Многие любители тюнинга автомобилей предпочитают менять лампы подсветки кнопок, бардачка, багажника, салона, а зачастую и габаритных огней на светодиоды. Их преимущества очевидны: они более долговечны, имеют низкое энергопотребление по сравнению с лампами накаливания при большей светоотдаче, не нагреваются как лампы.
При всем этом просто взять светодиод и установить его вместо лампы накаливания не получится. В данной статье рассмотрим, как правильно производить замену обычных ламп на светодиоды и как их правильно подключать в автомобиле.
В продаже имеются готовые светодиодные кластеры, которые уже рассчитаны на питание в 12 В. Они обычно состоят из трех светодиодов и резистора, на котором гасится лишнее напряжение. По такому же принципу устроена и светодиодная лента, которая состоит из параллельно соединенных кластеров.
Резать ее нужно только в специально отмеченных местах, которые являются местами соединения параллельных кластеров. Правда, при снижении питающего напряжения яркость диодов будет тоже падать, а при повышении – возрастать, так что если напряжение в бортовой сети автомобиля плавает, то тоже самое будет происходить и со светом диодов.
По такому же принципу можно сделать такой кластер своими руками, соединив необходимое количество светодиодов последовательно (плюс одного к минусу другого), а получившиеся 2 вывода на концах цепочки – к бортовой сети. Например, светодиодов, рассчитанных на напряжение 3,5 В (белые) понадобится 3 штуки (3 х 3,5 = 10,5 В). Оставшееся напряжение компенсируем резистором сопротивлением 100 – 150 Ом с мощностью рассеивания 0,5 Вт.
Вот таким образом можно включить нужное количество светодиодов, собирая их отрезками по 3 штуки с резистором, и соединяя отрезки параллельно.
Номинал гасящего резистора рассчитывается по закону Ома. Если вы с этим не знакомы, то на практике можно для бортовой сети автомобиля принять следующие номиналы сопротивлений: для одного светодиода – 500 Ом, для двух – 300 Ом, для трех, как указано выше – 150 Ом.
Для желающих освоить практический метод подбора сопротивлений для питания светодиодов в автомобиле рассмотрим его подробнее. Для этого нам понадобится мультиметр, способный замерять напряжение и ток. Подойдет и простейший китайский. Вот как он может выглядеть:
Закон Ома для нашего участка цепи со светодиодом и резистором выглядит так: R = U/I (R – сопротивление, Ом; U- напряжение, В; I – ток, А). Таким образом, чтобы получить требуемое сопротивление, нужно разделить напряжение, которое требуется погасить на величину тока, которую нужно получить в нашей цепи.
Возьмем для примера белый светодиод со следующими параметрами: напряжение питания – 3,5В, номинальный рабочий ток – 20 мА (или 0,02 А). Мультиметром замеряем напряжение в точке подключения светодиода (если это габаритный огонь – то на контактах патрона лампы габарита) при заведенном двигателе, допустим мы получили 13 В.
Если мы подключаем один светодиод, то нужно вычесть из величины замеренного напряжения номинальное напряжение, на которое рассчитан светодиод (3,5 В). 13 – 3,5 = 9,5 (В) Ток в нашей цепи должен не превышать 0,02А, чтобы светодиод не вышел раньше времени из строя. Тогда величина сопротивления будет: 9,5 / 0,02 = 475 (Ом) Чтобы наш резистор в процессе работы не сгорел от перегрева, вычисляем мощность, на которую он должен быть рассчитан.
Для этого надо умножить гасимое им напряжение (9,5 В) на ток в цепи (0,02 А). 9,5 х 0,02 = 0,19 (Вт) Берем с запасом, то есть от 0,5 до 1 Вт. Теперь у нас есть данные резистора: не менее 475 Ом, мощность 0,5 -1 Вт, берем эти цифры и идем с ними в радиолавку. Убедиться в правильности расчетов можно померяв ток в нашей цепи при помощи того же мультиметра. Для этого щупы мультиметра нужно включить в разрыв между резистором и светодиодом.
Он должен показать не более 0,02А, на которые рассчитан светодиод, больший рабочий ток резко сократит срок его службы. Таким образом можно подключать и несколько светодиодов, нужно только знать рабочее напряжение светодиодов и их ток, и рассчитать номинал резистора, подставив данные в формулу выше. Также полезно подключить к светодиоду обычный диод обратной полярностью, для защиты нашего светодиода от напряжения обратной полярности, которого он очень не любит.
Всем хорош способ подключения светодиодов, описанный в предыдущей статье, за исключением одного: при изменении оборотов двигателя напряжение бортовой сети автомобиля может изменяться. При этом яркость светодиодов также будет «плавать», что не совсем хорошо, да и внешний вид светодиодной подсветки страдает. Поэтому хотелось бы подключать светодиоды через устройство, которое при различном поданном на него напряжении будет выдавать одинаковый ток.
Напомним, что светодиод представляет из себя прибор, питаемый током (а не напряжением, как многие ошибочно считают). Так вот, такое решение существует в природе, и оно очень компактно и стоит копейки. Оно называется драйвер, и представляет из себя стабилизатор LM317, имеющий вид микросхемы с тремя ножками. Также ее очевидное преимущество для начинающих автоэлектриков – ее достаточно сложно спалить.
Для ее использования в качестве драйвера питания групп светодиодов в автомобиле ее нужно включить в режиме стабилизации тока по следующей схеме:
Как видим, на схеме кроме самого стабилизатора присутствует резистор R1, номинал которого нам нужно подобрать для того, чтобы на выходе схемы получить стабильный ток в 20 мА, ну или сколько нужно в зависимости от параметров светодиодов. Поступаем следующим образом. Нам понадобится переменный резистор с полным сопротивлением порядка 0,5 кОм, и мультиметр.
Подключив центральный и один из крайних выводов переменного резистора к мультиметру в режиме измерения сопротивления, вращением ручки резистора добиваемся максимального его сопротивления. Это будет одно из крайних положений ручки. Затем собираем из наших деталей вот такую схему. Как несложно заметить она повторяет схему подключения драйвера, и резистором служит в ней наш переменный резистор.
Теперь переключаем мультиметр в режим измерения тока, подаем напряжение, и вращая ручку переменного резистора, добиваемся установления в цепи тока в 20 мА. Далее питание отключается, переменный резистор из схемы извлекается, и замеряется его сопротивление. И вместо него в схему впаиваем постоянный резистор полученного сопротивления.
Все, наш драйвер готов. Количество запитываемых от стабилизатора светодиодов желательно подбирать так, чтобы на стабилизаторе оставалось как можно меньше напряжения для снижения мощности, рассеиваемой на самом драйвере, особенно при больших токах.
Если ваши светодиоды рассчитаны на потребление тока более 350 мА, микросхему нужно разместить на алюминиевый радиатор для улучшения теплоотдачи.
Также корпус микросхемы имеет контакт со своей средней ножкой, так что ее нужно изолировать от кузова автомобиля. Сама такая микросхема понижает напряжение, которое подается на светодиоды на 2-3В, так что на выходе будет 11-12В, это стоит учитывать. Вот и все ваш стабилизатор (драйвер) готов, можно подключать светодиоды. При стабилизированном питании они прослужат гораздо дольше.