Защита светодиодов в автомобиле

Что нужно светодиоду — стабилизатор напряжения или тока?

Защита светодиодов в автомобиле

Все светодиоды, независимо от форм-фактора и электрических параметров, питаются током. Правильно заданный ток – это гарантия длительной и стабильной работы осветительного прибора. Так почему же производители светодиодной продукции часто вместо стабилизатора тока устанавливают стабилизатор напряжения? Как это сказывается на работе светодиодных ламп, лент, фонарей и прожекторов? Попробуем разобраться.

Стабилизаторы напряжения

Исходя из названия, эти устройства предназначены для поддержания напряжения в нагрузке на определённом уровне. При этом величина выходного тока зависит от самой нагрузки. Другими словами, сколько потребуется нагрузки, столько она возьмёт, но не более максимально возможного значения. Допустим, стабилизатор напряжения обладает такими выходными параметрами: 12В и 1 А. То есть на выходе всегда будет поддерживаться 12В, а ток потребления может быть в диапазоне от нуля до одного ампера. Существует два вида стабилизаторов напряжения: линейные и импульсные.

Как правило, регулирующим элементом в схеме стабилизатора является биполярный или полевой транзистор. Если этот транзистор работает в активном режиме, то стабилизатор называют линейным. Если же регулирующий транзистор работает в ключевом режиме, то стабилизатор называют импульсным.

Наиболее распространенными и недорогими являются линейные стабилизаторы напряжения, однако они имеют ряд недостатков:

  • низкий КПД;
  • при большом токе нагрузки нуждаются в теплоотводе;
  • имеют достаточно высокое падение напряжения.

Чтобы не сталкиваться с подобными недостатками, рекомендуется использовать стабилизаторы напряжения импульсного типа. Они бывают трех типов: повышающие, понижающие и универсальные. Импульсные стабилизаторы имеют высокий КПД, не нуждаются в дополнительном отводе тепла при больших токах нагрузки, но имеют более высокую стоимость.

Стабилизаторы тока

Простейший ограничитель тока – резистор. Его часто называют простейшим стабилизатором, что неверно, так как резистор не способен стабилизировать ток при колебании напряжения на своем входе.

Применение резистора в схеме питании светодиода допустимо только при стабилизированном входном напряжении. В противном случае все скачки напряжения передаются в нагрузку и негативно отражаются на работе светодиода. Эффективность резистивных ограничителей тока очень низкая, так как вся потребляемая ими энергия рассеивается в виде тепла.

Немного выше КПД у конструкций на базе готовых интегральных микросхем (ИМ) линейных стабилизаторов. Схемы линейных стабилизаторов на базе ИМ выделяющиеся минимальным набором элементов, отсутствием помех и простой настройкой.

Чтобы избежать перегрева регулирующего элемента, разность входного и выходного напряжения должна быть небольшой, но достаточной (3-5 вольт). Иначе корпус микросхемы вынужден будет рассеивать невостребованную энергию, тем самым снижая КПД.

Драйверы для светодиодов на основе готовых ИМ линейных стабилизаторов выделяются дешевизной и доступностью элементов для сборки своими руками.

Наиболее эффективными принято считать токовые драйверы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Их конструируют на базе специализированных микросхем с цепью обратной связи и элементами защиты, что в несколько раз повышает надёжность всего устройства. Наличие в них импульсного трансформатора ведет к удорожанию схемы, но оправдано высоким КПД и сроком службы. Токовые ШИМ стабилизаторы с питанием от источника 12В несложно сделать своими руками, используя специализированную микросхему. Например, ИМС PT4115 от компании PowTech, которая разработана специально для схем питания светодиодов мощностью от 1 до 10 Вт.

Параметры питания светодиодов

У светодиодов, кроме номинального тока существует ещё один важный параметр – прямое падение напряжения. Роль этого параметра также существенна, именно поэтому его указывают в первом ряду технических параметров полупроводникового прибора.

Чтобы через p-n переход начал протекать ток, к нему нужно приложить какое-то минимальное прямое напряжение Uмин.пр.. Значение минимального прямого напряжения указывается в документации светодиода и отражается на графике вольт — амперных характеристик (ВАХ).

На зеленом участке ВАХ светодиода видно, что только при достижении Uмин.пр. начинает протекать ток Iпр. Дальнейший незначительный рост Uпр приводит к резкому росту Iпр. Именно поэтому даже небольшие перепады напряжения свыше Uмакс..пр. губительны для кристалла светодиода. В момент превышения Uмакс.пр. ток достигает своего пика и происходит разрушение кристалла. Для каждого типа светодиодов существует номинальный ток и соответствующее ему напряжение (паспортные данные), при которых прибор должен отработать заявленный срок службы.

Правильное и неправильное включение

Больше всего ошибок допускают автомобилисты, когда пытаются сэкономить на схеме питания светодиодного освещения. Часто автолюбители включают светодиодные приборы напрямую от аккумулятора, а потом жалуются на разные неполадки: моргание, потерю яркости и полное погасание кристалла. Всё это происходит из-за отсутствия промежуточного преобразователя, который должен компенсировать перепады напряжения в интервале от 10 до 14,5В.

Читайте также  Светодиод полярность обозначения

Ещё одна ошибка владельцев авто – подключение только через резистор, рассчитанный на среднее показание аккумулятора 12В. Резистор – линейный элемент, а значит, ток через него растет пропорционально напряжению. Подключение через резистор допускается при условии его расчета на 14,5В, но тогда придется смириться с неполной светоотдачей светодиодов при низких и средних значениях напряжения в бортовой сети.

Поэтому однозначный верный способ подключения светодиодов в автомобиле – это использование стабилизатора тока, желательно импульсного типа.

В различных осветительных конструкциях на основе светодиодов часто используются именно стабилизаторы напряжения. Почему так происходит? Во-первых, они намного дешевле качественных токовых драйверов. Во-вторых, чтобы из стабилизатора напряжения получился более-менее надёжный драйвер достаточно на выходе установить резистор, грамотно рассчитав его мощность и сопротивление. Такое схемотехническое решение часто применяется в недорогих LED лампах и осветительных конструкциях с применением светодиодных лент.

Большинство светодиодных лент питается стабильным напряжением 12В. Если рассмотреть конструкцию ленты более детально, то можно увидеть, что она разделена на небольшие участки. Как правило, каждый участок состоит из трёх SMD­ светодиодов и одного токозадающего резистора. Падение напряжения на одном светоизлучающем элементе в среднем составляет 2,5-3,5 В, то есть максимум 10,5В в сумме. Остаток гасится резистором, номинал которого изготовитель подбирает под тип используемых светодиодов. Поэтому подключение светодиода через связку из стабилизатора напряжения и резистора можно считать правильной.

Выходная мощность стабилизатора должна быть больше потребляемой мощности нагрузки примерно на 30%.

Если использовать простой блок питания без стабилизации (трансформатор, диодный мост и конденсатор), то при небольшом увеличении напряжения сети, его пропорционально уменьшенная часть будет равномерно распределяться на всех четырёх элементах каждого участка ленты. В итоге вырастет ток, температура кристалла и, как следствие, начнется необратимый процесс деградации светодиодов.

Самым правильным схемотехническим решением является применение стабилизатора тока импульсного типа. На сегодняшний день – это оптимальный вариант, который используют все ведущие производители светодиодных изделий. Токовый драйвер с ШИМ регулятором практически не греется, эффективен и надёжен.

Так чему же отдать предпочтение: дешевому стабилизатору напряжения с резистором или более дорогому токовому драйверу? Правильный ответ скрыт в выражении: «Любая экономия должна быть оправдана». Если Вам нужно подключить десяток слаботочных светодиодов или не более одного метра ленты, то выбор в пользу первого варианта нельзя назвать ошибочным.

Но если ваша цель – запитать фирменные светодиоды с мощностью каждого кристалла более 1 Вт, то без качественного токового драйвера не обойтись. Потому что стоимость таких излучающих диодов намного выше цены на драйвер.

Источник: https://ledjournal.info/vopros-otvet/stabilizator-toka-ili-napryazheniya.html

Как подключить светодиод в машине

Защита светодиодов в автомобиле

Многие автолюбители хотели бы заменить штатные лампочки накаливания в авто на светодиоды. Преимущество последних несомненно — низкий ток потребления, долговечность, более высокая светоотдача, отсутствие нагрева. Приятно оставить включенными габариты и поутру обнаружить, что аккумулятор и не думал разряжаться. Эта статья поможет самостоятельно произвести замену автомобильных лампочек на светодиоды своими руками и избежать типичных ошибок.

Основные позиции, которые нам нужно усвоить:

1. Напряжение в бортовой сети авто. Обычно это 12 — 13 В при заглушенном двигателе и 13 — 14,5 В при заведенном.

2. Напряжение питания типичного светодиода – 3,5 в. В зависимости от цвета это может быть : для желтых и красных светодиодов — 2 — 2,5 в.; для синих, зеленых, белых — 3-3,8 в. Типовой ток маломощного светодиода – 20 мА, мощного – 350 мА.
3. Не все светодиоды, в отличие от лампочек, освещают пространство вокруг себя.

Это нужно учесть при замене индикаторных ламп, например, в приборной панели. При покупке следует обратить внимание на тип линзы или, если есть возможность, спросить у продавца. Узконаправленные светодиоды имеют на конце маленькую линзу. Вообще, постарайтесь проверить это при покупке, а еще лучше, купите и попробуйте несколько разных.
4.

У светодиода, как и у аккумулятора, есть плюс и минус. Минус называется катодом, плюс — анодом, на схемах они изображаются так :

Подключаем светодиоды

1. В продаже продаются светодиодные панельки, так называемые кластеры, они рассчитаны на питание 12в. Их можно просто подключить к бортовой сети и радоваться красивым огонькам. Но есть неприятная особенность – при изменении оборотов двигателя будет меняться яркость свечения светодиодов в кластерах. Незначительно, но заметно глазу. К тому же, по факту, нормально они светят при напряжении около 12,5в, поэтому если у вас низкое напряжение в бортовой сети, светить кластеры будут тускло. Конструктивно кластер состоит из цепочки светодиодов и резистора. На каждые три светодиода — резистор, который гасит лишнее напряжение. Светодиодная лента устроена точно также, поэтому если вам надо отрезать кусок — посмотрите на ленту, на ней есть места, где ее можно резать. Обычно это те же три светодиода и резистор. Где попало резать нельзя

Читайте также  Освещение витрины светодиодами

Источник: https://nadouchest.ru/kak-podkljuchit-svetodiod-v-mashine/

Защита светодиодов в автомобиле

Защита светодиодов в автомобиле

С момента появления светодиодного освещения его активно стали использовать во всех автомобилях.

При этом, кроме замены обычных ламп на диодные, многие умельцы нашли разнообразные способы применения и для светодиодной ленты. Причем, даже в тех местах, где подсветки и освещения никогда и не было.

Смонтировать дополнительное освещение в авто можно в нескольких ее частях и узлах:

Здесь можно обойтись совсем короткими отрезками, которые остались у вас после ремонта освещения в доме или квартире.

Также довольно частое применение — это подсветка дверей. Она загорается при их открывании и освещает выход из автомобиля.

Такую подсветку еще прозвали «ангельские глаза». Просто пускаете ленту по периметру фар, причем не обязательно по всей окружности.

Помимо дизайна, это еще и улучшит ближний свет. Некоторые дорогие иномарки уже изначально идут с таким тюнингом.
А вот наши авто придется доделывать самостоятельно. Только имейте в виду, что фары в отличие от салона или кузова, можно подсвечивать светодиодными лентами белого или желтого цвета.

Здесь не должно быть разноцветной RGB радуги.

Лента монтируется на днище или порогах. В итоге получается эффект парения авто в воздухе над дорогой.

Только не приклеивайте светодиоды в месте установки домкрата. Иначе это будет одноразовая подсветка, до первого подъема машины при ремонтных работах.

Все эти подсветки можно сделать своими руками и подключить двумя способами:

  • напрямую от прикуривателя или проводов 12В
  • через отдельный источник питания

Самое главное, правильно подобрать источник питания и саму светодиодную ленту.

Подробнее

Подключение от прикуривателя

Сетевое напряжение в автомобиле 12В. По крайне мере, таким оно должно быть теоретически.

Однако в реальности, данное значение запросто может превышать 14В и более.
Светодиодная лента, которая изначально рассчитана на 12 вольт, очень не любит перенапряжение.

Из-за этого выходят из строя и перегорают кристаллы светодиодов.

Поэтому подключать такую ленту напрямую к автомобильному прикуривателю, аккумулятору или существующим уже проложенным проводам не рекомендуется.

Обратите внимание, что разного рода зарядки для мобильных телефонов от прикуривателя также не подойдут. У них выходное напряжение обычно около 5В, а вам нужны стабильные 12В.

Некоторые пытаются исхитриться и искусственно понизить напряжение. Для этого заранее просчитывают потребление подсветки и подключают перед лентой мощное сопротивление.

Расчет можно выполнить по формуле:

Таким образом подбирается резистор и впаивается в схему. В итоге напряжение питания на ленте падает на два и более вольт. Все это дело после расчетов нужно фактически перепроверять замерами мультиметром или тестером.

Такой способ имеет ряд недостатков. Кроме того, что это долгая процедура, еще и сопротивление будет существенно греться.

Поэтому лучший вариант — это использование стабилизатора. Если немного разбираетесь в электронике, схему можно собрать самостоятельно.

И уже через нее подключить все светодиодные источники освещения. При этом не стоит путать драйвер с блоком питания.

Основная задача драйвера — стабилизировать ток. Напряжение на нем может как повышаться так и понижаться.

А блок — это в первую очередь источник стабильного напряжения.

Для подключения светодиодной ленты в машине, вам необходим именно блок питания.

Поэтому применять микросхемы, которые используют для светодиодных ламп нельзя. Подключить этот блок можно не только от прикуривателя, но и вообще в любом месте авто, куда доходят провода 12В.

Ранее такой стабилизатор собирался на микросхеме типа КРЕН 7812.

Подключение довольно не замысловатое. Слева это плюсовой вход. Средний контакт — общая масса. Правый — выход на ленту.

Однако из-за постоянного перегрева, сейчас стали использовать импульсные источники. Для них уже не нужны огромные радиаторы охлаждения, да и мощность у них по более.

Питание, что на один, что на другой стабилизатор рекомендуется подключать через предохранители.

Если вы не радиолюбитель и не знакомы с пайкой схем, да и заморачиваться с этим делом нет желания, можете купить уже готовый стабилизатор.

При том, что стоят они на сайте AliExpress очень дешево. Буквально один-два доллара. Представляют из себя миниатюрную коробочку на основе микросхемы «LM2596».

Найти их в разнообразном количестве можно здесь.

Такой стабилизатор практически не требует никакой настройки, просто припаиваете провода на вход и выход и пускаете их на ленту.

Читайте также  Выключатель со светодиодом мигает лампа

Рассчитан он на ток до 1,5А, а значит через него можно подключать светодиодные ленты мощностью до 20Вт.

Если лента RGB идет с блоком управления, то импульсный источник питания должен подключаться перед блоком.

Кстати, с помощью такого блока, лучше подавать даже не 12В, а всего 10В.

Поверьте, для глаз это практически не заметно, а вот срок службы светодиодов увеличится в разы! Регулировать напряжение можно отверткой, подкручивая специальный винтик.

Если же вас пугают все эти сложности с импульсными источниками и блоками питания, то можно поступить по-простому и запитать всю подсветку в автомобиле от батарейки.

В первую очередь при покупке обращайте внимание на напряжение. Вам нужны модели именно на 12В.

Ведь встречаются еще 24В-36В и даже 220В.

А еще из монохромных видов, проще всего подбирать цвета под кузов.

Практически все ленты изначально идут на самоклеющейся основе. Так что проблем с ее размещением и закреплением не должно возникнуть.

Из модельного ряда стоит присмотреться к двум основным вариантам:

  • светодиодная лента SMD 3528
  • светодиодная лента SMD 5050

Мощность подсветки будет зависеть от количества светодиодов в одном метре ленты.

А она может быть весьма разнообразна:

  • SMD3528 — 60,120,240 диодов на метр
  • SMD5050 — 30,60,120 диодов на метр

Чем больше диодов, тем ярче подсветка и соответственно ее мощность. Причем изменять эти параметры можно самостоятельно.

Достаточно отрезать изделие по соответствующим меткам, тем самым уменьшив число светодиодов и итоговое потребление и яркость.

Следующий параметр для выбора — это влагозащищенность. Внутри салона авто можно использовать ленту без какой-либо изоляции. Это класс защиты IP20.

На фары покупайте подсветку с защитой IP65.

Ну а под кузов — IP68.

Она уже полностью герметичная и способна сколь угодно долгое время нормально работать под воздействием воды и грязи.

Для дверей также лучше использовать вариант IP68.

Где и как смонтировать и подключить

Первым делом отмеряете необходимый метраж ленты.

И отрезаете строго по специальным меткам.

Далее прикидываете где будут уложены провода питания. Если позволяет конструкция, логичнее всего их будет спрятать.

Может быть даже придется просверлить пару отверстий.

К каждому отрезку подсоединяете провода. В машине лучше всего это сделать при помощи пайки, а не коннекторами.

Если лента у вас в силиконе, то контактные площадки придется зачистить и снять часть герметика.

Все хитрости и правила пайки светодиодной ленты можно узнать из статьи ниже.

Когда лента готова к монтажу, следует тщательно обезжирить поверхность на которую она будет наклеиваться. Смачиваете чистую тряпочку в растворителе и очищаете ей будущие места подсветки.

Припаянные провода заправляете в отверстие.

Отделяете защитный слой скотча и плотно надавливаете на подложку.

Как показывает практика, одного только скотча бывает не достаточно. Во-первых, поверхность не идеально ровная.

Во-вторых, сказываются наши перепады температуры. От минусовых значений до плюсовых, иногда в течение нескольких часов.

В итоге, даже качественная лента в конце концов отклеивается. Поэтому рекомендуется по краям, пройтись обычным термоклеем.

При организации подсветки кузова, клей вряд ли поможет. На днище, под порогами для крепления лучше использовать профиль с пластиковыми хомутиками.

Места, где была снята защита с контактных площадок и припаяны провода, также не помешает залить толстым слоем клея.

Подобным образом светодиодная лента монтируется в любые части машины. Если хотите повысить яркость и блок питания позволяет это сделать, то можно наклеить рядом одновременно две ленты.

Провода заранее выбирайте такой длины, чтобы их можно было протянуть в одну общую точку с нескольких подсветок одновременно. В ней и будет происходить подача питания 12В.

Кстати, прежде чем заделывать обшивку, всю схему желательно проверить на работоспособность от небольшого источника питания 12V. Например, можно взять батарейку А23.

Схемы подключения могут быть разнообразными, в зависимости от того, какой участок авто подсвечивается. Вот пример для светодиодной подсветки дверцы машины:

Более подробно с процессом подключения можно ознакомиться в видеоролике:

Все провода после проверки работоспособности заизолируйте в отдельные пучки.

На выходе у вас должен получиться один-единственный пучок с проводами, на которые и следует подать 12 вольт.

Общий плюс и один или несколько минусов (в зависимости от схемы и вида подсветки).

Питающие провода можно подпаять специальными автомобильными клеммами папа-мама и спокойно подключать их через колодки бортовой сети.

Например к штатному модулю управления светом, или от других кнопок, либо вообще через свой отдельный микровыключатель посадить на предохранители.

Источник: https://1000eletric.com/zaschita-svetodiodov-v-avtomobile/