Теория о светодиодах

Светодиоды или LED (Light-Emitting Diode) всё больше набирают популярность среди автомобилистов, поскольку применение их весьма широко - будь то замена ими стандартных ламп накаливания или же установка дополнительного освещения.

В некоторых случаях бывает проще и даже дешевле купить готовый вариант, поскольку изготовитель уже позаботился о внешнем виде устройства и рассчитал все внутренности. Но бывают случаи, где цена вопроса стоит на первом месте. Или же не существует готовых вариантов для вашего устройства (например подсветка какой-нибудь кнопочки). Тогда принимается решение о самостоятельном монтаже. Но для этого случая необходимо убедиться в том, что вы сможете найти все эти компоненты.

Тут я рассмотрю два типа светодиодов: круглые и smd (от surface mounted device — прибор, монтируемый на поверхность).
Начнем с круглого: В большинстве случаев они имеют линзу диаметром в 5 мм. Далее видим две ножки: одну из них обозначают как анод, а другую как катод. Причем катод обозначается более короткой ножкой и плоской стороной в основании линзы (см. фото ниже).

 

Второй тип Smd: сейчас имеют широкое распространение в подсветке различных мобильных устройств или в тех же светодиодных лентах. Определение анода или катода вызывает некоторую трудность, поскольку строгих стандартов обозначения при изготовлении этих компонентов нет. В данном случае поможет техническая документация к светодиодам (datasheet) или же метод тыка. Теперь перейдем непосредственно к подключению светодиодов.

Расчет и подключение светодиодов.

Первое что стоит запомнить – нельзя осуществлять подключение светодиодов напрямую к аккумуляторной батарее или источнику питания. В противном случае светодиод может перегореть (за исключением светодиодов имеющих встроенный резистор).
Для начала рассмотрим схему включения для одного светодиода и формулу расчета токоограничивающего резистора (резистор может быть припаян как к аноду, так и катоду, его положение определяется скорей удобством):

,

где Uпит – напряжение источника питания (аккумулятора), Uпр – прямое напряжение (максимальное) светодиода, Iпр – прямой ток (максимальный). И следует учесть, что анод светодиода подключается к « + » (плюсу), а катод соответственно к « - » (минусу).

Рассмотрим это на примере. Смотрим в каталог светодиодов от какого-нибудь магазина:

Возьмем первый же попавшийся и рассчитаем для него резистор. Напряжение питания возьмем равным 13,6 В (конечно можно было бы и взять номинальное напряжение в 12 В, но при заведенном авто работает генератор и напряжение немного увеличивается). Далее смотрим параметры светодиода АЛ102АМ. Прямой ток равен 5мА (0,005А). Максимальное прямое напряжение светодиода равно 2,8 В. Подставив эти значения в формулу получим:

Но стоит учесть что производители резисторов изготавливают их с определёнными номиналами, так что ровно на 2160 Ом мы не сможем найти, но ближайший к этому значению будет 2200 Ом. Кроме расчета сопротивления следует вычислить рассеиваемую на нем мощность по формуле:

На основе вычислений приходим к выводу, что при подключении светодиода АЛ102АМ к источнику питания с напряжением 13,6В нам потребуется резистор с сопротивлением 2,2 кОм на 0,125 Вт (минимальное значение при производстве).

Идем дальше, рассмотрим последовательное соединение нескольких светодиодов и произведем расчеты по формуле которая приобрела вид:

,

где N – целое число, равное числу светодиодов подключенных последовательно. Для работоспособности схемы необходимо соблюдение условия Uист > N·Uпр . В следствие этого неравенства можно определить максимальное количество светодиодов при последовательном подключении:

, эта формула выделяет целую часть из дроби Uист / Uпр.

 

Перейдем к примеру. Возьмем всё тот же светодиод АЛ102АМ c Uпр = 2,8 В. Рассчитаем максимальное количество этих светодиодов которое можно подключить последовательно в цепь с источником питания 13,6 В. Воспользуемся формулой Nmax = INT(Uист/Uпр) = INT(13,6 / 2,8) = INT(4,85) = 4. То есть поделив 13,6 на 2,8 получим целое число 4 и остаток 0,85 который отбрасываем. Идем дальше, теперь рассчитаем резистор при максимальном количестве светодиодов которое мы сейчас нашли. Воспользуемся формулой:

В интернете ещё часто рассказывают о расчете резисторов при параллельном включении. О нем я рассказывать не буду поскольку этот процесс ничем не отличается от первой схемы только помноженной на некоторое количество раз.

 

И напоследок хочется рассмотреть некоторые советы увиденные мной на различных форумах или сайтах:

 

« Для красных светодиодов я советую лучше использовать резисторы номиналом 1 кОм, а для синих 1,2 кОм.......»

Ну что тут можно сказать, тут упущены моменты, на которые стоило бы заострить внимание. Действительно, что средние напряжения необходимые для светодиодов (стоящих на одной ступени по силе света) различаются, для синего необходимо больше. Но вышеуказанное сообщение лишь частично прикасается к этому факту. Во-первых человек не рассказал одинаковая ли сила света у этих светодиодов. Во-вторых он не указал параметры при которых они должны работать (значения Uпр и Iпр). И в-третьих непосредственное их применение (имею ввиду яркость, к примеру чтобы красные светили ярче синих или наоборот).

 

«Как говориться, кашу маслом не испортишь, а резистор с б?льшим номиналом продлит диоду жизнь.....»

Тут можно согласиться с оговоркой, что средний период жизни светодиода при номинальных значениях тока около 50000 часов (примерно 5 лет и 8 месяцев). Ставим резистор с увеличенным номиналом и получаем долгую жизнь, но авто к тому времени уже не будет таким «свежим». Тем более при больших значениях сопротивления светодиод излучает более тусклый свет. Опять-таки, может автор имел ввиду роль светодиода как индикатора, а не источника света.

 

Ну чтож, надеюсь я написал тут не полный бред, а если вышесказанное вам поможет, я буду очень рад. Желаю удачи!!!!

Ну и напоследок, можно воспрользоваться калькулятором "Расчёт резистора для светодиода"