Тотальный ликбез по подключению светодиодов в автомобиле

   После того, как я занялся LED-тюнингом своей верки, одним из наиболее частых вопросов, которые я слышу от заинтересованных лиц, является вопрос как я их подключил. На этот вопрос я и постараюсь ответить в данной статье.

   Начнем с того, что диоды, которые продаются у нас, можно разделить на несколько категорий:

• Диоды с резистором, которые вы купите на авторынке, скорее всего будут рассчитаны на 12-14 вольт на входе, которые резистор понижает до номинального для диода напряжения в ~3.3 вольта и упакованы они будут в небольшой корпус, из которого будут торчать 2 ноги - плюс и минус. Но, конечно, диоды бывают разные, и перед покупкой, обязательно узнайте, подойдет ли этот диод для подключения к бортовой сети автомобиля.
• Светодиодные ленты, которые нынче становятся все популярнее - тоже готовое решение, подключил и пользуйся. Примечательны тем, что их можно нарезать на небольшие куски и использовать там, где вам нужно.
• И, наконец, самое бюджетное решение, которое использую я - обычные 3.3-вольтовые диоды. Их можно купить на радиорынке / в радиомагазине, а можно и еще выгодней - купить на Aliexpress. Последний раз я приобрел 500 ярких белых диодов всего за 15 баксов.

Обычные белые светодиоды

   Но как подключить такие диоды в машине? Опять же, есть несколько способов.

   Для начала развею самый популярный "светодиодный" миф: для подключения диодов обязательно нужен резистор, без него диод обязательно сгорит. Глупость это несусветная: у каждого диода, как мы уже заметили, есть такой показатель, как номинальное напряжение. Это напряжение, при котором диод будет жрать свой номинальный ток. Если напруга будет меньше - то и ток, соответственно, будет меньше, а яркость, в свою очередь, будет ниже. Так вот, если на диод приходит напряжение меньшее или равное номинальному, то никакой резистор ему не нужен! Все, миф развеян, теперь продолжим по способам подключения.

   Способ с параллельным соединением кусков по 4 или 5 последовательно подключенных диодов - это вообще бред. Ведь не стоит забывать, что напряжение в бортовой сети не всегда составляет 12 вольт, оно то просаживается до 11,8, если слушать музыку с заглушенным движком, то поднимается до 14,5, если его завести. Поэтому, если, руководствуясь этим способом, взять 4 диода - то получим на каждом 3 и 3.6 вольт на незаведенной и заведенной машине соответственно, причем если при 3х вольтах диоды будут светить довольно слабо, то при долгой подаче на них 3.6 вольт они неумолимо деградируют и, в итоге, сгорят нафиг. А если взять 5 штук, то  они вообще будут еле светить в обоих случаях. И вот, мы плавно подобрались ко второму, самому популярному способу - подключению диодов через резистор, и тут же встает вопрос: как рассчитать его мощность и сопротивление? Разберемся.

   Вспомним из уроков физики в школе закон Ома: R=U/I, что означает: сопротивление = напряжению, деленному на ток. Поэтому, зная рабочий ток каждого диода (у большинства 3,3 вольтовых образцов этот ток составляет 20 миллиампер, смотрите тех.данные у продавца), количество и способ подключение диодов в нашей сети а также планируемое напряжение на входе, мы легко можем рассчитать, каким же сопротивлением должен  обладать резистор. Например, у нас есть 7 диодов с номинальным током 20 миллиампер и напряжением 3,3 вольта. Рассчитаем для них резистор, приняв напряжение в бортовой сети = 14,5 вольтам: R=(14,5-3,3)/((7*20)/1000)=80, то бишь, грубо говоря, для такой конструкции нам нужен резистор, номиналом 80 Ом. Но лучше, на всякий случай, брать резистор номиналом чуть больше - чем меньше ток на диодах - тем дольше они проживут.

   Иногда бывает нужно параллельно соединить последовательные пары по несколько одинаковых диодов. В этом случае все считается по той же формуле, но теперь мы считаем каждую последовательную пару как один диод, напряжение  которого равно сумме напряжений образующих пару диодов, например для 7 параллельно соединенных пар последовательно соединенных диодов, представленных выше, формула будет выглядеть так: (14,5-6,6)/((7*20)/1000)=56,4.

   Далее, озадачимся вопросом: какой мощности нужно подбирать резистор? Для ответа на него берем ту же формулу, по которой считали его сопротивление, только первый знак деления меняем на знак умножения, получим мощность в ваттах. Резистор подбираем с хорошим запасом относительно этой мощности, иначе греться будет капитально.

   Но не надо думать, что резисторы - лучшее решение, ведь это далеко не так, и вот почему:

• Яркость диодов будет меняться в зависимости от напряжения в бортовой сети. Если резистор подбирался под заведенный движок, то на незаведенном они будут тускнеть, а если под незаведенный - при заведенном будут работать на износ. Да и смотреться проседающая яркость при запуске двигателя будет совсем не солидно.
• По мере выхода диодов из строя (а рано или поздно это начнет происходить) ток на оставшихся в живых будет увеличиваться, что естественным образом будет все быстрее и быстрее приближать момент их кончины.
• Может быть не так просто найти резистор нужного номинала, да и еще с запасом по мощности.

   Поэтому расскажу о третьем, самом лучшем решении, которое я не только рекомендую использовать всем без исключения, но и использую сам: микросхемы - стабилизаторы напряжения (по состоянию на 2016 год есть отличный альтернативный вариант, смотрите в конце статьи).

Стабилизаторы напряжения AZ1085T-3.3

   Стабилизаторов на рынке представлено множество, как отечественных, так и импортных, цены одной штуки, способной запитать все наши диоды, не превышают $1, поэтому это не только удобное и качественное, но еще и очень дешевое решение. Последнее время для своих диодных проектов я использую стабилизаторы AZ1085T-3.3. Хотя у вашего поставщика радиодеталей может и не быть конкретно этой модели - не отчаивайтесь - берите любой аналог, удостоверившись, что вы берете модель с фиксированным напряжением 3,3 вольта (3.3 в названии микрухи), т.к. бывают варианты как с другой напругой, т.к. и мо в которых напряжение подстраивается вручную, но их, в рамках данной статьи, я рассматривать не буду. Одна и та же микросхема может быть выпущена в разных корпусах. Нам нужно выбрать такой корпус, который мы бы могли без проблем прикрутить к радиатору, и корпус TO-220 идеально для этого подходит (буква T в названии выбранной мной микрухи). При покупке также стоит обратить внимание на такие параметры, как максимальный выходной ток и максимальное входное напряжение, либо спросив у продавца, либо загуглив в интернете datasheet на интересующую вас модель стабилизатора. Этот же даташит покажет нам правильную распиновку микросхемы - они могут отличаться на разных моделях.

• Vin (input) - это вход микросхемы, его надо подключить к плюсу вашей сети.
• Vout (output) - выход 3.3 вольта - на него вешаем диоды.
• GND (ground) - общая земля, минусовой контакт. Обратите внимание, что на корпусе микросхемы не всегда будет земля, в случае с моими микрухами на корпусе оказался Vout.

   Итак, микросхема выбрана и куплена, теперь нужно найти для нее подходящий радиатор и прикрутить ее к нему, не забыв (желательно) смазать соприкасающиеся поверхности термопастой (КПТ-8 или любой другой, например, использующимися как термоинтерфейс между кулером и процессором). Радиатор подойдет любой и от чего угодно - главное, чтобы его размеры позволяли закрепить его в машине и не позволяли перегреваться микросхеме (тут как с видеокартой - градусов 80 - это норма, хотя желательно 50).

Микросхема уже на радиаторе

   Заметьте, что контактировать с кузовом авто, на котором всегда земля, радиатор сможет лишь в том случае, если на корпусе микрухи будет земля, иначе вы ее попросту закоротите. На входе и выходе микрухи желательно повесить по небольшому конденсатору (16 вольт на вход и 6.3 на выход), от любой материнки. Схема подключения представлена во всех даташитах. Хотя я при, подключении своих диодов, конденсаторами пренебрег - и ничего: диодики все еще живые. 😉 Расположить микросхему лучше прямо рядом с диодами, то есть, если вы тянете назад 3-метровую проводку до диодов, то микруху надо подключать в самом конце, иначе за 3 метра выходные 3.3 вольта могут превратиться в 2.5 (в зависимости от используемого кабеля). Кабель от аккумулятора/выключателя до микросхемы стоит подбирать исходя из надежности его оболочки, а за большим сечением гнаться не стоит - если у вас напряжение до микрухи просядет на несколько вольт 0но и хорошо: сама микруха будет меньше греться. И, конечно же, везде, где вы подключаетесь к бортовой сети - обязательно ставьте соответствующий предохранитель!

   Плюсы данного варианта подключения:

• Яркость диодов не зависит от напряжения в бортовой сети: разряжен у вас аккумулятор или же вы несетесь по трассе - на выходе всегда будут 3.3 вольта.
• Т.к. все диоды у вас подключены параллельно, выход из строя любого количества из них никак не повлияет на работу остальных - напряжение ведь стабилизировано!
• Обычно такие микросхемы не только имеют встроенную защиту от короткого замыкания, а еще и от перегрева и от превышения выходного тока.

   Как вы уже поняли - этот вариант самый качественный, стабильный и надежный. И только его я рекомендую использовать в любых проектах со светодиодами.

   P.S. А на 5-ти вольтовых стабилизаторах можно делать отличные зарядки для телефонов и прочей техники, но об этом - в другой раз.

   P.P.S. Добавлено в 2016 году: сейчас доступны недорогие импульсные dc-dc преобразователи, с помощью которых можно более выгодно в плане КПД понизить входное напряжение 0-40V до любого, например, нужного нам 3.3V. Они стоят дороже стабилизаторов, но и ток выдерживают до трёх (а то и больше) ампер. На данный момент я, зачастую, пользуюсь именно этим вариантом.

Понравился материал?

Похожие записи: