincendio - grazie al loro basso consumo energetico, non si surriscaldano e quindi non possono causare un incendio.
LED (light emitting diode) è l'abbreviazione di light emitting diode. Si sa dalla fisica scolastica che è polare. I LED non funzionano se la polarità è invertita o potrebbero bruciarsi (rottura). La tensione di rottura inversa di una struttura a semiconduttore è di 4-5 volt. Può ancora funzionare se collegato correttamente, ma diventerà distruttivo e questo ridurrà significativamente la sua durata di vita.
In termini semplici, un diodo ad emissione di luce (LED) è un dispositivo semiconduttore che si illumina quando viene attraversato da una corrente elettrica. Poiché la luce è generata in un materiale semiconduttore solido, i LED sono descritti come dispositivi a stato solido. Il termine "illuminazione a stato solido" distingue questa tecnologia da altre fonti che utilizzano filamenti riscaldati (incandescenza e alogeno tungsteno) e scarica di gas (lampade fluorescenti).
Come scegliere un LED per il collegamento a 12 volt
I tipi di diodi necessari sono selezionati sulla base di compiti specifici. Ci sono molte varianti sul mercato, dall'indicatore al pesante. I diodi a bassa potenza possono essere utilizzati per illuminare pulsanti e indicatori nel cruscotto di un'automobile. Semplici diodi ad alta luminosità sono utilizzati per l'illuminazione interna di appartamenti o automobili. I LED ad alta potenza sono installati nei fari, nelle luci diurne delle automobili o nelle torce.
Da un punto di vista tecnico, non ci sono restrizioni sul consumo di potenza e di corrente. La cosa principale è che la tensione del diodo non deve superare la tensione di alimentazione.
Un fattore importante è la dimensione e la forma dell'alloggiamento. A seconda dell'applicazione, si possono usare diodi circolari o SMD (montati in superficie). Tutto dipende dalla necessità e dall'applicazione.
Quali diodi possono essere collegati a 12 volt
I LED non hanno praticamente alcuna limitazione di tensione. Così si può collegare quasi qualsiasi LED a 12 volt. La cosa principale è osservare le regole. Le lampadine a LED di solito hanno bisogno tra 1,5 e 3,5 volt, a seconda del colore e della luminosità. Se vedi un LED da 12 volt sullo scaffale del negozio, in realtà ti viene offerto un assemblaggio di più cristalli in serie.
opzioni di connessione
È un buon momento per familiarizzare con le opzioni di connessione di base.
A un singolo resistore
Come abbiamo stabilito sopra, il LED è polarizzato. È quindi collegato a un'alimentazione a tensione costante. I tipi più comuni consumano circa 10-20mA. Questa è essenzialmente la caratteristica principale del pezzo. Il secondo parametro è la caduta di tensione. Per i LED convenzionali questo è tra 2-4 V.
L'unico collegamento corretto è con una resistenza limitatrice di corrente. Dovrebbe essere selezionato secondo la legge di Ohm. La resistenza è calcolata come la differenza tra la tensione sorgente e la caduta di tensione divisa per il prodotto della corrente massima del diodo e il fattore di sicurezza (di solito 0,75).
Legge di Ohm: "la quantità di corrente in una sezione del circuito è direttamente proporzionale alla tensione applicata a quella sezione, e inversamente proporzionale alla sua resistenza".
È anche necessario calcolare la potenza della resistenza. Si calcola con una semplice formula: La differenza tra la tensione sorgente e la caduta di tensione al quadrato divisa per la resistenza in ohm.
Collegare diversi LED in serie
Il cablaggio in serie è l'installazione di due o più LED in una fila. Questo circuito utilizza anche una singola resistenza di limitazione della corrente. La formula di calcolo è la stessa per un singolo diodo, ma la caduta di tensione viene sommata.
Prendiamo come esempio il nostro LED bianco teorico per 3 volt e 20 mA. Colleghiamo tre unità in serie. Così la somma della nostra caduta di tensione sarà di 9 volt. Dividiamo i tre volt rimanenti per una corrente di 0,02 ampere con un fattore di affidabilità di 0,75. Come risultato troviamo che abbiamo bisogno di una resistenza da 200 ohm.
Ogni diodo a una resistenza separata
In questo circuito ogni LED è collegato al più e al meno dell'alimentazione. Anche se è possibile trovare sul web schemi con una sola resistenza comune, in pratica questa soluzione non ha senso. Anche in un lotto i diodi differiscono in termini di consumo di corrente e caduta di tensione. Di conseguenza, l'intensità dei diodi sarà diversa. La resistenza è calcolata per ogni diodo separatamente.
Come scoprire la polarità di un LED
Se guardate un normale diodo luminoso rotondo, noterete che i due pin non sono della stessa lunghezza. Questo indica un catodo e un anodo. L'anodo è più lungo ed è collegato all'uscita positiva della batteria o dell'alimentatore e il catodo all'uscita negativa.
Anche il catodo su alcuni tipi di involucro può essere segnato con un piccolo taglio di sega. Ci sono eccezioni, quindi vale sempre la pena di leggere le istruzioni per il particolare diodo.
Come connettersi a 12 volt
Lo schema di cablaggio per collegare un LED a un'alimentazione a 12V non differisce da quello standard, ma è necessario Calcolare la resistenza e la potenza della resistenza. Per il controllo o il pre-test dell'assemblaggio è sufficiente una singola resistenza da 1kΩ.
Per l'esempio prenderemo il tipo più comune di LED, un LED bianco con una corrente massima di 20mA. Fondamentalmente, la tensione non gioca un ruolo importante. La cosa principale è che la corrente non deve superare i parametri massimi consentiti. La caduta di tensione è tra 1,8V e 3,6V, a seconda del modello. Per facilità di calcolo prenderemo 3 volt.
Resistenza per i LED
Calcolare i parametri:
- La differenza tra la tensione di alimentazione e la caduta di tensione è 12-3=9.
- Prodotto della corrente massima (ampere) e fattore di affidabilità - 0,02*0,75=0,015.
- Calcolare la resistenza (kohm) - 9/0,015 = 600 (kohm).
Calcolo della potenza della resistenza:
- La differenza tra la tensione di alimentazione e la caduta di tensione è 12-3=9.
- Secondo la formula, eleviamola al quadrato - 9*9=81.
- Diviso per la resistenza del resistore - 81/600 = 0,135 W.
Per questo motivo, è ideale una resistenza MRS25 (0,6W, 600 Ohm, ±1%). A partire dalla metà del 2020, costa circa 8 rubli. Normalmente non è necessario calcolare il wattaggio della resistenza. Tuttavia, è importante farlo per testare il futuro assemblaggio.
Collegamento dei diodi LED ad alta potenza a 12V
Quando si collegano i moderni cristalli ad alta potenza o i loro gruppi, il principio non cambia. Anche una resistenza di spegnimento deve essere presente nel circuito. Un popolare LED sui mercati cinesi può essere usato come esempio. È un insieme di diversi cristalli collegati in parallelo. Consuma 350 mA e la tensione è ancora di 3,4 volt.
Sostituendo i parametri nella nostra formula, scopriamo facilmente che abbiamo bisogno di un resistore con una resistenza di 32 ohm e una potenza di 2,2 watt.
Collegamento efficiente a una singola alimentazione
Abbiamo già scoperto sopra che è possibile alimentare un numero illimitato di LED con un solo alimentatore. La cosa principale è che ci sia abbastanza potenza. Tuttavia, collegare semplicemente le lampadine in parallelo con una resistenza per ciascuna è inefficiente. Dal punto precedente abbiamo visto che più di 2/3 della potenza è dissipata dalla resistenza limitatrice di corrente. Perciò si pone spesso la domanda su quanti LED totali possono essere collegati a 12 volt.
Il collegamento più efficiente a 12 volt è considerato essere una catena di tre LED in serie con una sola resistenza. Lo stesso circuito è utilizzato per tutte le strisce LED che funzionano con un'alimentazione a 12 volt.
Problemi di cablaggio
Schema del circuito per collegare i LED:
- Non usare una resistenza di limitazione della corrente. Poiché troppa corrente fluirà attraverso il LED, esso si guasterà presto.
- Cablaggio in serie senza resistenza. Anche se pensate che inserire quattro resistenze da 3 volt in una rete da 12 volt sia una buona idea, vi sbagliate. A causa del cattivo controllo della corrente, gli elementi si deteriorano rapidamente.
- Utilizzando la stessa resistenza quando i diodi sono collegati in parallelo. A causa delle differenze di caratteristiche, i diodi brilleranno con intensità diverse. Il tasso di frattura aumenterà.
Vi consigliamo di guardare un video sull'argomento: Collegamento corretto dei LED.
Conclusione
L'affidabilità dei LED è molto più alta dei modelli a incandescenza e a scarica, ma solo quando sono collegati correttamente. Non bisogna quindi dimenticare la necessità di una resistenza di limitazione della corrente, che viene scelta secondo una forma semplice. È anche obbligatorio osservare la polarità, soprattutto quando si monta il diodo su un circuito a 12 volt.
