Смена подсветки кнопок 2108/21083/2110 на светодиодную

Модернизация подсветки кнопок (или введение подсветки в случае с кнопками 2108) наверняка придётся по душе тем, кто всеръёз задумался о лёгком рестайлинге приевшегося интерьера в машине. Порядок действий следующий:
1. снимаем консоль в сборе с кнопками и несём домой.
2. Вытаскиваем кнопки из консоли.
3. Плоской отвёрткой поддеваем крышечку кнопки (фото 1) и вытаскиваем её.

Тут же выясняем, как крепится крышечка (видим 2 защёлки)
4. Если кнопка 2108, то лампочки в ней нет, если 21083, то вытаскиваем лампочку.
5. Смотрим на внутреннюю часть крышечки. Если она такая, как на фото 2, пропускаем следующий пункт.

6. Если видим там зелёный светофильтр, выдираем его оттуда подручными средствами (я по углам выцарапывал шилом, потом нагретым паяльником делал бугорок, за который вытаскивал светофильтр утконосами).
7. Припаиваем резистор номиналом 610...1500 Ом к любому из выводов светодиода (их внешний вид на фото 3), оставляя длинными 2-й вывод светодиода и 2-й вывод резистора. Если кнопка 21083, изолируем при помощи термоусадки резистор вплоть до головки светодиода, загибаем длинные выводы так, чтобы высота всей светодиодно-резисторной конструкции была около 15 мм. Разгибаем выводы так, чтобы они с небольшим усилием вошли в контакты, откуда вытащили лампочку.

Если кнопка 2108, выводов для подсветки нет. 3 варианта: в магазине покупаем кнопку 21083 и см. выше, изготавливаем контакты самостоятельно, либо выводим длинные выводы резистора и светодиода на места контактов 6 и 7, изгибаем так, чтобы можно было посадить колодку с разъёмами. Предварительно изолируем термоусадкой резистор вплоть до головки светодиода.
9. Проверяем работоспособность путём подачи 12 В от компьютерного блока питания на выводы подсветки. Не горит? Меняем полярность. Отмечаем тот вывод, куда подан "+" при светящемся светодиоде.
10. Собираем кнопку, вернув обратно крышечку. Следим за тем, чтобы крышечка не оказалась перевёрнутой на 180 градусов.
11. Повторяем процедуры с каждой кнопкой и выключателем наружного освещения.
12. Вставляем светодиод в ручку включения вентилятора отопителя, в верхнюю часть пепельницы и т.д.,

13. Несём консоль с установленными кнопками в машину.
14. Выдрав из неё выключатель наружного освещения, одеваем на него колодку и включаем "габариты". Проверяем тестером на двух самых нижних контактах колодки полярность.
15. От "Плюсового" контакта выключателя наружного освещения протягиваем провод, подсоединяя параллельно каждый из отмеченных выводов на кнопках (их помечали как "положительные" в п. 9). Также тянем и "минус". Наиболее изящным считаю установку на кнопки таких же колодок, как на "аварийке". И провода обжимаем в такие же контакты, которые используются в колодках на кнопки.

Расчет

Светодиоды расчитываются на определенный ток. Это значит, что не бывает, например, 5 вольтовых или 12 вольтовых светодиодов. Вместо этого бывают, например, 20 «мАмперные» или 50 «мАмперные» и т.д. Напряжение на светодиоде колеблеться от 1,5 В до 2,5 В (в зависимости от марки светодиода, и связано с технологией производства) и слабо зависит от тока. Соответственно, если нужно запитать светодиод от 13,8 В, необходимо задать нужный нам, протекающий через него ток. Проше всего это сделаеть с помощью резистора R.

Здесь VD - светодиод, а R – токозадающий резистор.

Для расчета R необходимо знать следующие параметры светодиода:
1. Максимально допустимый прямой ток через светодиод Ivdmax
2. Падение напряжения на на светодиоде Uvd в прямом направлении (обычно в справочниках указывается при каком токе присходило измерение)

При расчетах не обязательно абсолютная точность, так как все электронные компоненты имеют разброс параметров от 5 до 20%.

Теперь пользуясь законами Киргофа находим R:

R=(U-Uvd)/(Ivdmax*0.75), Ом (1)

Где U – напряжни питания,
Uvd - падение напряжения на на светодиоде,
Ivdmax - максимально допустимый прямой ток через светодиод.

Коэффициент 0.75 берем для обеспечения необходимой надежности (обычно в пределах 0.7 – 0.8). Так как, чем ближе заданный нами ток к максимально допустимому, тем меньше надежность.
При этом протекающий через светодиод рабочий ток будет составлять 0.75 от максимально допустимого.
Иногда, в справочных данных указывается рабочий ток Ivd (обозначение может быть другим), тогда коэффициент берем равным 1.

Мощность сопротивления рассчитывается по формуле:

N=R*(Ivdmax*0.75)^2 , Вт. (2)

При этом рабочий ток через светодиоды составит:

Ivd=Ivdmax*0.75 (3)

Так как вам необходимо не один, а штук 10 – 20 светодиодов, то схема включения будет вглядеть так:

Здесь FU – предохранитель на ток :

Ictmax > Ifu > 1,2*m*Ivd, А (4)

Где, m – число паралельно включенных линеек светодиодов.
Ictmax – максимальный ток стабилизации стабилитрона VD1 (указывается в справочниках).
Uct - напряжение стабилизации стабилитрона VD1, должно быть равен U, при котором через светодиоды будет протекать ток Ivdmax, для того, чтобы при слишком большом напряжении он открылся и сработал предохранитель:

Uct = (R*Ivdmax + n*Uvd), В (5)

По Ictmax и Uct необходимо выбрать стабилитрон из справочника. Стабилитрон и предохранитель защищают схему от перенапряжения.

R находим как:

R = (U – n*Uvd)/(Ivdmax*0,75), Ом (6)

Где n – число светодиодов в одной линейке (подключенных на один резистор),

Мощность сопротивления рассчитывается по формуле:

N=R*(Ivdmax*0.75)^2, Вт. (7)

Эту формулу можно записать в другом виде:

N=(U – n*Uvd)*(Ivdmax*0.75), Вт. (8)

Например:

У нас есть светодиоды с Ivdmax = 70 мА и Uvd = 1,85 В и мы используем 4 линейки по 5 светодиодов (итого 20). Тогда при U = 13,8 B:

R=(13,8 B-5*1,85 /(70 мА*0,75)=86,6 Ом.

Такие сопротивления найти трудно, так как все номиналы привязаны к стандартному ряду сопротивлений. Наиболее распространен ряд Е24. Выбираем ближайший из ряда, больше расчетного. Это 91 Ом.

N=91 Oм*(70 мА*0,75)^2=0,251 Вт (берем 0,25 Вт)

Сопротивление берем мощьностью не меньше рассчитанной.

Ivd=Ivdmax*0.75 = 52,5 мА

Ictmax > Ifu > 1,2*4*52,5 мА = 252 мА (можно взять 250 мА)

Uct = (91 Ом*70 мА + 5*1,85) = 15,6 В (Можно взять на 15 В).

Из формулы (8) видно, что чем больше светодиодов в линейке, тем меньше рассеиваемая мощьность резистора, да и самих резисторов понадобиться меньше. Но увеличивать число светодиодав в линейке до максимально возможного нельзя. Сейчас объясню почему. Дело в том, что напряжение бортовой сети не когда на бывает абсолютно стабильным., а постоянно изменяется, хотя и в небольших пределах, в то время как Udv практически не меняется. Посмотрим как будет изменяться ток через 4, 5 и 6 светодиодов с Ivdmax = 70 мА и Uvd = 1,85 В, при сопротивлении R=86,6 Ом рассчитанном для U = 13,8 B, если бортовое напряжение U изменяется от 12 В до 14,5 В.
Результаты вычеслений я свел в таблицу:

Из таблицы видно, что чем больше светодиодов в линейке, тем больше колебания тока, а значит и яркость, при изменении бортового напряжения. Так 6 светодиодов при U=12 В будут светить очень слабо, а при U>14,5 В могу и сгореть.

Поэтому здесь необходимо находить компромисс, изходя из того, насколько стабильно у вас напряжение бортовой сети.