Рассчитать резистор для светодиодов: Расчёт резистора для светодиода | Онлайн калькулятор

Содержание

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 = (VS – VL) / I
  • VS – напряжение источника питания (В).
  • VL – 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.

подбор сопротивления для 12 вольт

Основным параметром, влияющим на долговечность светодиода, является электрический ток, величина которого строго нормируется для каждого типа LED-элемента. Одним из распространенных способов ограничения максимального тока является использование ограничительного резистора. Резистор для светодиода можно рассчитать без применения сложных вычислений на основании закона Ома, используя технические значения параметров диода и напряжение в цепи включения.

Особенности включения светодиода

Работая по одинаковому принципу с выпрямительными диодами, светоизлучающие элементы, тем не менее, имеют отличительные особенности. Наиболее важные из них:

  1. Крайне отрицательная чувствительность к напряжению обратной полярности. Светодиод, включенный в цепь с нарушением правильной полярности, выходит из строя практически мгновенно.
  2. Узкий диапазон допустимого рабочего тока через p-n переход.
  3. Зависимость сопротивления перехода от температуры, что свойственно большинству полупроводниковых элементов.

На последнем пункте следует остановиться подробнее, поскольку он является основным для расчета гасящего резистора. В документации на излучающие элементы указывается допустимый диапазон номинального тока, при котором они сохраняют работоспособность и обеспечивают заданные характеристики излучения. Занижение величины не является фатальным, но приводит к некоторому снижению яркости. Начиная с некоторого предельного значения, прохождение тока через переход прекращается, и свечение будет отсутствовать.

Превышение тока сначала приводит к увеличению яркости свечения, но срок службы при этом резко сокращается. Дальнейшее повышение приводит к выходу элемента из строя. Таким образом, подбор резистора для светодиода преследует цель ограничить максимально допустимый ток в наихудших условиях.

Напряжение на полупроводниковом переходе ограничено физическими процессами на нем и находится в узком диапазоне около 1-2 В. Светоизлучающие диоды на 12 Вольт, часто устанавливаемые на автомобили, могут содержать цепочку последовательно соединенных элементов или ограничительную схему, включенную в конструкцию.

Зачем нужен резистор для светодиода

Использование ограничительных резисторов при включении светодиодов является пусть и не самым эффективным, зато самым простым и дешевым решением ограничить ток в допустимых пределах. Схемные решения, которые позволяют с высокой точностью стабилизировать ток в цепи излучателей достаточно сложны для повторения, а готовые имеют высокую стоимость.

Применение резисторов позволяет выполнять освещение и подсветку своими силами. Главное при этом — умение пользоваться измерительными приборами и минимальные навыки пайки. Грамотно рассчитанный ограничитель с учетом возможных допусков и колебаний температуры способен обеспечить нормальное функционирование светодиодов в течении всего заявленного срока службы при минимальных затратах.

Параллельное и последовательное включение светодиодов

С целью совмещения параметров цепей питания и характеристик светодиодов широко распространены последовательное и параллельное соединение нескольких элементов. У каждого типа соединений есть как достоинства, так и недостатки.

Параллельное включение

Достоинством такого соединения является использование всего одного ограничителя на всю цепь. Следует оговориться, что данное достоинство является единственным, поэтому параллельное соединение практически нигде не встречается, за исключением низкосортных промышленных изделий. Недостатки таковы:

  1. Мощность рассеивания на ограничительном элементе растет пропорционально количеству параллельно включенных светодиодов.
  2. Разброс параметров элементов приводит к неравномерности распределения токов.
  3. Перегорание одного из излучателей ведет к лавинообразному выходу из строя всех остальных ввиду увеличения падения напряжения на параллельно включенной группе.

Несколько увеличивает эксплуатационные свойства соединение, где ток через каждый излучающий элемент ограничивается отдельным резистором. Точнее, это является параллельным соединением отдельных цепей, состоящих из светодиодов с ограничительными резисторами. Основное достоинство — большая надежность, поскольку выход из строя одного или нескольких элементов никаким образом не отражается на работе остальных.

Недостатком является тот факт, что из-за разброса параметров светодиодов и технологического допуска на номинал сопротивлений яркость свечения отдельных элементов может сильно различаться. Такая схема содержит большое количество радиоэлементов.

Параллельное соединение с индивидуальными ограничителями находит применение в цепях с низким напряжением, начиная с минимального, ограниченного падением напряжения на p-n переходе.

Последовательное включение

Последовательное включение излучающих элементов получило самое широкое распространение, поскольку несомненным достоинством последовательной цепи является абсолютное равенство тока, проходящего через каждый элемент. Поскольку ток через единственный ограничительный резистор и через диод одинаков, то и рассеиваемая мощность будет минимальной.

Существенный недостаток — выход из строя хотя бы одного из элементов приведет к неработоспособности всей цепочки. Для последовательного соединения требуется повышенное напряжение, минимальное значение которого растет пропорционально количеству включенных элементов.

Смешанное включение

Использование большого количества излучателей возможно при выполнении смешанного соединения, когда используют несколько параллельно включенных цепочек, и последовательного соединения одного ограничительного резистора и нескольких светодиодов.

Перегорание одного из элементов приведет к неработоспособности только одной цепи, в которой установлен данный элемент. Остальные будут функционировать исправно.

Формулы расчета резистора

Расчет сопротивления резистора для светодиодов базируется на законе Ома. Исходными параметрами для того, как рассчитать резистор для светодиода, являются:

  • напряжение цепи;
  • рабочий ток светодиода;
  • падение напряжения на излучающем диоде (напряжение питания светодиода).

Величина сопротивления определяется из выражения:

R = U/I,

где U — падение напряжения на резисторе, а I — прямой ток через светодиод.

Падение напряжения светодиода определяют из выражения:

U = Uпит — Uсв,

где Uпит — напряжение цепи, а Uсв — паспортное падение напряжения на излучающем диоде.

Расчет светодиода для резистора дает значение сопротивления, которое не будет находиться в стандартном ряду значений. Брать нужно резистор с сопротивлением, ближайшим к вычисленному значению с большей стороны. Таким образом учитывается возможное увеличение напряжения. Лучше взять значение, следующее в ряду сопротивлений. Это несколько уменьшит ток через диод и снизит яркость свечения, но при этом нивелируется любое изменение величины питающего напряжения и сопротивления диода (например, при изменении температуры).

Перед тем как выбрать значение сопротивления, следует оценить возможное снижение тока и яркости по сравнению с заданным по формуле:

(R — Rст)R•100%

Если полученное значение составляет менее 5%, то нужно взять большее сопротивление, если от 5 до 10%, то можно ограничиться меньшим.

Не менее важный параметр, сказывающийся на надежности работы — рассеиваемая мощность токоограничительного элемента. Ток, проходящий через участок с сопротивлением, вызывает его нагрев. Для определения мощности, которая будет рассеиваться, используют формулу:

P = U•U/R

Используют ограничивающий резистор, чья допустимая мощность рассеивания будет превосходить расчетную величину.

Пример:

Имеется светодиод с падением напряжения на нем 1.7 В с номинальным током 20 мА. Необходимо включить его в цепь с напряжением 12 В.

Падение напряжения на ограничительном резисторе составляет:

U = 12 — 1.7 = 10.3 В

Сопротивление резистора:

R = 10.3/0.02 = 515 Ом.

Ближайшее большее значение в стандартном ряду составляет 560 Ом. При таком значении уменьшение тока по сравнению с заданным составляет чуть менее 10%, поэтому большее значение брать нет необходимости.

Рассеиваемая мощность в ваттах:

P = 10.3•10.3/560 = 0.19 Вт

Таким образом, для данной цепи можно использовать элемент с допустимой мощностью рассеивания 0.25 Вт.

Подключение светодиодной ленты

Светодиодные ленты выпускаются на различное напряжение питания. На ленте располагается цепь из последовательно включенных диодов. Количество диодов и сопротивление ограничительных резисторов зависят от напряжения питания ленты.

Наиболее распространенные типы светодиодных лент предназначены для подключения в цепь с напряжением 12 В. Использование для работы большего значения напряжения здесь также возможно. Для правильного расчета резисторов необходимо знать ток, идущий через единичный участок ленты.

Увеличение длины ленты вызывает пропорциональное увеличение тока, поскольку минимальные участки технологически соединены параллельно. Например, если минимальная длина отрезка составляет 50 см, то на ленту 5м из 10 таких отрезков придется возросший в 10 раз ток потребления.

 

Как рассчитать резистор для светодиода

Часто при изготовлении разнообразных устройств возникает необходимость использовать светодиоды и светодиодные индикаторы. Подключение светодиода к источнику питания выполняется, как правило, через ограничивающий ток резистор (гасящий резистор). Ниже описаны принципы и формулы для расчета гасящего резистора, а также небольшой калькулятор для быстрого подсчета.

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.

Рис. 1. Схема подключения светодиода к источнику питания через резистор.

Как видим из схемы, 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.

Простой калькулятор для расчета гасящего резистора

Теперь вы знаете как по формулам рассчитать гасящий резистор для питания светодиода. Для облегчения расчетов написан несложный онлайн-калькулятор:

Форму прислал Михаил Иванов.

Заключение

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.

Светодиод является полупроводниковым прибором с нелинейной вольт-амперная характеристикой (ВАХ). Его стабильная работа, в первую очередь, зависит от величины, протекающего через него тока. Любая, даже незначительная, перегрузка приводит к деградации светодиодного чипа и снижению его рабочего ресурса.

Чтобы ограничить ток, протекающий через светодиод на нужном уровне, электрическую цепь необходимо дополнить стабилизатором. Простейшим, ограничивающим ток элементом, является резистор.

Важно! Резистор ограничивает, но не стабилизирует ток.

Расчет резистора для светодиода не является сложной задачей и производится по простой школьной формуле. А вот с физическими процессами, протекающими в p-n-переходе светодиода, рекомендуется познакомиться ближе.

Теория

Математический расчет

Ниже представлена принципиальная электрическая схема в самом простом варианте. В ней светодиод и резистор образуют последовательный контур, по которому протекает одинаковый ток (I). Питается схема от источника ЭДС напряжением (U).

В рабочем режиме на элементах цепи происходит падение напряжения: на резисторе (UR) и на светодиоде (ULED). Используя второе правило Кирхгофа, получается следующее равенство: или его интерпретация

В приведенных формулах R – это сопротивление рассчитываемого резистора (Ом), RLED – дифференциальное сопротивление светодиода (Ом), U – напряжения (В).

Значение RLED меняется при изменении условий работы полупроводникового прибора. В данном случае переменными величинами являются ток и напряжение, от соотношения которых зависит величина сопротивления. Наглядным объяснением сказанного служит ВАХ светодиода. На начальном участке характеристики (примерно до 2 вольт) происходит плавное нарастание тока, в результате чего R

LED имеет большое значение. Затем p-n-переход открывается, что сопровождается резким увеличением тока при незначительном росте прикладываемого напряжения.

Путём несложного преобразования первых двух формул можно определить сопротивление токоограничивающего резистора: ULED является паспортной величиной для каждого отдельного типа светодиодов.

Графический расчет

Имея на руках ВАХ исследуемого светодиода, можно рассчитать резистор графическим способом. Конечно, такой способ не имеет широкого практического применения. Ведь зная ток нагрузки, из графика можно легко вычислить величину прямого напряжения. Для этого достаточно с оси ординат (I) провести прямую линию до пересечения с кривой, а затем опустить линию на ось абсцисс (U

LED). В итоге все данные для расчета сопротивления получены.

Тем не менее, вариант с использованием графика уникален и заслуживает определенного внимания.

Рассчитаем резистор для светодиода АЛ307 с номинальным током 20 мА, который необходимо подключить к источнику питания 5 В. Для этого из точки 20 мА проводим прямую линию до пересечения с кривой LED. Далее через точку 5 В и точку на графике проводим линию до пересечения с осью ординат и получаем максимальное значение тока (Imax), примерно равное 50 мА. Используя закон Ома, рассчитываем сопротивление: Чтобы схема была безопасной и надёжной нужно исключить перегрев резистора. Для этого следует найти его мощность рассеивания по формуле:

В каких случаях допускается подключение светодиода через резистор?

Подключать светодиод через резистор можно, если вопрос эффективности схемы не является первостепенным. Например, использование светодиода в роли индикатора для подсветки выключателя или указателя сетевого напряжения в электроприборах. В подобных устройствах яркость не важна, а мощность потребления не превышает 0,1 Вт. Подключая светодиод с потреблением более 1 Вт, нужно быть уверенным в том, что блок питания выдаёт стабилизированное напряжение.

Если входное напряжение схемы не стабилизировано, то все помехи и скачки будут передаваться в нагрузку, нарушая работу светодиода. Ярким примером служит автомобильная электрическая сеть, в которой напряжение на аккумуляторе только теоретически составляет 12 В. В самом простом случае делать светодиодную подсветку в машине следует через линейный стабилизатор из серии LM78XX. А чтобы хоть как-то повысить КПД схемы, включать нужно по 3 светодиода последовательно. Также схема питания через резистор востребована в лабораторных целях для тестирования новых моделей светодиодов. В остальных случаях рекомендуется использовать стабилизатор тока (драйвер). Особенно тогда, когда стоимость излучающего диода соизмерима со стоимостью драйвера. Вы получаете готовое устройство с известными параметрами, которое остаётся лишь правильно подключить.

Примеры расчетов сопротивления и мощности резистора

Чтобы помочь новичкам сориентироваться, приведем пару практических примеров расчета сопротивления для светодиодов.

Cree XM–L T6

В первом случае проведем вычисление резистора, необходимого для подключения мощного светодиода Cree XM–L к источнику напряжения 5 В. Cree XM–L с бином T6 имеет такие параметры: типовое ULED = 2,9 В и максимальное ULED = 3,5 В при токе ILED=0,7 А. В расчёты следует подставлять типовое значение ULED, так как. оно чаще всего соответствует действительности. Рассчитанный номинал резистора присутствует в ряду Е24 и имеет допуск в 5%. Однако на практике часто приходится округлять полученные результаты к ближайшему значению из стандартного ряда. Получается, что с учетом округления и допуска в 5% реальное сопротивление изменяется и вслед за ним обратно пропорционально меняется ток. Поэтому, чтобы не превысить рабочий ток нагрузки, необходимо расчётное сопротивление округлять в сторону увеличения.

Используя наиболее распространённые резисторы из ряда Е24, не всегда удаётся подобрать нужный номинал. Решить эту проблему можно двумя способами. Первый подразумевает последовательное включение добавочного токоограничительного сопротивления, который должен компенсировать недостающие Омы. Его подбор должен сопровождаться контрольными измерениями тока.

Второй способ обеспечивает более высокую точность, так как предполагает установку прецизионного резистора. Это такой элемент, сопротивление которого не зависит от температуры и прочих внешних факторов и имеет отклонение не более 1% (ряд Е96). В любом случае лучше оставить реальный ток немного меньше от номинала. Это не сильно повлияет на яркость, зато обеспечит кристаллу щадящий режим работы.

Мощность, рассеиваемая резистором, составит:

Рассчитанную мощность резистора для светодиода обязательно следует увеличить на 20–30%.

Вычислим КПД собранного светильника:

Пример с LED SMD 5050

По аналогии с первым примером разберемся, какой нужен резистор для SMD светодиода 5050. Здесь нужно учесть конструкционные особенности светодиода, который состоит из трёх независимых кристаллов.

Если LED SMD 5050 одноцветный, то прямое напряжение в открытом состоянии на каждом кристалле будет отличаться не более, чем на 0,1 В. Значит, светодиод можно запитать от одного резистора, объединив 3 анода в одну группу, а три катода – в другую. Подберем резистор для подключения белого SMD 5050 с параметрами: типовое ULED=3,3 В при токе одного чипа ILED=0,02 А. Ближайшее стандартное значение – 30 Ом.

Принимаем к монтажу ограничительный резистор мощностью 0,25 Вт и сопротивлением в 30 Ом ±5%.

У RGB светодиода SMD 5050 различное прямое напряжение каждого кристалла. Поэтому управлять красным, зелёным и синим цветом, придётся тремя резисторами разного номинала.

Онлайн-калькулятор

Представленный ниже онлайн калькулятор для светодиодов – это удобное дополнение, которое произведет все расчеты самостоятельно. С его помощью не придётся ничего рисовать и вычислять вручную. Всё что нужно – это ввести два главных параметра светодиода, указать их количество и напряжение источника питания. Одним кликом мышки программа самостоятельно произведёт расчет сопротивления резистора, подберёт его номинал из стандартного ряда и укажет цветовую маркировку. Кроме этого, программа предложит уже готовую схему включения.

Дополняя вышесказанное стоит отметить, что если прямое напряжение светодиода значительно ниже напряжения питания, то схемы включения через резистор малоэффективны. Вся лишняя энергия впустую рассеивается резистором, существенно занижая КПД устройства.

Светоизлучающие диоды, характеризуются рядом эксплуатационных параметров:

  • Номинальный (рабочий) ток – Iн;
  • падение напряжения при номинальном токе – Uн;
  • максимальная рассеиваемая мощность – Pmax;
  • максимально допустимое обратное напряжение – Uобр.

Самым важным из перечисленных параметров является рабочий ток.

При протекании через светодиод номинального рабочего тока – номинальный световой поток, рабочее напряжение и номинальная рассеиваемая мощность устанавливаются автоматически. Для того чтобы задать рабочий режим LED, достаточно задать номинальный ток светодиода.

В теории светодиоды нужно подключать к источникам постоянного тока. Однако, на практике, LED подключают к источникам постоянного напряжения: батарейки, трансформаторы с выпрямителями или электронные преобразователи напряжения (драйверы).

Для задания рабочего режима светодиода, применяют простейшее решение – последовательно с LED включают токоограничивающий резистор. Их еще называют гасящими или балластными сопротивлениями.

Рассмотрим, как выполняется расчет сопротивления резистора для светодиода.

Расчет резистора светодиода (по формулам)

При расчете вычисляют две величины:

  • Сопротивление (номинал) резистора;
  • рассеиваемую им мощность P.

Источники напряжения, питающие LED, имеют разное выходное напряжение. Для того чтобы выполнить подбор резистора для светодиода нужно знать напряжение источника (Uист), рабочее падение напряжения на диоде и его номинальный ток. Формула для расчета выглядит следующим образом:

При вычитании из напряжения источника номинальное падение напряжения на светодиоде – мы получаем падение напряжения на резисторе. Разделив получившееся значение на ток мы, по закону Ома, получаем номинал токоограничивающего резистора. Подставляем напряжение, выраженное в вольтах, ток – в амперах и получаем номинал, выраженный в омах.

Электрическую мощность, рассеиваемую на гасящем сопротивлении, вычисляют по следующей формуле:

P = (Iн) 2 ⋅ R

Исходя из полученного значения, выбирается мощность балластного резистора. Для надежной работы устройства она должна быть выше расчетного значения. Разберем пример расчета.

Пример расчета резистора для светодиода 12 В

Рассчитаем сопротивление для LED, питающегося от источника постоянного напряжения 12В.

Допустим в нашем распоряжении имеется популярный сверхяркий SMD 2835 (2.8мм x 3.5мм) с рабочим током 150мА и падением напряжения 3,2В. SMD 2835 имеет электрическую мощность 0,5 ватта. Подставим исходные значения в формулу.

R = (12 — 3,2) / 0,15 ≈ 60

Получаем, что подойдет гасящий резистор сопротивлением 60 Ом. Ближайшее значение из стандартного ряда Е24 – 62 ома. Таким образом, для выбранного нами светодиода можно применить балласт сопротивлением 62Ом.

Теперь вычислим рассеиваемую мощность на сопротивлении.

P = (0,15) 2 ⋅ 62 ≈ 1,4

На выбранном нами сопротивлении будет рассеиваться почти полтора ватта электрической мощности. Значит, для наших целей можно применить резистор с максимально допустимой рассеиваемой мощностью 2Вт.

Осталось купить резистор с подходящим номиналом. Если же у вас есть старые платы, с которх можно выпаять детали, то по цветовой маркировке можно выполнить подбор резистора. Воспользуйтесь формой ниже.

На заметку! В приведенном выше примере на токоограничительном сопротивлении рассеивается почти в три раза больше энергии, чем на светодиоде. Это означает, что с учетом световой отдачи LED, КПД нашей конструкции меньше 25%.

Чтобы снизить потери энергии лучше применить источник с более низким напряжением. Например, для питания можно применить преобразователь постоянного напряжения AC/AC 12/5 вольт. Даже с учетом КПД преобразователя потери будут значительно меньше.

Параллельное соединение

Довольно часто требуется подключить несколько диодов к одному источнику. Теоретически, для питания нескольких параллельно соединенных LED, можно применить один токоограничивающий резистор. При этом формулы будут иметь следующий вид:

P = (n ⋅ Iн) 2 ⋅ R

Где n – количество параллельно включенных ЛЕДов.

Почему нельзя использовать один резистор для нескольких параллельных диодов

Даже в «китайских» изделиях производители для каждого светодиода устанавливают отдельный токоограничивающий резистор. Дело в том, что в случае общего балласта для нескольких LED многократно возрастает вероятность выхода из строя светоизлучающих диодов.

В случае обрыва одного из полупроводников, его ток перераспределится через оставшиеся LED. Рассеиваемая на них мощность увеличится и они начнут интенсивно нагреваться. Вследствие перегрева следующий диод выйдет из строя и дальше процесс примет лавинообразный характер.

Совет. Если по какой-то причине нужно обойтись одним гасящим сопротивлением, увеличьте его номинал на 20-25%. Это обеспечит большую надежность конструкции.

Можно ли обойтись без резисторов?

Действительно, в некоторых случаях можно не использовать токоограничивающий резистор. Рассмотренный нами светодиод можно напрямую запитать от двух батареек 1,5В. Так как его рабочее напряжение составляет 3,2В, то протекающий через него ток будет меньше номинального и балласт ему не потребуется. Конечно, при таком питании светодиод не будет выдавать полный световой поток.

Иногда в цепях переменного тока в качестве токоограничивающих элементов вместо резисторов применяют конденсаторы (подробнее про расчет конденсатора). В качестве примера можно привести выключатели с подсветкой, в которых конденсаторы являются «безваттными» сопротивлениями.

Как рассчитать резистор для светодиода

Светоизлучающий диод подставляет собой полупроводниковое устройство, создающее оптическое излучение при прохождении через него электрического тока. Внешне он напоминает крошечную лампу.

Подключение таких лампочек к электрической сети должно осуществляться опосредованно – при помощи резистора либо специального драйвера.

Подключение светодиодных ламп посредством резисторов

Резистор – это пассивный элемент электрической цепи, который обладает некоторым сопротивлением, необходимый для ограничения силы тока и напряжения, проходящего через светодиод. Он снижает параметры сети до номинальных характеристик диодного элементас целью того, чтобы последний не перегорел и исправно работал в штатном режиме в течение всего срока службы.

Светодиодные источники искусственного освещения, подключаемые к электрической сети при помощи токоограничивающих резисторов, могут быть соединены друг с другом двумя принципиально различными способами:

  • последовательно;
  • параллельно.

При последовательном включении светодиодных лампочек в сеть через каждый из них проходит ток одной и той же силы. С целью реализации такой схемы достаточно установить только односопротивленческое устройство перед самым первым из осветительных приборов.

В случае подключения параллельно соединенных диодных светильниковпосредством одного резисторного сопротивления всю токовую нагрузку возьмет на себя прибор, имеющий наименьшее номинальное напряжение.

Светодиоды

Ввиду повышенной нагрузки такой светодиодный источник освещения быстро выйдет из строя. Затем повышенная токовая нагрузка ляжет на тот осветительный прибор, напряжение которого теперь стало считаться наименьшим, и ситуация повторится. Таким образом, в скором времени все источники искусственного освещения утратят свою работоспособность.

Важно! При параллельном включении в сеть светоизлучающих диодных лампочек для каждой из них необходимо устанавливать своесопротивление.

Далее мы поговорим о том, как рассчитать резистор для светодиода, а также рассмотрим различные примеры вычислений и коммутаций.

Расчет сопротивления для одиночного светоизлучающего диода

Расчет сопротивления резисторов для светодиодов осуществляется в соответствии со следующей формулой:

R = (U1-U2)/I,

где U1 – напряжение источника питания, U2 –номинальное напряжение светодиодного элемента, I – номинальный токсветодиода.

В свою очередь, мощность такого резисторного устройства определяется по формуле:

P = (U1-U2)*I.

Пример расчета. Необходимо подобрать резисторное сопротивление для светодиодного осветительного устройствасо следующими техническими характеристиками: I = 20 миллиампер, U2 = 2 вольта, при этом источник электрической энергии выдает напряжение U1 = 12 вольт.

Подставив исходные данные в вышеуказанные формулы, получаем:

R = (12В -2В)/0,02A = 10В/0,02A = 500Ом;

P = (12В — 2В)*0,02A = 10В * 0,02A= 0,2Вт.

Ближайшее большее номинальное сопротивление резисторного устройства для данного случая составляет 560Ом. Таким образом, для стабильной работы в электрической сети с напряжением 12В светодиода с номинальными током и напряжением 20мА и 2В соответственно требуется его установка совместно с резисторным элементом, имеющим сопротивление R=560Ом и минимальную мощность P=0,2Вт.

Расчет резисторного устройства для последовательного соединения светодиодов

При последовательном включении светодиодных источников освещения в электрическую цепь следует учитывать напряженческую характеристику каждого из них. То есть вышеприведенные формулы для сопротивления и мощности резисторного устройства принимают следующий вид:

R = (U1-ΣU2)/I,

P = (U1-ΣU2)*I,

где ΣU2 – суммарное напряжение всех последовательно соединенных светодиодных элементов рассчитываемой цепи.

Пример расчета. Необходимо подобрать сопротивление для трех последовательно включенных в сеть светодиодов со следующими техническими характеристиками: I = 20 миллиампер, U2 = 2 вольта, при этом источник электрической энергии выдает напряжение U1 = 12 вольт.

В таком случае при подстановке исходных данных в соответствующие формулы, имеем:

R = (12В -3 * 2В)/0,02А = (12В – 6В)/0,02А = 6В/0,02A = 300Ом;

P = (12В — 3 * 2В)*0,02А = (12В – 6В) * 0,02А = 6В* 0,02A = 0,12Вт.

Выбираем стандартный резисторный элемент, имеющий номинальную сопротивленческую характеристику R=330Ом и минимальную мощность P=0,12Вт.

Расчет резистора для параллельного соединения светодиодов

Учитывая вышеизложенную информацию о необходимости подключения каждого из параллельно соединенных диодных светильников посредством своего отдельного сопротивленческого устройства, несложно сделать вывод о том, что в данном случае расчет будет производиться аналогично вычислениям, приведенным для одиночного светодиодного элемента, но осуществить его потребуется в отношении каждого светильника по отдельности.

Калькулятор для расчета резисторов

Самым простым и быстрым способом определения параметров резисторных устройств для светодиодных источников искусственного освещения является использование онлайн калькулятора, которых на просторах сети Интернет имеется великое множество.

Некоторые подобные онлайн калькуляторы учитывают различные схемы соединения элементов рассчитываемых цепей, а также отображают не только результаты вычислений, но и принципиальные схемы рассчитываемых подключений.

Таким образом, вам не придется долго ломать голову над тем, как подобрать резистор для светодиода. Немного теории и здравого смысла – и вы уже точно знаете, какие элементы и в какой последовательности необходимо подключать для качественной и надежной работы системы освещения посредством диодных лампочек.

Расчет резистора для светодиода, 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.

Блок: 1/5 | Кол-во символов: 604
Источник: http://www.joyta.ru/7705-raschet-rezistora-dlya-svetodioda-onlajn-kalkulyator/

Калькулятор светодиодов. Расчет ограничительных резисторов для одиночных светодиодов и светодиодных массивов

Калькулятор нарисует принципиальную и монтажную схему одного светодиода с ограничительным резистором или светодиодного массива, состоящего из нескольких параллельных ветвей светодиодов, с последовательно включенным ограничительным резистором. Если вы только начинаете изучать электронику или учитесь в техническом университете, вы можете использовать этот калькулятор для изучения светодиодов. Если же вы не в первый раз разрабатываете массив светодиодов, воспользуйтесь им для проверки своих расчетов. И конечно, этот и другие калькуляторы на TranslatorsCafe.com пригодятся всем, кто хочет изучить технический английский, так как все они есть и в английской версии.

Пример: Рассчитать последовательно-параллельный массив, состоящий из 30 красных светодиодов с прямым напряжением 2 В и прямым током 20 мА для напряжения источника 12 В.

Входные данные

Напряжение источника питания

Vs В

Прямой ток светодиода

If мА

Выберите тип светодиода

или Прямое напряжение светодиода

Vf В

Количество светодиодов в массиве

Nt

Количество светодиодов в цепи последовательно включенных светодиодов с ограничительным резистором. Если этот параметр не задан, он будет рассчитан автоматически.

Ns

Поделиться ссылкой на этот калькулятор, включая входные параметры

Выходные данные

Принципиальная схема

Монтажная схема

Номинал и максимальная рассеиваемая мощность резистора для последовательной цепи с максимальным для данного напряжения питания количеством светодиодов:

Общая мощность, рассеиваимая на всех ограничительных резисторах:

Общая мощность, рассеиваемая всеми светодиодами:

Общая мощность, потребляемая массивом светодиодов:

Ток, потребляемый от источника питания:

Количество светодиодов в матрице:

Количество последовательных ветвей, соединенных параллельно:

Количество светодиодов в последовательной ветви с макс. количеством светодиодов:

Количество светодиодов в дополнительной ветви с количеством светодиодов, меньшим максимального:

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 2014
Источник: https://www.translatorscafe.com/unit-converter/ru-RU/calculator/led-resistor/

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
  • VLED — напряжение падения на светодиоде
  • I – рабочий ток светодиода

 Ниже представлена таблица зависимости рабочего напряжения светодиода от его цвета:

Умный ПДУ для светодиодной ленты

Контроллер для RGBW/RGB/Dual White. Управление по радиоканалу, WIFI…

Светодиодный драйвер на PT4115

Для светодиодов 3 Вт 700mA / 1 Вт 350mA

Инфракрасный включатель для светодиодной ленты

Напряжение: 12/24В, ток: 5А, расстояние срабатыва…

Драйвер для светодиодной ленты

220В/12В, мощность: 18 Вт / 36 Вт / 72 Вт / 100 Вт…

Светодиодный драйвер

Мощность: 3 Вт, 4 Вт, 5 Вт, 7 Вт, Напряжение: 3…12В, выходной ток…

Контроллер светодиодной ленты

Bluetooth — WiFi контроллер для 5050, WS2811, WS2812B сведодиодной ленты…

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.

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).

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 1901
Источник: http://www.joyta.ru/7705-raschet-rezistora-dlya-svetodioda-onlajn-kalkulyator/

Простой калькулятор для расчета гасящего резистора

Теперь вы знаете как по формулам рассчитать гасящий резистор для питания светодиода. Для облегчения расчетов написан несложный онлайн-калькулятор:

Форму прислал Михаил Иванов.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 232
Источник: http://RadioStorage.net/3811-raschyot-rezistora-dlya-svetodioda-formuly-i-kalkulyator.html

В каких случаях допускается подключение светодиода через резистор?

Подключать светодиод через резистор можно, если вопрос эффективности схемы не является первостепенным. Например, использование светодиода в роли индикатора для подсветки выключателя или указателя сетевого напряжения в электроприборах. В подобных устройствах яркость не важна, а мощность потребления не превышает 0,1 Вт. Подключая светодиод с потреблением более 1 Вт, нужно быть уверенным в том, что блок питания выдаёт стабилизированное напряжение.

Если входное напряжение схемы не стабилизировано, то все помехи и скачки будут передаваться в нагрузку, нарушая работу светодиода. Ярким примером служит автомобильная электрическая сеть, в которой напряжение на аккумуляторе только теоретически составляет 12 В. В самом простом случае делать светодиодную подсветку в машине следует через линейный стабилизатор из серии LM78XX. А чтобы хоть как-то повысить КПД схемы, включать нужно по 3 светодиода последовательно. Также схема питания через резистор востребована в лабораторных целях для тестирования новых моделей светодиодов. В остальных случаях рекомендуется использовать стабилизатор тока (драйвер). Особенно тогда, когда стоимость излучающего диода соизмерима со стоимостью драйвера. Вы получаете готовое устройство с известными параметрами, которое остаётся лишь правильно подключить.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 1356
Источник: https://ledjournal.info/spravochnik/raschet-rezistora-dlya-svetodioda.html

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.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 1277
Источник: http://led-obzor.ru/raschet-rezistora-dlya-svetodioda-kalkulyator

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

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 980
Источник: https://raschet.info/raschet-tokoogranichivajushhego-rezistora-dlja-svetodioda/

Светодиодные массивы

Одиночный светодиод можно зажигать с помощью токоограничительного резистора. Однако для питания светодиодных массивов, которые все чаще используются для освещения, подсветки в телевизорах и компьютерных мониторах, в и для других целей, необходимы специализированные источники питания. Мы все привыкли к источникам, выдающим стабилизированное напряжение питания. Однако, для питания светодиодов нужны источники, в которых стабилизируется ток, а не напряжение. Однако и с такими источниками ограничительные резисторы все равно устанавливают.

Если нужно изготовить светодиодный массив, используют несколько последовательных светодиодных цепей, соединенных параллельно. Для цепи из последовательных светодиодов необходим источник питания с напряжением, которое превышает сумму падений напряжений на отдельных светодиодах. Если его напряжение выше этой суммы, необходимо включить в цепь один токоограничительный резистор. Через все светодиоды течет одинаковый ток, что (до определенной степени) позволяет получить одинаковую яркость.

Однако если один из светодиодов в цепи откажет так, что он будет в обрыве (именно такой отказ чаще всего и происходит), вся цепочка светодиодов погаснет. В некоторых схемах и конструкциях для предотвращения таких отказов вводят особый шунт, например, ставят стабилитрон параллельно каждому диоду. Когда диод сгорает, напряжение на стабилитроне становится достаточно высоким и он начинает проводить ток, обеспечивая работу исправных светодиодов. Этот подход хорош для маломощных светодиодов, однако в схемах, предназначенных для наружного освещения, нужны более сложные решения. Конечно, это приводит к увеличению стоимости и габаритов устройств. Сейчас (в 2018 году) можно наблюдать, что светодиодные фонари на улицах, при планируемом сроке службы в 10 лет служат не более года. То же относится и к бытовым светодиодным лампам, в том числе и производителей с известными именами.

Полоса светодиодов, используемая для подсветки телевизионного ЖК -дисплея. Такая полоска устанавливается с двух сторон панели дисплея. Данная конструкция позволяет делать очень тонкие дисплеи. Отметим, что телевизионные ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой, которые обычно продаются под названием LED TV, то есть «светодиодные телевизоры» таковыми на самом деле не являются. В настоящих светодиодных телевизорах (OLED TV) используются светодиодные графические экраны на органических светодиодах и стоят они значительно дороже телевизоров с ЖК-дисплеем.

При расчете требуемого сопротивления токоограничительного резистора Rs, все падения напряжения на каждом светодиоде складываются. Например, если падение напряжения на каждом из пяти соединенных последовательно горящих светодиодов составляет 2 В, то полное падение напряжение на всех пяти будет 2 × 5 = 10 В.

Несколько идентичных светодиодов можно соединять и параллельно. У параллельно соединенных светодиодов прямые напряжения Vf должны быть одинаковыми — иначе в них не будут протекать одинаковые токи и их яркость будет различной. Если светодиоды соединяются параллельно, очень желательно ставить токоограничительный резистор последовательно с каждым из них. При параллельном соединении отказ одного светодиода, при котором он будет в обрыве, не приведет к выходу из строя всего массива — он будет работать нормально. Другой проблемой параллельного соединения является выбор эффективного источника питания, обеспечивающего большой ток при низком напряжении. Такой источник питания будет стоить намного больше, чем источник той же мощности, но на высокое напряжение и меньший ток.

В этом обычном уличном фонаре 8 параллельных цепей из пяти последовательно соединенных мощных светодиодов питаются от источника питания со стабилизацией тока с высоким КПД. Отметим, что две цепи в этом фонаре (слева вверху и справа внизу), установленном всего несколько месяцев назад, уже сгорели, так как в каждой из них светодиоды соединены последовательно, а схемы для предотвращения отказов отсутствуют или не работают.

Расчет токоограничительных резисторов

Если количество светодиодов в последовательной цепи NLEDs in string (обозначенное Ns в поле ввода) введено, то максимальное количество светодиодов в цепи последовательно соединенных светодиодов NLEDs in string max определяется как

Если количество светодиодов в последовательной цепи NLEDs in string (обозначенное Ns в поле ввода) введено, то максимальное количество светодиодов в цепи последовательно соединенных светодиодов NLEDs in string max определяется как

Светодиоды типа 3014 (3,0 × 1,4 мм) для поверхностного монтажа, используемые для боковой подсветки ЖК-панели телевизора.

Количество цепей с максимальным количество светодиодов в цепи Nstrings:

Количество светодиодов в дополнительной цепи с остатком светодиодов Nremainder LEDs :

Если Nremainder LEDs = 0, то дополнительной цепи не будет.

Определим сопротивление токоограничительного резистора в цепи с максимальным количеством светодиодов:

Определим сопротивление токоограничительного резистора в цепи с количеством светодиодов меньше максимального:

Общая мощность PLED, рассеиваемая всеми светодиодами:

Мощность, потребляемая всеми резисторами:

Гибкие светодиодные дисплеи на железнодорожной станции; в таких дисплеях используются группы светодиодов в качестве отдельных пикселей. В связи с высокой яркостью светодиодов и их хорошей видимостью при ярком солнечном свете, такие дисплеи часто можно увидеть на наружной рекламных щитах и дорожных указателях маршрута. Светодиодные дисплеи также можно использовать для освещения и в этой роли их часто используют в фонарях с регулируемой цветовой температурой для видео и фотосъемки.

Номинальная мощность резисторов определяется с учетом двойного запаса k = 2, который обеспечивает надежную работу резистора. Выбираем из ряда значений мощности : 0.125; 0.25; 0.5; 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 16, 25, 50 W резистор с мощностью вдвое выше, чем расчетная.

Рассчитаем общую мощность, потребляемую всеми резисторами:

Рассчитаем общую мощность, потребляемую светодиодным массивом:

Рассчитаем ток, который должен обеспечить источник питания:

И наконец, рассчитаем КПД нашего массива:

Возможно, вас заинтересуют конвертеры Яркости, Силы света and Освещенности.

Электротехнические и радиотехнические калькуляторы

Электроника — область физики и электротехники, изучающая методы конструирования и использования электронной аппаратуры и электронных схем, содержащих активные электронные элементы (диоды, транзисторы и интегральные микросхемы) и пассивные электронные элементы (резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы), а также соединения между ними.
Радиотехника — инженерная дисциплина, изучающая проектирование и изготовление устройств, которые передают и принимают радиоволны в радиочастотной области спектра (от 3 кГц до 300 ГГц), также обрабатывают принимаемые и передаваемые сигналы. Примерами таких устройств являются радио- и телевизионные приемники, мобильные телефоны, маршрутизаторы, радиостанции, кредитные карточки, спутниковые приемники, компьютеры и другое оборудование, которое передает и принимает радиосигналы.
В этой части Конвертера физических единиц TranslatorsCafe.com представлена группа калькуляторов, выполняющих расчеты в различных областях электротехники, радиотехники и электроники.

На этих страницах размещены конвертеры единиц измерения, позволяющие быстро и точно перевести значения из одних единиц в другие, а также из одной системы единиц в другую. Конвертеры пригодятся инженерам, переводчикам и всем, кто работает с разными единицами измерения.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 7507
Источник: https://www.translatorscafe.com/unit-converter/ru-RU/calculator/led-resistor/

Можно ли обойтись без резисторов

В бюджетных или просто старых приборах используются резисторы. Также они используются для подключения всего только нескольких светодиодов.

Но есть более современный способ – это понижение тока через светодиодный драйвер. Так, в светильниках в 90% встречаются именно драйверы. Это специальные блоки, которые через схему преобразуют характеристики тока и напряжения питающей сети. Главное их достоинство – они обеспечивают стабильную силу тока при изменении/колебании входного напряжения.

Как сделать блок питания из энергосберегающей лампы своими руками.

Сегодня можно подобрать драйвер под любое количество светодиодов. Но рекомендуем не брать китайские аналоги! Кроме того, что они быстрей изнашиваются, ещё могут выдавать не те характеристики в работе, которые заявлены на упаковке.

Если светодиодов не так много, подойдут и резисторы вместо достаточно высокого по цене драйвера.

Интересное видео по теме:

Блок: 7/8 | Кол-во символов: 944
Источник: https://LampaSveta.com/masterskaya/raschet-soprotivleniya-rezistora-dlya-svetodiodov

Кол-во блоков: 12 | Общее кол-во символов: 19660
Количество использованных доноров: 7
Информация по каждому донору:
  1. https://ledjournal.info/spravochnik/raschet-rezistora-dlya-svetodioda.html: использовано 1 блоков из 5, кол-во символов 1356 (7%)
  2. http://led-obzor.ru/raschet-rezistora-dlya-svetodioda-kalkulyator: использовано 2 блоков из 4, кол-во символов 2839 (14%)
  3. https://raschet.info/raschet-tokoogranichivajushhego-rezistora-dlja-svetodioda/: использовано 1 блоков из 5, кол-во символов 980 (5%)
  4. http://www.joyta.ru/7705-raschet-rezistora-dlya-svetodioda-onlajn-kalkulyator/: использовано 3 блоков из 5, кол-во символов 3788 (19%)
  5. https://LampaSveta.com/masterskaya/raschet-soprotivleniya-rezistora-dlya-svetodiodov: использовано 1 блоков из 8, кол-во символов 944 (5%)
  6. http://RadioStorage.net/3811-raschyot-rezistora-dlya-svetodioda-formuly-i-kalkulyator.html: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 232 (1%)
  7. https://www.translatorscafe.com/unit-converter/ru-RU/calculator/led-resistor/: использовано 2 блоков из 4, кол-во символов 9521 (48%)

Расчет резистора для светодиода — порядок, формулы, особенности подключения

Светодиод — прибор, который при прохождении через него тока излучает свет.

В зависимости от типа используемого материала для изготовления прибора, светодиоды могут излучать свет различного цвета. Эти миниатюрные, надежные, экономичные приборы используются в технике, для освещения и в рекламных целях.

Особенности включения светодиода

Светодиод обладает такой же вольтамперной характеристикой, как и обычный полупроводниковый диод. При этом при повышении прямого напряжения на светодиоде проходящий через него ток резко возрастает.

Например, для зеленого светодиода типа WP710A10LGD компании Kingbright при изменении приложенного прямого напряжения от 1,9 В до 2 В ток меняется в 5 раз и достигает 10 мА. Поэтому при прямом подключении светодиода к источнику напряжения при небольшом изменении напряжения ток светодиода может возрасти до очень большого значения, что приведет к сгоранию p-n перехода и светодиода.

[blockquote_gray]Кодовая маркировка резисторов осуществлена с применением букв и цифр, с помощью которых можно определить качественные характеристики устройств.

Другой метод маркировки — цветная — предназначен для обозначения параметров резисторов посредством цветных полосок и кольц.[/blockquote_gray]

Такого явления не произойдет, если светодиод питается от специального источника стабилизированного тока – драйвера. [attention type=red]При использовании драйвера с постоянным стабилизированным током обеспечиваются лучшие характеристики излучения светодиода, и, кроме того, увеличивается срок его работы. Однако такие источники тока дорогие и используются только для ответственных случаев.[/attention]

При отсутствии источника со стабилизированным током для предотвращения сгорания светодиода от нестабильности питающего напряжения последовательно с ним обычно включается ограничивающий резистор.

Формулы расчета резистора для светодиода

В общем случае расчет сопротивления резистора для светодиодов производится по закону Ома. Зная напряжение и ток, можно определить величину сопротивления участка цепи:

R=U/I, где:

  • R- сопротивление, Ом;
  • U- напряжение на участке цепи, В;
  • I-ток, протекающий в цепи, А.

В данном случае, выбрав необходимое рабочее значение тока светодиода Iсв и определив по вольтамперной характеристике рабочее напряжение светодиода Uсв, с учетом напряжения питания схемы Uпит можно определить величину сопротивления ограничивающего резистора Rогр:

Rогр=(Uпит-Uсв)/(Iсв*0,75)

Коэффициент 0,75 предназначен для обеспечения некоторого запаса. [attention type=yellow]Определив величину сопротивления, надо найти ближайший к нему номинал резистора. [/attention]Далее рассчитывается мощность, рассеиваемая на ограничивающем резисторе:

Pрас =Iсв²*Rогр, где:

  • Pрас — мощность, рассеиваемая на ограничивающем резисторе, Вт;
  • Iсв — ток светодиода, А;
  • Rогр – сопротивление ограничивающего резистора, Ом.

После расчета мощности резистора для светодиода необходимо выбрать элемент со стандартным максимально допустимым значением. При этом необходимо ориентироваться на большую из ближайших к рассчитанной мощности величин.

Параллельное и последовательное включение светодиодов

При параллельном включении светодиодов необходимо иметь в виду, что соединение к одному ограничивающему резистору не рекомендуется. Это связано с тем, что даже светодиоды одного типа имеют большие разбросы по току.

Это приводит к тому, что при таком включении через светодиоды будут течь токи разной величины. Светодиоды будут светиться с разной яркостью. Кроме того, в случае, если сгорит один источник света, то по остальным светодиодам потечет большой ток, что может привести к выходу из строя всех остальных.

[blockquote_gray]Впервые столкнувшись с задачей монтажа безопасного электроснабжения дома или квартиры, многие ищут отвечт на вопрос: УЗО — что это такое? Задача такого устройства — передать сигнал о неисправности в домашней электросети соответствующей аппаратуре.

Детальнее ознакомиться с принципом работы устройства защитного отключения можно тут, а о схемах подключения — здесь.[/blockquote_gray]

Поэтому при параллельном включении светодиодов обычно к каждому прибору последовательно подключают свой ограничивающий резистор. Расчет сопротивления и мощности такого резистора ничем не отличается от ранее рассмотренного случая.

При последовательном включении светодиодов необходимо включать приборы одного типа. [attention type=green]Кроме того, надо учитывать то, что напряжение источника должно быть не меньше суммарного рабочего напряжения всей группы светодиодов. [/attention]Расчет токоограничивающего резистора для светодиодов последовательного включения считаются также, как и раньше. Исключение состоит в том, что при вычислении вместо величины Uсв используется величина Uсв*N. В данном случае N — это количество включенных приборов.

Выводы:

  1. Светодиоды — широко распространенные приборы, используемые в технике, для освещения и рекламы.
  2. Во избежание выхода из строя светодиодов из-за их чувствительности к изменениям напряжения для них часто используют ограничивающие резисторы.
  3. Расчет значения сопротивления ограничивающего резистора делается на основе закона Ома.

Расчет резистора для подключения светодиодов на видео

Easy LED Current Limiting Resistor Calculator в 3 этапа

LED Current Limiting Resistor Calculator

Каждый светоизлучающий диод (LED) имеет оптимальный ток, с которым он может безопасно работать. Превышение этого максимального тока даже на короткое время может привести к повреждению светодиода внутри без каких-либо видимых признаков. Повреждение может включать снижение интенсивности, несоответствие требований к мощности, нагрев или сокращение срока полезного использования. Таким образом, ограничение тока через светодиод с помощью последовательного резистора — обычная и простая практика.При использовании сильноточных светодиодов (0,5 Вт, 1 Вт, 3 Вт, 5 Вт) доступны более эффективные решения, включая импульсные стабилизаторы постоянного тока.

Этот калькулятор поможет вам определить оптимальное значение последовательного понижающего резистора для ограничения тока через светодиод. Просто введите указанные значения и нажмите кнопку «Рассчитать». В качестве бонуса он также рассчитает мощность, потребляемую светодиодом.

Онлайн-калькулятор, представленный ниже, позволяет автоматически рассчитать необходимый токоограничивающий резистор, чтобы максимально продлить срок службы светодиода.Калькулятор отобразит значение падающего резистора вместе с номинальной мощностью для работы одного светодиода или нескольких светодиодов последовательно от источника питания.

Если вам требуется помощь в определении цветового кода для указанного номинала резистора, посетите нашу информационную страницу «Расчет цветового кода резистора ».

Примечание: При использовании светодиодов в автомобилях напряжение аккумуляторной батареи в автомобиле не равно 12 вольт; вместо этого они работают с 13 лет.От 8 до 14,5 вольт.

Где купить токоограничивающие резисторы для светодиодов

Токоограничивающие резисторы для светодиодов — это распространенный электронный компонент, доступный из многих источников. У нас есть широкий ассортимент резисторов в моделях 1/8 Вт , 1/4 Вт и 1/2 Вт .

Как определить выводы светодиодов

Светодиод имеет положительный (анодный) вывод и отрицательный (катодный) вывод. Схематический символ светодиода аналогичен диоду, за исключением двух стрелок, направленных наружу.Анод (+) отмечен треугольником, а катод (-) отмечен линией.

Более длинный вывод светодиода обычно является положительным (анод), а более короткий вывод — отрицательным (катод).

AMZ Расчетный резистор для светодиода

AMZ Расчетный резистор для светодиода

Расчет номинала резистора для светодиода


Этот калькулятор используется для определения значения падающего резистора, необходимого для ограничения тока светодиода до выбранных миллиампер.Vf по умолчанию составляет 1,95 В и типичен для большинства светодиодов, за исключением синего и белого, которые будут немного выше. Значение R1 указывается в омах.

Мощность резистора, используемого для R1, должна быть больше, чем значение, указанное калькулятором. Пример: если в поле «Мощность» указано 0,07, то можно использовать резистор 0,125 Вт (1/8 Вт) или выше.


Введите ток, при котором светодиод должен работать, и калькулятор найдет значение резистора.В качестве альтернативы вы можно оставить поле тока светодиода пустым, и калькулятор сообщит, сколько миллиампер использует светодиод. Значения напряжения питания и прямого напряжения светодиода необходимо всегда вводить в форму. Мощность для резистор R1 — это минимум, который следует использовать. Выберите резистор следующей более высокой мощности. Резистор 1/4 Вт составляет 0,250 Вт, резистор 1/2 Вт равен 0,500 Вт, резистор 1 Вт равен 1 000 Вт и так далее.

20 мА — типичный максимальный ток для большинства светодиодов. Выберите значение меньше 20, если не используется специальный светодиод.Ток в 5 миллиампер должен быть достаточно ярким для большинства светодиодов, а 2 или 3 мА достаточно для синего индикатора.

Я тестировал светодиоды на 3мА. и записали прямое падение напряжения для использования в калькуляторе. По возможности я использовал светодиоды разных типов для каждого измерения.
Пример: Для красной пары я использовал 5-миллиметровый патрон для первого теста и прямоугольную форму для второго теста. То же самое с зеленым и желтым.
Светодиод прямого напряжения
красный 1.98v 1,96 В
Зеленый 1,94 В 1,92 В
Желтый 1,90 В 1,92 В
Синий 2,76 В 2,78 В
белый 2,78 В 2,76 В
Розовый 2,84 В 2,84 В
Ультрафиолетовый 3,10 В 3.16v
Необходимо преобразовать коэффициент усиления напряжения в децибелы?

AMZ-FX Домашняя страница Главная страница Lab Notebook Блог гитарных эффектов

© 2003,2009,2015 Джек Орман
Все права защищены.

Политика конфиденциальности

Светодиодный калькулятор

. Расчет токоограничивающих резисторов для одиночного светодиода и светодиодной матрицы • Calculadoras de RF e Eletrónicas • Conversores de Unidades Online

Определения и формулы, используемые для расчета

Один светодиод

Светоизлучающий диод (LED) является полупроводниковым светом источник с двумя или более отведениями.Монохромные светодиоды обычно имеют два вывода, двухцветные светодиоды могут иметь два или три вывода, а трехцветные светодиоды и RGB-светодиоды обычно имеют четыре вывода. Светодиод излучает свет, когда на его выводы подается подходящее напряжение.

Обычный инфракрасный светодиод и его электронный символ. Квадратный полупроводниковый кристалл устанавливается на отрицательный (катодный) вывод. Тонкий провод соединяет квадратный полупроводниковый кристалл с положительным (анодным) выводом.

Для питания одного светодиода используется простая схема светодиода с последовательным резистором, ограничивающим ток.Резистор необходим, потому что падение напряжения на светодиоде приблизительно постоянно в широком диапазоне рабочих токов.

Цвета светодиода, материалы, длина волны и падение напряжения
Цвет Полупроводниковый материал Длина волны Падение напряжения
Инфракрасный Арсенид галлия (GaAs) 850–940 нм
Красный Фосфид арсенида галлия (GaAsP) 620–700 нм 1.От 6 до 2,0 В
Янтарный Фосфид арсенида галлия (GaAsP) 590–610 нм 2,0 до 2,1 В
Желтый Фосфид арсенида галлия (GaAsP) 580–590 нм От 2,1 до 2,2 В
Зеленый Фосфид алюминия-галлия (AlGaP) 500–570 нм от 1,9 до 3,5 В
Синий Нитрид индия-галлия (InGaN) 440–505 нм 2 .48–3,6 В
Белый Светодиоды RGB или люминофор Широкий спектр 2,8–4,0 В

Светодиоды и резисторы в схемах ведут себя по-разному. Поведение резистора линейно, согласно закону Ома

Вольт-амперные характеристики типичного светодиода разных цветов

Если напряжение на резисторе увеличивается, пропорционально увеличивается и ток (мы предполагаем, что номинал резистора остается равным значению. тем же).С другой стороны, светодиоды ведут себя иначе. Они ведут себя как обычные диоды в соответствии с показанной на рисунке кривой вольт-амперной характеристики светодиодов разных цветов. Кривые показывают, что ток через светодиод не прямо пропорционален напряжению на нем. Ток через светодиод экспоненциально зависит от прямого напряжения. Это означает, что только небольшое изменение напряжения вызовет большое изменение тока.

Когда прямое напряжение светодиода небольшое, его сопротивление очень велико.Если напряжение достигает характерного значения прямого напряжения, указанного в технических характеристиках, светодиод «включается», и его сопротивление быстро падает. Если приложенное напряжение немного больше, чем прямое напряжение светодиода, прямое напряжение превышает рекомендуемое значение, которое может составлять от 1,5 до 4 В для светодиодов разных цветов. В этом случае сила тока быстро возрастает и диод может выйти из строя. Чтобы ограничить этот ток, последовательно со светодиодом подключается резистор, чтобы поддерживать ток на определенном уровне, указанном в технических характеристиках светодиода.

Расчеты

Прямоугольный светодиод с плоской вершиной, используемый в таких приложениях, как отображение гистограмм

Значение последовательного токоограничивающего резистора R с можно рассчитать по формуле закона Ома, в которой напряжение питания В с смещено прямым падением напряжения на диоде В f :

где В с — напряжение источника питания (например, 5 В USB-питание) в вольтах, V f — прямое падение напряжения светодиода в вольтах, а I — ток светодиода в амперах.И V f и I f можно найти в спецификациях производителя светодиодов. Типичные значения V f показаны в таблице выше. Типичный ток светодиодов, используемых для индикации, составляет 20 мА.

После расчета номинала резистора из предпочтительных номеров резисторов выбирается ближайшее более высокое стандартное значение. Например, если наш расчет показывает, что нам нужен резистор R s = 145 Ом, мы возьмем резистор R sp = 150 Ом.

Токоограничивающий резистор рассеивает некоторую мощность, которая рассчитывается как

Оранжевые светодиоды, обычно используемые в маршрутизаторах для отображения скорости 10/100 Мбит / с; зеленые светодиоды показывают скорость 1000 Мбит / с

Обычно мощность резистора выбирается близкой к удвоенной величине, рассчитанной здесь. Например, если значение мощности составляет 0,06 Вт, мы выберем резистор с номинальной мощностью 0,125 или 1/8 Вт.

Теперь мы рассчитаем КПД, который покажет, какая часть общей мощности потребляется в схеме используется светодиод.Мощность, рассеиваемая светодиодом:

Общая потребляемая мощность

Эффективность цепи светодиода

Для выбора источника питания мы рассчитаем ток, потребляемый от источника питания:

Светодиодная лента с 5050 диодов; цифры 50 и 50 указывают длину и ширину чипа в миллиметрах; резисторы на 150 Ом предварительно установлены на полосе.

Светодиодные матрицы

Один светодиод можно управлять с помощью токоограничивающего резистора.Светодиодные матрицы, которые все чаще используются для освещения помещений, подсветки компьютерных мониторов и телевизоров, а также для других целей, требуют специализированных источников питания. Все мы привыкли к источникам питания со стабилизацией напряжения. Однако источники питания для управления светодиодами должны стабилизировать свой ток, а не напряжение. В любом случае в светодиодных массивах всегда используются токоограничивающие резисторы.

Если для приложения необходимо более одного светодиода, можно использовать цепочки из нескольких светодиодов, соединенных последовательно. Для цепочки светодиодов, соединенных последовательно, напряжение источника должно быть больше или равно сумме напряжений на отдельных светодиодах.Если он больше, то можно использовать один токоограничивающий резистор на цепочку. Ток через каждый диод идентичен, что обеспечивает равномерную яркость. Как правило, лучше, если все последовательно соединенные светодиоды будут одного типа.

Однако в случае отказа одного светодиода в разомкнутом состоянии, что является наиболее частым режимом отказа, вся цепочка светодиодов гаснет. В некоторых конструкциях для предотвращения этого используется специальное устройство защиты от шунта. Для этого можно использовать стабилитроны, включенные параллельно каждому светодиоду.Этот подход хорош для маломощных светодиодов, но для мощных светодиодов, используемых, например, в уличном освещении, этот подход не рентабелен, и необходимо использовать более сложные шунтирующие устройства защиты. Конечно, это увеличивает затраты и требования к пространству. В настоящее время (2018 г.) можно наблюдать, что светодиодные уличные фонари с плановым сроком службы 10 лет служат не более года. То же касается и бытовых светодиодных ламп, в том числе ламп известных производителей.

Эта светодиодная лента используется для подсветки ЖК-панели телевизора; две такие планки устанавливаются с двух сторон от панели экрана.Такая конструкция позволяет использовать самые тонкие дисплеи. Обратите внимание, что телевизоры с ЖК-панелями со светодиодной подсветкой обычно продаются как светодиодные телевизоры. Настоящие светодиодные телевизоры используют OLED-дисплеи.

При расчете необходимого сопротивления токоограничивающего резистора R s необходимо учитывать все падения напряжения на каждом светодиодах. Например, если падение напряжения на каждом светящемся светодиоде составляет 2 В и мы подключили пять светодиодов последовательно, то общее падение напряжения на всех пяти будет 5 × 2 = 10 В.

Несколько одинаковых светодиодов также могут быть подключены параллельно. Параллельные светодиоды должны иметь согласованное прямое напряжение В, f , в противном случае через них не будет одинакового тока и, следовательно, их яркость будет разной. Для параллельного подключения светодиодов рекомендуется последовательно с каждым диодом подключить токоограничивающий резистор. При параллельном подключении отказ одного диода из-за обрыва цепи не приведет к потере света всего набора диодов — он будет работать в обычном режиме.Другой проблемой полностью параллельного подключения является выбор эффективного низковольтного и сильноточного источника питания, который при той же номинальной мощности может быть более дорогим, чем обычные источники питания для более высоких напряжений и более низких токов.

В этом обычном светодиодном светильнике для уличного освещения 8 цепочек по 5 мощных светодиодов, всего 40 светодиодов, приводятся в действие эффективным источником постоянного тока; обратите внимание, что две гирлянды (верхняя левая и нижняя правая) темные в этом приспособлении, установленном всего пару месяцев назад, потому что в каждой из них вышел из строя один диод и устройства защиты не используются или не работают

Расчет токоограничивающих резисторов

Если количество светодиодов в последовательной строке N светодиодов в строке (обозначено как N s в поле ввода) не введено, то оно будет определено здесь.Максимальное количество светодиодов в последовательности N светодиода в строке max для данного напряжения источника питания В с и прямого напряжения светодиода В f :

Если число Светодиоды в последовательной строке N Светодиоды в строке (обозначены как N s в поле ввода) вводятся, затем максимальное количество светодиодов в последовательной строке N светодиодов в строке max определяется как

А 3014 (3.0 × 1,4 мм) Светодиод SMD, используемый в ЖК-телевизорах со светодиодной подсветкой

Количество строк с максимальным количеством светодиодов в строке N строк :

Количество светодиодов в оставшейся более короткой строке N светодиоды остатка :

Если N светодиода остатка = 0, то дополнительной строки не будет.

Сопротивление токоограничивающего резистора для цепочек с макс. количество светодиодов:

Сопротивление токоограничивающего резистора для цепочек с меньшим количеством светодиодов, чем макс.количество светодиодов :

Общая мощность P Светодиод , рассеиваемая всеми светодиодами :

Мощность , рассеиваемая резисторами :

Гибкие дисплеи

общественное место; светодиодный дисплей использует матрицу светодиодов в качестве пикселей; из-за очень высокой яркости светодиодов они обычно используются на открытом воздухе в качестве рекламных щитов или достопримечательностей на шоссе, которые видны при ярком солнечном свете.Светодиодные дисплеи также могут обеспечивать общее освещение и часто используются в качестве фото- и видеосвета с переменной цветовой температурой

Номинальная мощность определяется с коэффициентом безопасности k = 2, что обеспечивает надежную работу резистора. Выберите номинальную мощность резистора, которая в два раза превышает расчетную мощность из следующих значений: 0,125; 0,25; 0,5; 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 16, 25, 50 Вт

Расчет общей мощности P R , рассеиваемой всеми резисторами :

Расчет общей мощности P всего , рассеиваемое массивом :

Расчет тока , потребляемого массивом от источника питания :

Расчет эффективности массива :

Вас также может заинтересовать преобразователи яркости, силы света и освещенности.

Este artigo foi escrito por Анатолий Золотков.

R / C Расчеты

Этот калькулятор поможет вам выбрать подходящий резистор (резисторы), необходимый для безопасного подключения одного или нескольких светодиодов к источникам питания различных номиналов.

Введите расположение светодиодов, количество светодиодов, напряжение питания, значения светодиодов Vf и If . Значения Vf и If указаны на упаковке светодиода. Нажмите кнопку, и появится схема, показывающая, как расположить компоненты.Также будет рассчитано значение сопротивления.


Светодиодный калькулятор, использующий цепь постоянного тока

Этот калькулятор поможет вам выбрать подходящий резистор, необходимый для безопасного подключения одного или нескольких светодиодов к источникам питания различных номиналов. Несмотря на то, что эта версия немного сложнее, она обеспечивает лучший контроль над током независимо от уровня заряда источника питания.

Введите расположение светодиодов, количество светодиодов, напряжение питания, значения светодиодов Vf и If .Значения Vf и If указаны на упаковке светодиода. Нажмите кнопку, и появится схема, показывающая, как расположить компоненты. Также будет рассчитано значение сопротивления.


Другая полезная информация о светодиодах
  • Светодиодная проводка На рисунке ниже показаны схематический символ и физический светодиод.

    Положительный (+) анодный вывод длиннее отрицательного (-) катодного вывода. Также на корпусе объектива имеется плоское пятно с отрицательной стороны.

    Если вы все еще не можете определить, какой вывод отрицательный, вы можете временно подключить светодиод к батарее 9 В вместе с резистором 330 Ом.

    Не о чем беспокоиться, если вы случайно зацепите его задом наперед: это просто не сработает.

  • Светодиодные формулы Ниже приведены формулы, используемые на этой странице:

    светодиодов последовательно:
    Значение резистора = (В , питание — (В f X LED_count)) / I f
    Мощность резистора = I f 2 X resistor_value

    Светодиоды, подключенные параллельно общему резистору:
    Значение резистора = (В , питание -V f ) / (I f X LED_count)
    Мощность резистора = (I f 2 X LED_count) x resistor_value

    Светодиоды, подключенные параллельно с отдельными резисторами:
    Значение резистора = (V , питание -V f ) / I f
    Мощность резистора = I f 2 x ​​resistor_value

    Где:
    resistor_value = сопротивление в омах
    В питание = напряжение питания в вольтах
    В f = прямое напряжение светодиода в вольтах
    I f = прямой ток светодиода в амперах
    LED_count = количество используемых светодиодов

  • Использование линейного регулятора напряжения Формулы в первом калькуляторе выше предполагают постоянное напряжение, но на самом деле батарея будет иметь три состояния напряжения: полностью заряженное напряжение, номинальное напряжение и разряженное напряжение.Например, если вы используете липо-пакет 4s, эти напряжения будут составлять 16,8 В (4,2 В / элемент), 14,8 В (3,7 В / элемент) и 12 В (3,0 В / элемент) соответственно. Если резистор выбран на основе номинального значения, светодиод будет ярче при подключении к полностью заряженной батарее и тусклее, когда батарея почти разряжена.

    Это можно исправить с помощью линейного регулятора напряжения. Это позволит поддерживать постоянное выходное напряжение независимо от уровня заряда аккумулятора. Таким образом, если стабилизатор 5 В используется в 3-секундном липо-блоке, выходное напряжение останется постоянным 5 В, даже если батарея будет колебаться от 12.От 6В до 9В.

    RadioShack имеет две недорогие версии; LM7805 (5 В) и LM7812 (12 В). LM7805 будет использоваться, если напряжение батареи составляет от 2 до 4 с липо (6-12 никель-металлгидридных элементов). LM7812 может использоваться с 5s липо (15 NiMH ячеек) или выше. Идея состоит в том, чтобы выбрать стабилизатор, выход которого как минимум на 1,5 В выше минимального напряжения батареи.

    Ниже представлена ​​простая схема, показывающая, как подключить один из этих регуляторов:

    FYI: Любой из перечисленных выше регуляторов технически может использоваться с подключением к регулируемым выходам.Для «программирования» напряжения потребуются два дополнительных резистора. Однако это выходит за рамки данной страницы, и один из регуляторов серии LM78xx будет работать нормально в 99% случаев.

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 наверняка взорвал несколько светодиодов в мои молодые и более неопытные годы, в результате чего часть кожуха поразительно 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 познакомились.

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 фундаментальных момента, которые нам нужно 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 Ватт = 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, так как 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.

Рассчитайте 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 источника питания через резистор, затем через 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 миллиамперы 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 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 подавали бы на светодиод ток, превышающий рекомендованный.

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

Резистор Теплоотдача

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.

Меньшие стандартные резисторы 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 я видел несколько раз, но тот, который редко объясняется в аналогичных 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 необходимое значение сопротивления для известного напряжения на резисторе и желаемого тока.

 R = Vr / I 
R = 0 / 0,025
R = 0 Ом

Что ?! Разве мы только что не доказали с помощью закона Ома, что значение сопротивления не требуется и, следовательно, резистор не требуется, 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 вычисления.

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.

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

Не волнуйтесь, если вы не все это усвоили, 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 , 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 изменении напряжения 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 от источника питания 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, и поэтому резистор будет нагреваться.

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 потребуется 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!

LED Resistor Calculator Plus — Бесплатная загрузка и обзоры программного обеспечения

Калькулятор сопротивления светодиодов используется для определения последовательного резистора, необходимого для подключения различных последовательных комбинаций светодиодов или «светодиодов».Калькулятор сопротивления светодиодов поможет вам выбрать резисторы для подключения любого количества светодиодов.

Каждый (светодиодный) светоизлучающий диод имеет ток, с которым они могут безопасно работать. Превышение максимального значения тока приведет к повреждению светодиода. Таким образом, ограничение тока через светодиод с помощью последовательного резистора является обычной практикой.

Калькулятор сопротивления светодиода

поможет вам определить номинал резистора, чтобы вы могли добавить его последовательно со светодиодом для ограничения тока. Просто введите указанные значения, и результат будет рассчитан автоматически.Результат включает значение резистора, рассеиваемую мощность резистора и рекомендуемую мощность резистора.

Формула: R = (Vs — Vf * Nled) / If

Где:

Vs — Напряжение питания

Vf — Падение напряжения светодиода. Падение напряжения на светодиоде зависит от цвета, который он излучает.

Если — ток светодиода. Обычный рабочий диапазон обычных светодиодов 3 мм и 5 мм составляет 10-30 мА.

Nled — Количество светодиодов в серии

Светодиод (LED) — это двухпроводный полупроводниковый источник света.Это диод с pn переходом, который при активации излучает свет. Когда к выводам подается подходящий ток, электроны могут рекомбинировать с электронными дырками внутри устройства, высвобождая энергию в виде фотонов. Этот эффект называется электролюминесценцией, а цвет света (соответствующий энергии фотона) определяется шириной запрещенной зоны полупроводника. Светодиоды обычно имеют небольшие размеры (менее 1 мм2), и для формирования диаграммы направленности можно использовать интегрированные оптические компоненты.

Появившись в 1962 году как практические электронные компоненты, первые светодиоды излучали инфракрасный свет низкой интенсивности. Инфракрасные светодиоды по-прежнему часто используются в качестве передающих элементов в схемах дистанционного управления, например, в пультах дистанционного управления для широкого спектра бытовой электроники. Первые светодиоды видимого света имели низкую интенсивность и ограничивались красным светом. Современные светодиоды доступны в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах длин волн с очень высокой яркостью.

* Этот метод не рекомендуется для сильноточных светодиодов, которым требуется более надежный стабилизатор тока переключения.

* Это универсальное приложение, работающее как на iPhone, так и на iPad.

Спасибо за вашу поддержку. Посетите nitrio.com, чтобы найти другие приложения для ваших устройств iOS.

Не выгорай! Расчет резистора ограничения тока светодиода

Светоизлучающие диоды (светодиоды) — одно из основных устройств вывода, используемых в проектах с открытым исходным кодом. Они предоставляют вам простой способ обратной связи с пользователем о состоянии того, что происходит в цепи.Популярным использованием является индикатор питания, позволяющий пользователю узнать, включено ли устройство.

Но подключение светодиода напрямую к источнику питания может привести к его перегоранию. Для защиты вы должны использовать токоограничивающий резистор последовательно со светодиодом.

Для расчета номинала резистора потребуется собрать несколько бит информации о светодиоде из его технических данных. В частности, нам нужно будет определить прямое напряжение светодиода (Vf) и его максимальный номинальный ток (Imax).Vf сообщает нам, какое напряжение требуется для смещения светодиода для включения. Imax сообщает нам максимальный ток, который может выдержать светодиод. Нам также нужно знать напряжение источника питания, который будет питать светодиод. Имея эту информацию, мы можем применить следующую формулу:

Предположим следующее:

Vsupply = 5 В

Vf = 1,7 В

Imax = 20 мА

Теперь мы применяем эти переменные к формуле и получаем следующее:

Вы можете спросить себя, почему вы округляете до 220 Ом, когда расчет дает 165 Ом? Проще говоря, именно здесь академик отделяется от реального мира.Что касается изготовления компонентов, то резисторы на 165 Ом не производятся. Таким образом, вы должны довольствоваться низкой стоимостью, которую вы действительно можете получить из таких источников, как Mouser Electronics.

Так что это? Не совсем так. Помните, что еще одна важная характеристика резистора — это его номинальная мощность, измеряемая в ваттах. Чтобы рассчитать номинальную мощность резистора, мы должны использовать степенной закон Джоуля:

Исходя из расчетов, тогда резистор 1/8 Вт будет работать нормально, хотя резистор 1/4 Вт может быть легче достать.Подойдет резистор любой номинальной мощности.

Предупреждение при включении нескольких светодиодов. У вас может возникнуть соблазн сэкономить место на плате или количество резисторов, используя один резистор для нескольких светодиодов. Не делайте этого. Светодиоды, как и большинство электронных компонентов, не идеальны. Некоторые светодиоды могут иметь более низкое падение напряжения, чем другие, это приведет к большему току, протекающему через них, что может привести к разрушению светодиодов. Всегда используйте один резистор для каждого светодиода, чтобы компенсировать изменяющееся прямое напряжение.Если вам действительно нужно сэкономить место на плате, подумайте о резисторных сетях, которые предлагают несколько резисторов в одном крошечном корпусе и имеют один общий вывод. См. Пример на Рисунке 2.

Вот и все, что вам нужно знать, чтобы правильно подобрать токоограничивающий резистор. Вы будете использовать токоограничивающие резисторы во многих приложениях, а не только для питания светодиодов. Надеюсь, это даст вам достаточно информации, чтобы начать создавать свои собственные проекты на светодиодах.



«Назад

Майкл Паркс, P.E. является владельцем Green Shoe Garage, студии индивидуального дизайна электроники и технологического консалтинга, расположенной в Южном Мэриленде. Он производит S.T.E.A.M. Подкаст Power для повышения осведомленности общественности по техническим и научным вопросам. Майкл также имеет лицензию профессионального инженера в штате Мэриленд и имеет степень магистра системной инженерии Университета Джона Хопкинса.


.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.