Номинал резистора для светодиода на 12 вольт – АвтоТоп

Итак! Что мы имеем!

Бортовая сеть легкового авто – 12-14,5 Вольта. В зависимости заглушён двиратель или заведён.

Типичный светодиод с характеристиками: (напряжение падения 3,2 Вольта и ток 20мА = 0,02Ампера)

«Падение напряжения» и «рабочий ток» — это основные характеристики светодиода. Питается светодиод током – это ВАЖНО! Напряжение он возьмёт столько, сколько ему надо, а вот ток нужно ограничить. Падение напряжения типичного белого светодиода – 3,2 Вольта. Но у светодиодов разных цветов оно отличается для желтых и красных светодиодов — 2 — 2,5 Вольта.; для синих, зеленых, белых — 3-3,8 Вольта. Так что при выборе цвета светодиода учитывайте его падение напряжения. Ток маломощных светодиодов, как правило, не более 20мА

Что такое падение напряжения? Если мы подключим наш белый светодиод падение напряжения, которого — 3,2 Вольта, а рабочий ток 20мА=0,02 Ампера к источнику 12 Вольт, то этот светодиод съест 3,2 Вольта. Напряжение после этого светодиода снизится (упадёт) на 3,2 Вольта. 12-3,2=8,8. Но не забываем – что светодиод питается током а не напряжением т.е. сколько тока дадите — столько он через себя пропустит, а ток нужно задать. Как понять задать?! Задать – значит ограничить. Ограничить ток можно резистором, либо запитать светодиод через драйвер. Давайте рассмотрим на примерах как рассчитать и подключить светодиод к источнику воображаемой бортовой сети автомобиля, напряжение которой колеблется от 12 до 14,5 Вольт. Что бы наш светодиод не сгорел при длительном включении — рассчитывать мы будем исходя того, что в нашем автомобиле 14,5 Вольт а не 12,5 Вольта. Светодиод в этом случае будет светить менее ярко, но зато дольше прослужит. В одном из пунктов этой статьи мы рассмотрим как подключить светодиод или цепочки из светодиодов через микросхему-стабилизатор напряжения. Такой способ подключения — сохранит яркость светодиодов при изменении оборотов двигателя.

Сперва делаем расчёты. Вычитаем из имеющегося исходного напряжения 14,5 Вольта напряжение питания светодиода (3,2 Вольта). 14,5В — 3,2В =11,3В Получаем 11,3 Вольта. Вот на эти оставшиеся 11,3 Вольта нужно задать ток 20мА — что бы светодиод не сгорел. Далее нам в помощь Закон Ома для участка электрической цепи, то есть для вашего светодиода и резистора. R=U/I . Где R — сопротивление резистора, U — напряжение, которое нужно погасить, I — ток в цепи. То есть, чтобы получить сопротивление гасящего резистора, нужно разделить напряжение, которое нужно погасить, на ток, который нужно получить. Ток в формулу подставляется в амперах, в одном ампере 1000 миллиампер, то есть в нашем случае 20 мА — 0,02 А. Пользуясь формулой вычисляем. R = 11,3 / 0,02. Получаем 565 Ом. Итак, нам нужен резистор номиналом 565 Ом. Самый ближайший по номиналу, который вы сможете найти в радиомагазине будет 560 Ом. Мощность резистора желательно взять 0,25Вт. Этот резистор мы подключаем последовательно к светодиоду причём не важно к АНОДУ(плюсовому) или КАТОДУ(минусовому) выводу — главное что бы на АНОД вы подали плюс, а на КАТОД минус. Так сказать — соблюдали полярность. И наш резистор благополучно рассеет лишний ток в тепло. Резистор рекомендуется припаивать непосредственно к светодиоду.

Светодиоды уже давно используются в различных сферах жизни и деятельности людей. Благодаря своим качествам и техническим характеристикам, они приобрели широкую популярность. На основе этих источников света создаются оригинальные светотехнические конструкции. Поэтому у многих потребителей до воль но часто возникает вопрос, как подключить светодиод к 12 воль там. Данная тема очень актуальна, поскольку такое подключение имеет принципиальные отличия от других типов ламп. Следует учитывать, что для работы светодиодов используется только постоянный ток. Большое значение имеет соблюдение полярности при подключении, в противном случае, светодиоды просто не будут работать.

Особенности подключения светодиодов

В большинстве случаев для подключаемых светодиодов требуется ограничение тока с помощью резисторов. Но, иногда вполне возможно обойтись и без них. Например, фонарики, брелоки и другие сувениры со светодиодными лампочками питаются от батареек, подключенных напрямую. В этих случаях ограничение тока происходит за счет внутреннего сопротивления батареи. Ее мощность настолько мала, что ее попросту не хватит, чтобы сжечь осветительные элементы.

Однако при некорректном подключении эти источники света очень быстро перегорают. Наблюдается стремительное падение яркости свечения, когда на них начинает действовать нормальный ток. Светодиод продолжает светиться, но в полном объеме выполнять свои функции он уже не может. Такие ситуации возникают, когда отсутствует ограничивающий резистор. При подаче питания светильник выходит из строя буквально за несколько минут.

Одним из вариантов некорректного подключения в сеть на 12 воль т является увеличение количества светодиодов в схемах более мощных и сложных устройств. В этом случае они соединяются последовательно, в расчете на сопротивление батарейки. Однако при перегорании одной или нескольких лампочек, все устройство выходит из строя.

Существует несколько способов, как подключить светодиоды на 12 воль т схема которых позволяет избежать поломок. Можно подключить один резистор, хотя это и не гарантирует стабильную работу устройства. Это связано с существенными различиями полупроводниковых приборов, несмотря на то, что они могут быть из одной партии. Они обладают собственными техническими характеристиками, отличаются по току и напряжению. При превышении током номинального значения один из светодиодов может перегореть, после этого остальные лампочки также очень быстро выйдут из строя.

В другом случае предлагается соединить каждый светодиод с отдельным резистором. Получается своеобразный стабилитрон, обеспечивающий корректную работу, поскольку токи приобретают независимость. Однако данная схема получается слишком громоздкой и чрезмерно загруженной дополнительными элементами. В большинстве случаев ничего не остается, как подключить светодиоды к 12 воль там последовательно. При таком подключении схема становится максимально компактной и очень эффективной. Для ее стабильной работы следует заранее позаботиться об увеличении питающего напряжения.

Определение полярности светодиода

Чтобы решить вопрос, как подключить светодиоды в цепь 12 воль т, необходимо определить полярность каждого из них. Для определения полярности светодиодов существует несколько способов. Стандартная лампочка имеет одну длинную ножку, которая считается анодом, то есть, плюсом. Короткая ножка является катодом – отрицательным контактом со знаком минус. Пластиковое основание или головка имеет срез, указывающий на место расположения катода – минуса.

В другом способе необходимо внимательно посмотреть внутрь стеклянной колбочки светодиода. Можно легко разглядеть тонкий контакт, который является плюсом, и контакт в форме флажка, который, соответственно, будет минусом. При наличии мультиметра можно легко определить полярность. Нужно выполнить установку центрального переключателя в режим прозвонки, а щупами прикоснуться к контактам. Если красный щуп соприкоснулся с плюсом, светодиод должен загореться. Значит черный щуп будет прижат к минусу.

Тем не менее, при кратковременном неправильном подключении лампочек с нарушением полярности, с ними не произойдет ничего плохого. Каждый светодиод способен работать только в одну сторону и выход из строя может случиться только в случае повышения напряжения. Значение номинального напряжения для отдельно взятого светодиода составляет от 2,2 до 3 воль т, в зависимости от цвета. При подключении светодиодных лент и модулей, работающих от 12 воль т и выше, в схему обязательно добавляются резисторы.

Расчет подключения светодиодов в схемах на 12 и 220 воль т

Отдельный светодиод невозможно напрямую подключить к источнику питания на 12 В поскольку он сразу же сгорит. Необходимо использование ограничительного резистора, параметры которого рассчитываются по формуле: R= (Uпит-Uпад)/0,75I, в которой R является сопротивлением резистора, Uпит и Uпад – питающее и падающее напряжения, I – ток, проходящий по цепи, 0,75 – коэффициент надежности светодиода, являющийся постоянной величиной.

В качестве примера можно взять схему, используемую при подключение светодиодов на 12 воль т в авто к аккумулятору. Исходные данные будут выглядеть следующим образом:

• Uпит = 12В – напряжение в автомобильном аккумуляторе;
• Uпад = 2,2В – питающее напряжение светодиода;
• I = 10 мА или 0,01А – ток отдельного светодиода.

В соответствии с формулой, приведенной выше, значение сопротивления будет следующим: R = (12 – 2,2)/0,75 х 0,01 = 1306 Ом или 1,306 кОм. Таким образом, ближе всего будет стандартная величина резистора в 1,3 кОм. Кроме того, потребуется расчет минимальной мощности резистора. Данные расчеты используются и при решении вопроса, как подключить мощный светодиод к 12 воль там. Предварительно определяется величина фактического тока, которая может не совпадать со значением, указанным выше. Для этого используется еще одна формула: I = U / (Rрез.+ Rсвет), в которой Rсвет является сопротивлением светодиода и определяется как Uпад.ном. / Iном. = 2.2 / 0,01 = 220 Ом. Следовательно, ток в цепи составит: I = 12 / (1300 + 220) = 0,007 А.

В результате, фактическое падение напряжения светодиода будет равно: Uпад.свет = Rсвет х I = 220 х 0,007 = 1,54 В. Окончательно значение мощности будет выглядеть так: P = (Uпит. — Uпад.)² / R = (12 -1,54)²/ 1300 = 0,0841 Вт). Для практического подключения значение мощности рекомендуется немного увеличить, например, до 0,125 Вт. Благодаря этим расчетам, удается легко подключить светодиод к аккумулятору 12 воль т. Таким образом, для правильного подключения одного светодиода к автомобильному аккумулятору на 12В, в цепи дополнительно понадобится резистор на 1,3 кОм, мощность которого составляет 0,125Вт, соединяющийся с любым контактом светодиода.

Расчет подключения светодиода к сети 220В осуществляется по такой же схеме, что и для 12В. В качестве примера берется такой же светодиод с током 10 мА и напряжением 2,2В. Поскольку в сети используется переменный ток напряжением 220В, расчет резистора будет выглядеть следующим образом: R = (Uпит.-Uпад.) / (I х 0,75). Вставив в формулу все необходимые данные, получаем реальное значение сопротивления: R = (220 — 2.2) / (0,01 х 0,75) = 29040 Ом или 29,040 кОм. Ближайший стандартный номинал резистора – 30 кОм.

Далее выполняется расчет мощности. Вначале определяется значение фактического тока потребления: I = U / (Rрез.+ Rсвет). Сопротивление светодиода рассчитывается по формуле: Rсвет = Uпад.ном. / Iном. = 2.2 / 0,01 = 220 Ом. Следовательно, ток в электрической цепи будет составлять: I = 220 / (30000 + 220) = 0,007А. В результате, реальное падение напряжение на светодиоде будет следующим: Uпад.свет = Rсвет х I = 220 х 0,007 = 1,54В.

Для определения мощности резистора используется формула: P = (Uпит. — Uпад.)² / R = (220 -1,54)² / 30000 = 1,59Вт. Значение мощности следует увеличить до стандартного, составляющего 2Вт. Таким образом, чтобы подключить один светодиод к сети с напряжением 220В понадобится резистор на 30 кОм с мощностью 2Вт.

Однако в сети протекает переменный ток и горение лампочки будет происходить лишь в одной полуфазе. Светильник будет выдавать быстрый мигающий свет, с частотой 25 вспышек в секунду. Для человеческого глаза это совершенно незаметно и воспринимается как постоянное свечение. В такой ситуации возможны обратные пробои, которые могут привести к преждевременному выходу из строя источника света. Чтобы избежать этого, выполняется установка обратно направленного диода, обеспечивающего баланс во всей сети.

Ошибки при подключении

Светодиоды – это современные, экономичные, надежные радиоэлементы, применяемые для световой индикации. Мы думаем об этом знает каждый и все! Именно исходя из этого опыта, столь высоко желание применить именно светодиоды, для конструирования самых различных электрических схем, как в бытовой электронике, так и для автомобиля. Но здесь возникают определенный трудности. Ведь самые распространенные светодиоды имеют напряжение питания 3…3,3 вольта, а бортовое напряжение автомобиля в номинале 12 вольт, при этом порой поднимается и до 14 вольт. Само собой здесь всплывает закономерное предположение, что для подключения светодиодов к 12 вольтовой сети машины, необходимо будет понизить напряжение. Именно этой теме, подключению светодиода к бортовой сети автомобиля и понижению напряжения, будет посвящена статья.

Два основных принципа о том как можно подключить светодиод к 12 вольтам или понизить напряжение на нагрузке

Прежде, чем перейти к конкретным схемам и их описаниям, хотелось бы сказать о двух принципиально разных, но возможных вариантах подключения светодиода к 12 вольтовой сети.
Первый, это когда напряжение падает за счет того, что последовательно светодиоду подключается дополнительное сопротивление потребителя, в качестве которого выступает микросхема-стабилизатор напряжения. В этом случае определенная часть напряжения теряется в микросхеме, превращаясь в тепло. А значит вторая, оставшаяся, достается непосредственно нашему потребителю – светодиоду. Из-за этого он и не сгорает, так как не все суммарное напряжение проходит через него, а только часть. Плюсом применения микросхемы является тот факт, что она способна в автоматическом режиме поддерживать заданное напряжение. Однако есть и минусы. У вас не получиться снизить напряжение ниже уровня, на которое она рассчитана. Второе. Так как микросхема обладает определенным КПД, то падение относительно входа и выхода будет отличаться на 1-1,5 вольта в меньшую сторону. Также для применения микросхемы вам необходимо будет применить хороший рассеивающий радиатор, установленный на ней. Ведь по сути тепло выделяемое от микросхемы, это и есть невостребованные нами потери. То есть то, что мы отсекли от большего потенциала, чтобы получить меньший.
Второй вариант питания светодиода, когда напряжение ограничивается за счет резистора. Это сродни тому, если бы большую водопроводную трубы взяли бы и сузили. При этом поток (расход и давление) снизились бы в разы. В этом случае до светодиода доходит лишь часть напряжения. А значит, он также может работать без опасности быть сожженным. Минусом применения резистора будет то, что он также имеет свой КПД, то есть также тратит невостребованное напряжение в тепло. В этом случае бывает трудно установить резистор на радиатор. В итоге, он не всегда подойдет для включения в цепь. Также минусом будет являться и то обстоятельство, что резистор не поддерживает автоматического удержания напряжение в заданном пределе. При падении напряжения в общей цепи, он подаст настолько же меньшее напряжение и на светодиод. Соответственно обратная ситуация произойдет при повышении напряжения в общей цепи.
Конечно, тот и другой вариант не идеальны, так при работе от портативных источников энергии каждый из них будет тратить часть полезной энергии на тепло. А это актуально! Но что сделать, таков уж принцип их работы. В этом случае источник питания будет тратить часть своей энергии не на полезное действие, а на тепло. Здесь панацеей является использование широтно-импульсной модуляции, но это значительно усложняет схему… Поэтому мы все же остановимся на первых двух вариантах, которые и рассмотрим на практике.

Подключение светодиода через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

Начнем, как и в абзаце выше, с варианта подключения светодиода к напряжению в 12 вольт через резистор. Для того чтобы вам лучше было понять как же происходит падение напряжение, мы приведем несколько вариантов. Когда к 12 вольтам подключено 3 светодиода, 2 и 1.

Подключение 1 светодиода через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

Итак, у нас есть светодиод. Его напряжение питания 3,3 вольта. То есть если бы мы взяли источник питания в 3,3 вольта и подключили к нему светодиод, то все было бы замечательно. Но в нашем случае наблюдается повышенное напряжение, которое не трудно посчитать по формуле. 14,5-3,3= 11,2 вольта. То есть нам необходимо первоначально снизить напряжение на 11,2 вольта, а затем лишь подать напряжение на светодиод. Для того чтобы нам рассчитать сопротивление, необходимо знать какой ток протекает в цепи, то есть ток потребляемый светодиодом. В среднем это около 0,02 А. При желании можете посмотреть номинальный ток в даташите к светодиоду. В итоге, по закону Ома получается. R=11,2/0,02=560 Ом. Сопротивление резистора рассчитано. Ну, а уж схему нарисовать и того проще.

Мощность резистора рассчитывается по формуле P=UI=11.2*0,02=0,224 Вт. Берем ближайший согласно стандартного типоряда.

Подключение 2 светодиодов через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

По аналогии с предыдущим примером все высчитывается также, но с одним условием. Так как светодиода уже два, то падение напряжения на них будет 6,6 вольта, а оставшиеся 14,5-6,6=7,9 вольта останутся резистору. Исходя из этого, схема будет следующей.

Так как ток в цепи не изменился, то мощность резистора остается без изменений.

Подключение 3 светодиодов через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

И еще один вариант, когда практически все напряжение гасится светодиодами. А значит, резистор по своему номиналу будет еще меньше. Всего 240 Ом. Схема подключения 3 светодиодов к бортовой сети машины прилагается.

Напоследок нам лишь осталось сказать, что при расчетах было использовано напряжение не 12, а 14,5 вольт. Именно такое повышенное напряжение обычно возникает в электросети машины, когда она заведена.
Также не трудно прикинуть, что при подключении 4 светодиодов, вам и вовсе не потребуется применение какого либо резистора, ведь на каждый из светодиодов придется по 3,6 вольта, что вполне допустимо.

Подключение светодиода через стабилизатор напряжения к 12 вольтам в машине (через микросхему)

Теперь перейдем к стабилизированной схеме питания светодиодов от 12 вольт. Здесь, как мы уже и говорили, существует схема, которая регулирует собственное внутреннее сопротивление. Таким образом, питание светодиода будет осуществляться устойчиво, независимо от скачков напряжения бортовой сети. К сожалению минусом применения микросхемы является тот факт, что минимальное стабилизированное напряжение, которое возможно добиться будет 5 вольт. Именно с таким напряжением можно встретить наиболее широко известные микросхемы – стабилизаторы КР142 ЕН 5Б или иностранный аналог L7805 или L7805CV. Здесь разница лишь в производителе и номинальном рабочем токе от 1 до 1,5 А.

Так вот, оставшееся напряжение с 5 до 3,3 вольт придется гасить все по тому же примеру что и в предыдущих случаях, то есть с помощью применения резистора. Однако снизить напряжение резистором на 1,7 вольта это уже не столь критично как на 8-9 вольт. Стабилизация напряжения в этом случае все же будет наблюдаться! Приводим схему подключения микросхемы стабилизатора.
Как видите, она очень простая. Реализовать ее может каждый. Не сложнее чем припаять тот же резистор. Единственное условие это установка радиатора, который будет отводить тепло от микросхемы. Его установить нужно обязательно. На схеме написано что микросхема может питать 10 цепочек со светодиодом, на самом деле этот параметр занижен. По факту, если через светодиод проходит около 0,02 А, то она может обеспечивать питанием до 50 светодиодов. Если вам необходимо обеспечить питание большего количества, то используйте вторую такую же независимую схему. Использование двух микросхем подключенных параллельно не правильно. Так как их характеристики немного, да будут отличаться друг от друга, из-за индивидуальных особенностей. В итоге, у одной из микросхем будет шанс перегореть намного быстрее, так как режимы работы у нее будут иные – завышенные.
О применение аналогичных микросхем мы уже рассказывали в статье «Зарядное устройство на 5 вольт в машине». Кстати, если вы все же решитесь выполнить питание для светодиода на ШИМ, хотя это вряд ли того стоит, то эта статья также раскроет вам все секреты реализации такого проекта.

Подводя итог о подключение светодиода к 12 вольтам в машине своими руками

Подводя итог о подключении светодиода к 12 вольтовой сети можно сказать о простоте выполнения схемотехники. Как со случаем где применяется резистор, так и с микросхемой – стабилизатором. Все это легко и просто. По крайней мере, это самое простое, что может вам встретиться в электронике. Так что осилить подключение светодиода к бортовой сети машины в 12 вольт должен каждый и наверняка. Если уж и это не «по зубам», то за более сложное и вовсе браться не следует.

Видео по подключению светодиода к сети в автомобиле

. а теперь чтобы вам было легче прикинуть какой номинал сопротивления нужен и какой мощностью для вашего конкретного случая, можете воспользоваться калькулятором подбора резистора

Расчет токоограничивающего резистора для светодиода

В данной статье речь пойдет о расчете токоограничивающего резистора для светодиода.

Расчет резистора для одного светодиода

Для питания одного светодиода нам понадобится источник питания, например две пальчиковые батарейки по 1,5В каждая. Светодиод возьмем красного цвета, где прямое падение напряжения при рабочем токе 0,02 А (20мА) равно -2 В. Для обычных светодиодов максимально допустимый ток равен 0,02 А. Схема подключения светодиода представлена на рис.1.

Рис.1 – Схема подключения одного светодиода

Почему я использую термин «прямое падение напряжение», а не напряжение питания. А дело в том, что параметра напряжения питания как такового у светодиодов нет. Вместо этого используется характеристика падения напряжения на светодиоде, что означает величину напряжения на выходе светодиода при прохождении через него номинального тока. Значение напряжения, указанное на упаковке, отражает как раз падение напряжения. Зная эту величину, можно определить оставшееся на светодиоде напряжение. Именно это значение нам нужно применять в расчетах.

Прямое падение напряжение для различных светодиодов в зависимости от длины волны представлено в таблице 1.

Таблица 1 — Характеристики светодиодов

Цветовая характеристика	Длина волны, нМ	Напряжение, В
Инфракрасные	от 760	до 1,9
Красные	610 — 760	от 1,6 до 2,03
Оранжевые	590 — 610	от 2,03 до 2,1
Желтые	570 — 590	от 2,1 до 2,2
Зеленые	500 — 570	от 2,2 до 3,5
Синие	450 — 500	от 2,5 до 3,7
Фиолетовые	400 — 450	2,8 до 4
Ультрафиолетовые	до 400	от 3,1 до 4,4
Белые	широкий спектр	от 3 до 3,7

Точное значение падения напряжения светодиода, можно узнать на упаковке к данному светодиоду или в справочной литературе.

Сопротивление резистора определяется по формуле:

R = (Uн.п – Uд)/Iд = (3В-2В)/0,02А = 50 Ом.

где:

• Uн.п – напряжение питания, В;
• Uд — прямое падение напряжения на светодиоде, В;
• Iд – рабочий ток светодиода, А.

Поскольку такого сопротивления в стандартном ряду нет, выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 51 Ом.

Чтобы гарантировать долгую работу светодиода и исключить ошибку в расчетах, рекомендую при расчетах использовать не максимально допустимый ток – 20 мА, а немного меньше – 15 мА.

Данное уменьшение тока никак не скажется на яркости свечения светодиода для человеческого глаза. Чтобы мы заметили изменение яркости свечения светодиода например в 2 раза, нужно уменьшить ток в 5 раза (согласно закона Вебера — Фехнера).

В результате мы получим, расчетное сопротивление токоограничивающего резистора: R = 50 Ом и мощность рассеивания Р = 0,02 Вт (20мВт).

Расчет резистора при последовательном соединении светодиодов

В случае расчета резистора при последовательном соединении, все светодиоды должны быть одного типа. Схема подключения светодиодов при последовательном соединении представлена на рис.2.

Рис.2 – Схема подключения светодиодов при последовательном соединении

Например мы хотим подключить к блоку питания 9 В, три зеленых светодиода, каждый по 2,4 В, рабочий ток – 20 мА.

Сопротивление резистора определяется по формуле:

R = (Uн.п – Uд1 + Uд2 + Uд3)/Iд = (9В — 2,4В +2,4В +2,4В)/0,02А = 90 Ом.

где:

• Uн.п – напряжение питания, В;
• Uд1…Uд3 — прямое падение напряжения на светодиодах, В;
• Iд – рабочий ток светодиода, А.

Выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 91 Ом.

Расчет резисторов при параллельно – последовательном соединении светодиодов

Часто на практике нам нужно подключить к источнику питания большое количество светодиодов, несколько десятков. Если все светодиоды подключить последовательно через один резистор, то в таком случае напряжения на источнике питания нам не хватит. Решением данной проблемы является параллельно-последовательное соединение светодиодов, как это показано на рис.3.

Исходя из напряжения источника питания, определяется максимальное количество светодиодов, которые можно соединить последовательно.

Рис.3 – Схема подключения светодиодов при параллельно — последовательном соединении

Например у нас имеется источник питания 12 В, исходя из напряжения источника питания максимальное количество светодиодов для одной цепи будет равно: 10В/2В = 5 шт, учитывая что на светодиоде (красного цвета) падение напряжения — 2 В.

Почему 10 В, а не 12 В мы взяли, связано это с тем, что на резисторе также будет падение напряжения и мы должны оставить, где то 2 В.

Сопротивление резистора для одной цепи, исходя из рабочего тока светодиодов определяется по формуле:

R = (Uн.п – Uд1 + Uд2 + Uд3+ Uд4+ Uд5)/Iд = (12В — 2В + 2В + 2В + 2В + 2В)/0,02А = 100 Ом.

Выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 110 Ом.

Количество таких цепочек из пяти светодиодов параллельно соединенных практически не ограничено!

Расчет резистора при параллельном соединении светодиодов

Данное подключение является не желательным и я его не рекомендую применять на практике. Связано это с тем что, у каждого светодиода присутствует технологическое падение напряжения и даже если все светодиоды из одной упаковке – это не является гарантией, что у них падение напряжение будет одинаково из-за технологии производства.

В результате у одного светодиода, ток будет больше чем у других и если он превысить максимально допустимый ток, он выйдет из строя. Следующий светодиод перегорит быстрее, так как через него уже будет проходить оставшийся ток, распределенный между другими светодиодами и так до тех пор, пока все светодиода не выйдут из строя.

Рис.4 – Схема подключения светодиодов при параллельном соединении

Решить данную проблему можно подключив к каждому светодиоду свой резистор, как это показано на рис.5.

Рис.5 – Схема подключения светодиодов и резисторов при параллельном соединении

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Расчитываем резистор для светодиода, драйвер и гасящий конденсатор

Светодиодные элементы все чаще применяются в сферах деятельности человечества как осветительные приборы для помещений, в уличных фонарях, карманных фонариках, при освещении аквариума. В автомобильной индустрии группы светодиодов широко используются для подсветки габаритных огней, стоп сигналов и поворотов.

Внешний вид светодиодов

Отдельными элементами с различными цветами обеспечивают подсветку приборной панели, индикацию понижения уровня охлаждающей жидкости радиатора. Невозможно перечислить все направления их использования: от украшения новогодней елки, подсветки аквариума до приборов ракетно-космической техники.

Они постепенно вытесняют обычные лампы накаливания. Многочисленные Интернет магазины в режиме онлайн продают светодиодные ленты и другие осветительные приборы. Также можно найти калькулятор расчета схем драйверов для них, если появится необходимость их ремонта или изготовления своими руками. Такому бурному развитию есть целый ряд причин.

Основные преимущества

• малое потребление энергии;
• высокий КПД;
• низкие напряжения;
• почти отсутствует нагрев;
• высокая степень электрической и пожарной безопасности;
• крепкий корпус: отсутствие хрупких нитей накаливания и стеклянных колб делает их устойчивыми к механическим, вибрационным воздействиям;
• безынерционное срабатывание обеспечивает быстродействие, нет затрат времени на разогрев нити накаливания;
• прочность, малые габариты и долговечность;
• непрерывный ресурс работы не менее 5 лет;
• широкий выбор спектра (цвета) и возможность конструкции отдельного элемента делать рассеянное или направленное освещение.

Есть несколько существенных недостатков:

1. Высокая стоимость.
2. Интенсивность светового потока отдельного элемента мала.
3. Чем выше напряжение требуемого источника питания, тем быстрее разрушается структура светодиодных элементов. Проблема перегрева решается установкой радиатора.

Параметры и особенности

Достоинств у светодиодов намного больше, чем недостатков, но по причине высокой стоимости народ не спешит приобретать осветительные приборы на основе светодиодов. Люди, обладающие необходимыми познаниями, покупают отдельные элементы и сами собирают светильники для аквариума, делают подключения на приборные панели автомобилей, стоповых сигналов и габаритов. Но для этого надо хорошо разобраться в принципах работы, параметрах и конструктивных особенностях светодиодов.

Параметры:

• рабочий ток;
• рабочее напряжение;
• цвет светового потока;
• угол рассеивания:
• тип корпуса.

Особенностью конструкций является диаметр, форма линзы, которая определяет направленность и степень рассеивания светового потока. Участок цветового спектра свечения определяют примеси добавляемые в полупроводниковый кристалл диода. Фосфор, индий, галлий, алюминий обеспечивают подсветку от красного до желтого диапазона.

Состав азота, галлия, индия сделает спектр в диапазоне синего и зеленого цветов, если к кристаллу синего (голубого) спектра добавить люминофор, можно получить белый свет. Углы направления и рассеивания потоков определяет состав кристалла, но в большей степени форма линзы светодиода.

Для поддержания живого мира аквариума необходим процесс фотосинтеза водорослей. Здесь требуется правильный спектр и определенный уровень освещения аквариума, с чем хорошо справляются светодиоды.

Расчет параметров и схем

Определившись с цветом, направлением потока освещения и напряжением источника питания можно покупать светодиоды. Но чтобы собрать нужную схему, надо сделать расчет резистора светодиода в цепи, который гасит повышенное напряжение питания. Рабочий ток и напряжение нам известно по номиналам.

Надо обязательно учитывать, что светодиод это полупроводник, который имеет полярности.

Если перепутать полярности, он не засветится и может вообще выйти из строя. Хорошим примером для расчета гасящего резистора в схемах подключения светодиодов являются светотехнические приборы автомобиля. В качестве индикации состояния определенного технического параметра используется один светодиодный элемент, как вариант берется пониженный уровень охлаждающей жидкости радиатора.

Схема подключения светодиода

R = Uак. – Uраб./ I раб.
R = 12В – 3В/00,2А = 450 Ом = 0,45 кОм.

Uак – напряжение источника питания, в нашем случае автомобильный аккумулятор 12В;
Uраб – рабочее напряжение светодиода;
I раб – рабочий ток светодиода.

Можно рассчитать сопротивление гасящего резистора в схеме с последовательным подключением некоторого количества светодиодов. Такой вариант может использоваться для подсветки приборов на передней панели или в качестве стоповых огней автомобиля.

Схема последовательного подключения светодиодов и гасящего сопротивления

Расчет сопротивления аналогичный:

R = Uак – Uраб*n / Iраб.

R = 12В – 3В * 3/ 0.02А = 150 Ом = 0,15 кОм.

n – количество светодиодов 3 шт.

Стоит рассмотреть случай с шестью светодиодами; в стопорных фонарях применяют и большее количество, но методика расчета сопротивления и построение схемы будут те же.

R = Uак – Uраб*n / Iраб
R = 12В – 18 В/ 002А – рабочее напряжение диодов превышает напряжение источника питания, в этом случае придется диоды разделить на 2 группы по три диода и подключить их по параллельной схеме. Расчеты делаем для каждой группы отдельно.

Схема с шестью светодиодами

Предыдущий расчет с тремя светодиодами в схеме с последовательным подключением показывает, что для параллельного подключения в каждой группе величина сопротивления резистора должна быть по 0,15 кОм.

Несмотря на небольшой нагрев, светодиодные светильники не работают без радиатора. Например, для освещения аквариума сверху устанавливается крышка, на которой крепятся точечные источники света или светодиодная лента. Чтобы избежать ее перегрева, применяется алюминиевый профиль. Для изготовления радиатора начинают применять специальные пластмассы, рассеивающие тепло. Специалисты не рекомендуют самостоятельно заниматься их изготовлением, хотя никто не запрещает принимать меры по улучшению теплоотвода от мощных светильников. В качестве радиатора хорошо применять медь, обладающую высокой теплопроводностью.

На многих сайтах можно найти калькулятор, с помощью которого предоставляется возможность выбора схемы, внесения параметров диода и расчета в режиме онлайн резистора для одного светодиода или группы.

В специализированных магазинах можно купить диски с программным обеспечением и установить на домашний компьютер драйвера. Программа с драйверами легко скачивается бесплатно в режиме онлайн или покупается, если оплатить электронными деньгами на сайте.

Особенности, которые надо учитывать:

• Не рекомендуется подключать светодиоды в параллельной схеме через одно сопротивление. При неисправности одного диода на остальные будет подаваться слишком мощное напряжение, что приведет все диоды к выходу из строя. Если попадется такая схема, можно через онлайн-калькулятор рассчитать и переделать ее, добавив отдельные сопротивления на светодиоды.

Схема параллельного подключения

• В расчетах могут получиться значения резистора, которые не совпадают со стандартными номиналами, тогда выбирается сопротивление немного большее. Здесь удобно использовать калькулятор в онлайн режиме.
• При совпадении рабочего напряжения светодиодов и источника питания в бытовых схемах для фонариков, елочных гирлянд иногда резистор не используют. При этом отдельные светодиоды светятся с разной яркостью, это вызвано разбросом их параметров. Рекомендуется в этих случаях применять конверторы для повышения напряжений.

Ниже изображена одна из простейших схем драйвера светодиодной лампы.

Схема и фото драйвера лампы MR-16

Схема собрана с применением вместо трансформатора конденсатора C1 и резистора R1. Напряжение подается на диодный мост. Ограничение тока обеспечивается за счет конденсатора С1, который создает сопротивление, но не рассеивает тепло, а уменьшает напряжение при последовательном подключении к цепи питания.

Выпрямленное напряжение сглаживается с помощью электролитического конденсатора С2. Сопротивление R1 предназначено для разрядки конденсатора С1 при отключении питания. R1 и R2 в работе схемы не участвуют. Резистор R2 предназначен для защиты конденсатора С2 от пробоя, если происходит обрыв в цепи питания лампы.

На фото представлен вид драйвера с двух сторон. Красный цилиндр — это изображение конденсатора С1, черный — С2.

Резистор. Видео

На вопрос, что такое резистор, и как он работает, ответит это видео. Простота изложения дает возможность усвоить материал даже новичку.

Учитывая все вышесказанное, можно сделать правильный самостоятельный расчет резистора для светодиода и приобрести в специализированном магазине то, что по-настоящему пригодится в хозяйстве.

Оцените статью:

Расчет резистора для светодиода – как правильно рассчитать, примеры и формулы

Любой светодиод имеет маленькое сопротивление. Если его подключить прямо к блоку питания, он немедленно перегорит, так как сила тока будет слишком высока. Провода, которыми он подключается к внешним выводам сделаны из меди или золота и не могут выдержать скачка тока. Именно поэтому важно правильно произвести расчет резистора для светодиода.

От правильности произведенного расчета зависит сколько долго будет работать данный светодиод. Если резистор имеет недостаточное сопротивление, светодиод может перегореть, если же наоборот, сила тока будет меньше номинальной, лампочка будет иметь тусклый свет. Для того чтобы провести расчеты, существуют специальные формулы и сделать это не сложно. Кроме того, существуют специальные программы, которые автоматически произведут все необходимые расчеты на основании введенных данных.

В данной статье будут рассмотрены все аспекты и тонкости произведения подобных расчетов. Также в качестве бонуса в статье присутствует видеоролик на данную тему и научная статья, которою можно скачать.

Расчет сопротивления светодиода.

Результат расчёта

Как правило окажется, что резисторы с таким номиналом не выпускаются, и вам будет показан ближайший стандартный номинал. Если не удаётся сделать точный подбор сопротивления, то используйте больший номинал. Подходящий номинал можно сделать подключая сопротивление параллельно или последовательно. Расчет сопротивления для светодиода можно не делать, если использовать мощный переменный или подстроечный резистор. Наиболее распространены типа 3296 на 0,5W. При использовании питания на 12В, последовательно можно подключить до 3 LED.

Резисторы бывают разного класса точности, 10%, 5%, 1%. То есть их сопротивление может погрешность в этих пределах в положительную или отрицательную сторону. Не забываем учитывать и мощность токоограничивающего резистора, это его способность рассеивать определенное количество тепла. Если она будет мала, то он перегреется и выйдет из строя, тем самым разорвав электрическую цепь. Чтобы определить полярность можно подать небольшое напряжение или использовать функцию проверки диодов на мультиметре. Отличается от режима измерения сопротивления, обычно подаётся от 2В до 3В.

Таблица зависимости рабочего напряжения светодиода от его цвета.

Так же при расчёте светодиодов следует учитывать разброс параметров, для дешевых они будут максимальны, для дорогих они будут более одинаковыми. Чтобы проверить этот параметр, необходимо включить их в равных условиях, то есть последовательно.

Уменьшая тока или напряжение снизить яркость до слегка светящихся точек. Визуально вы сможете оценить, некоторые будут светится ярче, другие тускло. Чем равномернее они горят, тем меньше разброс. Калькулятор расчёта резистора для светодиода подразумевает, что характеристики светодиодных чипов идеальные, то есть отличие равно нулю.

Напряжение падения для распространенных моделей маломощных до 10W может быть от 2В до 12В. С ростом мощности увеличивается количество кристаллов в COB диоде, на каждом есть падение. Кристаллы включаются цепочками последовательно, затем они объединяются в параллельные цепи. На мощностях от 10W до 100W снижение растёт с 12В до 36В. Этот параметр должен быть указан в технических характеристиках LED чипа и зависит от назначения цвета:

• синий;
• красный;
• зелёный;
• желтый;
• трёхцветный RGB;
• четырёхцветный RGBW;
• двухцветный;
• теплый и холодный белый.

Светодиоды.

Прежде чем подобрать резистор для светодиода на онлайн калькуляторе, следует убедится в параметрах диодов. Китайцы на Aliexpress продают множество led, выдавая их за фирменные. Наиболее популярны модели SMD3014, SMD 3528, SMD2835, SMD 5050, SMD5630, SMD5730. Например, чаще всего китайцы обманывают на SMD5630 и SMD5730. Цифры в маркировке обозначают лишь размер корпуса 5,6мм на 3,0мм.

В фирменных такой большой корпус используется для установки мощных кристаллов на 0,5W , поэтому у покупателей диодов СМД5630 напрямую ассоциируется с мощностью 0,5W. Хитрый китаец этим пользуется, и в корпус 5630 устанавливает дешевый и слабенький кристалл в среднем на 0,1W , при этом указывая потребление энергии 0,5W.

Наглядным примером будут автомобильные лампы и светодиодные кукурузы, в которых поставлено большое количество слабеньких и некачественных ЛЕД чипов. Обычный покупатель считает, чем больше светодиодов чем лучше светит и выше мощность. Автомобильные лампы на самых слабых лед 0,1W Чтобы сэкономить денежку, мои светодиодные коллеги ищут приличные ЛЕД на Aliexpress. Ищут хорошего продавца, который обещает определённые параметры, заказывают , ждут доставку месяц. После тестов оказывается, что китайский продавец обманул, продал барахло. Повезёт, если на седьмой раз придут приличные диоды, а не барахло. Обычно сделают 5 заказов, и не добившись результата и идут делать заказ в отечественный магазин, который может сделать обмен.

Материал в тему: как устроен тороидальный трансформатор и в чем его преимущества.

Вычисление светодиодного резистора с использованием Закон Ома

Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I, где V = напряжение через резистор (V = S – V L в данном случае),  I = ток через резистор.  Итак R = (V S – V L) / I. Если вы хотите подключить несколько светодиодов сразу – это можно сделать последовательно. Это сокращает потребление энергии и позволяет подключать большое количество диодов одновременно, например в качестве какой-то гирлянды. Все светодиоды, которые соединены последовательно, долдны быть одного типа. Блок питания должен иметь достаточную мощность и обеспечить соответствующее напряжение.

Пример расчета: Красный, желтый и зеленый диоды – при последовательном соединении необходимо напряжение питания – не менее 8V, так 9-вольтовая батарея будет практически идеальным источником.  V L = 2V + 2V + 2V = 6V (три диода, их напряжения суммируются).  Если напряжение питания V S 9 В и ток диода = 0.015A, Резистором R = (V S – V L) / I = (9 – 6) /0,015 = 200 Ом. Берём резистор 220 Ом (ближайшего стандартного значения, которое больше).

Избегайте подключения светодиодов в параллели!

Светодиод как нелинейный элемент

Рассмотрим семейство вольт-амперных характеристик (ВАХ) для светодиодов различных цветов. Эта характеристика показывает зависимость тока, проходящего через светоизлучающий диод, от напряжения, приложенного к нему. Как видно на рисунке, характеристики имеют нелинейный характер.

Это означает, что даже при небольшом изменении напряжения на несколько десятых долей вольта, ток может измениться в несколько раз. Однако при работе со светодиодами обычно используют наиболее линейный участок (т.н. рабочую область) ВАХ, где ток изменяется не так резко. Чаще всего производители указывают в характеристиках светодиода положение рабочей точки, то есть значения напряжения и тока, при которых достигается заявленная яркость свечения.

 

Представленные выше характеристики были получены для светоизлучающих диодов, включенных в прямом направлении. То есть отрицательный полюс питания подключен к катоду, а положительный – к аноду

Расчёт резистора для светодиода

Расчёт резистора для светодиода – очень важный момент перед подключением светодиода к источнику питания. Ведь от этого зависит то, как будет работать светодиод. Если резистор будет иметь слишком маленькое сопротивление, то светодиод может выйти из строя (перегореть), а если сопротивление будет слишком велико, то светодиод будет излучать свет слабо. Расчёт резистора для светодиода производится по следующей формуле:

• R = (V_S – V_L) / I
• V_S – напряжение источника питания (В).
• V_L – напряжение питания светодиода (обычно 2 вольта и 4 вольта для голубых и белых светодиодов).
• I – ток светодиода (например 10 мА = 0.01 А или 20 мА = 0.02 А)

Убедитесь, что выбранный вами электрический ток меньше максимального, на который рассчитан светодиод. Переведите эту величину из миллиампер в амперы. Таким образом результатом вычисления будет величина сопротивления резистора в омах (Ом). Если рассчитанная величина сопротивления резистора не совпадает со стандартным номиналом резисторов, необходимо выбрать ближайший больший номинал.

Впрочем, Вы можете изначально захотеть выбрать несколько большее сопротивление, для экономии электричества например. Но надо помнить, что излучение светодиода в этом случае будет менее ярким. Если напряжение источника питания = 9 Вольт и у Вас красный светодиод (VL = 2V), требуемый ток I = 20 мА = 0.02A, R = (9V – 2V) / 0.02A = 350 Ом. Необходимо выбрать резистор сопротивлением 390 Ом (ближайшее большее значение).

Расчёт резистора для светодиода.

 Мигающие светодиоды

Мигающие светодиоды выглядят как обычные светодиоды, они могут мигать самостоятельно потому, что содержат встроенную интегральную схему. Светодиод мигает на низких частотах, как правило 2-3 вспышки в секунду. Такие безделушки делают для автомобильных сигнализаций, разнообразных индикаторов или детских игрушек. Светодиодные цифробуквенные индикаторы сейчас применяются очень редко, они сложнее и дороже жидкокристаллических. Раньше, это было практически единственным и самым продвинутым средством индикации, их ставили даже на сотовые телефоны.

При последовательном соединении надо учитывать падение напряжения на каждом диоде, эту сумму сложить и из напряжения питания вычесть вышеозначенную сумму и уже для неё посчитать ток, еа который рассчитан один светодиод. При параллельном несколько сложнее, когда ставишь в параллель второй диод, резистор, необходимый для одного, делишь пополам, а когда три – тогда номинал резистора для двух диодов надо умножить на 0.7, когда четыре диода – номинал для трёх умножаешь на 0.69, для пяти – номинал для четырёх умножаешь на 0.68 и т.д.

При последовательном соединении мощность резистора как для одного диода, независимо от количества, а при параллельном, при каждом добавлении диода, мощность надо пропорционально увеличивать. Только в параллельном и последовательном соединении должны быть диоды одного типа. Но я всегда ставлю на каждый диод свой резистор, потому как диоды имеют довольно большой разброс параметров. И, как показывает практика, обязательно находится слабое звено.

Материал в тему: как устроен тороидальный трансформатор и в чем его преимущества.

Расчет гасящего резистора для светодиода

Первым делом разберемся как выполнить расчет сопротивления гасящего резистора, от чего оно зависит и какой мощности должен быть резистор для питания светодиода от источника питания. Ток (I) через резистор и светодиод протекает один и от же. Напряжение на резисторе равно разнице напряжений питания и напряжения на светодиоде (VS-VL). Здесь нам нужно рассчитать сопротивление резистора (R), при котором через цепь будет протекать напряжение I, а на светодиоде будет напряжение VL.

Допустим что мы будем питать светодиод от батареи напряжением 5В, как правило такое питающее напряжение используется при питании микроконтроллерных схем и другой цифровой техники. Вычислим значение напряжения на гасящем резисторе, для этого нам нужно знать падение напряжения на светодиоде, это можно выяснить по справочнику для конкретного светодиода.

Примерные значения падения напряжения для светодиодов (АЛ307 и другие маломощные в подобном корпусе):

• красный – 1,8…2В;
• зеленый и желтый – 2…2,4В;
• белые и синие – 3…3,5В.

Допустим что мы будем использовать синий светодиод, падение напряжения на нем – 3В. Производим расчет напряжения на гасящем резисторе – Uгрез = Uпит – Uсвет = 5В – 3В = 2В. Для расчета сопротивления гасящего резистора нам нужно знать ток через светодиод. Номинальный ток конкретного типа светодиода можно узнать по справочнику. У большинства маломощных светодиодов (наподобии АЛ307) номинальный ток находится в пределах 10-25мА.

Допустим что для нашего светодиода номинальный ток для его достаточно яркого свечения составляет 20мА (0,02А). Получается что на резисторе будет гаситься напряжение 2В и проходить ток 20мА. Выполним расчет по формуле закона Ома:

R = U / I = 2В / 0,02А = 100 Ом.

В большинстве случаев подойдет маломощный резистор с мощностью 0,125-0,25Вт (МЛТ-0,125 и МЛТ-0,25). Если же ток и напряжение падения на резисторе будет очень отличаться то не помешает произвести расчет мощности резистора:

P = U * I = 2В * 0,02А = 0,04 Вт.

Таким образом, 0,04 Вт явно меньше номинальной мощности даже для самого маломощного резистора МЛТ-0,125 (0,125 Вт). Произведем расчет для красного светодиода (напряжение 2В, ток 15мА).

 

• Uгрез = Uпит – Uсвет = 5В – 2В = 3В.
• R = U / I = 3В / 0,015А = 200 Ом.
• P = U * I = 3В * 0,015А = 0,045 Вт.

При подключении светодиодов не нужно забывать что они имеют полярность. Для определения полярности светодиода можно использовать мультиметр в режиме прозвонки или же омметр. Использование гасящих резисторов оправдано для питания маломощных светодиодов, при питании мощных светодиодов нужно использовать специальные LED-драйверы и стабилизаторы.

 

Расчет гасящего резистора для светодиода.

 

Программы для расчета сопротивления

При большом количестве подключаемых led, особенно если они включены и последовательно, и параллельно, рассчитывать сопротивление каждого резистора вручную может быть проблематичным. Проще всего в таком случае воспользоваться одной из многочисленных программ расчета сопротивления.

Он включает в себя небольшую базу данных самых распространенных светодиодов, поэтому необязательно вручную набирать значения падения напряжения и тока, достаточно указать напряжение питания и выбрать из списка нужный светоизлучающий диод. Программа рассчитает сопротивление и мощность резисторов, а также нарисует схему подключения или принципиальную схему.

В данной статье были рассмотрены основные вопросы расчета подключения светодиодов посредством резистора. По ссылке можно скачать статью “Как рассчитать резистор для подключения светодиодов”.

Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.led-obzor.ru

www.www.casemods.ru

www.katod-anod.ru

www.radiostorage.net

www.ledno.ru

Предыдущая

РезисторыЧто такое делитель напряжения и как он используется на резисторах?

Следующая

РезисторыКак отличается параллельное и последовательное соединение резисторов?

Резистор для светодиода — РадиоСхема

Калькулятор расчета резистора для светодиода онлайн

Многие мучаются вопросом, как рассчитать резистор для светодиода? Калькулятор сопротивления идеально подойдет, когда у вас есть один светодиод (LED) и нужно знать, какой именно резистор нужно использовать. А также для расчета сопротивления и мощности резистора в цепи для группы светодиодов соединенных последовательно.

<<< Калькуляторы онлайн

Обзор

Каждый светоизлучающий диод (LED) пропускает через себя определенный ток, который они могут выдержать. Идем дальше, максимальный ток, даже на короткое время, приводит к повреждению светодиода. Таким образом, ограничение тока через светодиод с помощью резистора самая распространенная и простая практика. Обратите внимание, что этот метод не рекомендуется для мощных светодиодов, которые нуждаются в более надежной коммутации регулятора тока. Купить светодиоды.

Этот калькулятор поможет вам определить номинал резистора, чтобы добавить последовательно со светодиодом, ограничивая ток. Просто введите указанные значения и нажмите кнопку «Рассчитать». В качестве бонуса, он также будет рассчитать мощность, потребляемую светодиодом.

Уравнение

Vs =  Напряжение питания

Iled = Ток светодиода. Рабочий диапазон обычного 3 мм и 5 мм светодиодов составляет 10-30 миллиампер. Если доступ к datasheet светодиода невозможно, то без ущерба к светодиоду можно  предположить ток в 20 мА.

Vled = Падение напряжения на светодиоде. Падение напряжения на LED зависит от цвета, который он испускает. Ниже таблица каждого цвета и их соответствующее падение напряжения:

X = Количество светодиодов в цепи

Цвет	Падение напряжения (V)
Красный	2
Зелёный	2.1
Голубой	3.6
Белый	3.6
Жёлтый	2.1
Оранжевый	2.2
Янтарный	2.1
Инфракрасный	1.7
Другие	2

Определение полярности светодиода

Светодиод имеет положительный контакт (анод) и отрицательный  контакт (катод). Схематическое обозначение светодиода похоже на обычный диод (как показано выше), за исключением двух стрелок, направленных наружу. Анодом (+) обозначен треугольник и катодом (-) помечается линией.

Длинная ножка светодиода это почти всегда положительный контакт (анод), тогда покороче является отрицательным (катод). Кроме того, если вы посмотрите внутрь светодиод, мелкие куски металла подключен к аноду, а побольше подключен к катоду (см. рис. выше).

Купить светодиоды.

Какой резистор нужен для светодиода на 3 вольта

Самая простая гирлянда из светодиодов на 3 вольта

Светодиоды разного цвета имеют свою рабочую зону напряжения. Если мы видим светодиод на 3 вольта, то он может давать белый, голубой или зеленый свет. Напрямую подключать его к источнику питания, который генерирует более 3 вольт нельзя.

Расчет сопротивления резистора

Чтобы понизить напряжение на светодиоде, в цепь перед ним последовательно включают резистор. Основная задача электрика или любителя будет заключаться в том, чтобы правильно подобрать сопротивление.

В этом нет особой сложности. Главное, знать электрические параметры светодиодной лампочки, вспомнить закон Ома и определение мощности тока.

R=Uна резисторе/Iсветодиода

Iсветодиода – это допустимый ток для светодиода. Он обязательно указывается в характеристиках прибора вместе с прямым падением напряжения. Нельзя, чтобы ток, проходящий по цепи, превысил допустимую величину. Это может вывести светодиодный прибор из строя.

Зачастую на готовых к использованию светодиодных приборах пишут мощность (Вт) и напряжение или ток. Но зная две из этих характеристик, всегда можно найти третью. Самые простые осветительные приборы потребляют мощность порядка 0,06 Вт.

При последовательном включении общее напряжение источника питания U складывается из Uна рез. и Uна светодиоде. Тогда Uна рез.=U-Uна светодиоде

Предположим, необходимо подключить светодиодную лампочку с прямым напряжением 3 вольта и током 20 мА к источнику питания 12 вольт. Получаем:

R=(12-3)/0,02=450 Ом.

Обычно, сопротивление берут с запасом. Для того ток умножают на коэффициент 0,75. Это равносильно умножению сопротивления на 1,33.

Следовательно, необходимо взять сопротивление 450*1,33=598,5=0,6 кОм или чуть больше.

Мощность резистора

Для определения мощности сопротивления применяется формула:

P=U²/ R= Iсветодиода*(U-Uна светодиоде)

В нашем случае: P=0,02*(12-3)=0,18 Вт

Такой мощности резисторы не выпускаются, поэтому необходимо брать ближайший к нему элемент с большим значением, а именно 0,25 ватта. Если у вас нет резистора мощность 0,25 Вт, то можно включить параллельно два сопротивления меньшей мощности.

Количество светодиодов в гирлянде

Аналогичным образом рассчитывается резистор, если в цепь последовательно включено несколько светодиодов на 3 вольта. В этом случае от общего напряжения вычитается сумма напряжений всех лампочек.

Все светодиоды для гирлянды из нескольких лампочек следует брать одинаковыми, чтобы через цепь проходил постоянный одинаковый ток.

Максимальное количество лампочек можно узнать, если разделить U сети на U одного светодиода и на коэффициент запаса 1,15.

N=12:3:1,15=3,48

К источнику в 12 вольт можно спокойно подключить 3 излучающих свет полупроводника с напряжением 3 вольта и получить яркое свечение каждого из них.

Мощность такой гирлянды довольно маленькая. В этом и заключается преимущество светодиодных лампочек. Даже большая гирлянда будет потреблять у вас минимум энергии. Этим с успехом пользуются дизайнеры, украшая интерьеры, делая подсветку мебели и техники.

На сегодняшний день выпускаются сверхяркие модели с напряжением 3 вольта и повышенным допустимым током. Мощность каждого из них достигает 1 Вт и более, и применение у таких моделей уже несколько иное. Светодиод, потребляющий 1-2 Вт, применяют в модулях для прожекторов, фонарей, фар и рабочего освещения помещений.

Примером может служить продукция компании CREE, которая предлагает светодиодные продукты мощностью 1 Вт, 3Вт и т. д. Они созданы по технологиям, которые открывают новые возможности в этой отрасли.

le-diod.ru

Расчет резистора для светодиода

Привет друзья! Сегодня мы с вами будем рассчитывать резистор для светодиода. Не буду лить много воды, а сразу перейду к делу и объясню алгоритм расчета. Все что нам понадобится, это закон Ома для участка цепи!

Задача. Имеем источник напряжения 12 Вольт, необходимо запитать светодиод напряжением 3 Вольта, чтобы последний не сгорел.

Схема подключения выглядит следующим образом:

Смысл тут прост. Если напряжение источника 12 Вольт, а напряжение светодиода 3 Вольта, то необходим такой резистор R1, чтобы на нем падало 9 Вольт. 

Если был бы источник напряжения 36 Вольт, то необходим резистор R1 такого номинала, чтобы на нем падало 33 Вольта. Теперь давайте считать! 

1. Источник напряжения 12 Вольт, светодиод питается 3 Вольтами, падение на резисторе R1 = 12-3=9 Вольт. 

2. Ток, потребляемый 3 Вольтовым светодиодом в среднем 20 мА = 0,02 Ампер.
3. Далее вступает в бой закон Ома, I=U/R, отсюда следует, что R=U/I.

4. R1=9 Вольт/ 0,02 Ампер = 450 Ом. (на данном этапе нужно подставить в формулу не напряжение питания, а напряжение, которое должно упасть на резисторе R1).

5. Выбираем резистор из стандартного ряда, R1 = 470 Ом.

6. Далее мы рассчитаем минимальную мощность резистора. Напряжение, которое падает на резисторе 9 Вольт. Ток, текущий через резистор 0,02 Ампер.

7. Мощность находится по следующей формуле P=I*U, P= 9 Вольт*0,02 Ампер = 0,18 Вт.

8. Выбираем мощность резистора из стандартного ряда, P = 0,25 Вт.

Расчет окончен, наш резистор R1 = 470 Ом, 0,25 Вт.

Теперь давайте соберем схему и убедимся на практике в правильности нашего расчета. Резистор на 470 кОм я не нашел, но собрал из двух одни, на 480 кОм.

Напряжение на выходе источника напряжения 12 Вольт.

Напряжение, падающее на светодиоде равно  3,15 Вольт, остальное напряжение  падает на резисторе (8,85 Вольт).

Ну и ток, протекающий через резистор и светодиод равен 18 мА.

В принципе  расчет верен.

audio-cxem.ru

Расчет резистора для светодиода, калькулятор

Светодиод имеет очень небольшое внутреннее сопротивление, если его подключить напрямую к блоку питания, то сила тока будет достаточной высокой, чтобы он сгорел. Медные или золотые нити, которыми кристалл подключается к внешним выводам, могут выдерживать небольшие скачки, но при сильном превышении перегорают и питание прекращает поступать на кристалл. Онлайн расчёт резистора для светодиода производится на основе его номинальной рабочей силы тока.

Содержание

• 1. Онлайн калькулятор
• 2. Основные параметры
• 3. Особенности дешёвых ЛЕД

Онлайн калькулятор

Предварительно составьте схему подключения, чтобы избежать ошибок в расчётах. Онлайн калькулятор покажет вам точное сопротивление  в Омах. Как правило окажется, что резисторы с таким номиналом не выпускаются, и вам будет показан ближайший стандартный номинал. Если не удаётся сделать точный подбор сопротивления, то используйте больший номинал. Подходящий номинал можно сделать подключая сопротивление параллельно или последовательно. Расчет сопротивления для светодиода можно не делать, если использовать мощный переменный или подстроечный резистор. Наиболее распространены типа 3296 на 0,5W. При использовании питания на 12В, последовательно можно подключить до 3 LED.

Резисторы бывают разного класса точности, 10%, 5%, 1%. То есть их сопротивление может погрешность в этих пределах в положительную или отрицательную сторону.

Не забываем учитывать и мощность токоограничивающего резистора, это его способность рассеивать определенное количество тепла.  Если она будет мала, то он перегреется и выйдет из строя, тем самым разорвав электрическую цепь.

Чтобы определить полярность можно подать небольшое напряжение или использовать функцию проверки диодов на мультиметре. Отличается от режима измерения сопротивления, обычно подаётся от 2В до 3В.

Основные параметры

Отличие характеристик кристаллов для дешевых ЛЕД

Так же при расчёте светодиодов следует учитывать разброс параметров, для дешевых они будут максимальны, для дорогих они будут более одинаковыми.  Чтобы проверить этот параметр, необходимо включить их в равных условиях, то есть последовательно. Уменьшая тока или напряжение снизить яркость до слегка светящихся точек. Визуально вы сможете оценить, некоторые будут светится ярче, другие тускло.  Чем равномернее они горят, тем меньше разброс. Калькулятор расчёта резистора для светодиода подразумевает, что характеристики светодиодных чипов идеальные, то есть отличие равно нулю.

Напряжение падения для распространенных моделей маломощных до 10W может быть от 2В до 12В. С ростом мощности увеличивается количество кристаллов в COB  диоде, на каждом есть падение. Кристаллы включаются цепочками последовательно, затем они объединяются в параллельные цепи. На мощностях от  10W до 100W снижение растёт с 12В до 36В.

Этот параметр должен быть указан в технических характеристиках LED чипа  и зависит от назначения:

• цвета синий, красный, зелёный, желтый;
• трёхцветный RGB;
• четырёхцветный RGBW;
• двухцветный, теплый и холодный белый.

Особенности дешёвых ЛЕД

Прежде чем подобрать резистор для светодиода на онлайн калькуляторе, следует убедится в параметрах диодов. Китайцы на Aliexpress продают множество led, выдавая их за фирменные. Наиболее популярны модели  SMD3014, SMD 3528, SMD2835, SMD 5050, SMD5630, SMD5730. Всё самое плохое обычно делается под брендом Epistar.

Например, чаще всего китайцы обманывают на SMD5630 и SMD5730. Цифры в маркировке обозначают лишь размер корпуса 5,6мм на 3,0мм. В фирменных такой большой корпус используется для установки мощных кристаллов на 0,5W , поэтому у покупателей диодов СМД5630 напрямую ассоциируется с мощностью 0,5W. Хитрый китаец этим пользуется, и в корпус 5630 устанавливает дешевый и слабенький кристалл в среднем на 0,1W , при этом указывая потребление энергии 0,5W.

Китайские светодиодные лампы кукурузы

Наглядным примером будут автомобильные лампы и светодиодные кукурузы, в которых поставлено большое количество слабеньких и некачественных ЛЕД чипов. Обычный покупатель считает, чем больше светодиодов чем лучше светит и выше мощность.

Автомобильные лампы на самых слабых лед 0,1W

Чтобы сэкономить денежку, мои  светодиодные коллеги ищут приличные ЛЕД на Aliexpress. Ищут хорошего продавца, который обещает определённые параметры, заказывают , ждут доставку месяц. После тестов оказывается, что китайский продавец обманул, продал барахло. Повезёт, если на седьмой раз придут приличные диоды, а не барахло.  Обычно сделают 5 заказов, и не добившись результата и идут делать заказ в отечественный магазин, который может сделать обмен.

Download WordPress ThemesFree Download WordPress ThemesPremium WordPress Themes DownloadDownload Best WordPress Themes Free Downloadudemy paid course free downloadDownload WordPress Themesdownload udemy paid course for free

led-obzor.ru

Как подключить светодиод к батарейке: 1,5 и 3 Вольта, 9В Крона

Доступность и относительно невысокие цены на сверхъяркие светодиоды (LED) позволяют использовать их в различных любительских устройствах. Начинающие радиолюбители, впервые применяющие LED в своих конструкциях, часто задаются вопросом, как подключить светодиод к батарейке? Прочтя этот материал, читатель узнает, как зажечь светодиод практически от любой батарейки, какие схемы подключения LED можно использовать в том или ином случае, как выполнить расчет элементов схемы.

К каким батарейкам можно подключать светодиод?

В принципе, просто зажечь светодиод, можно от любой батарейки. Разработанные радиолюбителями и профессионалами электронные схемы позволяют успешно справиться с этой задачей. Другое дело, сколько времени будет непрерывно работать схема с конкретным светодиодом (светодиодами) и конкретной батарейкой или батарейками.

Для оценки этого времени следует знать, что одной из основных характеристик любых батарей, будь то химический элемент или аккумулятор, является емкость. Емкость батареи – С выражается в ампер-часах. Например, емкость распространенных пальчиковых батареек формата ААА, в зависимости от типа и производителя, может составлять от 0.5 до 2.5 ампер-часов. В свою очередь светоизлучающие диоды характеризуются рабочим током, который может составлять десятки и сотни миллиампер. Таким образом, приблизительно рассчитать, на сколько хватит батареи, можно по формуле:

T= (C*Uбат)/(Uраб.led*Iраб.led)

В данной формуле в числителе стоит работа, которую может совершить батарея, а в знаменателе мощность, которую потребляет светоизлучающий диод. Формула не учитывает КПД конкретно схемы и того факта, что полностью использовать всю емкость батареи крайне проблематично.

При конструировании приборов с батарейным питанием обычно стараются, чтобы их ток потребления не превышал 10 – 30% емкости батареи. Руководствуясь этим соображением и приведенной выше формулой можно оценить сколько нужно батареек данной емкости для питания того или иного светодиода.

Как подключить от пальчиковой батарейки АА 1,5В

К сожалению, не существует простого способа запитать светодиод от одной пальчиковой батарейки. Дело в том, что рабочее напряжение светоизлучающих диодов обычно превышает 1.5 В. Для сверхьярких светодиодов эта величина лежит в диапазоне 3.2 – 3.4В. Поэтому для питания светодиода от одной батарейки потребуется собрать преобразователь напряжения. Ниже приведена схема простого преобразователя напряжения на двух транзисторах с помощью которого можно питать 1 – 2 сверхъярких LED с рабочим током 20 миллиампер.

Данный преобразователь представляет собой блокинг-генератор, собранный на транзисторе VT2, трансформаторе Т1 и резисторе R1. Блокинг-генератор вырабатывает импульсы напряжения, которые в несколько раз превышают напряжение источника питания. Диод VD1 выпрямляет эти импульсы. Дроссель L1, конденсаторы C2 и С3 являются элементами сглаживающего фильтра.

Транзистор VT1, резистор R2 и стабилитрон VD2 являются элементами стабилизатора напряжения. Когда напряжение на конденсаторе С2 превысит 3.3 В, стабилитрон открывается и на резисторе R2 создается падение напряжения. Одновременно откроется первый транзистор и запирет VT2, блокинг-генератор прекратит работу. Тем самым достигается стабилизация выходного напряжения преобразователя на уровне 3.3 В.

В качестве VD1 лучше использовать диоды Шоттки, которые имеют малое падение напряжения в открытом состоянии.

Трансформатор Т1 можно намотать на кольце из феррита марки 2000НН. Диаметр кольца может быть 7 – 15 мм. В качестве сердечника можно использовать кольца от преобразователей энергосберегающих лампочек, катушек фильтров компьютерных блоков питания и т. д. Обмотки выполняют эмалированным проводом диаметром 0.3 мм по 25 витков каждая.

Данную схему можно безболезненно упростить, исключив элементы стабилизации. В принципе схема может обойтись и без дросселя и одного из конденсаторов С2 или С3 . Упрощенную схему может собрать своими руками даже начинающий радиолюбитель.

Cхема хороша еще тем, что будет непрерывно работать, пока напряжение источника питания не снизится до 0.8 В.

Как подключить от 3В батарейки

Подключить сверхъяркий светодиод к батарее 3 В можно не используя никаких дополнительных деталей. Так как рабочее напряжение светодиода несколько больше 3 В, то светодиод будет светить не в полную силу. Иногда это может быть даже полезным. Например, используя светодиод с выключателем и дисковый аккумулятор на 3 В (в народе называемая таблеткой), применяемый в материнских платах компьютера, можно сделать небольшой брелок-фонарик. Такой миниатюрный фонарик может пригодиться в разных ситуациях.

От такой батарейки — таблетки на 3 Вольта можно запитать светодиод

Используя пару батареек 1.5 В и покупной или самодельный преобразователь для питания одного или нескольких LED, можно изготовить более серьезную конструкцию. Схема одного из подобных преобразователей (бустеров) изображена на рисунке.

Бустер на основе микросхемы LM3410 и нескольких навесных элементов имеет следующие характеристики:

• входное напряжение 2.7 – 5.5 В.
• максимальный выходной ток до 2.4 А.
• количество подключаемых LED от 1 до 5.
• частота преобразования от 0.8 до 1.6 МГц.

Выходной ток преобразователя можно регулировать, изменяя сопротивление измерительного резистора R1. Несмотря на то, что из технической документации следует, что микросхема рассчитана на подключение 5-ти светодиодов, на самом деле к ней можно подключать и 6. Это обусловлено тем, что максимальное выходное напряжение чипа 24 В. Еще LM3410 позволяет регулировать яркость свечения светодиодов (диммирование). Для этих целей служит четвертый вывод микросхемы (DIMM). Диммирование можно осуществлять, изменяя входной ток этого вывода.

Как подключить от 9В батарейки Крона

«Крона» имеет относительно небольшую емкость и не очень подходит для питания мощных светодиодов. Максимальный ток такой батареи не должен превышать 30 – 40 мА. Поэтому к ней лучше подключить 3 последовательно соединенных светоизлучающих диода с рабочим током 20 мА. Они, как и в случае подключения к батарейке 3 вольта не будут светить в полную силу, но зато, батарея прослужит дольше.

Схема питания от батарейки крона

В одном материале трудно осветить все многообразие способов подключения светодиодов к батареям с различным напряжением и емкостью. Мы постарались рассказать о самых надежных и простых конструкциях. Надеемся, что этот материал будет полезен как начинающим, так и более опытным радиолюбителям.

ledno.ru

Расчет резистора для светодиода. Онлайн калькулятор

Светодиод (светоизлучающий диод) — излучает свет в тот момент, когда через него протекает электрический ток. Простейшая схема для питания светодиодов состоит из источника питания, светодиода и резистора, подключенного последовательно с ним.

Такой резистор часто называют балластным или токоограничивающим резистором. Возникает вопрос: «А зачем светодиоду резистор?». Токоограничивающий резистор необходим для ограничения тока, протекающего через светодиод, с целью защиты его от сгорания. Если напряжение источника питания равно падению напряжения на светодиоде, то в таком резисторе нет необходимости.

Расчет резистора для светодиода

Сопротивление балластного резистора легко рассчитать, используя закон Ома и правила Кирхгофа. Чтобы рассчитать необходимое сопротивление резистора, нам необходимо из напряжения источника питания вычесть номинальное напряжение светодиода, а затем эту разницу разделить на рабочий ток светодиода:

где:

• V — напряжение источника питания
• V_LED — напряжение падения на светодиоде
• I – рабочий ток светодиода

 Ниже представлена таблица зависимости рабочего напряжения светодиода от его цвета:

Хотя эта простая схема широко используется в бытовой электронике, но все же она не очень эффективна, так как избыток энергии источника питания рассеивается на балластном резисторе в виде тепла. Поэтому, зачастую используются более сложные схемы (драйверы для светодиодов) которые обладают большей эффективностью.

Давайте, на примере выполним расчет сопротивления резистора для светодиода.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Мы имеем:

• источник питания: 12 вольт
• напряжение светодиода: 2 вольта
• рабочий ток светодиода: 30 мА

Рассчитаем токоограничивающий резистор, используя формулу:

Получается, что наш резистор должен иметь сопротивление 333 Ом. Если точное значение из номинального ряда резисторов подобрать не получается, то необходимо взять ближайшее большее сопротивление. В нашем случае это будет 360 Ом (ряд E24).

Последовательное соединение светодиодов

Часто несколько светодиодов подключают последовательно к одному источнику напряжения. При последовательном соединении одинаковых светодиодов их общий ток потребления равняется рабочему току одного светодиода, а общее напряжение равно сумме напряжений падения всех светодиодов в цепи.

Поэтому, в данном случае, нам достаточно использовать один резистор для всей последовательной цепочки светодиодов.

Пример расчета сопротивления резистора при последовательном подключении.

В этом примере два светодиода соединены последовательно. Один красный светодиод с напряжением 2В и один ультрафиолетовый светодиод с напряжением 4,5В. Допустим, оба имеют номинальную силу тока 30 мА.

Из правила Кирхгофа следует, что сумма падений напряжения во всей цепи равна напряжению источника питания. Поэтому на резисторе напряжение должно быть равно напряжению источника питания минус сумма падения напряжений на светодиодах.

Используя закон Ома, вычисляем значение сопротивления ограничительного резистора:

Резистор должен иметь значение не менее 183,3 Ом.

Обратите внимание, что после вычитания падения напряжений у нас осталось еще 5,5 вольт. Это дает возможность подключить еще один светодиод (конечно же, предварительно пересчитав сопротивление резистора)

Параллельное соединение светодиодов

Так же можно подключить светодиоды и параллельно, но это создает больше проблем, чем при последовательном соединении.

Ограничивать ток параллельно соединенных светодиодов одним общим резистором не совсем хорошая идея, поскольку в этом случае все светодиоды должны иметь строго одинаковое рабочее напряжение. Если какой-либо светодиод будет иметь меньшее напряжение, то через него потечет больший ток, что в свою очередь может повредить его.

И даже если все светодиоды будут иметь одинаковую спецификацию, они могут иметь разную вольт-амперную характеристику из-за различий в процессе производства. Это так же приведет к тому, что через каждый светодиод будет течь разный ток. Чтобы свести к минимуму разницу в токе, светодиоды, подключенные в параллель, обычно имеют балластный резистор для каждого звена.

Онлайн калькулятор расчета резистора для светодиода

Этот онлайн калькулятор  поможет вам найти нужный номинал резистора  для светодиода, подключенного по следующей схеме:

примечание: разделителем  десятых является точка, а не запятая

Формула расчета сопротивления резистора онлайн калькулятора

Сопротивление резистора  = (U – U_F)/ I_F 

• U – источник питания;
• U_F – прямое напряжение светодиода;
• I_F – ток светодиода (в миллиамперах).

Примечание:   Слишком сложно найти резистор с сопротивлением, которое получилось при расчете. Как правило, резисторы выпускаются  в стандартных значениях (номинальный ряд). Если вы не можете найти необходимый резистор, то  выберите ближайшее  бо́льшее значение сопротивления, которое вы рассчитали.

Например, если у вас получилось сопротивление 313,4 Ом, то   возьмите ближайшее стандартное значение, которое составляет 330 Ом. Если ближайшее значение является недостаточно близким, то вы можете получить необходимое сопротивление путем последовательного или параллельного соединения нескольких резисторов.

Резисторы

для светодиодных цепей | Применение резистора

Резисторы в схемах светодиодов

Светодиод (светоизлучающий диод) излучает свет, когда через него проходит электрический ток. Самая простая схема для питания светодиода — это источник напряжения с последовательно соединенными резистором и светодиодом. Такой резистор часто называют балластным резистором. Балластный резистор используется для ограничения тока через светодиод и предотвращения чрезмерного тока, который может привести к его перегоранию. Если источник напряжения равен падению напряжения светодиода, резистор не требуется.Светодиоды также доступны в интегрированном корпусе с резистором, подходящим для работы светодиода.

Сопротивление балластного резистора легко вычислить, используя закон Ома и законы Кирхгофа. Номинальное напряжение светодиода вычитается из источника напряжения и затем делится на желаемый рабочий ток светодиода:

$$ R = \ frac {V — V_ {LED}} {I} $$

Где В, — источник напряжения, В _LED — напряжение светодиода, а I — ток светодиода.Таким образом вы сможете подобрать резистор, подходящий для правильной работы светодиода.

Эту простую светодиодную схему с балластным резистором можно использовать в качестве индикатора включения DVD-плеера или монитора компьютера. Хотя эта схема широко используется в бытовой электронике, она не очень эффективна, поскольку избыточная энергия от источника напряжения рассеивается балластным резистором. Поэтому иногда применяются более сложные схемы для повышения энергоэффективности.

Пример простой схемы светодиода

В следующем примере светодиод с напряжением 2 В и током 30 мА должен быть подключен к источнику питания 12 В.

Балластный резистор можно рассчитать по формуле:

$$ R = \ frac {V — V_ {LED}} {I} = \ frac {12 — 2} {0.03} = 333 \ Omega $$

Сопротивление резистора должно составлять 333 Ом. Если точное значение недоступно, выберите следующее более высокое значение сопротивления, чтобы ток оставался ниже пределов светодиода.

Несколько светодиодов в последовательной цепи

Часто несколько светодиодов подключаются к одному источнику напряжения последовательным соединением.Таким образом, несколько резисторов могут использовать один и тот же ток. Поскольку ток через все последовательно соединенные светодиоды одинаков, они должны быть одного типа. Обратите внимание, что для освещения одного светодиода в этой цепи требуется столько же энергии, сколько для нескольких последовательно соединенных светодиодов. Источник напряжения должен обеспечивать достаточно большое напряжение для суммы падений напряжения светодиодов и резистора. Обычно напряжение источника на 50 процентов выше суммы напряжений светодиодов. В качестве альтернативы можно использовать источник более низкого напряжения и более низкий ток, компенсируя более низкую яркость каждого отдельного светодиода за счет использования большего количества светодиодов.Кроме того, снижаются тепловые потери, а светодиоды имеют более длительный срок службы из-за меньшей нагрузки.

Пример нескольких светодиодов в серии

В этом примере два светодиода соединены последовательно. Один красный светодиод с напряжением 2 В и синий светодиод с 4,5 В. Оба имеют номинальную силу тока 30 мА. Законы Кирхгофа говорят нам, что сумма падений напряжения в цепи равна нулю. Следовательно, напряжение резистора должно быть равно источнику напряжения за вычетом суммы падений напряжения светодиодов.По закону Ома рассчитываем значение сопротивления балластного резистора:

$$ R = \ frac {V — V_ {LED1} — V_ {LED2}} {I} = \ frac {12 — 2 — 4.5} {0.03} = 183.3 \ Omega $$

Сопротивление должно быть не менее 183,3 Ом. Обратите внимание, что падение напряжения на резисторе составляет 5,5 В. Можно было бы подключить в схему дополнительные светодиоды.

Несколько светодиодов в параллельной цепи

Можно подключить светодиоды параллельно, но это может создать больше проблем, чем последовательные цепи.Прямые напряжения светодиодов должны точно совпадать, в противном случае загорится только светодиод с самым низким напряжением и, возможно, перегорят из-за избыточного тока. Даже если светодиоды имеют одинаковую спецификацию, они могут иметь плохое соответствие ВАХ из-за различий в производственном процессе. Это заставляет светодиоды пропускать другой ток. Чтобы минимизировать разницу в токе, параллельно включенные светодиоды обычно имеют балластный резистор для каждой ветви.

Как работает светодиод?

Светодиод (светоизлучающий диод) — это полупроводниковый прибор.По сути, это соединение P-N с выводами, прикрепленными к каждой стороне. Идеальный диод имеет нулевое сопротивление при прямом смещении и бесконечное сопротивление при обратном смещении. Однако в реальных диодах на диоде должно быть небольшое напряжение, чтобы он проводил. Это напряжение, наряду с другими характеристиками, определяется материалами и конструкцией диода. Когда напряжение прямого смещения становится достаточно большим, избыточные электроны с одной стороны перехода начинают объединяться с дырками с другой стороны.Когда это происходит, электроны переходят в менее энергичное состояние и выделяют энергию. В светодиодах эта энергия выделяется в виде фотонов. Материалы, из которых изготовлен светодиод, определяют длину волны и, следовательно, цвет излучаемого света. Первые светодиоды были сделаны из арсенида галлия и излучали красный свет. Сегодня светодиоды изготавливаются из самых разных материалов и могут излучать разные цвета. Напряжение варьируется от примерно 1,6 В для красных светодиодов до примерно 4,4 В для ультрафиолетовых. Знание правильного напряжения важно, потому что приложение слишком большого напряжения на диоде может вызвать больший ток, чем светодиод может безопасно выдержать.

светодиода сегодня выпускаются малой и большой мощности. Светодиоды обычно выделяют меньше тепла и потребляют меньше энергии, чем лампы накаливания такой же яркости. Они также служат дольше, чем аналогичные лампочки. Светодиоды используются в широком спектре осветительных и светочувствительных приложений.

Использование светодиодов в качестве фотодиодов

В качестве фотодиодов можно использовать

светодиода. Фотодиоды — это полупроводники, которые ведут себя противоположно светодиодам. В то время как светодиод будет излучать свет, когда он проводит, фотодиод будет генерировать ток при воздействии света с правильной длиной волны.Светодиод будет демонстрировать эту характеристику при воздействии света с длиной волны ниже его нормальной рабочей длины волны. Это позволяет использовать светодиоды в таких схемах, как датчики света и оптоволоконные цепи связи.

Светодиодный символ

Когда и зачем светодиодам нужны токоограничивающие резисторы?

Если вы работаете с какой-либо схемой, включающей светодиоды, вы могли столкнуться с предупреждениями или рекомендациями всегда использовать резистор, ограничивающий ток.

Мы составили это руководство, чтобы помочь любому, от новичка в домашних условиях до тех, кто занимается проектированием и изготовлением печатных плат для светодиодного освещения, полностью понять, когда, почему и как выбирать соответствующий ограничивающий ток резистор.

Понимание кривой ВАХ светодиодов

Как и в случае с любым пассивным полупроводниковым компонентом, понимание кривой ВАХ (тока в зависимости от напряжения) имеет решающее значение при проектировании схемы вокруг них.

Светодиод, по сути, является диодом и имеет нелинейную кривую ВАХ. Другими словами, соотношение между входным напряжением и входным током не является прямой линией.

Например, давайте посмотрим на прямой ток при 2,7 В — примерно 20 мА.Если мы увеличим напряжение на 0,1 В до 2,8 В, прямой ток увеличится примерно на 30–50 мА. Если мы затем увеличим его еще на 0,1 В до 2,9 В, прямой ток увеличится на 35 мА до 85 мА.

По мере увеличения напряжения скорость увеличения прямого тока также увеличивается. Небольшие изменения прямого напряжения могут привести к очень большим изменениям прямого тока.

Таким образом, драйверы светодиодов с постоянным током являются предпочтительным методом управления светодиодами — они работают на одном токе и соответственно регулируют свое выходное напряжение, гарантируя, что прямой ток остается стабильным.Когда используется вход постоянного тока, токоограничивающий резистор не требуется.

Что делать, если вы используете источники питания постоянного напряжения

Однако источники питания постоянного тока обычно более дороги и ограничены в своей гибкости. В результате почти все светодиодные ленты и другие модули используют вход постоянного напряжения.

Источники питания постоянного напряжения имеют фиксированный уровень выходного напряжения и могут производить любой уровень выходного тока от 0 мА до его номинального максимума (который вполне может быть выше номинального максимума для светодиодов и светодиодной системы).

Но, как мы видели выше, из-за нелинейной зависимости между прямым током и прямым напряжением, входы питания постоянного напряжения нуждаются в дополнительной модификации для безопасного использования со светодиодными системами по следующим причинам:

1) Прямое напряжение светодиода не работает. обязательно соответствовать таковому по уровню напряжения блока питания. Например, на основе тех же технических характеристик светодиодов, что и выше, если у вас есть источник питания с постоянным напряжением 3,0 В, прямой ток также будет ограничен 135 мА.

Что, если мы хотим запустить светодиод на 20 мА, используя тот же источник питания? Нам нужно будет предоставить светодиоду только 2,7 В вместо 3,0 В. Однако, поскольку большинство блоков питания не имеют опции выхода переменного напряжения, невозможно достичь 2,7 В на светодиодах с помощью одного только блока питания. .

Что нам делать?

Ответ состоит в том, чтобы подключить резистор последовательно со светодиодом и позволить резистору «понизить» напряжение светодиода на 0,3 В.

Как рассчитать номинал резистора? Мы используем закон Ома, который гласит, что V = IR, и подставляем 0.3 В (падение напряжения) для V и 0,02 А (желаемый прямой ток) для I. Решение для R дает нам 15 Ом.

Подобные расчеты могут быть выполнены независимо от задействованного напряжения — например, для светодиодных лент 12В и 24В.

В условиях массового производства изменения прямого напряжения светодиодов неизбежны и приводят к появлению нескольких ячеек напряжения. В идеале светодиоды из каждого бункера напряжения имеют разные пары номиналов резисторов, рассчитанные для обеспечения одинакового потребления прямого тока, независимо от бункера напряжения светодиодов.В противном случае могут возникнуть более широкие вариации в потребляемом прямом токе и, следовательно, яркости.

Каждая из вышеперечисленных строк представляет собой отдельную ячейку напряжения. Чтобы получить 60 мА для всех светодиодных бункеров, необходимо использовать резисторы разных спецификаций, чтобы получить разные прямые напряжения, необходимые для достижения одинаковых 60 мА.

2) Токоограничивающие резисторы защищают от повышения напряжения

Мы видели выше, что светодиоды имеют нелинейную зависимость между прямым током и прямым напряжением.В результате небольшое увеличение напряжения может привести к значительному увеличению прямого тока, что приведет к потенциальной перегрузке по току и отказу устройства.

В отличие от диодов, резисторы имеют линейную зависимость между прямым током и прямым напряжением (как показано законом Ома).

Следовательно, увеличение прямого напряжения приведет к такому же пропорциональному увеличению прямого тока независимо от уровня напряжения. Это свойство резисторов, включенных в схему светодиода, может помочь смягчить эффекты повышения напряжения.

Почему должно увеличиваться напряжение?

Первая возможность — нестабильный источник питания со значительным шумом или пульсацией. Если есть проблемы с источником питания постоянного напряжения, обеспечивающим нестабильный постоянный ток, прямое напряжение и периодические всплески, и наличие резисторов, ограничивающих ток, поможет смягчить соответствующий всплеск прямого тока.

Второе, более предсказуемое и распространенное свойство самих светодиодных устройств.

По мере нагрева светодиода его прямое напряжение уменьшается, если прямой ток остается постоянным.Это обычно показано в технических характеристиках светодиодов на следующей диаграмме изменения температуры и прямого напряжения:

Это полезная информация при проектировании цепи постоянного тока, поскольку она дает нам информацию об истинном диапазоне прямых напряжений, которые мы можем увидеть в системе. Но давайте перефразируем тот же принцип с точки зрения постоянного напряжения:

Когда светодиод нагревается, его прямой ток увеличивается, если мы сохраняем постоянное прямое напряжение.

Графически мы можем показать тот же принцип на одной диаграмме (ниже).Если мы используем перспективу постоянного тока, мы можем сказать, что кривая сдвигается влево при повышении температуры. Или, если мы используем перспективу постоянного напряжения, мы можем сказать, что кривая смещается вверх при повышении температуры.

Тепловыделение светодиода в первую очередь зависит от его общего рассеивания мощности. Следовательно, тот факт, что прямой ток возрастает при повышении его температуры, потенциально катастрофичен, потому что более высокий прямой ток еще больше увеличит температуру светодиода, в свою очередь, еще больше увеличивая его прямой ток в контуре положительной обратной связи.Это называется тепловым разгоном светодиодной системы и в лучшем случае приведет к катастрофическим сбоям и, возможно, к возгоранию и задымлению.

Токоограничивающий резистор помогает смягчить эффект увеличения напряжения благодаря своей линейной ВАХ. Кроме того, резисторы ведут себя противоположно светодиодам в зависимости от их температуры — с повышением температуры сопротивление также увеличивается.

Эта простая, но полезная особенность резисторов побудила некоторых также называть резисторы, используемые таким образом, балластными резисторами.

Bottom Line

Светодиодные устройства по своей природе управляются током и плохо реагируют на колебания напряжения.

Если вы строите светодиодную систему с использованием источников питания постоянного напряжения, вы должны быть абсолютно готовы использовать токоограничивающие резисторы для обеспечения стабильной и безопасной работы светодиодных устройств.

Нужна помощь в создании светодиодной схемы? Свяжитесь с нами, чтобы обсудить сегодня!

Как запитать светодиод

Хотя это очень простой вопрос, как запитать светодиод, вероятно, один из наших наиболее часто задаваемых вопросов.Вот несколько простых шагов, чтобы начать работу со светодиодами на макетной плате. Математика выбора токоограничивающего резистора также рассматривается в этом руководстве.

Несколько соображений:
• Несмотря на то, что существуют специальные наборы микросхем светодиодных драйверов, мы собираемся оставить это для основных компонентов.
• Мы будем использовать светодиоды малой мощности. Для сверхъярких светодиодов могут потребоваться другие компоненты.

Как это работает:
Светодиод (светоизлучающий диод) — это основной полупроводник, который излучает свет при включении питания.Так же, как диод, они работают как односторонняя дверь для электричества. Не вдаваясь в физику этого явления, скажу, что когда энергия проходит через светодиод, свет излучается этим диодом посредством электролюминесценции. Светодиоды очень эффективны по сравнению с лампами накаливания и нашли свое применение практически во всех элементах электроники — так что хорошо знать, как их использовать!

Необходимых деталей:

Схема

Эта удобная маленькая диаграмма показывает, где находится каждая из частей.Не волнуйтесь, если это покажется вам слишком сложным, мы рассмотрим это шаг за шагом!

Светодиод

Как упоминалось выше, светодиод — это диод, излучающий свет. Диоды работают как односторонняя дверь для электричества и пропускают ток только в одном направлении. Хотя это не самая сложная проблема для решения, приятно знать, как подключить светодиод, чтобы он заработал с первого раза, особенно когда они впаяны в цепь! Стандартные светодиоды, которые мы используем в этом руководстве (и носим с собой в магазине), всегда будут иметь более длинный вывод и более короткий вывод.Более длинный вывод является анодом и всегда будет подключен к положительной стороне вашей цепи. Более короткий вывод известен как катод и всегда идет к заземлению / отрицательной стороне вашей цепи. Помните об этом, вставляя его в макетную плату. На макетной схеме над анодом изображен штырь с изгибом прямо под светодиодом.

Токоограничивающий резистор

Светодиоды

имеют номинальное прямое напряжение и номинальный ток. Простое подключение светодиода к нашей аккумуляторной батарее, скорее всего, приведет к его сильному нагреву и, в конечном итоге, к выходу из строя.Причина, по которой он нагревается и выходит из строя, заключается в том, что аккумулятор имеет более высокое напряжение, чем требует светодиод. Ток, протекающий через светодиод, экспоненциально зависит от напряжения на светодиоде, поэтому даже небольшое увеличение напряжения по сравнению с прямым напряжением светодиода приведет к огромному увеличению тока (а также к яркой вспышке, небольшому нагреву и мертвый светодиод). Вот почему нам нужно использовать токоограничивающий резистор.

К сожалению, здесь требуется небольшая математика, поскольку требуемый резистор будет меняться в зависимости от входного напряжения, светодиода и количества последовательно соединенных светодиодов.Мы займемся этим в следующем разделе.

Расчет необходимого резистора

Формула, с которой мы будем работать, довольно проста — нам просто нужно подставить несколько значений.

• Прямое напряжение светодиода — обычно находится в техническом описании светодиодов (или на нашей странице продукта)
• LED Current — также можно найти в спецификации светодиодов (или на нашей странице продукта)
• Входное напряжение — это напряжение нашего источника питания (в данном случае батарей)

Чтобы вычислить сопротивление в Ом, мы просто вычтем прямое напряжение светодиода из входного напряжения и разделим его на ток светодиода (в амперах, а не в миллиамперах!).

Итак, с нашим зеленым светодиодом: если наше входное напряжение составляет 6,0 В (4 батарейки АА по 1,5 В каждая), прямое напряжение светодиода составляет 2,1 В (указано на странице продукта), а ток светодиодов составляет 20 мА (указано на страницу товара), то это будет выглядеть так:

6,0 В - 2,1 В = 3,9 В  // Напряжение аккумулятора минус прямое напряжение светодиода. 
3,9 В / 0,02 А = 195 Ом  // Результирующее напряжение, деленное на ток светодиода (не забудьте преобразовать ваши 20 мА в значение в амперах) 
 

Наш идеальный резистор был бы 195 Ом.Поскольку резистор на 195 Ом не очень распространен, мы перейдем к следующему по величине общему значению, которое представляет собой резистор 220 Ом. Если у вас нет ни одного лежащего поблизости, то, как правило, подъем немного выше никому не повредит.

Теперь давайте разберемся с красным светодиодом; Вход 6,0 В, прямое напряжение светодиода составляет 1,85 В, а ток светодиода — 20 мА, поэтому:

6,0 В - 1,85 В = 4,15 В
4,15 В / 0,02 А = 207,5 Ом
 

Опять же, резистор 207,5 Ом не совсем обычный, поэтому мы перейдем к следующему наибольшему общему значению резистора, которое составляет 220 Ом.

Расчет необходимого резистора — Часть 2

Итак, мы определили значение сопротивления резистора, который нам понадобится, но есть еще одна вещь, которую мы должны учитывать с резисторами: их тепловые характеристики (сколько мощности они могут рассеять, прежде чем станут слишком горячими!) — это измеряется в ваттах. Наиболее распространенные резисторы рассчитаны на 1/4 Вт, и это обычно подходит для большинства приложений, но давайте сделаем математику, чтобы быть уверенным.

Нам нужно посчитать, сколько Вт резистору придется «сгореть».Для этого нам нужно немного больше математики; так что давайте снова начнем с зеленого светодиода:

Сначала нам нужно знать, какой ток будет потреблять светодиод — наш идеальный резистор на 195 Ом означал бы, что мы потребляем ровно 20 мА, но поскольку мы не используем этот резистор, светодиод фактически потребляет немного меньше. Чтобы понять это, мы просто обратим уравнение, которое мы использовали выше. Наши известные значения:

• резистор на 220 Ом
• Входное напряжение от аккумуляторов на 6.0V
• светодиодное прямое напряжение, которое составляет 2,1 В

Итак, когда мы изменим уравнение для получения прямого тока светодиода, он будет выглядеть так:

6,0 В - 2,1 В = 3,9 В  // Напряжение аккумулятора минус прямое напряжение светодиода 
3,9 В / 220 Ом = 0,01772 А (или 17,7 мА)  // Результирующее напряжение, деленное на резистор, мы будем использовать 
 

Таким образом, общий ток, протекающий через цепь, составит 17,7 мА — хорошо знать, что такой ток должен пройти через резистор — но это не совсем то, что мы ищем.Нам нужно выяснить, сколько ватт. Для этого нам нужно умножить общий ток на напряжение. Поскольку светодиод «потребляет» 2,1 В из 6,0 В, с которых мы начали, резистор работает только с остальным, в данном случае 3,9 В. Математика будет выглядеть так:

6,0 В - 2,1 В = 3,9 В  // Напряжение аккумулятора минус прямое напряжение светодиода 
3,9 В * 17,7 мА = 69,03 мВт или 0,06903 Вт.  // Результирующее напряжение, умноженное на общий потребляемый ток 
 

Поскольку наш резистор рассчитан на 250 мВт (1/4 Вт), а в нашей схеме используется только 69.03 мВт — будет работать! Математика для нашего красного светодиода будет выглядеть так:

6,0 В - 1,85 В = 4,15 В
4,15 В / 220 Ом = 0,01886 А (или 18,9 мА)

6,0 В - 1,85 В = 4,15 В
4,15 В * 18,9 мА = 78,28 мВт или 0,07828 Вт.
 

Чтоб тоже работала! Самый простой способ подумать об этом: по мере увеличения разницы напряжений между входом и прямым напряжением светодиода или увеличения тока светодиода потребность в резисторе большего размера станет проблемой.

Итак, куда идет этот резистор?

Хорошо, теперь, когда вся математика не мешает, давайте поговорим о чем-то более простом: как связать все это вместе! Единственное, что действительно имеет значение, это то, что анод светодиода подключен к плюсу (питание), а катод светодиода подключен к минусу (заземление). Поскольку этот резистор используется только для ограничения тока в цепи, он может располагаться с любой стороны светодиода. Размещение резистора на положительной (анодной) стороне резистора не будет иметь никакого эффекта, чем размещение резистора на отрицательной (катодной) стороне светодиода.Так что не переживайте, просто выберите сторону!

Мы соединили зеленый светодиод с резистором на катоде, а красный светодиод подключили к резистору на анодной стороне схемы. Красный провод подает питание, серый провод соединяет его с землей, просто обратите внимание на резисторы на каждой стороне светодиода!

[info] Есть вопросы?
Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужны дополнительные разъяснения, оставьте их в разделе комментариев ниже; так будущие пользователи этого руководства смогут увидеть вопросы и ответы!
[/ info]

Резистор до или после светодиода?

Я только что опубликовал новое видео, где отвечаю на вопрос:

«Резистор идет до или после светодиода?»

Если вы не хотите смотреть видео, я прикрепил скрипт ниже, чтобы вы могли его прочитать:

—————————-
[СЦЕНАРИЙ ВИДЕО]:

Это светодиод.

Если через светодиод будет протекать слишком большой ток, он перегорит и погаснет.

Значит, для защиты всегда нужен резистор.

Но в каком порядке?

Вот в чем дело…

Неважно!

Резистор может быть установлен до или после светодиода, и он все равно будет его защищать.

Вы видите…

: ток, вытекающий из батареи, всегда равен току, который течет обратно в батарею.

Итак, в такой схеме — только с одним путем для прохождения тока — ток одинаков во всех частях цепи.

Ток через резистор такой же, как ток через светодиод.

Теперь вы можете задаться вопросом — а что же тогда управляет током?

Светодиод имеет так называемое «прямое напряжение».

Это падение напряжения на светодиодах при нормальных условиях.

Типичное прямое напряжение составляет 2 В.

В цепи с батареей 9 В, светодиодом и резистором у вас будет 2 В.

Остальное напряжение — 7В — будет на резисторе.

Закон

Ома гласит, что ток равен напряжению, деленному на сопротивление.

Итак, если у вас есть резистор на 1000 Ом, вы получите 7, разделенное на 1000, равное 0,007, что составляет 7 мА.

Поскольку ток в цепи одинаков, вы также получите через светодиод 7 мА — независимо от того, находится ли резистор до или после светодиода.

Имеет значение размер резистора.

Продолжайте пайку!
Ойвинд @ build-electronic-circuits.com

Что произойдет, если не использовать резистор со светодиодом? Важное руководство по светодиодам — ​​Siytek

Допускается использование светодиода без резистора, но необходимо использовать некоторый метод ограничения тока, чтобы предотвратить разрушение устройства. Несоблюдение ограничения тока может привести к перегоранию устройства, преждевременному выходу из строя или даже взрыву.

Я определенно взорвал несколько светодиодов в мои молодые и более неопытные годы, в результате чего часть корпуса впечатляюще разлетелась по комнате!

Во многих приложениях самый простой способ регулировать ток через светодиод — это использовать резистор, хотя существуют более сложные методы, такие как использование драйвера постоянного тока.

В этом уроке мы рассмотрим , почему необходимо ограничивать ток, протекающий через светодиод, и как мы можем выбрать правильный резистор, чтобы ваш проект не превратился в дым.

Что такое светодиод?

Если вы еще не знали, светодиод обозначает светоизлучающий диод . Это полупроводниковое устройство, которое может превращать электрический ток в свет.

Использование различных полупроводниковых материалов позволяет изготавливать светодиоды разных цветов. Однако до середины 90-х годов светодиоды имели ограниченный диапазон цветов, таких как красный, зеленый и желтый. В частности, было невозможно произвести синий цвет.

Развитие светодиодной технологии и внедрение новых материалов в производственный процесс расширили диапазон доступных цветов.Одним из величайших достижений в светодиодной технологии стало введение нитрида индия-галлия.

Это позволило производить синие светодиоды, дополняющие диапазон доступных основных цветов: красный, зеленый и синий. Тогда стало возможно производить светодиоды RGB, которые могут воспроизводить весь цветовой спектр. Это открыло множество приложений, с которыми мы уже знакомы.

Вслед за этой разработкой последовали улучшения в яркости, а также в использовании белого светодиода. Как только технология зашла так далеко, светодиодные лампы стали реальностью, и вместо лампы накаливания было установлено светодиодное освещение.

Сейчас доступен широкий спектр различных типов светодиодов, содержащих различные типы материалов. Поскольку в них используются разные материалы, некоторые электрические характеристики отличаются.

Важно понимать основные характеристики, чтобы рассчитать номинал токоограничивающего резистора и разработать схему, которая будет правильно питать ваш светодиод.

Характеристики светодиода

Светодиод — это красивый простой компонент, требующий минимальных знаний в области электроники для использования, и в то же время дает впечатляющие конечные результаты для самых простых проектов в области электроники.

Одноцветный вариант имеет только два контакта, и для работы требуется только один другой компонент, токоограничивающий резистор. Он также выглядит круто, потому что … это светодиод!

Каждый светодиод имеет два контакта: положительный вывод анода и отрицательный вывод катода. Поскольку светодиод представляет собой диод , полярность должна быть правильной для протекания тока. Схематический символ светодиода из Википедии

Есть три основных момента, которые нам необходимо понять, чтобы рассчитать размер резистора ограничения тока.

1. Закон Ома
2. Закон Ватта
3. Прямое напряжение и ток

Как только мы поймем эти принципы и сможем рассчитать размер нашего ограничивающего резистора, мы сможем понять , почему необходимо использовать резистор (при условии, что простая схема, в которой не используется драйвер постоянного тока).

Закон Ома

Закон Ома, вероятно, является наиболее фундаментальным принципом в электронике. Он описывает соотношение между напряжением, током и сопротивлением.

Если вы новичок в электронике, иногда бывает трудно представить себе, что именно происходит «внутри проводов», но этот хорошо известный рисунок в карикатуре прекрасно резюмирует это.

Мы можем описать этот принцип в основных математических терминах, напряжение равно току, умноженному на сопротивление.

 напряжение (В) = ток (I) x сопротивление (R) 

В случае нашей светодиодной схемы мы можем использовать Ом для расчета значения нашего токоограничивающего резистора, используя известные значения для напряжения и тока.

Закон Ватта

Закон Ватта описывает взаимосвязь между мощностью, напряжением и током. Это измерение количества энергии, используемой с течением времени.

 1 Вт = 1 Джоуль в секунду 

Простыми математическими терминами мы можем сказать, что мощность равна напряжению, умноженному на ток.

 мощность (Вт) = напряжение (В) x ток (I) 

Обратите внимание, что можно заменить закон Ома на закон Ватта. Вы заметите, что оба закона имеют ток (I) и напряжение (V).Например, вы можете заменить напряжение в законе Ватта на ток, умноженный на сопротивление из закона Ома, поскольку ток , умноженный на сопротивление, равняется напряжению .

 В = I x R
P = I x  V  

следовательно,

 P = I x  (I x R)  

В случае нашей светодиодной схемы нам нужно использовать закон Ватта для расчета мощности, рассеиваемой резистором.

Когда ток течет через резистор, мощность рассеивается в виде тепла, поэтому мы должны убедиться, что наш резистор способен рассеивать достаточно большое количество энергии в виде тепла, не разрушаясь и не становясь чрезмерно горячим.

Прямое напряжение и ток

Прямое напряжение и прямой ток светодиода — это два свойства, которые нам нужны для расчета необходимого сопротивления.

При подаче напряжения на светодиод, часть напряжения «теряется» из-за характеристик светодиода. Мы называем это падением напряжения , и величина падения напряжения зависит от материалов, используемых в его конструкции, и, следовательно, от цвета. Это напряжение известно как прямое напряжение и обозначается как Vf .

Прямой ток — это значение, используемое для описания величины тока, который мы должны подавать на светодиод, чтобы он светился с оптимальной яркостью. Мы должны ограничить ток, протекающий через него, с помощью внешнего компонента, в нашем случае токоограничивающего резистора.

Оба эти значения приведены в таблице данных, техническом документе, обычно поставляемом со всеми компонентами, которые разработчик схем может использовать для получения технических деталей, необходимых для разработки схемы с использованием конкретного компонента.

В нашем примере мы будем использовать стандартный красный светодиод. Как показано в следующей таблице данных, мы видим, что у него прямое напряжение 2,1 вольт, и прямой ток 25 миллиампер (то же самое, что 0,025 ампер). Эти значения довольно распространены для стандартного красного светодиода.

Вычислите сопротивление

Мы знаем из таблицы данных, что прямой ток должен быть 25 мА, который мы будем использовать в качестве желаемого значения сопротивления в уравнении закона Ома. Однако прямое напряжение не дает нам необходимого значения для значения напряжения по закону Ома, и мы также должны учитывать напряжение источника питания.

В этом примере мы будем использовать 5 вольт для источника питания светодиодов, поскольку это обычное напряжение, используемое микроконтроллерами, и, вероятно, вы захотите использовать его для управления своими светодиодами. Конечно, вы можете выбрать любое подходящее напряжение для вашего приложения.

Мы подключим наши компоненты последовательно, чтобы ток протекал от положительной клеммы нашего источника питания через резистор, затем светодиод и затем на землю. Не имеет значения, расположен ли резистор до или после светодиода, поскольку ток остается постоянным для компонентов, подключенных последовательно.

Как упоминалось ранее, на светодиодах будет падение напряжения, равное прямому напряжению. Прямое напряжение указано в таблице данных светодиодов.

 Vf = 2,1V 

Остающееся напряжение появляется на резисторе, поэтому, если мы вычтем прямое напряжение из напряжения питания, мы можем вычислить напряжение на резисторе, Vr.

 Vr = V - Vf 
 Vr = 5 - 2,1 
 Vr = 2,9 

Мы хотим снабдить светодиод значением прямого тока, указанным в таблице данных, 25 мА.Поскольку резистор ограничивает ток, мы должны использовать напряжение на резисторе и желаемый прямой ток в уравнении закона Ома.

Теперь мы можем рассчитать сопротивление, переписав уравнение закона Ома в терминах сопротивления (косая черта означает «деленное на»). Помните, что мы должны преобразовать миллиампер в амперы, просто разделите на 1000.

  25 мА = 0,025 A  

 R = Vr / I
R = 2,9 / 0,025
R = 116 Ом 

Теперь мы знаем, что для обеспечения светодиода током 25 мА мы должны использовать резистор номиналом 116 Ом.Всегда лучше проявлять небольшую осторожность, поскольку значения сопротивления имеют допуск и могут незначительно отличаться от заданного значения.

На практике мы должны округлить это значение до ближайшего значения общего резистора. Важно округлять в большую, а не в меньшую сторону, так как если бы мы округляли в меньшую сторону, мы бы подавали на светодиод ток, превышающий рекомендованный.

Мы будем использовать значение из значений резистора E12, что даст нам ближайшее большее значение в 120 Ом.

Резистор Рассеивание тепла

В отличие от светодиода, который преобразует электрический ток в свет (и некоторое количество тепла), резистор почти полностью преобразует электрический ток в тепло.

Мы знаем напряжение на резисторе и ток, протекающий через него (и светодиод). Мы можем использовать закон Ватта для расчета мощности, рассеиваемой резистором.

 P = I x V 
 P = 0,025 x 2,9 
 P = 0,0725 

Резистор будет рассеивать 0,0725 Вт мощности в виде тепла, также обозначаемого как 72,5 милливатт (мВт).

Поэтому, когда мы выбираем резистор, нам нужно проверить техническое описание, чтобы увидеть, может ли он рассеивать 72,5 мВт тепла без повреждений.

Стандартные резисторы меньшего размера обычно могут рассеивать 125 мВт (также указывается как 1/8 ватта), поэтому наша комбинация светодиода, резистора и источника питания будет работать хорошо.

Мне

ДЕЙСТВИТЕЛЬНО нужен резистор?

Один вопрос, который мне задавали несколько раз, но тот, который редко объясняется в подобных руководствах, касается сценария, в котором прямое напряжение равно напряжению питания.

Давайте посчитаем, как это выглядит на бумаге. В этом примере мы будем использовать синий светодиод с прямым напряжением 3,3 В и прямым током 25 мА. В качестве источника питания мы будем использовать 3,3 В, обычное напряжение питания, встречающееся в схемах микроконтроллеров.

Сначала рассчитываем напряжение на резисторе.

 Vr = V - Vf
Vr = 3,3 - 3,3
Vr = 0V 

Теперь мы можем снова использовать закон Ома, чтобы вычислить требуемое значение сопротивления для известного напряжения на резисторе и желаемого тока.

 R = Vr / I 
 R = 0 / 0,025 
 R = 0 Ом 

Что ?! Разве мы не доказали с помощью закона Ома, что значение сопротивления не требуется и, следовательно, не требуется резистор, если напряжение питания и прямое напряжение равны?

Легко понять, почему так много людей приходят к такому выводу, используя базовые принципы электроники.Я сам однажды задал такой же вопрос!

На самом деле я недавно видел, как кто-то задавал этот вопрос на форуме, что и вдохновило меня на написание этой статьи.

Реальное приложение

Первое, что нужно запомнить, это то, что мы имеем дело с абсолютными числами в наших расчетах, но в реальном мире ваше питание 3,3 В, вероятно, не будет точно 3,3 В. Это может быть 3,34 В, и точно так же прямое напряжение не будет точным, это может быть 3,28 В.

Далее нам нужно рассмотреть сценарий, в котором в цепи нет резистора.В этом случае сопротивление, определяющее прохождение тока через светодиод, будет внутренним сопротивлением внутри самого светодиода.

Обратите внимание, что на практике внутреннее сопротивление светодиода суммируется со значением сопротивления, выбранным для токоограничивающего резистора. Однако значение настолько мало, что его почти всегда игнорируют, поскольку оно не оказывает заметного влияния на расчет.

Внутреннее сопротивление

Итак, что произойдет, если мы будем полагаться на внутреннее сопротивление внутри светодиода? Сначала мы должны рассчитать внутреннее сопротивление.Это можно сделать, используя данные о прямом токе и прямом напряжении из таблицы.

Сначала выберем две точки напряжения на графике в линейной области. Мы выберем 3,25 В и 3,5 В. Затем давайте запомним их текущие значения, 10 мА и 20 мА соответственно.

Разница между этими значениями составляет 0,25 В и 10 мА. Мы можем использовать эти значения с законом Ома для расчета внутреннего сопротивления.

 R = V / I
R = 0,2 / 0,015
R = 25 Ом 

Далее нам нужно рассчитать собственное напряжение светодиодов, Vint.Это напряжение на светодиоде, которое можно вычесть из напряжения питания, чтобы получить напряжение на внутреннем сопротивлении.

 Винт = Vf - (Если x Rint)
Винт = 3,25 - (0,01 x 25)
Vint = 3 V 

Не волнуйтесь, если вы не усвоили все это, это немного более продвинуто, чем объем этого руководства, но я подумал, что все равно включу его.

Позвольте мне немного прояснить ситуацию. Здесь важны два значения: собственное напряжение Vint и внутреннее сопротивление Rint .Это то же самое, что и в нашем предыдущем примере, только напряжение и сопротивление для внутреннего сопротивления светодиода, а не внешнего резистора.

 Винт = 3 В
Rint = 25 Ом 

Расчет тока, протекающего через светодиод, такой же, как и раньше, мы используем закон Ома для расчета значения тока, используя значения, указанные выше.

Давайте попробуем это с произвольным напряжением питания V = 3,5 В. Сначала мы вычтем Vint из V, чтобы получить Vr = 0,5 В. Затем мы можем использовать это напряжение с внутренним сопротивлением для расчета тока.

 I = Vr / Rint
I = 0,5 / 25
I = 0,02 A 

Как и ожидалось, получаем 20 мА, что соответствует графику. Однако в реальном мире напряжение питания не будет точным. Поэтому давайте рассчитаем для 3,4 В разность 100 мВ.

Сначала мы вычитаем Vint, чтобы получить 0,4 В, затем снова вычисляем ток, используя внутреннее сопротивление.

 I = Vr / Rint
I = 0,4 / 25
I = 0,016 A 

Как вы можете видеть, мы видим заметное изменение тока только при небольшом изменении напряжения.

Сравнение

Наконец, мы можем сравнить результат с резистором и без него. Мы знаем, что падение напряжения на 100 мВ может уменьшить ток, протекающий через светодиод без внешнего резистора, на 4 мА.

Внешний резистор и питание 12 В

Сначала мы рассчитаем размер резистора, необходимого для достижения 20 мА тока через светодиод, используя типичное прямое напряжение 3,3 В, указанное в таблице данных. Мы можем использовать произвольное напряжение источника питания 12 В.

 R = (V - Vf) / I
R = (12 - 3.3) / 0,02
R = 435 Ом 

Теперь мы можем смоделировать такое же падение напряжения питания. Прямое напряжение светодиода фиксировано, поэтому падение 100 мВ повлияет на напряжение на резисторе. Это, в свою очередь, повлияет на ток, протекающий через светодиод, и рассчитывается следующим образом.

 I = ((V - Vf) - 100 мВ) / R
I = 8,6 / 435
I = 0,0198 

Результат показывает, что мы наблюдаем снижение тока только на 200 наноампер и мА, или на 0,2 мА.

Внешний резистор и источник питания 24 В

Также стоит отметить, что чем больше напряжение на резисторе, тем меньше разница в напряжении питания.Например, если мы увеличим напряжение питания до 24 В, падение напряжения питания на 100 мВ изменит ток следующим образом.

 R = (V - Vf) / I
R = (24 - 3,3) / 0,02
R = 1035 Ом 

 I = ((V - Vf) - 100 мВ) / R
I = 20,6 / 1035
I = 0,0199 

Теперь мы видим, что при питании 24 В мы видим разницу в токе только в 100 нА или 0,1 мА!

Не забывайте о тепловыделении!

Значит, чем выше напряжение питания, тем лучше? Ну, не совсем потому, что вам все же нужно учитывать тепловыделение.Использование источника питания 24 В со светодиодом, который имеет падение напряжения 3,3 В, будет означать, что на резисторе будет 20,7 В. Сколько тепла он должен рассеять?

 P = I x V 
 P = 0,02 x 20,7 
 P = 0,414 Вт 

Наш резистор должен быть рассчитан как минимум на 500 мВт или 1/2 Вт. Даже это довольно близко к требованию, поэтому резистор нагревается.

Как и во многих случаях в электронике, всегда есть компромисс, и вы должны выбрать правильные значения компонентов, чтобы получить лучший компромисс.

Заключение

Важно регулировать ток, протекающий через светодиод, чтобы он работал стабильно и правильно. Совершенно приемлемо ограничивать ток с помощью резистора или другого устройства регулирования тока.

Теоретически можно было бы ограничить ток, используя внутреннее сопротивление светодиода, но на самом деле это просто нецелесообразно. Напряжение должно быть очень точным.

Также необходимо настроить каждый светодиод, чтобы он соответствовал точной характеристике прямого напряжения, которая также будет отличаться для каждого светодиода из-за производственных допусков, связанных с производством светодиода.

Самый простой способ предотвратить преждевременную смерть светодиода или даже его взрыв — это использовать токоограничивающий резистор!

Я надеюсь, что этот урок был информативным и дал вам некоторые новые и полезные знания о скромных и вездесущих светодиодах! Пожалуйста, найдите время, чтобы посетить некоторые из моих других интересных руководств!

Следует ли использовать ограничительный резистор для светодиода? | Блог

Создано: 20 сентября 2017 г.
Обновлено: 11 декабря 2020 г.

Большинство моих друзей-инженеров ведут сбалансированный образ жизни.Однако есть инженеры-трудоголики. Эти инженеры не ограничивают свое рабочее время и постоянно сталкиваются со стрессом. Их образ жизни не сильно отличается от светодиодов, которые напрямую подключаются к источнику питания без токоограничивающего резистора или с неправильным номиналом резистора. Сначала они сильны, но со временем мерцают и выгорают.

В архитектурной индустрии светоизлучающие диоды (LED) обычно используются в архитектурных моделях. Однако я заметил, что все больше и больше людей подключают свои светодиоды напрямую к источнику питания без токоограничивающего резистора.Хотя изначально они функционируют, поскольку напряжение источника питания установлено в соответствии с напряжением светодиода, это не лучшая практика, если вы хотите, чтобы ваши светодиоды соответствовали заданным срокам службы печатной платы.

Как работает светодиод

Светодиод — это полупроводниковое устройство, построенное с использованием соединения кремния P-типа и кремния N-типа, подобно диоду. Полупроводники P-типа имеют более высокую концентрацию положительных «дырок», чем электроны, а полупроводники N-типа имеют более высокую концентрацию электронов.

Типичный диод пропускает ток только в одном направлении. Прямое смещение подается на светодиод путем подключения кремния P-типа к положительной клемме источника питания и кремния N-типа к земле. Когда прямое напряжение превышает пороговое напряжение P-N перехода, ток начинает течь. Падение напряжения на светодиоде всегда эквивалентно прямому напряжению светодиода. Они могут варьироваться от 1,8 В до 3,3 В в зависимости от цвета и типа светодиода.

Когда светодиод подключен к источнику питания с напряжением выше, чем его прямое напряжение, резистор, ограничивающий ток, подключается последовательно со светодиодом. Токоограничивающий резистор ограничивает ток светодиода и регулирует разницу в падении напряжения между светодиодом и источником питания. Конечно, вам нужно будет рассчитать, какой токоограничивающий резистор вам понадобится для вашей печатной платы.

Выбор правильного источника питания для светодиодов

Хотя обычный импульсный источник питания может легко загореться светодиодной системой с токоограничивающим резистором, существуют источники питания, предназначенные для светодиодных приложений.Эти источники питания называются драйверами светодиодов и бывают двух типов: драйверы светодиодов с постоянным током и драйверы светодиодов с постоянным падением напряжения.

Драйвер светодиода с постоянным током изменяет свое напряжение в определенном диапазоне, чтобы гарантировать, что его выходной ток поддерживается на заданном значении. Например, вы можете использовать драйвер светодиода постоянного тока для 100 параллельно подключенных светодиодов с прямым напряжением 3,3 В и прямым током 10 мА. Драйвер светодиода должен быть способен поддерживать 1 А в соответствии с диапазоном рабочего напряжения, который перекрывает прямое напряжение светодиода.В этом случае токоограничивающий резистор не нужен.

Драйвер светодиода с постоянным падением напряжения работает, регулируя падение и усиление напряжения с заданным значением и скоростью в пределах ограничения по току. В случае светодиодных лент или коммерческого освещения устанавливаются токоограничивающие резисторы, чтобы минимизировать влияние колебаний источника напряжения. Эти светодиодные фонари часто указывают напряжение, при котором они работают, и что для них требуются драйверы светодиодов постоянного напряжения.

Подберите источник питания, подходящий для вашей светодиодной конфигурации.

Отсутствие резистора ограничения тока — стоит ли рисковать?

Имея на рынке ряд драйверов для светодиодов, многие компании предпочитают использовать обычный импульсный источник питания и пропускают значения резисторов в своих светодиодных установках. Это связано с тем, что ручная пайка резисторов к светодиодам требует дополнительных усилий, а обычные импульсные блоки питания дешевле драйверов светодиодов.

Теоретически кажется разумным подключить обычное напряжение питания 3,3 В к сотням светодиодов с таким же прямым напряжением.Такой подход может привести к выходу этих светодиодов из строя задолго до указанного срока их службы. В результате эти светодиоды нередко мигают или перегорают в течение нескольких недель после установки. Это связано с тем, что в обычных импульсных источниках питания возникают проблемы с пусковым током напряжения питания; внезапный всплеск тока при включении питания. Со временем это может повредить светодиоды, если они не защищены токоограничивающими резисторами. В качестве альтернативы, усовершенствованные драйверы светодиодов имеют функции, которые устраняют проблемы с пусковым током напряжения питания и помогают избежать ручной пайки.

Некоторые из этих красивых светодиодов начнут мигать в течение нескольких недель после установки, если вы решите сократить расходы вместо того, чтобы следовать лучшим практикам.

Как инженер или поставщик электронного оборудования, лучшее, что мы можем сделать, — это дать разумный совет о том, как действовать в таких сценариях. Однако, когда мы разрабатываем собственные светодиодные приложения, нет оправдания тому, что мы не следуем передовым методам питания светодиодов. Если вам нужен доступ к простому в использовании инструменту компоновки печатных плат, который включает в себя все необходимое для создания высококачественных производимых печатных плат, не ищите ничего, кроме CircuitMaker.Помимо простого в использовании программного обеспечения для проектирования печатных плат, все пользователи CircuitMaker имеют доступ к личному рабочему пространству на платформе Altium 365. Вы можете загружать и хранить свои проектные данные в облаке, и вы можете легко просматривать свои проекты через веб-браузер на безопасной платформе.

Начните использовать CircuitMaker сегодня и следите за новостями о новом CircuitMaker Pro от Altium.

Резисторы и светодиоды

: схемы резисторов с низковольтными светодиодами

Опубликовано

Лаура Хьюз

Arrow Electronics

Лаура Хьюз (Laura Hughes) — инженер-электрик с опытом работы в области светодиодного освещения и проектирования источников питания, а также является известным мастером-мастером.Она … Подробнее

Использование резистора для ограничения тока светодиода очень похоже на заделку шланга радиатора в машине изолентой. Это быстрое и грязное решение, которое должно сработать и, честно говоря, вероятно, будет работать довольно долго, но это заставит вас хлопнуть капотом и отступить, если вы увидите исправление на том, что собирались покупать и использовать в течение многих лет.

Светодиод с токоограничивающим резистором

Светодиоды

— это устройства постоянного тока с предсказуемым прямым падением напряжения в зависимости от величины тока, протекающего через них.Эти кривые ток-напряжение (I-V) доступны в технических данных для конкретных светодиодов. Если вы хотите подключить зеленый светодиод с прямым напряжением 3 В от источника питания 5 В, вам нужно что-то в этой цепи, чтобы поглотить дополнительные 2 В. Если вы не поглотите это дополнительное напряжение, переход светодиодов будет пытаться потреблять достаточно тока, чтобы увеличить это напряжение до 5 В и сгореть. Самый простой способ поглотить дополнительную мощность в цепи — использовать простой резистор. Вам нужно знать, какой светодиод предназначен для определения резистора с помощью V = IR, но математика очень проста, как только вы определите параметры своей системы.Если вы хотите управлять этим светодиодом 3 В при 10 мА, вам необходимо потреблять 2 В при 10 мА в резисторе. 2 В = 10 мА * R. Решение для R дает значение резистора 200 Ом, обычное значение, которое у вас, вероятно, уже есть где-то в комплекте.

Посмотреть связанный продукт

Разрядка светодиода и изменение резистора

Этот метод идеально подходит для светодиода исправного энергопотребления или любой ситуации, когда используется один светодиод с низким энергопотреблением.Если сделать это со светодиодами параллельно, начнутся испытания. Значения светодиодов и резисторов указаны в диапазоне, а не в абсолютных величинах. Дешевые резисторы с обычным номиналом, которые вы, вероятно, использовали бы в конструкции, обычно составляют +/- 10%, что означает, что резистор 100 Ом действительно может иметь любое значение от 90 Ом до 110 Ом. Прямое напряжение данного светодиода также является диапазоном. Светодиоды сортируются в группы, называемые «ячейками», в зависимости от их конкретного цвета и измерений напряжения после производства. В зависимости от того, насколько плотно вы собираете свои светодиоды (более плотная сборка дороже), вы можете увидеть разницу в полвольта от одного светодиода к другому.

Посмотреть связанный продукт

Ни одного из этих отклонений недостаточно, чтобы вызвать проблемы в ситуации с одним светодиодом. Если сравнивать не с чем, наши глаза не заметят, что лишние несколько миллиампер проходят через одинокий индикаторный светодиод. Однако наши глаза совершенно точно заметят изменения яркости в светильнике с несколькими светодиодами или цепочками светодиодов, включенными параллельно. Поставьте ряд светодиодов с более низким напряжением рядом со светодиодом с более высоким напряжением, и вы обязательно заметите разницу.Нет ничего невозможного в том, чтобы получить высокоточные резисторы и подобрать правильный резистор к каждой отдельной нити светодиодов, но это непрактично ни в каком масштабе и будет дорогостоящим и отнимет много времени.

Посмотреть связанный продукт

Устройства постоянного тока: ограничения низкого напряжения

Здесь дизайнеры обращаются к устройствам регулирования тока.Когда из-за ограничений по напряжению несколько нитей необходимо проложить параллельно, лучшим решением часто является размещение небольшого устройства постоянного тока последовательно с каждой цепочкой, чтобы гарантировать, что все жилы работают одинаково. Этот метод также позволяет избежать условий тепловой гонки, как обсуждалось в предыдущей статье. Эти устройства могут быть размером с силовой резистор и дешевле, чем высокоточные резисторы.

Посмотреть связанный продукт

Теги товаров

.