Anschließen einer LED an 12 Volt
Die LED ist ein zuverlässiges Element, das nur dann effektiv funktioniert, wenn es richtig installiert ist. Das Einschalten der 12-Volt-LED sollte mit besonderer Sorgfalt erfolgen. Es muss also ein Strombegrenzungswiderstand vorhanden sein, wir dürfen die Polarität sowie die Verwendung gleicher Dioden in einer Kette nicht vergessen.
Was ist das
LEDs sind seit langem beliebte Beleuchtungskörper. Dies liegt an ihrer hervorragenden Energieeffizienz und langen Lebensdauer (im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen). Darüber hinaus sinken die Preise weiter, wenn die Produktion dieser Artikel zunimmt.
Hauptvorteile:
- Haltbarkeit - bis zu 10 Jahre ununterbrochenes Leuchten;
- Stärke - keine Angst vor Stößen und Vibrationen;
- Vielfalt - viele Größen und Farben des Leuchtens;
- geringer Stromverbrauch - etwa 10-mal sparsamer als eine herkömmliche Glühbirne mit ähnlichen Eigenschaften;
- Brandschutz - Aufgrund des geringen Stromverbrauchs überhitzen sie nicht und können daher keinen Brand verursachen.
LED (Light Emitting Diode) ist eine Abkürzung für Licht emittierende Diode. Aus dem Schulphysikkurs ist bekannt, dass es polar ist. Daher funktioniert die LED nicht, wenn die Polarität nicht beachtet wird, und es besteht auch die Möglichkeit, dass sie brennt (es kommt zu einem Ausfall). Die Rückwärtsdurchbruchspannung der Halbleiterstruktur beträgt 4–5 Volt. Gleichzeitig kann es immer noch mit der richtigen Verbindung arbeiten, es beginnen jedoch zerstörerische Prozesse, die die Lebensdauer erheblich verkürzen.
Einfach ausgedrückt ist eine Leuchtdiode (LED) ein Halbleiterbauelement, das leuchtet, wenn ein elektrischer Strom durch es geleitet wird. Da Licht in einem festen Halbleitermaterial erzeugt wird, werden LEDs als Festkörperbauelemente bezeichnet. Der Begriff "Festkörperbeleuchtung" unterscheidet diese Technologie von anderen Quellen, die beheizte Filamente (Glühlampen und Wolfram-Halogen) sowie Gasentladung (Leuchtstofflampen) verwenden.
So wählen Sie eine LED zum Anschluss an 12 Volt aus
Der benötigte Diodentyp wird aufgabenspezifisch ausgewählt. Es gibt viele Optionen auf dem Markt, vom Blinker bis hin zu Heavy Duty. Um die Tasten und Anzeigen auf der Instrumententafel in einem Auto zu beleuchten, können Sie Dioden mit geringer Leistung verwenden. Um den Innenraum einer Wohnung oder eines Autos zu beleuchten, werden einfache superhelle verwendet.Zum Einbau in Kopfoptiken, Tagfahrlichter von Autos oder Taschenlampen werden leistungsstarke LEDs verbaut.
Aus technischer Sicht gibt es keine Einschränkungen bei der Leistungs- und Stromaufnahme. Die Hauptsache ist, dass die Spannung der Diode die Spannung der Stromversorgung nicht überschreitet.
Ein wichtiger Faktor ist die Größe und Form des Gehäuses. Je nach Einsatzzweck können rundgepackte Dioden oder oberflächenmontierte Bauteile (SMD) verwendet werden. Es hängt alles von den Bedürfnissen und Aufgaben ab.
Welche Dioden können an 12 Volt angeschlossen werden?
Für LEDs gibt es praktisch keine Spannungsbegrenzung. Daher kann fast jeder von ihnen an 12 Volt angeschlossen werden. Hauptsache man hält sich an die Regeln. LED-Glühbirnen benötigen je nach Farbe und Helligkeit typischerweise 1,5 bis 3,5 Volt. Wenn Sie auf der Ladentheke eine 12-Volt-Leuchtdiode sehen, wird Ihnen tatsächlich eine Anordnung aus mehreren in Reihe geschalteten Kristallen angeboten.
Anschlussmöglichkeiten
Es ist an der Zeit, sich mit den grundlegenden Verbindungsoptionen vertraut zu machen.
zu einem Widerstand
Wie wir oben schon herausgefunden haben, hat die LED Polarität. Daher ist es an eine Gleichstromversorgung angeschlossen. Die gängigsten Typen verbrauchen etwa 10-20 mA. Tatsächlich ist dies das Hauptmerkmal des Teils. Der zweite Parameter gibt den Spannungsabfall an. Bei gewöhnlichen LEDs liegt sie im Bereich von 2-4 V.
Das einzig richtige Anschlussschema ist mit einem Strombegrenzungswiderstand. Es wird nach dem Ohmschen Gesetz ausgewählt. Der Widerstand wird berechnet als die Differenz zwischen der Quellenspannung und dem Spannungsabfall dividiert durch das Produkt aus dem maximalen Diodenstrom und dem Sicherheitsfaktor (typischerweise 0,75).
Ohmsches Gesetz: "Die Stromstärke in einem Schaltungsabschnitt ist direkt proportional zur an diesen Abschnitt angelegten Spannung und umgekehrt proportional zu seinem Widerstand."
Es ist auch notwendig, die Leistung des Widerstands zu berechnen. Er wird mit einer einfachen Formel berechnet: die Differenz zwischen der Quellenspannung und dem Spannungsabfall im Quadrat, dividiert durch den Widerstand in Ohm.
Reihenschaltung mehrerer LEDs
Serielle Verbindung ist die Installation von zwei oder mehr LEDs in einer Reihe. Diese Schaltung verwendet auch einen einzelnen Strombegrenzungswiderstand. Die Berechnungsformel ist für eine einzelne Diode ähnlich, aber der Spannungsabfall wird aufsummiert.
Nehmen wir zum Beispiel unsere theoretische weiße LED bei 3 Volt und 20 mA. Wir schalten drei Einheiten in Reihe. Somit beträgt die Summe unseres Spannungsabfalls 9 Volt. Der Rest von drei Volt wird durch die Stromstärke von 0,02 Ampere mit einem Zuverlässigkeitsfaktor von 0,75 geteilt. Als Ergebnis stellen wir fest, dass wir einen 200-Ohm-Widerstand benötigen.
Jede Diode an einen separaten Widerstand
In dieser Schaltung ist jede LED mit Plus und Minus der Stromversorgung verbunden. Obwohl im Web Schaltungen mit einem gemeinsamen Widerstand zu finden sind, ist eine solche Lösung in der Praxis nicht praktikabel. Auch in der gleichen Charge unterscheiden sich Dioden in Bezug auf Stromaufnahme und Spannungsabfall. Als Ergebnis erhalten wir eine unterschiedliche Intensität des Leuchtens der Dioden. Der Widerstand wird für jede Diode separat berechnet.
So finden Sie die Polarität einer LED heraus
Betrachtet man eine gewöhnliche runde Leuchtdiode, sieht man, dass ihre beiden Ausgänge unterschiedlich lang sind. So werden Kathode und Anode bezeichnet.Die Anode ist länger und wird mit dem positiven Ausgang der Batterie oder Stromversorgung verbunden, die Kathode mit dem negativen.
Außerdem kann die Kathode bei einigen Gehäusetypen mit einem kleinen Sägeschnitt markiert werden. Es gibt Ausnahmen, daher lohnt es sich immer, die Anweisungen für eine bestimmte Diode zu studieren.
Wie man an 12 Volt anschließt
Das Schema zum Anschließen einer LED an eine 12-V-Stromquelle unterscheidet sich nicht vom Standard, ist jedoch erforderlich Berechnen Sie den Widerstand und die Leistung des Widerstands. Zur Überprüfung bzw. Vorabprüfung der Bestückung reicht ein 1 kΩ Widerstand aus.
Nehmen wir zum Beispiel den gebräuchlichsten LED-Typ - weiß mit einem maximalen Strom von 20 mA. Tatsächlich spielt die Spannung keine besondere Rolle. Die Hauptsache ist, dass der Strom die maximal zulässigen Parameter nicht überschreitet. Der Spannungsabfall beträgt je nach Modell 1,8 bis 3,6 V. Zur Vereinfachung der Berechnungen nehmen wir 3 Volt.
Widerstand für LEDs
Wir berechnen die Parameter:
- Die Differenz zwischen der Versorgungsspannung und dem Spannungsabfall beträgt 12-3=9.
- Das Produkt aus dem maximalen Strom (Ampere) und dem Zuverlässigkeitsfaktor beträgt 0,02*0,75=0,015.
- Wir berechnen den Widerstand (kΩ) - 9 / 0,015 \u003d 600 (kΩ).
Berechnung der Widerstandsleistung:
- Die Differenz zwischen der Versorgungsspannung und dem Spannungsabfall beträgt 12-3=9.
- Nach der Formel quadrieren wir - 9 * 9 \u003d 81.
- Wir teilen durch den Widerstandswert des Widerstands in Ohm - 81/600 \u003d 0,135 W.
Daher ist der MRS25-Widerstand (0,6 W, 600 Ohm, ± 1 %) ideal für uns. Ab Mitte 2020 betragen die Kosten etwa 8 Rubel. Normalerweise muss die Leistung des Widerstands nicht berechnet werden. Dies ist jedoch wichtig, um einen zukünftigen Build zu testen.
Leistungsstarke LED-Dioden an 12V anschließen
Beim Verbinden moderner leistungsstarker Kristalle oder ihrer Baugruppen ändert sich das Prinzip nicht. Außerdem muss ein Löschwiderstand in der Schaltung vorhanden sein. Sie können zum Beispiel die LED nehmen, die auf chinesischen Börsenplätzen beliebt ist. Dies ist eine Anordnung aus mehreren parallel geschalteten Kristallen. Die Stromaufnahme beträgt 350 mA und die Spannung immer noch 3,4 Volt.
Wenn wir die Parameter in unseren Formeln ersetzen, können wir leicht herausfinden, dass wir einen Widerstand mit einem Widerstand von 32 Ohm und einer Leistung von 2,2 Watt installieren müssen.
Effiziente Verbindung zu einer IP
Oben haben wir bereits herausgefunden, dass eine unbegrenzte Anzahl von LEDs von einer Stromquelle versorgt werden kann. Hauptsache genug Power. Es ist jedoch ineffizient, einfach Glühlampen mit einem Widerstand für jede von ihnen parallel zu schalten. Wir haben aus dem vorherigen Punkt gesehen, dass mehr als 2/3 der Leistung im Strombegrenzungswiderstand dissipiert wird. Daher stellt sich oft die Frage, wie viele LEDs an 12 V angeschlossen werden können.
Die effizienteste Verbindung zu 12 Volt ist eine Reihe von drei LEDs in Reihe mit einem Widerstand. Alle LED-Streifen, die mit einer 12-V-Stromversorgung betrieben werden, werden nach dem gleichen Schema hergestellt.
Verbindungsprobleme
Schematische Darstellung des LED-Anschlusses:
- Verwenden Sie keinen Strombegrenzungswiderstand. Da zu viel Strom durch die LED fließt, fällt sie bald aus.
- Serielle Verbindung ohne Widerstand. Auch wenn Sie denken, dass es eine gute Idee ist, vier 3V-Widerstände in ein 12V-Netz einzuspeisen, liegen Sie falsch. Aufgrund der schwachen Kontrolle der Stromstärke werden die Elemente schnell zerstört.
- Verwendung eines Widerstands beim Parallelschalten von Dioden. Aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften leuchten die Dioden unterschiedlich stark. Erhöht die Zerstörungsrate.
Wir empfehlen Ihnen, sich ein Video zum Thema anzuschauen: Richtiger Anschluss von LEDs.
Fazit
Die Zuverlässigkeit von LEDs ist viel höher als bei Glühlampen und Gasentladungsmodellen, jedoch nur bei korrektem Anschluss. Daher dürfen wir die Notwendigkeit eines Strombegrenzungswiderstands nicht vergessen, der in einfacher Form ausgewählt wird. Die Polarität ist ebenfalls obligatorisch, insbesondere wenn die Diode an ein 12-Volt-Netz angeschlossen wird.
