Светодиоды в автомобиле - как применять ?

    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 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 :

Вам должно быть понятно, что просто взять и включить
  светодиод в бортовую сеть авто – это значит гарантированно его сжечь.

Хотите убедиться ? Возьмите и подключите любой дешевый светодиод напрямую к бортовой сети. Он у вас красиво засияет и задымится :) Зато будете представлять как выглядит процесс. Дорогие светодиоды перегорают точно так же, поэтому тренироваться лучше на дешевых.

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 интенсивность свечения светодиодов в кластерах. Незначительно, но заметно глазу. К тому же, по факту, нормально они светят при напряжении около 13в, поэтому если у вас низкое напряжение в бортовой сети, светить кластеры будут тускло. Кластер состоит из цепочки светодиодов и резистора.

    2. Включить светодиоды последовательно, цепочкой, то есть сделать самодельный кластер. То есть сцепить нужное количество между собой, а оставшиеся два крайних вывода – к бортовой сети. Нетрудно подсчитать, что для 12-14в понадобится 3 светодиода. В сумме они дадут 3,5х3=10,5 в. Как говорилось выше, у светодиода есть плюс и минус. Соединение последовательно – это когда плюс одного соединяется с минусом следующего и так далее до конца цепочки.

Но напрямую их подключать все еще нельзя, нужно последовательно с вашей цепочкой включить гасящий лишнее напряжение резистор (сопротивление) - номиналом примерно 100-150 Ом, мощностью 0,5 Вт. Резисторы продаются в любом магазине для радиолюбителей.

    Этот способ страдает тем же недостатком, что и предыдущий – изменением интенсивности свечения светодиодов при изменении оборотов. Небольшим, но неприятным. Тем не менее, пользуясь этой схемой вы можете подключить любое количество светодиодов, собирая их цепочками по 3 шт. с резистором и включая параллельно. Параллельно - это значит собрать несколько одинаковых цепочек и объединить их плюсовые и минусовые провода. Вообще, номинал резистора вычисляется по закону Ома. Но если вы не в ладах с формулами, применяйте простое правило: если включаете 1 светодиод - резистор нужен 500 Ом, если два - 300 Ом, три светодиода - 150 Ом. При этом дальше можете не читать. :) Но потратив полчаса на изучение простой формулы, вы научитесь правильно подбирать значения резисторов, а значит ваши светодиоды будут светить долго и правильно. Могу заверить, что не нужно быть академиком, постараюсь разьяснить подробно и понятно. Вам понадобятся :

    1. Прибор-измеритель напряжения, тока и сопротивления, в простонародье "Цешка" или "Мультиметр". Продается в магазинах радиолюбителей, электротоваров и на китайских рынках. Стоит от 50 рублей. Рекомендую купить цифровой, с ним понятнее. Этой штукой вы сможете произвести все нужные измерения, если, конечно, изучите инструкцию ;).

    2. Закон Ома для участка электрической цепи, то есть для вашего светодиода и резистора. R=U/I . Где R - сопротивление резистора, U - напряжение, которое нужно погасить, I - ток в цепи. То есть, чтобы получить сопротивление гасящего резистора, нужно разделить напряжение, которое нужно погасить, на ток, который нужно получить.

Рассмотрим пример. У нас есть простой белый светодиод, который нам нужно подключить к бортовой сети автомобиля. Напряжение питания такого светодиода приблизительно 3,5 в, ток - 20 мА.

    1. Замеряем напряжение в той точке, к которой мы собираемся подключить светодиод. Дело в том, что напряжение в бортовой сети разное. На аккумуляторе может быть 13 вольт, а на прикуривателе - 13,5 и т.д. Поэтому определитесь заранее, куда будете подключать. Включите прибор в режим измерения напряжения и произведите замер. Допустим, это 13 в. Запишите на бумажке.

    2. Вычитаем из 13в напряжение питания светодиода (3,5в). Получаем 9,5 в. Ток в формулу подставляется в амперах, в одном ампере 1000 миллиампер то есть в нашем случае 20 мА - 0,02 А. Пользуясь формулой вычисляем сопротивление :

9,5/0,02=475 Ом.

То есть нам нужно сказать продавцу в магазине радиотоваров "Мне нужен резистор 475 Ом 0,5 Вт". Можно использовать номинал и побольше, только светить светодиоды  будут тусклее.

Купив искомое, подключаем и радуемся :) Чтобы уж окончательно убедиться в правильности расчетов, можете померять ток в цепи. Для этого нужно включить мультиметр в режиме измерения тока (см. инструкцию к прибору) в разрыв между резистором и светодиодом.

Он должен показать 20 миллиампер или меньше. У резисторов и светодиодов есть разброс параметров, поэтому ток может отличаться в обе стороны, но незначительно. Если значение от 15 до 23 мА - нормально. Чем больше ток, тем ярче светит светодиод, но тем меньше срок его службы. Поэтому для обычных светодиодов не рекомендуют устанавливать ток выше 20 мА, оптимально - 18мА. Самый лучший способ подбора нужного сопротивления - использовать переменный резистор. Но это уже сложнее :)

    Вышеприведенная информация позволит произвести подключение любого количества маломощных и мощных светодиодов, достаточно знать их рабочие напряжение и ток и подставлять их в формулу.
Очень полезно бывает подключить параллельно светодиоду обычный диод любого типа в обратной полярности, то есть катодом диода к аноду светодиода. Это защитит ваш светодиод от напряжения обратной полярности. Особенно это актуально для отечественных автомобилей почтенного возраста.

Для самых пытливых :) - первый светодиодный драйвер для авто

    Дальнейшая информация служит для продвинутых любителей, которые закон Ома уже освоили. Нет предела совершенству, и вам уже мало просто зажечь светодиоды - хочется, чтобы они светили равномерно, не завися от оборотов двигателя.

Самое правильное включение светодиодов – через стабилизатор тока. Светодиод - это полупроводниковый прибор, который питается током, а не напряжением. Поэтому, если вы стабилизируете и ограничите ток, протекающий через него, то можете подключить хоть киловольт, светодиод будет светить нормально. А от режима работы зависит как долго светодиод будет светить не теряя яркости. Для стабилизации тока используются приборы, называемые драйверами. Простейший драйвер - схема на микросхеме LM317. Главное достоинство этой микросхемы для начинающих - ее очень трудно спалить :)

Испугались ? Ничего :) В сущности, требуются две детали - сама микросхема - трехвыводной стабилизатор напряжения, включенный в режиме стабилизации тока и резистор. Чтобы не вдаваться в теорию, действия следующие - приобретаем переменный резистор 0,5 кОм. Это такая штуковина с тремя выводами и крутилкой. Как и микросхема, он продается все в том же "Радиолюбителе" за смешные деньги. Припаиваем провода к среднему выводу и одному из крайних, неважно какому. Включаем мультиметр в режим измерения сопротивления. Подключаем к проводам прибор и замеряем сопротивление. Вращением стержня добиваемся максимального показания, то есть 500 Ом (или около того). Это чтобы не сжечь светодиод при слишком низком сопротивлении резистора.

Собираем цепь. Внимание! Внимательно проверьте правильность соединений перед подключением ? Проверили ? Точно ?

    Прибор включаем в режим измерения тока. Вращением движка переменного резистора добиваемся показаний прибора 20 мА. Вообще прибор лучше включить между светодиодом и микросхемой, так как на схеме по рисунку он меряет общий ток потребления микросхемы и светодиода. Но зато вы подстрахуетесь при первых опытах. Отключаем цепь, замеряем сопротивление резистора и впаиваем вместо него обычный резистор полученного измерением номинала. Вуаля! Вы только что собрали свой первый светодиодный драйвер :) Он имеет ограничение по максимальному току в пределах 1,5 А, поэтому при подключении большого количества светодиодов : во первых, используйте резистор большей мощности. Во-вторых, потрогайте микросхему. Если горячая - имеет смысл прикрепить ее к радиатору. Не забывайте, что корпус авто имеет электрический контакт с "-" аккумулятора, а подложка микросхемы (корпус) - со своей второй ножкой. Поэтому крепить ее на кузов без изолирующей прокладки - плохая идея. Еще один нюанс - сама микросхема снижает максимальное напряжение, которе можно подать на светодиод, на два-три вольта. Поэтому больше 11-12 вольт вы при таком драйвере не получите. Но зато он простой и первое представление о правильном подключении светодиодов в авто вам даст :) К слову сказать, на этой же микросхеме + пара деталей можно собрать регулируемый блок питания 1,5-30 в., что бывает очень полезно в автомобиле. Схем включения в интернете множество.
В общем, если у вас все получилось - добро пожаловать в увлекательный мир радиоэлектроники, ведь вряд ли вы теперь остановитесь...

 
(с) Юрий Рубан, led22.ru. Вопросы и критика приветствуется на ruban@led22.ru

led22.ru - каталог светодиодной продуции