LED diody jsou moderní, ekonomické a spolehlivé radioprvky používané pro světelnou indikaci. Myslíme si, že o tom ví každý! Právě na základě těchto zkušeností existuje tak vysoká potřeba používat LED pro navrhování široké škály elektrických obvodů jak ve spotřební elektronice, tak v automobilech. Zde však nastávají určité obtíže. Koneckonců, nejběžnější LED mají napájecí napětí 3. 3,3 voltu a palubní napětí automobilu je nominálně 12 voltů a někdy stoupá až na 14 voltů. Samozřejmě zde vyvstává logický závěr, že pro připojení LED k 12voltové síti stroje bude nutné snížit napětí. Právě tomuto tématu, připojení LED k palubní síti vozidla a snižování napětí, bude článek věnován.
Obsah článku:
Obsah
- Dva základní principy, jak můžete připojit LED na 12 voltů nebo snížit napětí na zátěži
- Připojení LED přes odpor do 12 voltů v autě (přes odpor)
- Připojení LED přes stabilizátor napětí na 12 voltů v autě (přes mikroobvod)
- Abychom to shrnuli o připojení LED k 12 voltům v autě vlastními rukama
- Video o připojení LED k síti v autě
Dva základní principy, jak můžete připojit LED na 12 voltů nebo snížit napětí na zátěži
Než přejdu ke konkrétním obvodům a jejich popisům, rád bych hovořil o dvou zásadně odlišných, ale možných možnostech připojení LED k 12voltové síti.
První, to je, když napětí klesá kvůli skutečnosti, že další odpor spotřebitele je zapojen do série s LED, což je mikroobvod stabilizátoru napětí. V tomto případě se určitá část napětí ztratí v mikroobvodu a změní se na teplo. To znamená, že druhý, který zůstane, jde přímo k našemu spotřebiteli – LED. Z tohoto důvodu nevyhoří, protože jím neprochází veškeré celkové napětí, ale pouze část. Výhodou použití mikroobvodu je skutečnost, že je schopen automaticky udržovat dané napětí. Existují však i nevýhody. Nebudete moci snížit napětí pod úroveň, pro kterou je určeno. Druhý. Protože mikroobvod má určitou účinnost, pokles vzhledem ke vstupu a výstupu se bude lišit o 1-1,5 voltu směrem dolů. Chcete-li použít mikroobvod, budete také muset použít dobrý disipativní radiátor nainstalovaný na něm. Koneckonců, teplo generované mikroobvodem je ztráta, kterou jsme netvrdili. Tedy to, co jsme odřízli od většího potenciálu, abychom získali menší.
Druhý Možnost napájení LED, když je napětí omezeno odporem. Je to podobné, jako když vezmete velkou vodní dýmku a zúžíte ji. V tomto případě by se průtok (průtok a tlak) výrazně snížil. V tomto případě se k LED dostane pouze část napětí. To znamená, že může pracovat i bez nebezpečí popálení. Nevýhodou použití rezistoru je, že má také svou vlastní účinnost, to znamená, že také plýtvá nevyužitým napětím na teplo. V tomto případě může být obtížné nainstalovat odpor na chladič. V důsledku toho není vždy vhodný pro zařazení do obvodu. Další nevýhodou je fakt, že rezistor automaticky neudrží napětí v daném limitu. Když napětí ve společném obvodu klesne, bude LED dodávat stejné nižší napětí. V souladu s tím nastane opačná situace, když se napětí ve společném obvodu zvýší.
Obě možnosti samozřejmě nejsou ideální, protože při provozu z přenosných zdrojů energie každá z nich utratí část užitečné energie na teplo. A to je relevantní! Ale co dělat, to je princip jejich práce. V tomto případě spotřebovává zdroj energie část své energie nikoli na užitečnou činnost, ale na teplo. Zde je všelékem použití pulsně šířkové modulace, to ale značně komplikuje zapojení. Proto se ještě zaměříme na první dvě možnosti, které v praxi zvážíme.
Připojení LED přes odpor do 12 voltů v autě (přes odpor)
Začněme, stejně jako v odstavci výše, možností připojení LED na napětí 12 voltů přes rezistor. Abyste lépe porozuměli tomu, jak k poklesu napětí dochází, uvedeme několik možností. Když jsou 12 LED připojeny k 3 voltům, 2 a 1.
Připojení 1 LED přes odpor do 12 voltů v autě (přes odpor)
Takže máme LED. Jeho napájecí napětí je 3,3 voltu. To znamená, že kdybychom vzali zdroj 3,3 V a připojili k němu LED, pak by bylo všechno skvělé. Ale v našem případě je zvýšené napětí, které není obtížné vypočítat pomocí vzorce. 14,5-3,3= 11,2 voltů. To znamená, že musíme nejprve snížit napětí o 11,2 voltů a poté pouze přivést napětí na LED. Abychom mohli vypočítat odpor, potřebujeme vědět, jaký proud teče obvodem, tedy proud spotřebovaný LED. V průměru je to asi 0,02 A. Pokud chcete, můžete se podívat na jmenovitý proud v datovém listu pro LED. Ve výsledku to podle Ohmova zákona dopadá. R=11,2/0,02=560 Ohm. Vypočítá se odpor rezistoru. No, kreslení diagramu je ještě jednodušší.
Výkon rezistoru se vypočítá pomocí vzorce P=UI=11.2*0,02=0,224 W. Vezmeme tu nejbližší podle standardní řady.
Připojení 2 LED přes odpor do 12 voltů v autě (přes odpor)
Analogicky s předchozím příkladem se vše počítá stejným způsobem, ale s jednou podmínkou. Protože již existují dvě LED diody, pokles napětí na nich bude 6,6 voltů a zbývajících 14,5-6,6 = 7,9 voltů zůstane pro rezistor. Na základě toho bude schéma následující.
Protože se proud v obvodu nezměnil, výkon rezistoru zůstává nezměněn.
Připojení 3 LED přes odpor do 12 voltů v autě (přes odpor)
A ještě jedna možnost, kdy téměř veškeré napětí zhasne LED diodami. To znamená, že rezistor bude mít ještě menší hodnotu. Celkem 240 ohmů. Schéma připojení 3 LED k palubní síti stroje je připojeno.
Nakonec nezbývá než říci, že při výpočtech bylo použito napětí ne 12, ale 14,5 voltu. Právě toto zvýšené napětí se obvykle vyskytuje v elektrické síti automobilu při jeho nastartování.
Není také těžké odhadnout, že při zapojení 4 LED nebude potřeba použít vůbec žádný odpor, protože každá LED bude mít 3,6 voltu, což je celkem přijatelné.
Připojení LED přes stabilizátor napětí na 12 voltů v autě (přes mikroobvod)
Nyní přejdeme ke stabilizovanému 12voltovému napájecímu obvodu LED. Zde, jak jsme již řekli, existuje obvod, který reguluje vlastní vnitřní odpor. LED tak bude napájena stabilně, bez ohledu na napěťové rázy v palubní síti. Bohužel nevýhodou použití mikroobvodu je skutečnost, že minimální stabilizované napětí, kterého lze dosáhnout, bude 5 voltů. Právě s tímto napětím najdete nejznámější mikroobvody – stabilizátory KR142 EH 5B nebo zahraniční analog L7805 nebo L7805CV. Zde je rozdíl pouze ve výrobci a jmenovitém provozním proudu od 1 do 1,5 A.
Zbývající napětí od 5 do 3,3 voltu tedy bude nutné uhasit podle stejného příkladu jako v předchozích případech, tedy pomocí odporu. Snížení napětí rezistorem o 1,7 voltu však již není tak kritické jako o 8-9 voltů. Stabilizace napětí v tomto případě bude stále pozorována! Zde je schéma zapojení stabilizačního čipu.
Jak vidíte, je to velmi jednoduché. Každý to může implementovat. Není to obtížnější než pájení stejného odporu. Jedinou podmínkou je instalace radiátoru, který bude odvádět teplo z mikroobvodu. Je nutné jej nainstalovat. Schéma říká, že mikroobvod může napájet 10 LED obvodů, ale ve skutečnosti je tento parametr podhodnocen. Ve skutečnosti, pokud kolem 0,02 A prochází LED, pak může napájet až 50 LED. Pokud potřebujete napájet větší množství, použijte druhý stejný nezávislý obvod. Použití dvou paralelně zapojených mikroobvodů není správné. Vzhledem k tomu, že jejich vlastnosti se od sebe mírně liší, kvůli individuálním vlastnostem. Výsledkem bude, že jeden z mikroobvodů bude mít šanci vyhořet mnohem rychleji, protože jeho provozní režimy budou odlišné – nadhodnocené.
O použití podobných mikroobvodů jsme již hovořili v článku „5voltová nabíječka v autě“. Mimochodem, pokud se stále rozhodnete napájet LED pomocí PWM, i když to sotva stojí za to, pak vám tento článek také odhalí všechna tajemství realizace takového projektu.
Abychom to shrnuli o připojení LED k 12 voltům v autě vlastními rukama
Abychom to shrnuli, o připojení LED k 12voltové síti můžeme říci o jednoduchosti návrhu obvodu. Jak s případem, kdy je použit odpor, tak s mikroobvodem – stabilizátorem. To vše je snadné a jednoduché. To je alespoň to nejjednodušší, na co můžete v elektronice narazit. Takže každý by měl mít možnost připojit LED k palubní 12voltové síti automobilu, určitě. Pokud je to příliš těžké, neměli byste se pouštět do něčeho složitějšího.
