Подключение светодиода через резистор: Расчет резистора для светодиода, калькулятор расчёта сопротивления

Расчет резистора для светодиода, калькулятор расчёта сопротивления

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

Содержание

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

Онлайн калькулятор

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

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

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

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

Основные параметры

Отличие характеристик кристаллов для дешевых ЛЕД

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

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

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

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

Особенности дешёвых ЛЕД

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

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

Китайские светодиодные лампы кукурузы

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

Автомобильные лампы на самых слабых лед 0,1W

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

Подключение светодиода к 12 вольтам в машине (расчет сопротивления) (видео)

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

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

 Прежде, чем перейти к конкретным схемам и их описаниям, хотелось бы сказать о двух принципиально разных, но возможных вариантах подключения светодиода к 12 вольтовой сети.

  Первый, это когда напряжение падает за счет того, что последовательно светодиоду подключается дополнительное сопротивление потребителя, в качестве которого выступает микросхема-стабилизатор напряжения. В этом случае определенная часть напряжения теряется в микросхеме, превращаясь в тепло. А значит вторая, оставшаяся, достается непосредственно нашему потребителю — светодиоду. Из-за этого он и не сгорает, так как не все суммарное напряжение проходит через него, а только часть. Плюсом применения микросхемы является тот факт, что она способна в автоматическом режиме поддерживать заданное напряжение. Однако есть и минусы. У вас не получиться снизить напряжение ниже уровня, на которое она рассчитана. Второе. Так как микросхема обладает определенным КПД, то падение относительно входа и выхода будет отличаться на 1-1,5 вольта в меньшую сторону. Также для применения микросхемы вам необходимо будет применить хороший рассеивающий радиатор, установленный на ней. Ведь по сути тепло выделяемое от микросхемы, это и есть невостребованные нами потери. То есть то, что мы отсекли от большего потенциала, чтобы получить меньший.

 Второй вариант питания светодиода, когда напряжение ограничивается за счет резистора. Это сродни тому, если бы большую водопроводную трубы взяли бы и сузили. При этом поток (расход и давление) снизились бы в разы. В этом случае до светодиода доходит лишь часть напряжения. А значит, он также может работать без опасности быть сожженным. Минусом применения резистора будет то, что он также имеет свой КПД, то есть также тратит невостребованное напряжение в тепло. В этом случае бывает трудно установить резистор на радиатор.  В итоге, он не всегда подойдет для включения в цепь. Также минусом будет являться и то обстоятельство, что резистор не поддерживает автоматического удержания напряжение в заданном пределе. При падении напряжения в общей цепи, он подаст настолько же меньшее напряжение и на светодиод. Соответственно обратная ситуация произойдет при повышении напряжения в общей цепи.

 Конечно, тот и другой вариант не идеальны, так при работе от портативных источников энергии каждый из них будет тратить часть полезной энергии на тепло. А это актуально! Но что сделать, таков уж принцип их работы. В этом случае источник питания будет тратить часть своей энергии не на полезное действие, а на тепло. Здесь панацеей является использование широтно-импульсной модуляции, но это значительно усложняет схему… Поэтому мы все же остановимся на первых двух вариантах, которые и рассмотрим на практике.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 О применение аналогичных микросхем мы уже рассказывали в статье «Зарядное устройство на 5 вольт в машине». Кстати, если вы все же решитесь выполнить питание для светодиода на ШИМ, хотя это вряд ли того стоит, то эта статья также раскроет вам все секреты реализации такого проекта.

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

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

Видео по подключению светодиода к сети в автомобиле

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

Расчет токоограничивающего резистора для светодиода

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

Расчет резистора для одного светодиода

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

Рис.1 – Схема подключения одного светодиода

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

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

Таблица 1 — Характеристики светодиодов

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

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

Сопротивление резистора определяется по формуле:

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

где:

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

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

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

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

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

Расчет резистора при последовательном соединении светодиодов

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

Рис.2 – Схема подключения светодиодов при последовательном соединении

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

Сопротивление резистора определяется по формуле:

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

где:

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

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

Расчет резисторов при параллельно – последовательном соединении светодиодов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Расчет резистора при параллельном соединении светодиодов

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

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

Рис.4 – Схема подключения светодиодов при параллельном соединении

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

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

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

Как подключить светодиод к 12 вольтам, светодиоды 12 вольт

Как подключить светодиод к 12 вольтам? Также просто, как и к 9-ти. Подключение светодиодов к источникам питания производится через ограничивающий резистор. Вся проблема и состоит в правильном расчёте сопротивления для светодиода.

Светодиоды 12 вольт

При подключении светодиода к 12 вольтам вначале выясняем, что за светодиод нам надо подключить. Как правило, у обычных светодиодов падение напряжения на них составляет 2 вольта (у синих и белых по 4 вольта). Также надо знать рабочий ток светодиода. Это, как правило, 10 или 20 мА. Мы будем считать, что у нас красный светодиод, требующий 2 вольта питания и ток 20 мА.

При падении напряжения на светодиоде 2 вольта при 12 вольт-м питании у нас остаётся 10 вольт, которые нам надо погасить резистором. Надо рассчитать его сопротивление.

R = U / I

Получаем 10 / 0.02 = 500 ом. Находим ближайшее большее значение номинала резистора по ряду Е24 (самый распространённый) — 510 ом. Это ещё не всё. Для надёжной работы этой схемы необходимо рассчитать мощность резистора. Мощность — это напряжение, умноженное на ток.

P = U * I

Т.е. напряжение, падающее на резисторе (10 В) умножаем на ток, текущий через него (0.02 А) и получаем 10 * 0.02 = 0.2 Вт или 200 мВт. Стандартный больший номинал резисторов — 0.25 Вт. Всё.

Если мы, к примеру, захотим подключить два светодиода к 12 вольтам, то всё почти также.

Разница будет только в том, что на двух светодиодах будет падать не 2, а уже 2 * 2 = 4 вольта. Т.о. на резистор останется 12 -4 = 8 вольт. Дальше всё также. Сопротивление резистора R = 8 / 0.02 = 400 ом. Ближайшее большее значение по Е24 — 430 ом. Мощность 8 * 0.02 = 0.16 Вт. Ближайшее большее значение такое же, как и в предыдущем примере — 0.25 Вт. Всё просто. Кстати, где поставить резистор, не имеет никакого значения. Со стороны анода, или катода, или, в случае с несколькими светодиодами, между ними.
И не светите яркими светодиодами в глаза. Это опасно.

Подключение светодиода к 220 вольтам, схемы, примеры (видео, калькулятор)

 При конструировании радиоаппаратуры часто встает вопрос о индикации питания. Век ламп накаливания для индикации уже давно прошел, современным и надежным радиоэлементом индикации на настоящий момент является светодиод. В данной статье будет предложена схема подключения светодиода к 220 вольтам, то есть рассмотрена возможность запитать светодиод от бытовой сети переменного тока — розетки, которая есть в любой благоустроенной квартире.
 Если вам необходимо будет запитать несколько светодиодов одновременно, то об этом мы также упомянем в нашей статье. Фактически такие схемы применяются для светодиодных гирлянд или ламп, это немного другое. Фактически здесь необходимо реализовать так называемый драйвер для светодиодов. Итак, давайте не будем все валить в одну кучу. Попробуем разобраться по порядку.

Принцип понижения напряжения питания для светодиода

 Для питания низковольтной нагрузки может быть выбрана два пути питания. Первый, это так скажем классический вариант, когда питание снижается за счет резистора. Второй, вариант, который часто используется для зарядных устройств, это гасящий конденсатор. В этом случае напряжение и ток идут словно импульсами, и эти самые импульсы и должны быть точно подобраны, дабы светодиод, нагрузка не сгорела. Здесь необходимо более детальный расчет чем с резистором. Третий вариант, это комбинированное питание, когда применяется и тот и другой способ понижения напряжения. Что же, теперь обо всех этих вариантах по порядку.

Схема подключения светодиода к напряжению 220 вольт (гасящий конденсатор)

 Схема подключения светодиода к 220 вольтам на вид не сложная, принцип ее работы прост. Алгоритм следующий. При подаче напряжения начинает заряжаться конденсатор С1, при этом фактически с одной стороны он заряжается напрямую, а со второй через стабилитрон. Стабилитрон должен соответствовать напряжению свечения светодиода. Так в итоге полностью заряжается конденсатор. Далее приходит вторая полуволна, когда конденсатор начинает разряжаться. В этом случае напряжение также идет через стабилитрон, который теперь работает в своем штатном режиме и через светодиод. В итоге на светодиод в это время подается напряжение равное напряжению стабилизации стабилитрона. Здесь важно подобрать стабилитрон с тем же номиналом, что и светодиод.

 

Здесь все вроде как просто и теоретически реализуется нормально. Однако точные расчеты не столь просты. Ведь по сути надо рассчитать емкость конденсатора, который будет являться в данном случае гасящим. Делается это по формуле.

Прикинем: 3200*0,02/√(220*220-3*3)=0,29 мКФ. Вот какой должен быть конденсатор при напряжении для светодиода 3 вольта, а токе 0,02 А. Вы же можете подставить свои значения и рассчитать свой вариант.

Радиодетали для подключения светодиода к 220 вольтам

Мощность резистора может быть минимальной вполне подойдет 0.25 Вт (номинал на схеме в омах).
Конденсатор (емкость указана в микрофарадах) лучше подобрать с запасом, то есть с рабочим напряжением в 300 вольт.
Светодиод может быть любой, например с напряжением свечения от 2 вольт АЛ307 БМ или АЛ 307Б и до 5.5 воль — это КЛ101А или КЛ101Б.
Стабилитрон как мы уже упоминали должен соответствовать напряжению питания светодиода, так для 2 вольт это КС130Д1 или КС133А (напряжение стабилизации 3 и 3.3 вольта соответственно), а для 5.5 вольт КС156А или КС156Г

Такой способ имеет свои недостатки, так как при незначительном скачке напряжения или отклонении в работе конденсатора, можем получить напряжения куда более высокое нежели 3 вольта. Светодиод сгорит в один момент. Плюсом является экономичность схемы, так как она импульсная. Скажем так, не высокая надежность, но экономичность. Теперь о варианте комбинированном.

Схема подключения светодиода к напряжению 220 вольт (гасящий конденсатор + резистор)

Здесь все тоже самое, за исключением того, что в цепочку добавили резистор. В целом влияние резистора способно сделать всю схему более предсказуемое, более надежной. Здесь будет меньше импульсных токов с высоким напряжением. Это хорошо!

 

(…как и н на схеме выше использован гасящий конденсатор + резистор)

Все плюсы и минусы сродни варианту с гасящим конденсатором, но надежности здесь тоже нет. Даже более, того, использование диода, а не  стабилитрона, скажется на защите светодиода при разрядке конденсатора. То есть весь ток потечет именно через светодиод, а не как в предыдущем случае через светодиод и стабилитрон. Вариант этот так себе. И вот последний случай, с применением резистора.

Схема подключения светодиода к напряжению 220 вольт (резистор)

Именно эти схемы мы вам рекомендуем к сборке. Здесь все по классическим принципам, закону Ома и формуле расчета мощности. Первое, рассчитаем сопротивление. При расчете сопротивления будет пренебрегать внутренним сопротивлением светодиода и падением напряжения на нем. В этом случае получим небольшой запас, так как фактическое падение напряжения на нем, позволит ему работать в режиме чуть более щадящем, нежели предписано характеристиками. Итак, скажем у нас ток светодиода 0,01 А и 3 вольта.

R=U/I=220/0,01=22000 Ом=22 кОм. В схеме же 15 кОм, то есть ток приняли 0,014666 А, что вполне допустимо. Вот так и рассчитываются резисторы для этих случаев. Единственное здесь все будет зависеть от того, сколько резисторов вы применяете. Если два как на первой схеме, то делим получившийся результат пополам.

 

Если один, то само собой все напряжение будет падать только на нем.

Ну, как и положено, скажем о плюсах и минусах. Плюс один и очень большой, схема очень надежная. Минус тоже один, то что все напряжение будет падать на 1-2 резисторе, а значит он будет рассеивать большую мощность. Давайте прикинем. P=U*I=220*0,02=4,4 Ватта. То есть аж 4 Ватта должен быть резистор, если ток будет 0,02 А. В этом случае стоит щепетильно подойти к выбору резистора, он должен быть не менее 3-4 Ватт. Ну и сами понимаете, что об экономичности в этом случае речи не идет, когда на резисторе рассеивается 4 Ватта, а светодиодом можно пренебречь. Фактически это почти как маленькая светодиодная лампа, а горит всего лишь 1 светодиод.

Подключение нескольких светодиодов к 220 вольтам

 Когда вам необходимо подключить сразу несколько светодиодов, это несколько друга история. Фактически такие вариации схемы, еще вернее схемы стабилизатора для светодиодов называют драйвером. Видимо от слова drive (англ.) в движении. То есть вроде как схема запускающая в работу группу светодиодов. Не будем говорить о корректности применения данного слова и о новых словах, которые мы постоянно заимствуем из других языков. Скажем лишь, что это несколько иной вариант, а значит и разбирать его мы будем в другой нашей статье «Драйвер для светодиодов (светодиодной лампы)».

Видео о подключении светодиода к сети 220 вольт

А теперь тоже самое, но на видео, для тех кто видимо ленился читать;)

Итак, если хотите подключить светодиод надежно, но чуть с завышенными энергозатратами, то вам к сборке рекомендуется последних два варианта из статьи. Для всех ищущих приключений — первый вариант в самый раз!

Ну и напоследок калькулятор для тех, кто не в состоянии осилить подсчеты по формулам сам или лень;)

какие формулы помогут вычислить сопротивление

В наше время светодиоды используются если не во всех, то в очень многих сферах деятельности. И несмотря на это, многие потребители едва ли понимают принципы работы светодиодов. Как и почему вообще работают светодиоды? И какую роль в этом процессе играют резисторы? Как произвести расчет резистора для светодиода? Постараемся разобраться.

Что такое резистор и сопротивление светодиода?

Резистором называется компонент электрической цепи, который характеризуется пассивностью и в лучшем случае обладает сопротивлением электрическому току. Другими словами, для такого устройства в любое время должен действовать закон Ома.

 

Главная функция резистора – энергичное сопротивление электротоку. Именно это качество делает резисторы необходимыми при создании систем искусственного освещения, в том числе и с применением светодиодов.

В каких случаях возможно подключение светодиода с помощью резистора?

Подключать светодиод с помощью резистора можно при условии, что эффективность схемы не является первостепенной целью. Самый простой пример – применение светодиода для индикации подсветки выключателя в электроприборе. В таком случае мощность потребления едва достигает 0.1 Вт, а яркость не ставится во главу угла. А вот при использовании светодиода с энергопотреблением более 1 Вт нужно обязательно убедиться, что блок питания обеспечивает стабилизированное напряжение. Если же напряжение схемы не стабилизировано, то все скачки и помехи будут негативно сказываться на работе светодиода.

Не менее актуальна схема питания через резистор в лабораторных условиях, когда есть задача тестирования новой модели светодиода.

Виды резисторов

Существует несколько классификаций резисторов, каждая из которых отличается признаков, по которому сравниваются разные виды устройств.

В зависимости от материала резистивного элемента выделяют следующие типы резисторов:

• Металлофольговые;
• Непроволочные;
• Проволочные.

По способы защиты резисторы бывают:

• Неизолированными;
• Изолированными;
• Вакуумными;
• Герметизированными.

Назначение резисторов группирует устройства следующим образом:

• Резисторы общего предназначения;
• Высокочастотные;
• Высокомегаомные;
• Высоковольтные.

Расчет резистора для светодиода

Осуществить расчет резисторов по силам не только специалистам. Достаточно базовых знаний и понимания физики процесса. Чтобы определить необходимое сопротивление резисторов, нужно учитывать следующие важные факторы:

• Маркировка на устройстве отображает так называемое напряжение падения, которое необходимо для расчета необходимого напряжения и для подбора резисторов.
• Числовое значение напряжения определяется в виде разницы между напряжением агрегата и напряжением питания светодиода;
• Чтобы рассчитать необходимое сопротивление, нужно разделить остаточное напряжение на величину тока, необходимую для бесперебойной работы системы.

Математический расчет сопротивления резистора

Согласно второму правилу Кирхгофа, можно составить равенство U = U_r + U_led, которое можно интерпретировать таким образом: U = I x R + I x R_led, где R_led – это дифференциальное сопротивление.

Значение R_led меняется вместе с изменением работы полупроводника. В данном случае соотношение переменных величин тока и напряжения определяет величину сопротивления.

Также есть смысл вывести формулу для вычисления сопротивления резистора: R = (U – U_led) / I, Ом. В данной формуле U_led – это паспортная величина для конкретного типа светодиода.

Как рассчитать резистор графическим способом?

При наличии ВАХ светодиода расчет резистора для светодиодов можно осуществить графическим методом, хотя такой способ и не очень распространен. Зная ток нагрузки, можно с помощью графика определить прямое напряжение. Необходимо с оси ординат (I) провести прямую до пересечения с кривой и опустить на ось абсцисс.

Особенности расчета

Каким бы ни было подключение резистора, всегда есть свои тонкости и нюансы. Постараемся разобраться, в чем особенности последовательного, параллельного и смешанного способов соединения.

Последовательное соединение

При последовательной схеме светодиоды расставляются друг за другом, и обычно достаточно одного резистора, если удастся корректно произвести расчет сопротивления. Это можно объяснить тем, что в электроцепи в каждом месте установки электроприбора имеется один и тот же ток, значение которого не изменяется.

Параллельное соединение

 

Часто бывает необходимость в подключении нескольких диодов к одному и тому же источнику. В теории можно использовать один токоограничивающий резистордля питания нескольких LED, соединенных параллельно.

Стоит отметить, что даже в «китайских» моделях производитель устанавливает отдельный ограничительный резистор. При общем балласте для нескольких LED значительно растет вероятность поломки диодов, излучающих свет.

Смешанное соединение

При выборе смешанного соединения схему следует рассчитывать отдельно для каждой последовательной цепи. Если количество и типы светодиодов одинаковы в каждой из последовательных цепей, расчет можно произвести единожды для любой группы диодов. Важно, чтобы все светодиоды были однотипными, как минимум, в пределах общей цепи.

Примеры расчетов сопротивления и мощности резистора

Рассмотрим пример расчета сопротивления резистора LED SMD 5050, при работе с которой следует учитывать некоторые конструкционные особенности светодиода, который включает три независимых кристалла.

При условии, что LED SMD 5050 одноцветный, напряжение на кристалле будет отличаться максимум на 0.1 В. Таким образом, светодиод может быть запитан от одного резистора, а три анода можно объединить в одну группу, три катода – соответственно, в другую. Для подключения SMD 5050 с параметрами U_LED=3,3 В и I_LED=0,02 А.

R = (5 – 3.3) / (0.02 х 3) = 28.3 Ом. Ближайший стандартный показатель составляет 30 Ом. К установке принимаем резистор с сопротивлением 30 Ом и мощностью 0.25 Вт.

Для максимального удобства и скорости проведения расчетов можно использовать специальный онлайн калькулятор расчет резистора. Этот инструмент дает возможность произвести расчет резисторов в кратчайшие сроки с минимальными затратами времени и сил.

Подключение светодиода к 12 В

Подключение светодиода к источнику питания 12 В может быть осуществлено несколькими способами. Первым вариантом решения задачи является увеличение последовательно соединенных светодиодов в цепи. Второй способ связан с применением токоограничивающего резистора.

Рассмотрим оба способа.

Расчет резистора на примере одного светодиода

Большинство светодиодов имеют прямое падение напряжения при допустимом токе 1,8 – 3,6 В. Следовательно, для подключения к источнику 12 В нам необходимо понизить напряжение на светодиоде, в противном случае он сгорит. Это выполняется при помощи токоограничивающего резистора. При правильно подобранном сопротивлении которого светодиод будет работать исправно. Чтобы узнать где катод, а где анод светодиода прочтите эту статью.

Допустим, что у нас имеется белый светодиод, параметры которого следующие:

Расчет резистора проводится согласно следующей формуле:

где Uп – это напряжение питания, Uсв – прямое падение напряжения на светодиоде, а  I – ток светодиода, 0,75 – коэффициент надежности светодиода.

Если неизвестен ток светодиода, но известна его мощность, формула приобретает вид:

В нашем случае, ток светодиода известен.

Исходя из наших расчетов, нам необходим ближайший по номиналу резистор на 620 Ом. В случае если рассчитанное сопротивление выйдет таким, что резистор подобрать будет сложно, то есть смысл использовать несколько параллельно соединенных резисторов.

Чтобы резистор не сгорел, необходимо правильно подобрать его по мощности. Для этого сделаем расчет мощности выделяемой на резисторе.

Рассчитываем сопротивление светодиода:

Затем рассчитываем общий ток в цепи с учетом добавленного сопротивления резистора:

Подставляем получившееся значение в формулу мощности постоянного тока:

Делаем вывод, что нам нужен резистор, рассчитанный как минимум на 0,25 Вт мощности. Если у вас не имеется такого резистора под рукой, можно выйти из ситуации при помощи двух подключенных параллельно резистора по 0,125 Вт каждый или просто поставив увеличить номинал резистора на 15-20%(в данном случае это возможно, но при этом яркость светодиода снизится).

Подключение 3-х светодиодов к 12 В

Подключение трех светодиодов к источнику питания 12 В, позволяет использовать резистор с меньшей мощностью, так как суммарное падение напряжения на трех светодиодах будет больше в 3 раза.

Допустим, что у нас имеется желтый светодиод со следующими параметрами:

Рассчитаем сопротивление балластного резистора по уже известной формуле:

Ближайший резистор, подходящий по номиналу 510 Ом, определим требуемую мощность

Рассчитываем сопротивление светодиода:

Общий ток в цепи с учетом добавленного сопротивления резистора:

Подставляем получившееся значение в формулу мощности постоянного тока:

По сравнению с предыдущим примером, в данном случае нам требуется менее мощный резистор, а значит, выбираем на 0,125 Вт.

Данная схема подключения используется в светодиодных лентах на 12 В, с той лишь разницей, что там таких цепочек несколько и между собой они соединены параллельно.

Этот способ имеет существенный недостаток – при сгорании одного из светодиодов, остальные перестают работать.

Просмотров:

Резисторы

для светодиодных цепей | Применение резистора

Резисторы в схемах светодиодов

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

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

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

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

Пример простой схемы светодиода

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

Балластный резистор можно рассчитать по формуле:

Резистор должен иметь сопротивление 333 Ом. Если точное значение недоступно, выберите следующее значение, которое выше.

Несколько светодиодов в последовательной цепи

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

Пример нескольких светодиодов в серии

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

Сопротивление резистора должно быть не менее 183.3 Ом. Обратите внимание, что падение напряжения на резисторе составляет 5,5 В. Можно было бы подключить в схему дополнительные светодиоды.

Несколько светодиодов в параллельной цепи

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

Как работает светодиод?

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

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

Использование светодиодов в качестве фотодиодов

В качестве фотодиодов можно использовать

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

Светодиодный символ

Закон

Ом — Зачем нужны резисторы в светодиоде

Светодиод — это диод, сделанный из полупроводникового материала, который генерирует фотоны света, когда через материал протекает ток. Чем больше ток через светодиод, тем больше света будет излучать светодиод, тем он будет ярче. Однако существует верхний предел — величина тока, достаточная для повреждения светодиода.

Светодиод оказывает небольшое сопротивление протекающему через него току. Большая часть небольшого сопротивления, которое он предлагает, происходит из-за потери энергии из-за излучаемого света, а генерация фотонов настолько эффективна, что сопротивление довольно незначительно. Однако по мере увеличения тока, увеличения количества света, светодиод в какой-то момент выйдет из строя, потому что количество тока, проходящего через светодиод, вызывает повреждение материала. При достаточно большом токе катастрофическое испарение материала может привести к небольшому взрыву внутри внешней оболочки светодиода.При более низких уровнях тока в цифровых схемах 3,3 В или 5 В наиболее вероятным результатом является отказ полупроводникового материала и прекращение проводимости, а светодиод больше не светится.

Как напряжение цепи влияет на потребление тока светодиодами? Поскольку светодиод — это тип диода, уравнение диода Шокли описывает ток, который диод допускает при различных уровнях напряжения. Уравнение показывает, что результаты функции Шокли для заданного диапазона напряжений следует экспоненциальной кривой. Это означает, что небольшие изменения напряжения могут привести к большим изменениям тока.Таким образом, использование светодиода в простой цепи, напряжение которой выше, чем прямое напряжение светодиода, может привести к тому, что светодиод будет потреблять на удивление больше тока, чем рекомендуемые уровни, что приведет к отказу светодиода.

См. Тему в Википедии «Схема светодиода», а также тему «Уравнение диода Шокли» в Википедии.

Итак, идея состоит в том, чтобы спроектировать схему светодиода так, чтобы ограничить количество тока, протекающего через светодиод. Мы хотим сбалансировать наличие достаточного тока, чтобы обеспечить желаемый уровень яркости, не имея такого большого значения, чтобы светодиодный материал выходил из строя.Самый распространенный метод ограничения тока — это добавление в схему резистора.

Светодиод должен иметь технический паспорт, в котором описаны электрические характеристики светодиода и допуски. Например, см. Этот технический паспорт Номер модели: YSL-R531R3D-D2.

Первые характеристики, которые нас интересуют, это (1) максимальный ток, который светодиод может выдержать до того, как возможен отказ материала, приводящий к отказу светодиода, и (2) каков рекомендуемый диапазон тока. Эти и другие максимальные значения для типичного стандартного красного светодиода (разные светодиоды будут иметь разные значения) приведены в таблице, дублированной ниже.

В таблице технических данных для этого стандартного красного светодиода мы видим, что максимальный ток составляет 20 мА, а рекомендуемый диапазон — от 16 мА до 18 мА. Этот рекомендуемый диапазон — это ток, при котором светодиоды должны быть максимально яркими, без риска повреждения материала. Мы также видим, что номинальная рассеиваемая мощность составляет 105 мВт. Мы хотим быть уверены в том, что при проектировании нашей схемы светодиодов мы придерживаемся этих рекомендуемых диапазонов.

В следующей таблице мы находим значение прямого напряжения для светодиода, равное 2.2v. Значение прямого напряжения — это падение напряжения при протекании тока через светодиод в прямом направлении от анода к катоду. См. Что такое «прямое» и «обратное» напряжение при работе с диодами ?.

Если бы мы использовали этот светодиод в цепи с напряжением 2,2 В и током 20 мА, тогда светодиод будет рассеивать 44 мВт, что находится в пределах нашей зоны безопасности по рассеянию мощности. Если ток изменится с 20 мА до 100 мА, рассеиваемая мощность будет в 5 раз больше или 220 мВт, что намного выше номинальной рассеиваемой мощности 105 мВт для светодиода, поэтому можно ожидать, что светодиод выйдет из строя.Посмотрите, что происходит с моим светодиодом, когда я подаю слишком большой ток ?.

Для уменьшения тока через светодиод до рекомендуемых уровней введем в схему резистор. Какой номинал резистора мы должны использовать?

Мы рассчитываем номинал резистора по закону Ома, В = I x R . Однако мы сделаем алгебраическое преобразование, потому что мы хотим найти сопротивление, а не напряжение, поэтому вместо этого мы используем формулу R = V / I .

Значение I, тока в амперах, довольно очевидно, давайте просто используем рекомендуемый минимум 16 мА или.016A из таблицы данных светодиода в преобразованной формуле. Но какое значение мы должны использовать для вольт, В?

Нам нужно использовать падение напряжения на резисторе, которое является вкладом резистора в общее падение напряжения во всей цепи. Таким образом, нам нужно будет вычесть вклад падения напряжения светодиода из общего напряжения цепи, чтобы определить вклад падения напряжения, необходимый для резистора. Падение напряжения светодиода — это значение прямого напряжения, падение напряжения в прямом направлении от анода к катоду, из таблицы выше.

Для стандартного проекта Raspberry Pi, использующего шину 3,3 В в качестве источника питания, расчет будет (3,3–2,2 В) / 0,016 А = 69 Ом (округление до 68,75 в большую сторону)

Итак, почему обычно используется сопротивление резистора, например 200 Ом, если в расчетах указано 69 Ом?

Легкий ответ заключается в том, что резистор на 200 Ом — это обычный резистор, включенный во многие экспериментальные наборы. Мы хотим использовать общий резистор, если свет, излучаемый светодиодом, не будет заметно уменьшаться.

Итак, если мы заменим резистор 69 Ом на резистор 200 Ом, как изменится ток? Опять же, на этот раз мы используем закон Ома для определения тока в цепи, I = V / R или 3,3 В / 200 Ом = 0,0165 A , и когда мы смотрим на лист данных светодиода, мы видим, что это значение находится в рекомендуемый диапазон от 16 мА до 18 мА, поэтому светодиод должен быть достаточно ярким.

Почему резистор должен быть на аноде светодиода?

Посмотрите еще раз на книгу Forrest Mims III .Он не утверждает, что резисторы должны быть на аноде, и есть примеры, когда они находятся на катоде. В моей книге 1988 года серийная защита светодиодов представлена ​​на стр. 69:

.

ЦЕПЬ ПРИВОДА СИД

— Поскольку светодиоды зависят от тока, обычно необходимо защитить их от чрезмерного тока с помощью последовательного резистора. Некоторые светодиоды имеют встроенный резистор. Большинство не .

Затем дается формула о том, как рассчитать сопротивление по напряжению питания и прямому току светодиода.На прилагаемой схеме резистор установлен на аноде, но не объясняется, что выбор произвольный.

Однако на той же странице представлено устройство «индикатор полярности светодиода», в котором два последовательно соединенных светодиода совместно используют резистор, который обязательно находится на аноде одного и катоде другого. В «трехпозиционном индикаторе полярности» ограничительный резистор находится на стороне питания, а не на стороне земли.

Обычно в некотором смысле лучше (если есть выбор), чтобы важное устройство было подключено к земле, а окружающие аксессуары, такие как резисторы смещения, были на стороне питания.

В цепях высокого напряжения выбор между нагрузкой со стороны питания или со стороны земли имеет значение с точки зрения безопасности. Например, следует ли поместить выключатель света на горячую сторону лампы или на нейтраль? Если вы подключаете выключатель так, что свет выключается путем прерывания возврата нейтрали, это означает, что патрон лампочки постоянно подключен к горячему! Это означает, что если кто-то выключит выключатель перед заменой лампы, на самом деле это не безопаснее; главная панель должна использоваться для фактического разрыва горячего соединения с розеткой.В цепи батареи нет защитного заземления: минусовая клемма произвольно обозначена как общий возврат, а слово «земля» используется для этого общего.

Является ли нагрузочное устройство стороной заземления или стороной питания, также имеет значение, если напряжение от устройства передается в какую-либо другую цепь, где оно используется для какой-либо цели. Светодиод 1,2 В, анод которого подключен к 5 В, будет обеспечивать показание 3,8 В с катода, если течет ток. Если вместо этого катод заземлен, то анод будет обеспечивать 1.2В чтение. Таким образом, размещение резистора не имеет значения, только если такой ситуации не существует в схеме: нет третьего соединения с переходом между резистором и светодиодом, которое оказывает влияние на какую-либо другую схему.

Действительно ли мне нужны резисторы при управлении светодиодами с помощью Arduino?

40 участок,

Я должен сказать, что управление светодиодом без резистора НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ, если вы не знаете, что делаете. Однако, если вы понимаете, как ведет себя светодиод, вы можете безопасно управлять им без резистора.На самом деле, часто лучше управлять светодиодом без токоограничивающего резистора.

Зачем вам управлять светодиодом без резистора? Просто, чтобы сделать вашу схему более энергоэффективной.

Следует ли управлять светодиодом с ШИМ, установленным на постоянный рабочий цикл (т.е. 5 В ШИМ при рабочем цикле 34% для достижения среднего напряжения 1,7 В)?

Да и нет. Использование ШИМ может работать так же хорошо, как и приложение определенного напряжения (если вы будете осторожны), но есть способы получше.О чем следует беспокоиться при использовании подхода ШИМ.

1. Частота ШИМ важна. При использовании ШИМ в этом сценарии вы полагаетесь на способность компонентов вашей схемы временно обрабатывать большие токи. Больше всего вас беспокоит то, как светодиод справляется с временным высоким током и как выходная цепь вашего чипа может справиться с временным высоким током. Если эта информация не указана в даташите, значит, авторы даташита были ленивы. НО!!! Если эта информация указана в таблице данных, вы можете безопасно воспользоваться ею.Например, светодиод, который у меня рядом, имеет максимальный ток 40 мА. Тем не менее, он также имеет рейтинг «пикового прямого тока» 200 мА с примечанием, что ток не может оставаться на уровне 200 мА дольше 10 мкс. Таааааааааааааааааааааач … Я могу управлять светодиодом с напряжением 1,7В (типичное прямое напряжение для светодиодов из таблицы) При рабочем цикле 34% и источнике питания 5 В (34% от 5 В = 1,7 В) среднее напряжение составляет 1,7 В, мне просто нужно убедиться, что время включения ШИМ составляет 10 мкс или меньше. Во время работы ток через светодиод, вероятно, вырастет примерно до 58 мА (58 мА = типичное потребление тока при 1.7В моего диода делят на 34%). 58 мА превышают максимальный постоянный ток моих светодиодов 40 мА на 18 мА. Наконец … мне понадобится частота ШИМ 33,3 кГц или выше, чтобы безопасно управлять моим светодиодом (33,3 кГц = обратная величина [10 мкс времени включения, деленная на 34%, чтобы получить период ШИМ]). В РЕАЛЬНОСТИ я мог безопасно использовать ШИМ для питания моего светодиода с более медленной частотой ШИМ. Причина в следующем: в таблицах данных обычно не указываются все допустимые сценарии работы компонента. Они не описывают эти сценарии, потому что поставщик не хочет тратить время на определение и поддержку использования своего компонента для угловых вариантов использования.Например, с моим светодиодом, если я могу постоянно работать со светодиодом при 40 мА (40 мА — это максимальный номинальный постоянный ток), и я могу работать со светодиодом при 200 мА в течение 10 мкс. Тогда я могу быть на 99,99999% уверен, что могу безопасно управлять светодиодом при 100 мА в течение некоторого периода, превышающего 10 мкс, возможно, близкого к 20 мкс.

ПРИМЕЧАНИЕ. Все компоненты могут безопасно справляться с временными пиками тока, превышающими их максимальные значения, при условии, что продолжительность пиков тока составляет ДОСТАТОЧНО МАЛЕНЬКИХ . Некоторые компоненты будут более снисходительными, чем другие, и, если вам повезет, в таблице данных компонента будет указано, насколько хорошо он может справляться с всплесками тока.

2. Напряжение вашего ШИМ важно. Я продемонстрирую свою точку зрения на примере, а не через объяснение. Если мы используем светодиод, о котором я говорил ранее, мы знаем, что рабочий цикл 34% при 33,3 кГц и 5 В является безопасным. Однако, если бы наше напряжение составляло 12 В, нам пришлось бы переработать наши расчеты, чтобы сохранить то же количество тока, протекающего через светодиод. Наш рабочий цикл должен упасть до 14,167% (1,7 В, разделенные на 12 В), а минимальная частота ШИМ должна снизиться до 14,285 кГц (обратное значение [10 мкс, разделенное на 14.167%]). ОДНАКО! , это повод для беспокойства. В сценарии 5 В мы применяем 5 В для 10 мкс, а в сценарии 12 В мы применяем 12 В для 10 мкс. Мы увеличили напряжение более чем вдвое за эти 10 мкс, должны быть некоторые последствия. И да, есть! В моем техническом описании светодиодов нет данных, необходимых для того, чтобы узнать, какое напряжение я могу использовать в течение 10 мкс, прежде чем я поврежу светодиод. Наверняка 1000V на 10us поджарит мой светодиод. Но как мне узнать, поджарит ли мой светодиод 5 В при 10 мкс? или 12 В на 10 мкс? Если для него нет спецификации, вы рискуете.Итак … 5 В на 10 мкс — это рискованно, но, скорее всего, безопасно.

ПРИМЕЧАНИЕ. Вы можете добавить в схему конденсатор, чтобы усреднить ШИМ и устранить эту проблему.

3. Вы должны знать о возможностях выходного контакта, к которому вы также подключили свой светодиод. Самым важным параметром будет максимальный выходной ток. Я считаю, что для Arduino Uno это 40 мА. Вам следует выбрать рабочий цикл ШИМ, при котором среднее напряжение поддерживает ток, проходящий через светодиод, ниже 40 мА.Чтобы узнать, какие напряжения будут производить такой ток, вам нужно взглянуть на кривую ВАХ светодиодов (график зависимости тока от напряжения). Для типичного светодиода напряжение от 0,7 В (типичное минимальное напряжение, необходимое для излучения светодиода) до 1,25 В почти наверняка будет безопасным. Почему 1,25 В, вероятно, безопасно? Что ж, большинство светодиодов не превышает 40 мА при 1,25 В даже без токоограничивающего резистора. Еще одна вещь, помогающая защитить кого-то в случае, если они прикладывают слишком большое напряжение, заключается в том, что цифровая выходная цепь Arduino будет иметь собственное выходное сопротивление, это выходное сопротивление будет низким, но даже выходное сопротивление 20 Ом обеспечит значительную количество защиты.Arduino uno имеет импеданс цифрового выхода около 250 Ом. Короче говоря, если вы управляете светодиодом, используя ШИМ при 1,0 В на высокой частоте, для обычного светодиода нет никаких шансов, что вы повредите свой цифровой выход на Arduino Uno.

4. ШИМ-подход управляет светодиодом по разомкнутому контуру (как и при использовании источника питания 1,7 В без ШИМ). Вы прикладываете к светодиоду среднее напряжение, равное , как раз правильное значение для включения светодиода, но недостаточно высокое, чтобы повредить светодиод.К сожалению, диапазон напряжения от включенного (и достаточно яркого, чтобы видеть) до поврежденного светодиода очень мал (этот диапазон на моем светодиоде составляет около 0,7 В). Есть несколько причин, по которым 1,7 В, которые вы думаете, что применяете, не всегда будет 1,7 В …

а. Изменения температуры окружающей среды. Что делать, если у вас есть драйвер двигателя, регулятор напряжения и т. Д. В закрытой коробке, в которой также находится светодиод. Эти другие компоненты нередко повышают температуру внутри корпуса с 25 ° C до 50 ° C.Это повышение температуры ИЗМЕНИТ поведение вашего светодиода, вашего регулятора напряжения и т. Д. Когда-то безопасное 1,7 В перестанет быть 1,7 В, а светодиод, который раньше жарил при 2,5 В, теперь будет жарить при 2,2 В.

г. Изменения напряжения питания. Что, если бы вашим источником питания был аккумулятор. По мере разряда батареи напряжение значительно падает. Что, если вы спроектировали свою схему так, чтобы она хорошо работала со слегка использованной батареей 9 В, но затем вы добавили новую батарею на 9 В. Новые свинцово-кислотные батареи на 9 В обычно имеют фактическое напряжение 9 В.5В. В зависимости от схемы, которая обеспечивает 5 В, используемое для ШИМ, эти дополнительные 0,5 В могут повысить ваши 5 В ШИМ до 5,3 В. Что, если бы вы использовали аккумуляторную батарею? У них есть еще больший диапазон напряжений на протяжении всего цикла разряда.

г. Есть и другие сценарии, например, индуцированный ток от EMI (двигатели будут делать это).

Наличие токоограничивающего резистора избавляет вас от многих из этих проблем.

Использование ШИМ для управления светодиодом — не очень хорошее решение. Есть ли лучший способ, при котором не требуется резистор ограничения тока?

Да! Делайте то, что они делают со светодиодными лампами для вашего дома.Управляйте светодиодом с помощью регулятора тока. Установите регулятор тока на управление током, на который рассчитан ваш светодиод.

При правильном контроллере тока его можно значительно увеличить, и вы можете безопасно управлять светодиодом, не беспокоясь о большинстве проблем, связанных с разомкнутым контуром управления светодиодом.

Обратная сторона: Вам нужен регулятор тока, и вы увеличили сложность схемы в 10 раз. Но не расстраивайтесь. Вы можете купить микросхемы контроллера тока, микросхемы драйверов светодиодов или сделать свой собственный повышающий преобразователь с управляемым током.Это не так уж и сложно. Выделите немного времени в своем плотном графике и узнайте о повышающих и понижающих преобразователях. Узнайте об импульсных источниках питания. Именно они питают ваш компьютер, и они чрезвычайно энергоэффективны. Затем либо создайте ее с нуля, либо купите недорогую микросхему, которая сделает большую часть работы за вас.

Конечно, как и во всех электронных схемах, вы всегда можете сделать больше вещей, чтобы улучшить вашу схему. Ознакомьтесь с рисунком 3 в следующем PDF-файле, чтобы увидеть, насколько сложной в наши дни может быть даже бытовая светодиодная лампа…

http://www.littelfuse.com/~/media/electronics/design_guides/led_protectors/littelfuse_led_lighting_design_guide.pdf.pdf

Итого: Вы должны решить для себя, на какой риск вы готовы пойти со своей схемой. Использование 5V PWM для управления вашим светодиодом, вероятно, будет работать нормально (особенно если вы добавите конденсатор для сглаживания прямоугольной волны PWM и максимальной частоты PWM). Не бойтесь выводить свою электронику за пределы их обычных условий эксплуатации, просто будьте в курсе, когда вы это делаете, знайте, на какой риск вы идете.

Наслаждайтесь!

FYI: Меня удивляет, как много людей сразу же переходят к ответу: «ВЫ ДОЛЖНЫ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ОГРАНИЧИТЕЛЬНЫЙ РЕЗИСТОР ТОКА». Это благие намерения, но слишком безопасный совет.

Орт

светодиодов для начинающих: 9 шагов (с изображениями)

В отличие от светодиодов, которые подключены последовательно, светодиоды, подключенные параллельно, используют один провод для подключения всех положительных электродов светодиодов, которые вы используете, к положительному проводу источника питания и используйте другой провод для подключения всех отрицательных электродов светодиодов, которые вы используете, к отрицательному проводу источника питания.Параллельная разводка элементов имеет ряд явных преимуществ по сравнению с последовательным подключением.

Если вы соедините целую группу светодиодов параллельно, вместо того, чтобы делить мощность, подаваемую на них, между ними, все они будут использовать ее. Таким образом, батарея 12 В, подключенная к четырем последовательно соединенным светодиодам по 3 В, будет распределять 3 В на каждый из светодиодов. Но та же батарея 12 В, подключенная параллельно к четырем светодиодам 3 В, обеспечит полное напряжение 12 В на каждый светодиод — этого достаточно, чтобы наверняка сжечь светодиоды!

Подключение светодиодов параллельно позволяет нескольким светодиодам использовать только один низковольтный источник питания.Мы могли бы взять те же четыре светодиода на 3 В и подключить их параллельно к меньшему источнику питания, скажем, двум батареям АА, вырабатывающим в общей сложности 3 В, и каждый из светодиодов получит необходимое им 3 В.

Короче говоря, последовательная проводка делит общий источник питания между светодиодами. Их параллельное соединение означает, что каждый светодиод будет получать полное напряжение, выводимое источником питания.

И, наконец, несколько предупреждений … при параллельном подключении источник питания истощается быстрее, чем при последовательном подключении, поскольку в конечном итоге они потребляют больше тока от источника питания.Он также работает только в том случае, если все светодиоды, которые вы используете, имеют одинаковую мощность. ЗАПРЕЩАЕТСЯ смешивать и сочетать светодиоды разных типов / цветов при параллельном подключении.

Хорошо, теперь перейдем к делу.

Я решил сделать две разные параллельные установки.

Первый, который я попробовал, был максимально простым — всего два светодиода 1,7 В, подключенных параллельно к одной батарее 1,5 В AA. Я подключил два положительных электрода на светодиодах к положительному проводу, идущему от батареи, и подключил два отрицательных электрода на светодиодах к отрицательному проводу, идущему от батареи.Для светодиодов 1,7 В не требовался резистор, потому что 1,5 В, поступающего от батареи, было достаточно, чтобы зажечь светодиод, но не больше, чем напряжение светодиодов, поэтому не было риска его перегорания. (Эта установка не изображена)

Оба светодиода 1,7 В были зажжены источником питания 1,5 В, но помните, что они потребляли больше тока от батареи и, таким образом, ускоряли разрядку батареи. Если бы к батарее было подключено больше светодиодов, они бы потребляли еще больше тока от батареи и разряжали бы ее еще быстрее.

Для второй установки я решил собрать все, чему я научился, и подключить два светодиода параллельно к моему источнику питания 9 В — определенно слишком много энергии для одних светодиодов, поэтому мне наверняка придется использовать резистор.

Чтобы выяснить, какое значение мне следует использовать, я вернулся к верной формуле — но поскольку они были подключены параллельно, в формуле есть небольшое изменение, когда дело доходит до тока — I.

R = (V1 — V2 ) / I

, где:
V1 = напряжение питания
V2 = напряжение светодиода
I = ток светодиода (в других расчетах мы использовали 20 мА, но поскольку параллельное подключение светодиодов потребляет больше тока, мне пришлось умножить ток на этот LED отображает общее количество светодиодов, которые я использовал.20 мА x 2 = 40 мА или 0,04 А.

И мои значения для формулы на этот раз были:

R = (9V — 1.7V) / .04A
R = 182,5 Ом

Опять же, поскольку пакет разнообразия не поставлялся с резистором точного номинала, я попытался используйте два резистора на 100 Ом, соединенные последовательно, чтобы получить сопротивление 200 Ом. Я закончил тем, что просто повторил ошибку, которую сделал на последнем шаге, еще раз, и по ошибке соединил их параллельно, так что два резистора 100 Ом в конечном итоге дали сопротивление только 50 Ом.Опять же, эти светодиоды особенно простили мою ошибку — и теперь я получил ценный урок о последовательном и параллельном подключении резисторов.

Последнее замечание о параллельном подключении светодиодов — пока я ставлю резистор перед обоими светодиодами, рекомендуется ставить резистор перед каждым светодиодом. Это более безопасный и лучший способ подключить светодиоды параллельно резисторам, а также гарантирует, что вы не сделаете ошибку, которую я сделал случайно.

Загорелись светодиоды 1,7 В, подключенные к батарее 9 В — и мое маленькое приключение в страну светодиодов было завершено.

Основы: Подбор резисторов для светодиодов

Итак … вы просто хотите зажечь светодиод. Какой резистор использовать?

Может быть, вы знаете ответ, или, может быть, все уже считают, что вы должны знать, как добраться до ответа. В любом случае, это вопрос, который вызывает больше вопросов, прежде чем вы действительно сможете получить ответ: какой тип светодиода вы используете? Какой блок питания? Батарея? Плагин? Часть более крупной схемы? Ряд? Параллельно?

Предполагается, что играть со светодиодами — это весело, и выяснение ответов на эти вопросы на самом деле является частью удовольствия.Есть простая формула, которую вы используете для выяснения этого — закон Ома. Эта формула: В = I × R , где В, — напряжение, I — ток, а R — сопротивление. Но как узнать, какие числа использовать в этой формуле, чтобы получить правильное значение резистора?

Чтобы получить В, в нашей формуле, нам нужно знать две вещи: напряжение нашего источника питания и напряжение наших светодиодов.

Начнем с конкретного примера.Предположим, мы используем держатель для батареек 2 × AA (например, этот из нашего магазина), который обеспечит нас питанием 3 В (с двумя последовательно соединенными элементами AA 1,5 В; мы складываем напряжения), и мы планирую подключить желтый светодиод (как один из этих).

Светодиоды

имеют характеристику, называемую «прямым напряжением», которая часто обозначается в технических данных как Vf. Это прямое напряжение представляет собой величину напряжения, «потерянного» в светодиоде при работе с определенным опорным током, обычно определяемым как около 20 миллиампер (мА), т.е.е., 0,020 ампер (А). Vf зависит в первую очередь от цвета светодиода, но на самом деле немного отличается от светодиода к светодиоду, иногда даже в пределах одного пакета светодиодов. Стандартные красные, оранжевые, желтые и желто-зеленые светодиоды имеют Vf около 1,8 В, в то время как чисто зеленые, синие, белые и УФ-светодиоды имеют Vf около 3,3 В. Таким образом, падение напряжения на нашем желтом светодиоде будет равным. около 1,8 В.

В в нашей формуле находится путем вычитания прямого напряжения светодиода из напряжения источника питания.

3 В (источник питания) — 1.8 В (падение напряжения светодиода) = 1,2 В

В этом случае у нас осталось 1,2 В, которые мы подключим к нашей формуле В = I × R .

Следующее, что нам нужно знать, это I , ток, на котором мы хотим управлять светодиодом. Светодиоды имеют максимальный номинальный непрерывный ток (часто обозначаемый как If или Imax в таблицах данных). Часто это около 25 или 30 мА. На самом деле это означает, что типичное значение тока, к которому нужно стремиться со стандартным светодиодом, составляет от 20 мА до 25 мА, что немного ниже максимального тока.

Вдобавок: Всегда можно дать светодиоду меньше тока . Работа светодиода, близкая к номинальному максимальному току, дает вам максимальную яркость за счет рассеивания мощности (тепла) и срока службы батареи (если, конечно, у вас разряжаются батареи). Если вы хотите, чтобы ваши батареи прослужили в десять раз дольше, обычно вы можете просто выбрать ток, который составляет лишь одну десятую номинального максимального тока.

Итак, 25 мА — это «желаемый» ток — то, что мы надеемся получить, когда выбираем резистор, а также I , который мы подключим к нашей формуле V = I × R .

1,2 В = 25 мА × R

или перефразируя:

1,2 В / 25 мА = R

и когда мы решаем это, получаем:

1,2 В / 25 мА = 1,2 В / 0,025 А = 48 Ом

Где «48 Ом» — 48 Ом. (Единицы измерения таковы, что 1 В / 1 А = 1 Ом; один вольт, разделенный на один ампер, равен одному ому. Если вы имеете дело с током в мА, преобразуйте его в А, разделив на 1000.)

Наша версия формулы теперь выглядит так:

(напряжение источника питания — напряжение светодиода) / ток (в амперах) = требуемое значение резистора (в омах)

Получаем сопротивление резистора 48 Ом.И это хорошее значение пускового резистора для использования с желтым светодиодом и источником 3 В.

Давайте на мгновение посмотрим на номиналы резисторов. Резисторы обычно доступны с такими значениями, как 10 Ом, 12 Ом, 15 Ом, 18 Ом, 22 Ом, 27 Ом, 33 Ом, 39 Ом, 47 Ом, 51 Ом, 56 Ом, 68 Ом, 75 Ом и 82 Ом. (и их кратные 510 Ом, 5,1 кОм, 51 кОм и т. д.), и (если вы не укажете более высокую точность при совершении покупок) имеют значение допуска около ± 5%.

Если вы занимаетесь большим количеством проектов в области электроники, у вас, скорее всего, будет валяться куча резисторов.Если вы только начинаете, возможно, вам захочется приобрести ассортимент, чтобы было что-нибудь под рукой. Резисторы также рассчитаны на работу с различной мощностью — резисторы, рассчитанные на большую мощность (больше ватт), могут безопасно рассеивать больше тепла, выделяемого внутри резистора. Резисторы на 1/4 ватта, вероятно, являются наиболее распространенными и обычно подходят для простых светодиодных схем, подобных тем, которые мы здесь рассматриваем. (Мы уже обсуждали рассеяние мощности ранее — обратите внимание на это, когда вы начнете выходить за рамки этих основ.)

Итак, значение резистора, которое мы вычислили выше, было 48 Ом, что не является одним из наших обычных значений. Но это нормально, потому что мы будем использовать резистор с допуском ± 5%, так что в любом случае это значение не обязательно будет точно таким же. На всякий случай мы обычно выбираем следующее более высокое значение, которое у нас есть; 51 Ом в этом примере.

Давайте подключим:
батарейный отсек 3 В, резистор 51 Ом и желтый светодиод.

Итак, это симпатичная маленькая светодиодная схема, но как мы можем сделать это с помощью большего количества светодиодов? Можем ли мы просто добавить еще один резистор и еще один светодиод? Ну да, в точку.Каждому светодиоду потребуется 25 мА, поэтому нам нужно выяснить, какой ток могут отдавать наши батареи.

В сторону : Немного покопавшись, можно найти полезный технический справочник (pdf) по щелочным батареям от Energizer. Оказывается, чем сильнее вы их водите, тем быстрее вы их истощаете. Часть этого очевидна: если вы постоянно потребляете 1000 мА из батареи, вы ожидаете, что батарея прослужит 1/10 того времени, как если бы вы потребляли 100 мА. Но на самом деле есть второй эффект, заключающийся в том, что общая выходная энергия батареи (измеряемая в ватт-часах) уменьшается, когда вы приближаетесь к пределу того, какой ток может выдавать батарея.На практике, с щелочными батареями AA, если вы разрядите их при токе 1000 мА, они прослужат только около 1/20 того времени, как если бы вы разрядили их при 100 мА.

Для нашего одиночного светодиода 25 мА элементы AA прослужат чертовски долго. Если мы запустим четыре светодиода параллельно, потребляя 100 мА, у нас все равно должно получиться довольно приличное время автономной работы. Если ток превышает 500 мА, следует подумать о подключении к розетке. Итак, мы можем добавить несколько наших желтых светодиодов, каждый с собственным резистором 51 Ом, и успешно управлять ими с помощью держателя батареи 2xAA.

Хорошо, а как насчет батареи на 9 В? Давайте остановимся на желтых светодиодах. Если мы хотим отключить один светодиод от батареи 9 В, это означает, что мы должны потреблять колоссальные 7,2 В с нашим резистором, который должен быть 288 Ом (или ближайшее удобное значение: 330 Ом, в моей мастерской). .

9 В (питание) — 1,8 В (желтый светодиод) = 7,2 В

7,2 В / 25 мА = 288 Ом (округлить до 330 Ом)

Использование резистора для падения напряжения любого размера рассеивает эту энергию в виде тепла.Это означает, что мы просто тратим эту энергию на тепло, вместо того, чтобы получать больше света от нашей светодиодной схемы. Итак, можем ли мы использовать несколько светодиодов, соединенных вместе? Да! Давайте соединим четыре светодиода 1,8 В последовательно, в сумме получим 7,2 В. Когда мы вычтем это из напряжения питания 9 В, у нас останется 1,8 В, для чего потребуется только резистор 72 Ом (или ближайшее значение. : 75 Ом).

9 В — (1,8 В × 4) = 9 В — 7,2 В = 1,8 В

1,8 В / 25 мА = 72 Ом (затем округляем до 75 Ом)

Наша обобщенная версия формулы с несколькими последовательно включенными светодиодами:

[Напряжение источника питания — (напряжение светодиода × количество светодиодов)] / ток = номинал резистора

Мы даже можем подключить пару цепочек из четырех светодиодов плюс резистор параллельно, чтобы получить больше света, но чем больше мы добавляем, тем больше мы сокращаем срок службы батареи.

Но можем ли мы сделать пять последовательно с батареей 9 В? Ну, возможно. Значение 1,8 В, которое мы использовали, является всего лишь «типичным практическим правилом». Если вы уверены, что прямое напряжение равно 1,8 В, он будет работать. Но что, если это не совсем так? Если прямое напряжение ниже, вы можете перегрузить их до более высокого тока, что может сократить срок их службы (или полностью убить). Если прямое напряжение выше, светодиоды могут быть тусклыми или даже не гореть. В некоторых случаях вы можете последовательно подключить светодиоды без резистора, как в нашей схеме светодиодного обеденного стола, но в большинстве случаев предпочтительнее и безопаснее использовать резистор.

Давайте сделаем еще один пример, на этот раз с белым светодиодом (вы можете найти его здесь) и батарейным блоком 3xAA (например, этот). Напряжение источника питания составляет 4,5 В, а напряжение светодиода — 3,3 В. Мы по-прежнему стремимся к току 25 мА.

4,5 В — 3,3 В = 1,2 В

1,2 В / 25 мА = 48 Ом (округлить до 51 Ом)

Итак, вот примеры, которые мы рассмотрели, и еще несколько примеров с некоторыми другими распространенными типами источников питания:

Напряжение источника питания	Цвет светодиода	Светодиод Vf	светодиодов в серии	Желаемый ток	Резистор (расчетный)	Резистор (округлый)
3 В	Красный, желтый или желто-зеленый	1.8	1	25 мА	48 Ом	51 Ом
4,5 В	Красный, желтый или желто-зеленый	1,8	2	25 мА	36 Ом	39 Ом
4,5 В	Синий, Зеленый, Белый или УФ	3,3	1	25 мА	48 Ом	51 Ом
5 В	Синий, Зеленый, Белый или УФ	3,3	1	25 мА	68 Ом	68 Ом
5 В	Красный, желтый или желто-зеленый	1.8	1	25 мА	128 Ом	150 Ом
5 В	Красный, желтый или желто-зеленый	1,8	2	25 мА	56 Ом	56 Ом
9 В	Красный, желтый или желто-зеленый	1,8	4	25 мА	72 Ом	75 Ом
9 В	Синий, Зеленый, Белый или УФ	3,3	2	25 мА	96 Ом	100 Ом

Все эти значения основаны на тех же предположениях о прямом напряжении и желаемом токе, которые мы использовали в первых примерах.Вы можете проработать их и проверить математику или просто использовать ее как удобную таблицу, если считаете, что наши предположения разумны. 😉

Так вот, в какой-то момент кто-то мог сказать вам: «Просто воспользуйтесь онлайн-калькулятором светодиодных резисторов». И действительно, такие вещи есть — даже у нас есть одна (ну, версия для печати из бумаги) — так зачем вообще работать над всем этим? Во-первых, гораздо лучше понять, что и почему этот калькулятор делает то, что он делает. Но также почти невозможно использовать эти калькуляторы, если вы не знаете, какие переменные вам нужно будет ввести.Надеюсь, теперь вы сможете вычислить значения, которые вам понадобятся (напряжение источника питания, напряжение светодиода и ток) для использования светодиодного калькулятора. Но что более важно (1) он вам на самом деле не нужен: вы можете сделать это сами и (2) если вы его используете, вы можете подвергнуть сомнению основные предположения, которые он может сделать от вашего имени.

Надеюсь, вы также увидели, что есть гораздо больше, чем просто один способ зажечь светодиод. И мы даже не дошли до таких вещей, как объединение светодиодов разного номинала в цепи! Теперь, можете ли вы вернуться к наклеиванию светодиодов на батареи CR2032, чтобы сделать светодиодные броски? Да, определенно можно.Но вы можете вернуться и прочитать о том, когда вам следует добавить резистор даже в эту маленькую схему!

Наконец, отметим, что в этой статье мы говорили о вашем основном сквозном маломощном (хотя, возможно, очень ярком) светодиодах. Специализированные типы, такие как светодиоды высокой мощности, могут иметь несколько другие характеристики и требования.

Обновление : исправлен список общих значений резисторов, чтобы включить более общие значения.

светодиодов (светоизлучающих диодов) | Electronics Club

Светодиоды (светодиоды) | Клуб электроники

Тестирование | Цвет | Размеры и формы | Резистор | Светодиоды последовательно | Светодиодные данные | Мигает | Количество дисплеев

См. Также: Лампы | Диоды

LED = светоизлучающий диод

светодиода излучают свет, когда через них проходит электрический ток.

Электрические характеристики светодиода сильно отличаются от поведения лампы, и он должен быть защищен от пропускание чрезмерного тока, обычно это достигается подключением резистора последовательно со светодиодом. Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее или источнику питания.

Светодиоды

должны быть подключены правильно, на схеме может быть указано , или + для анода и k или — для катода (да, это действительно k, а не c, для катода).Катод — это короткий вывод, и на корпусе может быть небольшое сглаживание. круглых светодиодов. Если вы видите внутри светодиода, катод — это электрод большего размера, но это не официальный метод идентификации.

Пайка светодиодов

Светодиоды

могут быть повреждены нагреванием при пайке, но риск невелик, если вы не будете очень медленными. При пайке большинства светодиодов особых мер предосторожности не требуется.

Rapid Electronics: светодиоды

---

Тестирование светодиода

Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее или источнику питания , потому что светодиод может быть разрушенным чрезмерным током, проходящим через него.

Светодиоды

должны иметь последовательно включенный резистор для ограничения тока до безопасного значения, для в целях тестирования 1к резистор подходит для большинства светодиодов, если напряжение питания составляет 12 В или меньше. Не забудьте правильно подключить светодиод.

Пожалуйста, смотрите ниже объяснение того, как разработать подходящий резистор. значение для светодиода.

---

Цвета светодиодов

Цвет светодиода определяется его полупроводниковым материалом, а не цветом. «упаковки» (пластиковый корпус).Светодиоды всех цветов доступны в неокрашенном виде. упаковки, которые могут быть рассеянными (молочными) или прозрачными (часто называемыми «прозрачными от воды»). Цветные упаковки также доступны в диффузных (стандартный тип) или прозрачных.

Синие и белые светодиоды могут быть дороже других цветов.

Двухцветные светодиоды

Двухцветный светодиод имеет два светодиода, подключенных «обратно параллельно» (один вперед, один назад). объединены в один корпус с двумя выводами. Одновременно может гореть только один из светодиодов и они менее полезны, чем трехцветные светодиоды и светодиоды RGB, описанные ниже.

Трехцветные светодиоды

Самый популярный тип трехцветного светодиода, в котором красный и зеленый светодиоды объединены в один. пакет с тремя выводами. Их называют трехцветными, потому что смешанные красный и зеленый свет кажется желтым, и он появляется, когда горят и красный, и зеленый светодиоды.

На схеме показана конструкция трехцветного светодиода. Обратите внимание на разные длины трех выводов. Центральный вывод (k) является общим катодом для оба светодиода, внешние выводы (a1 и a2) являются анодами для светодиодов, что позволяет каждый должен быть освещен отдельно, или оба вместе, чтобы дать третий цвет.

Rapid Electronics: красный / зеленый светодиод

RGB светодиоды

светодиодов RGB содержат красный, зеленый и синий светодиоды в одном корпусе. Каждый внутренний светодиод можно переключить включается и выключается по отдельности, позволяя производить диапазон цветов:

• Красный + зеленый дает желтый
• Красный + синий дает пурпурный
• Зеленый + синий дает голубой
• Красный + зеленый + синий дает белый

Можно получить более широкий диапазон цветов, изменяя яркость каждого внутреннего светодиода.

Rapid Electronics: RGB LED

---

---

Размеры, формы и углы обзора светодиодов

Светодиоды

доступны в самых разных размерах и формах. «Стандартный» светодиод имеет круглое поперечное сечение диаметром 5 мм, и это, вероятно, лучший тип для общего использования, но также популярны и круглые светодиоды диаметром 3 мм.

Светодиоды круглого сечения используются часто, и их очень легко установить на коробки, просверлив отверстие под диаметр светодиода, добавив пятно клея, поможет удержать светодиод, если необходимо.Также доступны зажимы для светодиодов (изображенные на рисунке) для фиксации светодиодов в отверстиях. Другие формы поперечного сечения включают квадрат, прямоугольник и треугольник.

Фотография © Rapid Electronics

Светодиоды различаются не только цветами, размерами и формами, но и углом обзора. Это говорит вам, насколько распространяется луч света. Стандартные светодиоды имеют обзорный угол 60 °, но другие имеют узкий луч 30 ° или меньше.

Склад Rapid Electronics особенно широкий выбор светодиодов и их веб-сайт является хорошим проводником по широкому ассортименту доступных включая новейшие светодиоды высокой мощности.

---

Расчет номинала резистора светодиода

Светодиод должен иметь последовательно подключенный резистор для ограничения тока через светодиод. иначе он перегорит практически мгновенно.

Номинал резистора R определяется по формуле:

.

R = номинал резистора в омах ().
В _S = напряжение питания.
В _L = напряжение светодиода (2 В или 4 В для синих и белых светодиодов).
I = ток светодиода в амперах (A)

Ток светодиода должен быть меньше максимально допустимого для вашего светодиода.Для светодиодов стандартного диаметра 5 мм максимальный ток обычно составляет 20 мА, поэтому значения 10 мА или 15 мА подходят для многих цепей. Для расчета ток должен быть в амперах (А). Чтобы преобразовать мА в А, разделите ток в мА на 1000.

Если расчетное значение недоступно, выберите ближайшее стандартное значение резистора. что на больше , так что ток будет немного меньше, чем вы выбрали. На самом деле вы можете выбрать резистор большего номинала, чтобы уменьшить ток. (например, для увеличения срока службы батареи), но это сделает светодиод менее ярким.

Например

Если напряжение питания V _S = 9V, и у вас красный светодиод (V _L = 2V), требующий тока I = 20 мА = 0,020 А,
R = (9В — 2В) / 0,02А = 350, так что выберите 390 (ближайшее стандартное значение, которое больше).

Напряжение светодиода

Напряжение светодиода V _L определяется цветом светодиода. Красные светодиоды имеют самое низкое напряжение, желтые и зеленые немного выше. Наибольшее напряжение имеют синий и белый светодиоды.

Для большинства целей точное значение не критично, и вы можете использовать 2 В для красных, желтых и зеленых светодиодов или 4 В для синих и белых светодиодов.

Расчет формулы светодиодного резистора по закону Ома

Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I, где:
В = напряжение на резисторе (в данном случае = В _S — В _L )
I = ток через резистор

Итак, R = (V _S — V _L ) / I

Для получения дополнительной информации о расчетах см. Страницу Закона Ома.

---

---

Подключение светодиодов последовательно

Если вы хотите, чтобы несколько светодиодов горели одновременно, их можно соединить последовательно. Это продлевает срок службы батареи за счет освещения нескольких светодиодов таким же током, как и только один светодиод.

Все светодиоды, подключенные последовательно, пропускают одинаковый ток , поэтому лучше, если они все того же типа. Источник питания должен иметь достаточное напряжение, чтобы обеспечить около 2 В для каждого светодиода. (4 В для синего и белого) плюс еще минимум 2 В для резистора.Чтобы выработать ценность для резистора вы должны сложить все напряжения светодиодов и использовать это для V _L .

Пример расчетов:

Для последовательного красного, желтого и зеленого светодиода требуется напряжение питания не менее 3 × 2 В + 2 В = 8 В, поэтому идеально подойдет батарея 9В .
В _L = 2 В + 2 В + 2 В = 6 В (три напряжения светодиодов суммируются).
Если напряжение питания V _S составляет 9 В, а ток I должен быть 15 мА = 0,015 А,
Резистор R = (В _S — В _L ) / I = (9-6) / 0.015 = 3 / 0,015 = 200,
, поэтому выберите R = 220 (ближайшее стандартное значение, которое больше).

Избегайте параллельного подключения светодиодов!

Как правило, подключение нескольких светодиодов параллельно с одним общим резистором является плохой идеей.

Если для светодиодов требуется немного другое напряжение, загорится только светодиод с самым низким напряжением. может быть разрушен более сильным током, протекающим через него. Хотя идентичные светодиоды могут быть успешно подключены параллельно с одним резистором, что редко дает какую-либо полезную пользу потому что резисторы очень дешевые, а ток такой же, как при подключении светодиодов по отдельности.

Если светодиоды включены параллельно, у каждого из них должен быть свой резистор.

---

Чтение таблицы технических данных для светодиодов

Веб-сайты и каталоги поставщиков обычно содержат таблицы технических данных для таких компонентов, как светодиоды. Эти таблицы содержат много полезной информации в компактной форме, но они могут быть трудным для понимания, если вы не знакомы с используемыми сокращениями. Вот важные свойства светодиодов:

• Максимальный прямой ток, I _F макс.
  «Вперед» означает, что светодиод правильно подключен.
• Типичное прямое напряжение, В _F тип.
  Это V _L в расчете светодиодного резистора, около 2В или 4В для синих и белых светодиодов.
• Сила света
  Яркость при заданном токе, например 32 мкд при 10 мА (мкд = милликандела).
• Угол обзора
  60 ° для стандартных светодиодов, другие излучают более узкий луч около 30 °.
• Длина волны
  Пиковая длина волны излучаемого света, она определяет цвет светодиода, е.г. красный 660 нм, синий 430 нм (нм = нанометр).

Следующие два свойства можно игнорировать для большинства цепей:

• Максимальное прямое напряжение, В _F max.
  Это можно игнорировать, если у вас есть подходящий резистор, включенный последовательно.
• Максимальное обратное напряжение, В _R max.
  Этим можно пренебречь, если светодиоды подключены правильно.

---

Мигающие светодиоды

Мигающие светодиоды выглядят как обычные светодиоды, но содержат ИС (интегральную схему). а также сам светодиод.Микросхема мигает светодиодом с низкой частотой, например 3 Гц (3 вспышки в секунду). Мигающие светодиоды предназначены для непосредственного подключения к определенному напряжению питания, например 5 В или 12 В. без последовательного резистора. Обратитесь к поставщику, чтобы узнать безопасный диапазон напряжения питания для конкретный мигающий светодиод. Частота вспышек фиксированная, поэтому их использование ограничено, и вы можете предпочесть построить свою собственную схему для мигания обычного светодиода, например Проект мигающего светодиода, в котором используется 555 нестабильная схема.

Rapid Electronics: мигающие светодиоды

---

Светодиодные дисплеи

Светодиодные экраны

представляют собой пакеты из множества светодиодов, расположенных по схеме, наиболее знакомой схеме. является 7-сегментным дисплеем для отображения чисел (цифры 0–9).Картинки ниже проиллюстрировать некоторые из популярных дизайнов.

гистограмма, 7-сегментный, звездообразный и матричный светодиодный дисплей
Фотографии © Rapid Electronics

Rapid Electronics: светодиодные дисплеи

Разъемы выводов светодиодных дисплеев

Существует много типов светодиодных дисплеев, поэтому для получения дополнительной информации см. Каталог или веб-сайт поставщика. штыревые соединения. На диаграмме справа показан пример из Быстрая электроника. Как и многие 7-сегментные дисплеи, этот пример доступен в двух версиях: Общий анод (SA) со всеми анодами светодиодов, соединенными вместе, и общий катод (SC) со всеми катодами, соединенными вместе.Буквы a-g относятся к 7 сегментам, A / C является общим анодом или катодом, в зависимости от ситуации (на 2 штыря). Обратите внимание, что некоторые контакты нет (NP), но их позиция все еще пронумерована.

См. Также: Драйверы дисплея.

---

Rapid Electronics любезно разрешили мне использовать их изображения на этом веб-сайте, и я очень благодарен за их поддержку. У них есть широкий ассортимент светодиодов, других компонентов и инструментов для электроники, и я рад рекомендую их как поставщика.

---

Книги по комплектующим:

---

Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.