вопрос:
Как светодиод можно подключить к 12 вольтовому аккумулятору?

Простая схема подключения светодиодов для освещения

Включение светодиодов без специального драйвера.

Схема включения светодиодов
Блок питания для светодиода
Светодиодная лампа
Светодиодное освещение
Модули питания для LED Lighting
Драйвер или блок питания для светодиодов (управляющее устройство)
Электрическая принципиальная схема с указанием токов и напряжений на реальных светодиодах

Почему светодиоду для освещения "нужен" драйвер, и как обойтись без драйвера

Осветительный светодиод - это несовершенный источник света, который нуждается в специальном источнике питания, под названием источник тока (не источник напряжения!). Берете паспорт светодиода (datasheet), смотрите максимально допустимый ток в прямом направлении (maximum forward current), выставляете на лабораторном источнике тока значение, равное или меньше паспортному максимальному току, подключаете светодиод.
Как понимаете, такое подключение светодиодов для освещения в жизни не приемлемо.

Поэтому упрощенный лабораторный источник тока для светодиодов обозвали "драйвером".

Речь идет об "обыкновенных" светоизлучающих диодах (LED, light-emitting diode) и мощных светодиодах, они же сверхяркие светодиоды (power LEDs), осветительные светодиоды, диодах-лампочки.

О языке: светодиодов на русском языке не бывает, они почти все из Китая, произведены в Китае для заграницы Китая - на английском языке. Поэтому для ключевых терминов я привожу английский эквивалент.
(Вариант из прошлого: проданы от имени, под брэндом европейской или американской корпорации, или тогда это называлось по-другому: европейская-американская-японская корпорация имела производство в Китае.)
Зачем я уточняю эту важную деталь, станет ясно чуть позже.

В какое напряжение включать светодиод, или электрическое сопротивление светодиода

Закон Ома действует "U=I*R" только для постоянных активных сопротивлений, а светодиод таковым не является, у светодиода сопротивление изменяется в зависимости от напряжения.

Посмотрите на график зависимости тока светодиода от напряжения (ВАХ, вольт-амперную характеристику светодиода, current-voltage characteristic, I–V curve), голубая кривая:

На графике ВАХ светодиода участок максимальной яркости обозначен W, фиолетовым цветом.

Из графика понятно, что малое изменение напряжения около W вызывает трехкратное увеличение тока через светодиод. А превышение максимально допустимого (паспортного тока, maximum forward current) чревато перегоранием светодиода.

На график ВАХ линии иллюстрируют:
Постоянное сопротивление (желтая линия L), линейная ВАХ
Сопротивление лампы накаливания, нелинейная ВАХ.
При нагревании током вольфрамовая спираль лампочки повышает свое сопротивление, то есть кривая ток-напряжение лампы ведет себя наоборот, по сравнению с ВАХ светодиода.

Графики ВАХ различны для различных типов (моделей) светодиодов, различие - в положении точки A (начало интенсивного свечения светодиода) и крутизне кривой от А до В. Приведенный график типичен для светодиодов LUXEON K White, торговая марка Philips.
На графике поканана ВАХ одиночного кристалла, не микросборки из нескольких кристаллов!

Точка А может приходиться на напряжение от 1,5 до 5 вольт, в зависимости от материала кристалла светодиода, и имеет зависимость от температуры кристалла. Для мощных светодиодов для освещения обычно указывают рабочую температуру подложки (корпуса или выводов) +85 градусов Цельсия, максимальную - 125 градусов Цельсия.

Все светодиоды (даже из одной партии) имеют большой разброс характеристик (почему продавцы и не указывают точные данные, а указывают типичные значения и т.п. формулировки), самая важная характеристика LED для освещения - максимальный ток, от которого зависит максимальная яркость свечения - по моему опыту "сжигания" светодиодов, максимальный ток может различаться в 2-3 раза.

Индивидуальная регулировка, подбор или запас мощности

При изготовлении полупроводниковых приборов (в том числе и светодиоды) в XX веке стремились к уменьшению разброса характеристик. Но в XXI веке китайские производства делают, в т.ч. сетодиоды, по принципу "что получится", а потом сортируют по параметрам: хорошие - под одной маркой (дороже), плохие - под другой (и не факт, что дешевле).

Схема выжимания из светодиода света при минимуме затрат

Методика позволяет дешево добиться максимальнго света от светодиода, с некоторым риском "перегорания".
Факты:
"Нормальное" электричество в электросети имеет напряжение +-10% от 220 (230 вольт).
Лампа накаливания имеет обратную светодиоду ВАХ.

Известная схема включения маломощного светодиода последовательно с балластным резистором с некоторым запасом не применима для мощных светодиодов - слишком много тепла выделяется на резисторе.

Питание осветительного светодиода от плохого трансформатора с большим внутренним сопротивлением (которое выполняет роль балласта) также не выход - из трансформатора получится плохой дорогой электрообогреватель.

Простейшая схема включения мощного светодиода - это последовательное включение обыкновенных и галогеновых ламп накаливания на 12 вольт в качестве резистора-"сопротивления". Подбор питающего напряжения и количества последовательно включенных светодиодов дает интересные результаты: мощные светодиоды светят, лампочка светит.

Почему галогеновых? У галогеновых ламп световая отдача выше, и более нелинейная вольт-амперная характеристика, так как температура нити накаливания выше.

Как подбирать лампочки для балласта? Возьмите паспортные ток и напряжение, по ним расчитайте сопротивление по формуле по закону Ома R=I/U. Это будет сопротивление светодиода на участке кривой вблизи W - максимальной яркости. Добавьте лампочками последовательно еще столько Ом. Поверьте ток амперметром (мультиметром). Ток через светодиод должен оказаться много меньше максимально допустимого по паспорту. А теперь - уменьшайте сопротивление балласта, не превышая максимального тока.

Например, у меня по этой схеме включена цепочка красных 5-ваттных светодиодов Люксеон К2 и 3 белых (Luxeon K2 уже не выпускаются) для освещения рассады.
Правда, из белых светодиодов в живых остался только 1 (один). Остальные за 3 года перегорели по причине отлипания термопасты между светодиодом и радиатором охлаждения.

Схема:

Цепочка красных (оранжевых) светодиодов Luxeon K2 - 5 штук:
Блок питания 32 вольта.
Включены последовательно с автомобильными лампочками 12 вольт: 21W, 2 по 5W (что было под рукой :).
Светодиоды установлены на термопасту на алюминиевые радиаторы площадью (каждый) по 80 кв.см (поэтому все целы, кроме одного :).

Белый светодиод Luxeon K2 (на самом деле - голубой):
Источник питания 14 вольт. Включен последовательно с лампой накаливания 20 ватт.
Это результат естественного отбора по параметрам.

С тем же успехом можно сделать светодиодное освещение от аккумулятора 12 вольт.

Применение светодиодов

Тем не менее, рассада помидоров получается не бледная-тонкая-хилая, а темно-зеленая и коренастая, как в открытом грунте.

Как я убедился, на практике современные светодиоды не годятся для домашнего освещения - это безумно дорого... и в диком света - темно. А вот для подсветки растений светодиоды незаменимы по причине спектральных характеристик и не излучают инфракрасный свет (не поджаривают растения).

(см. также Самодом)

Еще про светодиоды и растения:
Эффективность искусственного света для освещения растений

Супер-теплицы: климатрон (фитотрон) и Биосфера-2

 
06фев2013