Ограничительный резистор для светодиода: Расчет токоограничивающего резистора для светодиода

Зачем нужен резистор параллельно светодиоду | Дмитрий Компанец

Схемы соединения резисторов со светодиодами.

Схемы соединения резисторов со светодиодами.

Стандартные Схемы соединения резисторов со светодиодами

Резисторы всегда последовательно со светодиодами

Резисторы всегда последовательно со светодиодами

выглядят обычно – светодиоды защищаю резисторами от тока который их может повредить в случае повысившегося напряжения.

На некоторых платах от фонариков,где применяется светодиод или на платах импульсных блоков питания, где находится оптопара,можно увидеть,что параллельно светодиоду установлен резистор.

В китайском фонарике 自学成才, с мощным светодиодом, параллельно диоду установлен резистор на 3кОм.

Импульсная схема питания светодиода

Импульсная схема питания светодиода

Транзистор не является идеальным ключом, да же в закрытом состоянии есть токи утечки. А так как диод сверхяркий, – ему только дай понюхать, микротоков вполне хватит что бы он чутка светился, вот его резистор и шунтирует – именно так думают специалисты по электронике.

Вот и еще один пример, где параллельно светодиоду в оптопаре стоит резистор номиналом

Резистор паралельно светодиоду

Резистор паралельно светодиоду

В этом случае шунтируется не сверх яркий , а мощный ИК диод способный выдерживать в пике до 1 ампера . (Так сказано в описаниях светодиодов оптопар)

Если внимательно присмотреться, то видно что ограничительный резистор в 100 Ом и “параллельный” в 430 Ом имеют суммарно не такое уж и большое сопротивление и так называемое “ветвление тока” будет весьма значительно нагружать схему питания ИК диода и управления.

В данной схеме говорить о том, что светодиод будет слегка светить из за недостатков ключа управления – транзистора глупо!

Достаточно привести пример пульта дистанционного управления – там как раз и используется ИК мощный светодиод и к нему прилагается транзисторный ключ управляемый импульсами от модулятора – микросхемы в которую вшиты коды пуска всех кнопок управления.

Ради интереса я решил взглянуть на токи сопротивления и напряжения светодиодов в стандартном включении

Не смотрите на сопротивления на этой картинке

Не смотрите на сопротивления на этой картинке

ВНИМАНИЕ! То что автор картинки пытался подсчитать сопротивление светодиодов по формуле Ома это его фантазии.
Светодиоды как и диоды – элементы нелинейные и законы Ома им не писаны, там “все сложно”

Экспериментально можно убедиться, что одинаковые по функционалу светодиоды, в реалии очень сильно отличаются поведением по отношению к току и напряжению.
Аналогией могу привести Лампочки – светодиодные, газоразрядные, люминисцентные и накаливания. Вроде все это лампочки, но все они разные.

Так и с разноцветными светодиодами – хотя кристаллы и проволока в них похожи, но поведение полупроводника сильно различается.

ДУМАЕТСЯ МНЕ, ЧТО СХЕМА ТАКОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПРИШЛА ВОТ ОТСЮДА

Схема и способы подключения светодиодов для автомобиля

Схема и способы подключения светодиодов для автомобиля

Конструкция кластера включает в себя диодный элементы и резистор, который, кстати, является важной составляющей любого кластера. Резисторное устройство, использующееся для погашения лишнего напряжения, ставится из расчета одна штука на три диодных элемента.

Это описание с рекомендациями по подключению светодиодов в автомобиле. Вот тут резисторы “Резисторное устройство”( как выразился автор статьи) служат вполне разумно.

Цель установки таких резисторов в данной цепи – продление срока службы светильника в случае перегорания одного из светодиодов.
За счет резисторов цепь остается замкнутой и светильник продолжает светить. Цена за такую надежность – излишние потери тока расходуемого аккумулятором автомобиля.

По моему мнению , СТАРАЯ КЛАССИКА куда проще и надежнее

Классическая схема включения светодиодов

Классическая схема включения светодиодов

Резисторов в такой схеме столько же, а вот ток от АКБ автомобиля расходуется только на свечение и при выгорании одного звена, остальные продолжают светить как положено.

Остается только удивляться тому Зачем авторы таких схем с вычурным включением “Резисторных устройств” придумывают то что работает хуже и не может заменить старых проверенных схем.

Хотя, почитывая на досуге статьи в Дзен от популярных Блогеров, я вполне осознаю, что вакцину от вируса или хорошие дороги нам придумают именно такие “гении пера и чернил”.

Пока я не докопался до истинного предназначения резистора устанавливаемого параллельно светодиоду (слишком много мусора в сети интернет), но эта тема мне интересна и будьте уверены (а мои давние зрители и читатели знают это) я докопаюсь до
РЕАЛЬНОЙ ПРИЧИНЫ СОЗДАНИЯ ТАКИХ СХЕМ

Если Алгоритм Дзен не станет прессовать эту статью и удалять Ваши комментарии, я смогу услышать ваши мнения и советы и вместе мы скорее докопаемся до реальности!

Искренний ваш
Д.К.

Схемы включения светодиодов

Светодиод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Светодиод является прибором токовым, т.е. ток через него должен быть ограничен с помощью резистора. Как рассчитать этот резистор, было уже рассказано, повторяться здесь не будем, но формулу, на всякий случай, приведем еще раз.

Рисунок 1.

Здесь Uпит. – напряжение питания, Uпад. – падение напряжение на светодиоде, R – сопротивление ограничивающего резистора, I – ток через светодиод.

Однако, несмотря на всю теорию, китайская промышленность выпускает всевозможные сувениры, брелоки, зажигалки, в которых светодиод включен без ограничительного резистора: просто две-три дисковых батарейки и один светодиод. В этом случае ток ограничивается внутренним сопротивлением батареи, мощности которой просто не хватает, чтобы спалить светодиод.

Но тут, кроме перегорания, есть и еще одно неприятное свойство – деградация светодиодов, более всего присущее светодиодам белого и синего цветов: через некоторое время яркость свечения становится совсем незначительной, хотя ток через светодиод протекает вполне достаточный, на уровне номинального.

Нельзя сказать, что не светит вовсе, свечение еле заметно, но это уже не фонарик. Если при номинальном токе деградация происходит не ранее, чем через год непрерывного свечения, то при завышенном токе дождаться этого явления можно через полчаса. Такое включение светодиода следует назвать плохим.

Подобную схему можно объяснить лишь стремлением сэкономить на одном резисторе, припое, и трудозатратах, что при массовых масштабах производства, видимо, оправдано. Кроме того, зажигалка или брелок вещь одноразовая, копеечная: кончился газ или села батарейка – сувенир просто выкинули.

Рисунок 2. Схема плохая, но применяется достаточно часто.

Очень интересные вещи получаются (конечно, случайно), если по такой схеме подключить светодиод к блоку питания с выходным напряжением 12В и током не менее 3А: происходит ослепительная вспышка, раздается достаточно громкий хлопок, дымок, и остается удушливый запах. Так и вспоминается вот такая притча: «Можно ли посмотреть на Солнце в телескоп? Да, но только два раза. Один раз левым глазом, другой правым». Кстати, подключение светодиода без ограничительного резистора наиболее распространенная ошибка у начинающих, и о ней хотелось бы предупредить.

Чтобы исправить это положение, продлить срок службы светодиода, схему следовало бы чуточку изменить.

Рисунок 3. Хорошая схема, правильная.

Именно такую схему следует считать хорошей или правильной. Чтобы проверить, правильно ли указан номинал резистора R1, можно воспользоваться формулой, показанной на рисунке 1. Будем считать, что падение напряжения на светодиоде 2В, ток 20мА, напряжение питания 3В обусловлено применением двух пальчиковых батареек.

А вообще не надо стремиться ограничить ток на уровне предельно допустимых 20мА, можно запитать светодиод меньшим током, ну, хотя бы, миллиампер 15…18. При этом произойдет совсем незначительное уменьшение яркости, который глаз человека, в силу особенностей устройства, не заметит совсем, а вот срок службы светодиода намного увеличится.

Еще один пример плохого включения светодиодов можно встретить в различных фонариках, уже более мощных, нежели брелоки и зажигалки. В этом случае некоторое количество светодиодов, иногда достаточно большое, просто включено параллельно, и тоже без ограничительного резистора, в роли которого опять же выступает внутреннее сопротивление батареи. Такие фонарики достаточно часто попадают в ремонт именно по причине выгорания светодиодов.

Рисунок 4. Совсем плохая схема включения.

Казалось бы, исправить положение может схема, показанная на рисунке 5. Всего один резистор, и дело, казалось бы, пошло на поправку.

Рисунок 5. Так уже немного лучше.

Но и такое включение поможет мало. Дело в том, что в природе просто не найти двух одинаковых полупроводниковых приборов. Именно поэтому, например, транзисторы одного типа имеют различный коэффициент усиления, даже если они из одной производственной партии. Тиристоры и симисторы тоже бывают разные. Некоторые открываются легко, а другие настолько тяжко, что от их применения приходится отказаться.

То же можно сказать и о светодиодах – двух абсолютно одинаковых, тем более трех или целой кучи, найти просто невозможно.

Замечание на тему. В DataSheet на светодиодную сборку SMD-5050 (три независимых светодиода в одном корпусе) включение, показанное на рисунке 5, не рекомендуется. Мол, из-за разброса параметров отдельных светодиодов, может быть заметна разница в их свечении. А казалось бы, в одном корпусе!

Никакого коэффициента усиления у светодиодов, конечно же, нет, зато есть такой важный параметр, как прямое падение напряжения. И если даже светодиоды взяты из одной технологической партии, из одной упаковки, то двух одинаковых в ней просто не будет. Поэтому ток у всех светодиодов будет разный. Тот светодиод, у которого ток будет больше всех, и рано или поздно превысит номинальный, сгорит раньше всех.

В связи с этим прискорбным событием весь возможный ток пойдет через два оставшихся в живых светодиода, естественно, превышая номинальный. Ведь резистор-то рассчитывался «на троих», на три светодиода.

Повышенный ток вызовет и повышенный нагрев кристаллов светодиодов, и тот, который окажется «слабее», тоже сгорает. Последнему светодиоду также не остается ничего иного, как последовать примеру своих товарищей. Такая вот цепная реакция получается.

В данном случае под словом «сгорит» подразумевается просто разрыв цепи. Но может произойти, что в одном из светодиодов получится элементарно короткое замыкание, шунтирующее остальные два светодиода. Естественно, что они обязательно погаснут, хотя и останутся в живых. Резистор при такой неисправности будет усиленно греться и в конце концов, может быть, сгорит.

Чтобы такого не произошло, схему надо немного изменить: для каждого светодиода установить свой резистор, что и показано на рисунке 6.

Рисунок 6. А вот так светодиоды прослужат очень долго.

Здесь все, как требуется, все по правилам схемотехники: ток каждого светодиода будет ограничен своим резистором. В такой схеме токи через светодиоды не зависят друг от друга.

Но и это включение не вызывает особого восторга, поскольку количество резисторов равно количеству светодиодов. А хотелось бы, чтобы светодиодов было побольше, а резисторов поменьше. Как же быть?

Выход из этого положения достаточно простой. Каждый светодиод надо заменить цепочкой последовательно включенных светодиодов, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7. Параллельное включение гирлянд.

Платой за такое усовершенствование будет увеличение напряжения питания. Если для одного светодиода достаточно всего трех вольт, то даже два светодиода, включенных последовательно, от такого напряжения уже не зажечь. Так какое же напряжение понадобится для включения гирлянды из светодиодов? Или по-другому, сколько светодиодов можно подключить к источнику питания с напряжением, например, 12В?

Замечание. Под названием «гирлянда» здесь и далее следует понимать не только елочное украшение, но также любой осветительный светодиодный прибор, в котором светодиоды соединены последовательно или параллельно. Главное, что светодиод не один. Гирлянда, она и в Африке гирлянда!

Чтобы получить ответ на этот вопрос, достаточно напряжение питания просто разделить на падение напряжения на светодиоде. В большинстве случаев при расчетах это напряжение принимается 2В. Тогда получается 12/2=6. Но не надо забывать, что какая-то часть напряжения должна остаться для гасящего резистора, хотя бы вольта 2.

Получается, что на светодиоды остается только 10В, и количество светодиодов станет 10/2=5. При таком положении дел, чтобы получить ток 20мА, ограничительный резистор должен иметь номинал 2В/20мА=100Ом. Мощность резистора при этом составит P=U*I=2В*20мА=40мВт.

Такой расчет вполне справедлив, если прямое напряжение светодиодов в гирлянде, как было указано, 2В. Именно это значение часто принимается при расчетах, как некоторое среднее. Но на самом деле это напряжение зависит от типа светодиодов, от цвета свечения. Поэтому при расчетах гирлянд следует ориентироваться на тип светодиодов. Падения напряжения для светодиодов разных типов приведены в таблице, показанной на рисунке 8.

Рисунок 8. Падение напряжения на светодиодах разных цветов.

Таким образом, при напряжении источника питания 12В, за вычетом падения напряжения на токоограничивающем резисторе, всего можно подключить 10/3,7=2,7027 белых светодиодов. Но кусочек от светодиода не отрежешь, поэтому подключить возможно только два светодиода. Такой результат получается если из таблицы взять максимальное значение падения напряжения.

Если же в расчет подставить 3В, то совершенно очевидно, что подключить возможно три светодиода. При этом каждый раз придется кропотливо пересчитывать сопротивление ограничительного резистора. Если реальные светодиоды окажутся с падением напряжения 3,7В, а может выше, три светодиода могут и не зажечься. Так что лучше остановиться на двух.

Принципиально не важно, какого цвета будут светодиоды, просто при расчете придется учитывать разные падения напряжений в зависимости от цвета свечения светодиода. Главное, чтобы они были рассчитаны на один ток. Нельзя собрать последовательную гирлянду из светодиодов, часть которых с током 20мА, а другая часть из 10-ти миллиамперных.

Понятно, что при токе 20мА светодиоды с номинальным током 10мА попросту сгорят. Если же ограничить ток на уровне 10мА, то 20-ти миллиамперные засветятся недостаточно ярко, примерно как в выключателе со светодиодом: ночью видно, днем нет.

Чтобы облегчить себе жизнь, радиолюбители разрабатывают различные программы-калькуляторы, облегчающие всевозможные рутинные расчеты. Например, программы для расчета индуктивностей, фильтров различного типа, стабилизаторов тока. Есть такая программа и для расчета светодиодных гирлянд. Скриншот такой программы приведен на рисунке 9.

Рисунок 9. Скриншот программы «Расчет_сопротивления_резистора__Ledz_».

Программа работает без установки в системе, просто ее надо скачать и пользоваться. Все настолько просто и понятно, что никаких пояснений к скриншоту совсем не требуется. Естественно, что все светодиоды должны быть одного цвета и с одинаковым током.

Ограничительные резисторы это, конечно, хорошо. Но только тогда, когда известно, что вот эта гирлянда будет питаться от стабилизированного источника постоянного напряжения 12В, и ток через светодиоды не превысит расчетного значения. А как быть, если просто нет источника с напряжением 12В?

Такая ситуация может возникнуть, например, в грузовом автомобиле с напряжением бортовой сети 24В. Выйти из такой кризисной ситуации поможет стабилизатор тока, например, «SSC0018 – Регулируемый стабилизатор тока 20..600мА». Его внешний вид показан на рисунке 10.

Рисунок 10. Регулируемый стабилизатор тока SSC0018

Технические характеристики стабилизатора показаны на рисунке 11.

Рисунок 11. Технические характеристики стабилизатора тока SSC0018

Изначально стабилизатор тока SSC0018 был разработан для применения в светодиодных светильниках, но может также применяться для зарядки малогабаритных аккумуляторов. Пользоваться устройством SSC0018 достаточно просто.

Сопротивление нагрузки на выходе стабилизатора тока может быть нулевым, попросту можно замкнуть накоротко выходные клеммы. Ведь стабилизаторы и источники тока не боятся коротких замыканий. При этом ток на выходе будет номинальным. Уж если установили 20мА, то столько и будет.

Из сказанного можно сделать вывод, что к выходу стабилизатора тока можно «напрямую» подключить миллиамперметр постоянного тока. Начинать такое подключение следует с самого большого предела измерений, ведь какой там отрегулирован ток никому не известно. Далее простым вращением подстроечного резистора установить требуемый ток. При этом, конечно, не забыть подключить стабилизатор тока SSC0018 к блоку питания. На рисунке 12 показана схема включения SSC0018 для питания светодиодов, соединенных параллельно.

Рисунок 12. Подключение для питания светодиодов, соединенных параллельно

Здесь все понятно из схемы. Для четырех светодиодов с током потребления 20мА на каждый на выходе стабилизатора надо выставить ток 80мА. При этом на входе стабилизатора SSC0018 потребуется напряжение чуть большее, чем падение напряжения на одном светодиоде, о чем было сказано выше. Конечно, подойдет и большее напряжение, но это приведет только к дополнительному нагреву микросхемы стабилизатора.

Замечание. Если для ограничения тока с помощью резистора напряжение источника питания должно превышать общее напряжение на светодиодах незначительно, всего вольта на два, то для нормальной работы стабилизатора тока SSC0018 это превышение должно быть несколько выше. Никак не меньше, чем 3…4В, иначе попросту не откроется регулирующий элемент стабилизатора.

На рисунке 13 показано подключение стабилизатора SSC0018 при использовании гирлянды из нескольких последовательно соединенных светодиодов.

Рисунок 13. Питание последовательной гирлянды через стабилизатор SSC0018

Рисунок взят из технической документации, поэтому попробуем рассчитать количество светодиодов в гирлянде и постоянное напряжение, потребное от блока питания.

Указанный на схеме ток, 350мА, позволяет сделать вывод, что гирлянда собрана из мощных белых светодиодов, ведь как было сказано чуть выше, основное назначение стабилизатора SSC0018 это источники освещения. Падение напряжения на белом светодиоде находится в пределах 3…3,7В. Для расчета следует взять максимальное значение 3,7В.

Максимальное входное напряжение стабилизатора SSC0018 составляет 50В. Вычитаем из этого значения 5В, необходимых для работы самого стабилизатора, остается 45В. Этим напряжением можно «засветить» 45/3,7=12,1621621… светодиодов. Очевидно, что это надо округлить до 12.

Количество светодиодов может быть и меньше. Тогда входное напряжение придется уменьшить (при этом выходной ток не изменится, так и останется 350мА как был отрегулирован), зачем на 3 светодиода, пусть даже мощных, подавать 50В? Такое издевательство может закончиться плачевно, ведь мощные светодиоды отнюдь недешевы. Какое потребуется напряжение для подключения трех мощных светодиодов желающие, а они всегда найдутся, могут посчитать сами.

Регулируемый стабилизатор тока SSC0018 устройство достаточно хорошее. Но весь вопрос в том, всегда ли оно нужно? Да и цена девайса несколько смущает. Каков же может быть выход из создавшегося положения? Все очень просто. Прекрасный стабилизатор тока получается из интегральных стабилизаторов напряжения, например, серии 78XX или LM317.

Для создания такого стабилизатора тока на базе стабилизатора напряжения потребуется всего 2 детали. Собственно сам стабилизатор и один единственный резистор, сопротивление и мощность которого поможет рассчитать программа StabDesign, скриншот которой показан на рисунке 14.

Рисунок 14. Расчет стабилизатора тока с помощью программы StabDesign.

Особых пояснений программа не требует. В выпадающем меню Type выбирается тип стабилизатора, в строке Iн задается требуемый ток и нажимается кнопочка Calculate. В результате получается сопротивление резистора R1 и его мощность. На рисунке расчет проведен для тока 20мА. Это для случая, когда светодиоды соединены последовательно. Для параллельного соединения ток подсчитывается так же, как показано на рисунке 12.

Светодиодная гирлянда подключается вместо резистора Rн, символизирующего нагрузку стабилизатора тока. Возможно даже подключение всего одного светодиода. При этом катод подключается к общему проводу, а анод к резистору R1.

Входное напряжение рассмотренного стабилизатора тока находится в пределах 15…39В, поскольку применен стабилизатор 7812 с напряжением стабилизации 12В.

Ранее ЭлектроВести писали, что в городе Эссен (Германия) возле городской филармонии и театра Аалто установили 15 интеллектуальных уличных фонарей, которые позволят подзарядить автомобиль, а также предоставлять данные о качестве окружающего воздуха и доступ в Интернет.

По материалам: electrik.info.

Подключение большого количества светодиодов. Включение светодиода

Введение

Использование светодиодов для освещения и индикации — это надежное и экономичное решение. Светодиоды имеют очень высокий КПД , надежны, экономичны , безопасны , долговечны в сравнении с лампами накаливания и люминесцентными лампами. В данной статье рассматриваются способы включения светодиодов. Описываются способы питания светодиода от компьютера.

Что такое светодиод и как он работает

Светодиод — это, во-первых, диод. И точно так же как у обычного диода, у светодиода есть два вывода (контакта питания): анод (плюс ) и катод (минус ). Это связано с тем, что светодиод является полупроводником, то есть, проводит электрический ток только в одну сторону (от анода к катоду), и не проводит в обратную (от катода к аноду).

Итак, для того, чтобы светодиод засветился, надо пропускать через него электрический ток в направлении от анода к катоду. Для этого следует подать на его анод положительное , а на катод — отрицательное напряжение.

Тут и начинается самое неприятное. Оказывается, что светодиод нельзя подключать к источнику питания напрямую, поскольку это приводит к немедленному сгоранию светодиода. Причина сего поведения кроется в следующем. Выражаясь простым бытовым языком, светодиод является очень жадной и неразумной личностью: получив неограниченное питание он начинает потреблять такую мощность, которую физически не способен выдержать.

Как мы все уже догадались, для нормальной работы светодиоду нужен строгий ограничитель. Именно с этой целью последовательно со светодиодом устанавливают резистор, который служит надежным ограничителем тока и мощности. Этот резистор называют ограничительным.

Какие бывают светодиоды

Во-первых, светодиоды можно разделить по цветам : красный , желтый, зеленый , голубой , фиолетовый , белый. Большинство современных светодиодов выполнено из бесцветного прозрачного пластика, поэтому невозможно определить цвет светодиода не включив его.

Во-вторых, светодиоды можно разделить по номинальному току потребления . Широко распространены модели с током потребления 10 миллиампер (мА) и 20 мА. Следует помнить, что светодиод не в состоянии контролировать потребляемый ток. Именно поэтому мы вынуждены использовать ограничительные резисторы.

В-третьих, светодиоды можно разделить по такому параметру, как падение напряжения в открытом состоянии при номинальном токе. Несмотря на то, что про этот параметр нередко забывают — его влияние весьма и весьма значительно. Благодаря этому параметру иногда можно избавиться от ограничительного резистора .

Светодиод(ы) можно подключить к компьютеру разными способами.

Для подключения светодиодов в качестве простого освещения удобно использовать разъемы блока питания, выдающие 5 и 12 вольт. Для подключения светодиодов в качестве светомузыки удобно использовать LPT порт компьютера.

Подключение светодиодов к блоку питания

Блок питания компьютера — это замечательный источник питания для светодиода или линейки из светодиодов, поскольку он вырабатывает стабилизированное напряжение +5 вольт (В) и +12 В.

Итак, разъем имеет четыре контакта, к которым подходят четыре же провода: два из них черные — это «ноль», один красный выдает напряжение +5 вольт, и один желтый выдает +12 вольт.

Рассмотрим схему подключения одного светодиода.

Рассмотрим схему подключения двух светодиодов.

Рассмотрим схему подключения трех и четырех светодиодов.

Методика расчета питания светодиода ».

Выше приведены схемы последовательного включения светодиодов. Существуют также способы параллельного включения светодиодов. Обратите внимание, что под параллельным включением подразумевается схема в которой, когда аноды и катоды всех светодиодов непосредственно сходятся в две точки (два пучка).

Такие схемы, как правило, не экономичны и небезопасны, как для блока питания, так и для светодиодов. Кроме того, схемы параллельного включения более сложны в расчетах, требовательны к источнику питания, поэтому мы будем пользоваться ими только в особых случаях. Просто посмотрим как выглядит такая схема.

Благодаря падению напряжения на этих диодах, до светодиодов доходит напряжение уже не 5 Вольт, а значительно меньше. Ограничительные диоды подбираются так, чтобы до светодиодов доходило напряжение равное их падению напряжения в открытом состоянии.

Подключение светодиодов к LPT порту

Универсальный принцип расчета ограничительного резистора описан в статье «

Немного физики. Напряжение “U” измеряется в вольтах (В), ток “I”- в амперах (А), сопротивление “R” в омах (Ом). Закон Ома: U = R * I .

Итак, мы решили включить светодиод. Рассмотрим наиболее популярные напряжения – 9, 12 В. Рассмотрим вариант, когда в распоряжении имеется постоянное напряжение, без помех (например батарейки, вынутые потихоньку из пультов от телевизора), а потом рассмотрим вопрос подключения к менее идеальным источникам (помехи, нестабильное напряжение и др.).

Все светодиоды имеют один главный электрический параметр , при котором обеспечивается его нормальная работа. Это ток (I) протекающий через светодиод. Светодиод нельзя назвать двух или трехвольтовым. У тех, кто все-таки посещал уроки физики в школе, сразу возникает логичный вопрос: если два светодиода абсолютно одинаковые и через оба протекает один и тот же ток, значит, и напряжение надо приложить одно и тоже к обоим. А вот и нет! Технология изготовления кристаллов не позволяет сделать два светодиода с одинаковым, назовем его, “внутренним сопротивлением ” и по закону Ома можно сделать соответствующие выводы. Через светодиод надо пропустить ток (согласно заводским параметрам) и измерить напряжение на его выводах. Это напряжение и будет обеспечивать протекание требующегося тока через кристалл светодиода!

Рассмотрим наиболее распространенные светодиоды , рассчитанные на ток 20мА (т.е. 0,02 А).

Идеальный вариант подключения светодиодов – использование стабилизатора тока . К сожалению, готовые стабилизаторы стоят на порядок выше самого светодиода , изготовление относительно дешевого самодельного рассмотрим чуть ниже.

Обычно среднее напряжение (при I=0,02 А) красного и желтого светодиода – 2,0 В (обычно эта величина 1,8 – 2,4 В), а белого, синего и зеленого – 3,0 В (3,0 – 3,5 В).

Итак, продавец Вам торжественно объявил, что Вы купили, например “красный светодиод на 2,0 В, такой-то яркости” -поверим продавцу пока на слово, проверим и если это не так – вернемся и очень вежливо.

Рассмотрим простой вариант. У Вас нашлось дома, например, 8 штук батареек по 1,5 В, итого 8,0 *1,5 = 12,0 В (берем большое напряжение, чтобы было понятнее), и подключаем один светодиод, который купили. Подключили? Теперь выбросьте свой светодиод, потому, что он сгорел, Вам же продавец сказал – 2,0 В, а Вы его в 12,0 В воткнули! Купили новый, а лучше сразу небольшую кучку (фото). Смотрим (не только смотрим, но и еще очень энергично пользуемся измерительным прибором): есть 12,0 В, надо 2,0 В, надо куда-то деть лишних 10 В (12,0 – 2,0 = 10,0). Самый простой способ – использование резистора (он же – сопротивление). Выясняем какое надо сопротивление. Закон Ома гласит:

U = R * I
R = U / I

Ток, протекающий в цепи I = 0,02 А. Сопротивление нужно подобрать , чтобы на нем потерялось 10 В, а нужные 2,0 В дошли до светодиода. Отсюда находим требуемое R:

R = 10,0 / 0,02 = 500 Ом

Напряжение на сопротивлении превращается в тепло . Для того, что-бы сопротивление выдержало нагрузку и выделяемое тепло не привело к его выходу из строя, надо вычислить рассеиваемую мощность сопротивления. Как известно (опять возвращаемся к посещаемости уроков физики) мощность:

На сопротивлении у нас 10,0 В при токе 0,02А. Считаем:

P = 10,0 * 0,02 А = 0,2 Вт.

При покупке сопротивления просим у продавца 500 Ом, мощностью не менее 0,2 Вт (лучше больше, с запасом, чтобы на душе было спокойнее, 0,5 Вт например, но следует учесть – чем больше мощность, тем больше размеры). Подключаем светодиод (не забыв про полярность) через сопротивление и ощущаем волну радости – светится!

Теперь разрываем цепь межу сопротивлением и светодиодом, включаем измерительный прибор и измеряем протекающий в цепи ток. Если ток менее 20 мА, надо немного уменьшить сопротивление, если больше 20 мА – увеличить. Вот и все! Получив ток в 20 мА, мы достигли оптимальной работы светодиода, а при таком режиме производитель гарантирует 10 лет непрерывной работы. Садимся и ждем 10 лет, если что не так пишем претензию на завод. По мере того, как батарейки будут “садиться”, яркость светодиода будет уменьшаться. После того как батарейки “сядут” совсем, их надо поставить обратно в пульты, сделать вид, что так и было или, например, объявить всем, что на быструю смерть батареек повлияла магнитная буря или чрезмерная активность солнца.

Это мы поступили правильно, но обычно производитель указывает среднее напряжение для партии светодиодов при оптимальном токе. И ни кто не утруждает себя точным подбором тока. Поэтому остальные примеры будут рассмотрены на данных о среднем напряжении, а не токе (и мы ни кому не скажем, что это не совсем правильно!).

Теперь определимся с подключением нескольких светодиодов. Подключаем 2 красных последовательно. 2 шт * 2,0 = 4,0 В. Питающее напряжение – 12 В, следовательно лишних – 8,0 В. R = 8,0 / 0,02 = 400 Ом. P= 8,0 * 0,2 = 0,16 Вт.

Если 6 штук – 6шт. * 2,0В = 12 В. Сопротивление не требуется.

Аналогично, например, с синими (3,0в) : 3шт x 3,0 В = 9,0В. 12,0 В – 9,0 В = 3,0 В. R = 3,0 / 0,02 = 150 Ом. P = 3,0 * 0,02 = 0,06 Вт.

Если у нас 3 батарейки по 1,5 вольта и, например, один синий светодиод на который надо подать 3,5 В, чтобы получить требуемый ток в 20мА (0,02А): 3 шт * 1,5 в = 4,5в (напряжение питания). Лишних: 4,5 В – 3,5 В = 1,0 В. R = U / I = 1,0 В / 0,02 А = 50 Ом. P = U * I = 1,0 В * 0,02 А = 0,02 Вт

Теперь рассмотрим более сложный вариант. Надо подключить к 12В 30 штук красных по 2,0В. На 12В можем подключить только 6 штук без сопротивлений, соединяем 6 штук последовательно и подключаем – светится. Соединяем еще 6 штук и присоединяем параллельно к первым. При этом через каждые 6 шт будет течь ток в 0,02А. У нас получится 5 цепочек с общим током 5 * 0,02А = 0,1А (уже батареек хватит не на долго).

Надо подключить к 12В 30 штук зеленых по 3,5В. На 12В мы можем подключить: 12В / 3,5В = 3,43 штуки. Мы не будем отрезать от четвертого светодиода 0,43 части, а подключим 3 штуки + сопротивление: 3штуки * 3,5В = 10,5 В. Лишнее напряжение: 12,0 В – 10,5 В = 1,5 В. Сопротивление R = 1,5В / 0,02А = 75 Ом при мощности P = 1,5 * 0,02 = 0,03 Вт. Если вдруг одному светодиоду в процессе монтажа были случайно выдраны ноги и их осталось всего 29 штук, то соединяем 9 цепочек по 3 штуки, и одну цепочку из 2-х штук + сопротивление R = 250 Ом, P = 0,1Вт.

Чудненько. Вот мы и вспомнили слегка основы физики. Теперь рассмотрим более стабилизированную схему включения светодиодов. Возложим техническую проблему подключения на мировые умы, разрабатывающие интегральные микросхемы. Коснёмся изготовления стабилизатора тока. Это достаточно просто, главное нащупать немного лишних финансов в кармане. Существует микросхема КР142ЕН12 (зарубежный аналог LM317), которая позволяет построить очень простой стабилизатор тока. Для подключения светодиода (см. рисунок) рассчитывается величина сопротивления R = 1.2 / I (1.2 – падение напряжения не стабилизаторе) Т.е., при токе 20 мА, R = 1,2 / 0.02 = 60 Ом. Стабилизаторы рассчитаны на максимальное напряжение в 35 вольт. Лучше не напягать их так и подавать максимум 20 вольт. При таком включении, например, белого светодиода в 3,3 вольта возможна подача напряжения на стабилизатор от 4,5 до 20 вольт, при этом ток на светодиоде будет соответствовать неизменному значению в 20 мА! При 20 вольтах получаем, что к такому стабилизатору можно подключить последовательно 5 белых светодиодов, не заботясь о напряжении на каждом из них, ток в цепи будет протекать 20мА (лишнее напряжение погасится на стабилизаторе).

Важно!!! В устройстве с большим количеством светодиодов протекает большой ток. Категорически воспрещается подключать такое устройство к включенному источнику питания. В этом случае, в месте подключения, возникает искра, которая ведет к появлению в цепи большого импульса тока. Этот импульс выводит из строя светодиоды (особенно синие и белые). Если светодиоды работают в динамическом режиме (постоянно включаются, выключаются и подмаргивают) и такой режим основан на использовании реле, то следует исключить возникновение искры на контактах реле.

Каждую цепочку следует собирать из светодиодов одинаковых параметров и одного производителя.

Тоже важно!!! Изменение температуры окружающей среды влияет на протекающий ток через кристалл. Поэтому желательно изготавливать устройство так, чтобы протекающий ток через светодиод был равен не 20мА, а 17-18 мА. Потеря яркости будет незначительная, зато долгий срок службы обеспечен.

Просто соединять светодиоды и подключать их к батарейкам от пульта – не интересно. Их обязательно надо спаять вместе и подсоединить к какому-нибудь устройству (пылесосу например, чтобы было видно всасывание каждой пылинки. Тут сразу надо учесть, что в пылесосе 220 опасных вольт, да еще и напряжение переменное, что ни как не годится к подключению светодиодов. Для этого надо изготовить специальный блок питания, но эту тему мы не будем сейчас обсуждать).

Надо найти устройство с постоянным напряжением и обильно украсить его светодиодами. Вот тут-то вперед выступают счастливые обладатели личных механических коней (авто-мото-вело-самокато). Ведь можно увешать свой любимый транспорт светодиодами так, что прохожие не усомнятся, что мимо проехала новогодняя елка, а ни как не средство передвижения. Надо сразу предупредить, что злоупотребление количеством, яркостью и цветом пресекается некоторыми сотрудниками дорожной инспекции. Также не следует, например, делать стоп-сигналы с яркостью превышающей яркость фар с включенным дальним светом – это немного раздражает едущих сзади, что тоже может в конце концов неблагоприятно сказаться на Вашем организме (особенно на лице), но не будем расстраиваться, ведь есть еще пространство внутри!!! Там уж можно приложить всю свою фантазию (например подсветить снизу лицо водителя синим цветом, что отобъет охоту у сотрудников инспекции проверять документы).

Сразу надо иметь ввиду, что напряжение в сети исправного авто не 12В, а 14,5 В. Желательно проверить это прибором при запущенном двигателе (если конечно есть двигатель). Так же в бортовой сети железного коня наблюдается множество помех, которые не желательны, да и напряжение иногда не очень постоянное. Для подавления помех на входе вашего светящегося устройства можно собрать простую схему из двух деталей – диода и электролитического конденсатора (рисунок). Конденсатор и диод, как и светодиод имеет полярность, значения рабочего напряжения и тока (диод). После установки диода и конденсатора надо замерить напряжение Uвых (оно не будет совпадать с Uвх) и после этого рассчитывать схему подключение светодиодов.

Если Вы не уверены в постоянстве напряжения бортовой сети, можно использовать специальные интегральные стабилизаторы напряжения. Они обеспечивают постоянное напряжение на выходе при изменяющемся (в разумных пределах) или скачущем (как лошадка) входном напряжении.

Наиболее простые представители – К142ЕН8А или КРЕН8А (9 вольт) и К142ЕН8Б или КРЕН8Б (12 вольт). Ориентировочная цена такой штуки составляет 5-15 руб (зависит от жадности продавца). Т.е. у продавца надо спросить с гордым видом “КРЕНКУ, например, на 9В”, он сразу все поймет и узрев в Вас крупного специалиста не посмеет обмануть (продаются также иностранные аналоги). Микросхемы имеют всего три ноги и если Вы ни разу в жизни не заблудились в трех соснах, то разобраться в них не составит ни какого труда. Берем левой рукой стабилизатор ногами вниз и надписью к себе, указательным пальцем правой руки слева на право тычем в ноги. Первая – вход (+), средняя – корпус (-), правая выход (+). (фото). Подключить ее надо как на рисунке. На выходе получим постоянное напряжение в 9 или 12 вольт. Исходя из этого, рассчитываем, как было в начале статьи, схему включения светодиодов. Почему 9В или 12 В? На 9В хорошо подсоединяются 3штуки синих, зеленых или белых светодиода (из расчета – 3,0В./шт), на 12В – 6 штук красных или желтых (2,0В./шт) или 4 штуки синих, зеленых или белых, т.е. не требуется дополнительных сопротивлений. Микросхему (при большом количестве светодиодов) надо установить на радиатор. КРЕН8Б рассчитана на максимальную нагрузку в 1,5А (при таком токе очень сильно будет греться). На вход не следует подавать напряжение более 35 вольт. Входное напряжение должно быть не менее чем на 3В больше выходного, иначе стабилизатор не будет работать.

В заключении следует обратить внимание на такие вопросы как пайка и монтаж светодиодов. Это тоже очень важные вопросы, которые влияют на их жизнеспособность.

Не следует паять светодиоды старым дедушкиным паяльником, который нагревали в печке и использовали для запайки дырок в кастрюлях. Следует использовать маломощный паяльник с температурой жала не более 260 градусов и пайку производить не более 3-5 секунд (рекомендации производителя). Не лишним будет использование медицинского пинцета при пайке. Светодиод берется пинцетом выше к корпусу, что обеспечивает дополнительный теплоотвод от кристалла при пайке.

Ноги светодиода следует гнуть с небольшим радиусом (чтобы они не ломались, нам калеки не нужны!). В результате замысловатых изгибов, ноги у основания корпуса должны остаться в заводском положении и должны быть параллельны и не напряжены (а то устанет и кристалл отвалится от ножек).

Собирать светодиоды в одно большое светящееся чудо лучше всего на каком-нибудь плоском листовом материале (пластмасса, оргстекло др.), предварительно насверлив в нем отверстий нужного размера по диаметру корпуса (придется овладеть еще измерительным инструментом и дрелью).

Помните, что светодиод – нежный прибор и обращаться с ним надо соответственно (при пайке можно спеть песню, чтобы работал долго).

Чтобы Ваше устройство защитить от автомобиля и автомобиль от устройства (ведь теперь не известно, что надежнее) следует ставить предохранители.

В этой статье я постараюсь как можно проще объяснить основные принципы запитывания светодиодов. Приведу примеры схем включения светодиодов, а также постараюсь рассмотреть частые ошибки которые совершают новички в электронике, при выборе схемы подключения светодиода. Если читатель знает закон Ома, умеет применить его на практике, то в этой статье он найдет мало полезной информации для себя.

Актуальность подобных тем растет с тех пор, как появились так называемые мощные светодиоды, которые стали применят практически везде где только можно (освещение дома, участка, рабочего места, различные светодиодные фонари, осветительные приборы авто и не только). Есть большая вероятность того что человеку, никогда не увлекавшемуся электроникой придется столкнутся с такой задачей как подключение светодиода.

У светодиода в отличие от обычной лампы накаливания в технической характеристики гораздо больше различных параметров. Все они нам не к чему, для того чтобы выбрать оптимальный режим светодиоду при запитывании и не сжечь его при первом включении. Достаточно обратить внимание на такие характеристики как:

1. Постоянный прямой ток
2. Постоянное прямое напряжение
3. Сила света
4. Цвет свечения

Постоянный прямой ток (в справочной литературе обозначается как Iпр или зарубежное обозначение Io) определяет какой ток в длительном режиме можно пропускать через светодиод в прямом направлении. Прямое направление тока – это когда на аноде потенциал выше чем на катоде светодиода.

В данном случае нас интересует именно прямое направление, так как в обратном направлении светодиоды не светятся.

Постоянное прямое напряжение (в литературе обозначается как Uпр или зарубежное обозначение VFM) определяет какое напряжение упадёт на светодиоде при протекании через него определенного тока в прямом направлении.

Сила света определяет интенсивность светового потока, излучаемого светодиодом. Тут все просто чем больше, тем ярче светодиод.

Цвет свечения (красный, зелёный синий и т. д.) имеет числовое представление обозначается как длина волны.

В идеале для питания светодиода применяют стабилизированный источник тока, то есть напряжение стабилизировать не обязательно, на светодиоде упадет столько напряжения сколько указано в параметре Uпр. Итак, классическая и самая простая схема включения светодиода.

Из достоинств на ум приходит только простота и надежность, как правило такую схему применяют для питания маломощных светодиодов которые выполняют роль индикаторов в различных устройствах. Такую схему можно встретить в самых простых фонариках. Недостаток этой схемы низкий кпд, чем больше мощность светодиода, тем больше потери на сопротивлении, по этой причине такую схему не используют в экономичных устройствах. Сопротивление резистора рассчитывают по формуле:

R=(Uист-Uпр)/I

R – Сопротивление резистора единицы измерения Ом (ом)

I – Ток который вы хотите пропустить через светодиод единицы измерения А (Ампер)

После того как рассчитали сопротивление резистора, нужно рассчитать его мощность.

P=(Uист-Uпр)*I

P – Мощность выделяемая на сопротивлении единицы измерения Вт (Ватт)
Uист – Напряжение источника единицы измерения В (Вольт)
Uпр – Постоянное прямое напряжение светодиода единицы измерения В (Вольт)
I – Ток через резистор в данном случае совпадает с током через светодиод единицы измерения А (Ампер)

Пример расчета:

То есть при питании 10 ватного светодиода таким способом на резисторе тепловые потери составят 4,86 Вт. Кроме того данная схема включения светодиода не стабилизирует ток через светодиод, то есть если изменится питающее напряжение, то изменится и ток через светодиод. Следующая схема лишена этого недостатка.

Здесь роль стабилизатора тока выполняет широко распространённый интегральный стабилизатор LM317. К сожалению КПД данной схемы, также очень низкое. Всех вышеописанных недостатков лишена схема в основе которой лежит ШИМ стабилизатор.

Подобные схемы часто называют драйвер светодиода, готовые устройства можно приобрести в радиомагазинах, выглядят они следующим образом.

В основе лежит ШИМ стабилизатор. КПД таких стабилизаторов лежит в пределах 90%, то есть включая через него 10 ватный светодиод на нём (драйвере) выделится 1Вт.

И в конце немного о последовательном и параллельном включении светодиодов.

На рисунке слева приведена схема последовательного включения трёх светодиодов, справа параллельного включения трёх светодиодов. В интернете можно встретить схемы параллельного включения светодиодов без индивидуальных тока ограничительных резисторов.

Не рекомендую использовать такое включение, прямое падение напряжения (даже на светодиодах одной партии) разное в итоге через светодиоды потекут существенно разные токи, что приведет к выходу из строя сначала самого прожорливого светодиода, а затем и всех остальных. На этом все.

Хотя светодиоды (светики) используются в мире ещё с 60-х годов, вопрос о том как их правильно подключать, актуален и сегодня.

Начнем с того, что все светодиоды работают исключительно от постоянного тока. Для них важна полярность подключения, или расположения плюса и минуса. При неправильном подключении. светодиод работать не будет.

Как определить полярность светодиода

Полярность светодиода можно определить тремя способами:

N.B. Хотя на практике последний способ иногда не подтверждается.

Как бы там ни было, следует заметить, что если кратковременно (1-2 секунды) не правильно подключить светодиод, то ничего не перегорит и плохого не произойдет. Так как диод сам по себе в одну сторону работает, а в обратную нет. Перегореть он может только из-за повышенного напряжения.

Номинальное напряжение для большинства светодиодов 2,2 — 3 вольта. Светодиодные ленты и модули, которые работают от 12 и более вольт, уже содержат в схеме резисторы.

Как подключить светодиод к 12 вольтам

Подключать светодиод напрямую к 12 вольт — запрещено, он сгорит в долю секунды. Необходимо использовать ограничительный резистор (сопротивление). Размерность резистора высчитывается по формуле:

R= (Uпит-Uпад)/0,75I,

где R –величина сопротивления резистора;

Uпит и Uпад – напряжение питания и падающее;

I – проходящий ток.

0.75 — коэффициент надёжности для светодиода (величина постоянная)

Для большей ясности, рассмотрим на примере подключения одного светодиода к автомобильному аккумулятору 12 вольт.

В данном случае:

• Uпит — 12 вольт (напряжение в авто аккумуляторе)
• Uпад — 2,2 вольта (напряжение питания светодиода)
• I — 10 мА или 0,01 А (ток одного светодиода)

По вышеуказанной формуле, получим R=(12-2.2)/0.75*0.01 = 1306 Ом или 1,306 кОм

Ближайшее стандартное значение резистора — 1,3 килоОм

Это еще не всё. Требуется вычислить требуемую минимальную мощность резистора.

Но для начала определим фактический ток I (он может отличаться от указанного выше)

Формула: I = U / (Rрез.+ Rсвет)

• Rсвет — Сопротивление светодиода:

Uпад.ном. / Iном. = 2.2 / 0,01 = 220 Ом,

из этого следует, что ток в цепи

I = 12 / (1300 + 220) = 0,007 А

Фактическое падение напряжения светодиода будет равно:

И наконец, мощность равна:

P = (Uпит. — Uпад.)² / R = (12 -1,54)²/ 1300 = 0,0841 Вт).

Следует взять чуть больше мощности стандартной величины. В данном случае лучше подойдет 0,125 Вт.

Итак, чтобы правильно подключить один светодиод к 12 вольтам, (авто аккумулятор) потребуется в цепь вставить резистор, сопротивлением 1,3 кОм и мощностью 0,125 Вт.

Резистор можно присоединять к любой ноге светодиода.

У кого в школе, по математике была твердая двойка — есть вариант попроще. При покупке светодиодов в радиомагазине, спросите у продавца какой резистор Вам нужно будет вставить в цепь. Не забудьте указать напряжение в цепи.

Как подключить светодиод к 220в

Размерность сопротивления в данном случае расчитывается подобным образом.

Исходные данные те же. Светодиод потреблением 10 мА и напряжением 2.2 вольт.

Только напряжение питания в сети 220 вольт переменного тока.

R = (Uпит.-Uпад.) / (I * 0,75)

R = (220 — 2.2) / (0,01 * 0,75) = 29040 Ом или 29,040 кОм

Ближайший по номиналу резистор стандартного значения 30 кОм.

Мощность считается по то й же формуле.

Для начала определяем фактический ток потребления:

I = U / (Rрез.+ Rсвет)

Rсвет = Uпад.ном. / Iном. = 2.2 / 0,01 = 220 Ом,

а из этого следует, что ток в цепи будет:

I = 220 / (30000 + 220) = 0,007 А

Таким образом реальное падение напряжения светодиода будет:

Uпад.свет = Rсвет * I = 220 * 0,007 = 1,54 В

И наконец мощность резистора:

P = (Uпит. — Uпад.)² / R = (220 -1,54)² / 30000 = 1,59 Вт)

Мощность сопротивления должна быть не менее 1,59 Вт, лучше немного больше. Ближайшее большее стандартное значение 2 Вт.

Итак для подключения одного светодиода к напряжению 220 вольт, нам потребуется в электрическую цепь примостить резистор номиналом 30 кОм и мощностью 2 Вт .

НО! Так как в данном случае ток переменный, то светодиод буде гореть только в одну полуфазу то есть будет очень быстро мигать, приблизительно со скоростью 25 вспышек в секунду. Человеческий глаз это не воспринимает и будет казаться, что светик обычно горит. Но на самом деле он все равно будет пропускать обратные пробои, хоть и работает только в одном направлении. Для этого требуется поставить в цепь обратно направленный диод, дабы сбалансировать сеть и уберечь светодиод от преждевременного выхода из строя.

Или светоизлучающий диод (англ . LED Light-emitting diode) – полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении. Иными словами, светится, когда через него течет ток. Похоже на простую лампу накаливания, но устроен светодиод сложнее. В статье рассказывается об особенностях светодиода, о том как правильно подключать светодиод и о способе расчёта резистора для светодиода.

Особенности светодиода

Что-бы понимать, как правильно подключать светодиоды нужно разбираться в некоторых особенностях:

• светодиод питается током . Напряжение, подаваемое на светодиод не имеет значения. Это может быть и 3В, и 1000В. Главное – выдержать необходимый ток. При нехватке тока, светодиод светится тусклее, чем может. При превышении тока светодиод светит ярче, но сильно греется. Светодиод, через который пропускают ток больше, чем он ожидает, перегреется и проработает совсем недолго. В данном случае всегда лучше «недолить».
• падение напряжения . Важная характеристика светодиода – падение напряжения. Это значение показывает, на сколько вольт уменьшится напряжение при прохождении через светодиод при последовательном соединении. Например, если падение напряжения на светодиоде 3,4 вольта, то при напряжении питания 12 вольт, после первого светодиода остается 12-3,4= 8,6 вольт. На втором потеряется еще 3,4 вольта. Останется 8,6-3,4=5,2В. А после третьего останется 5,2-3,4=1,8 вольта. Это меньше, чем падение напряжения светодиода. Значит, больше светодиодов запитать мы не сможем.
• температурный режим. Светодиод нагревается во время свечения. Чем мощнее светодиод, тем сильнее он нагревается. В случае с маломощными светодиодами в пластиковом корпусе, их нагревом можно пренебречь. Если вы имеете дело со сверхмощными яркими светодиодами, нужно думать об охлаждении.
• полярность . При подключении светодиода нужно соблюдать полярность. Если перепутать плюс и минус, то ничего особенно страшного не случится, но светодиод не будет светить, и ток через него не пройдёт. У светодиода 2 вывода: анод и катод. Анод — положительный вывод. Он подключается к положительному полюсу источника питания. Катод – отрицательный. Его подключают к минусу (земле). Держа светодиод в руке выводы можно отличить по длине: анод делают длиннее катода. Внутри колбы светодиода выводы можно тоже отличить по размеру. Катод более массивен и по форме напоминает чашу.

Светодиод. Видна разница в длине катода и анода.

Светодиод. На крупном плане различим катод, напоминающий по форме чашу.

Необходимый ток и падение напряжения можно узнать из спецификации светодиода. В нашем магазине такая информация обязательно указывается на странице товара. Если у вас уже есть светодиод, но вы не знаете его характеристик, можно считать, что нужен ток 25мА, а падение напряжения считать равным 3В. Казалось бы, эти параметры идеально подходят для того, что-бы светодиод подключить напрямую к выводу Arduino. Но всё не так просто. Как отмечалось выше, светодиод токовый прибор. Если обычная лампочка сама себе выберет ток, то светодиод выбирает себе напряжение. То есть, если светодиод требует для себя 3В, а мы подадим на него 5В, то ток вырастет настолько, что светодиод сгорит. Это происходит потому, что он пытается удержать своё напряжение в 3V, а источник пытается выдать свои 5В. Начинается смертельная схватка. Если источник питания слабый, и светодиод сумеет просадить на нём напряжение до нужного — он уцелеет, а нет — источник питания выиграет битву, и светодиод сгорит. Для того, чтобы избежать проблем, нужно стабилизировать ток для светодиода. Простейший стабилизатор тока – резистор. Включаем последовательно со светодиодом резистор, резистор ослабляет источник питания, стабилизируя ток. При подключении больших и мощных светодиодов используют уже специальные тока, вместо резисторов. Резистор нужно уметь расчитывать.

Ничего сложного в расчёте резистора нет. Из формул нам понадобится разве что закон Ома : сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

Для расчёта сопротивления резистора для светодиода (R ) нужно знать: напряжение питания (Uпит ), падение напряжения на светодиоде (Uсв ) и необходимый светодиоду ток(I ).

Формула очень простая: R = (Uпит — Uсв) / I

Для простоты расчёта принимается ряд «стандартных» параметров:

Uпит=5 В, Uсв=3 В, I=25 мА=0,025 А

R = 5 — 3 / 0.025 = 80 Ом

Ближайшее стандартное сопротивление резистора – 100 Ом.

Однако, поскольку часто приходится иметь дело со светодиодами, точные параметры которых неизвестны, лично моя рекомендация: исключить падение напряжения из формулы. Так мы получим универсальную формулу для расчёта резистора для любого светодиода, при этом ограничим ток с запасом и не сильно потеряем в яркости. Однако, если вы собираете осветительный прибор и вам важно добиться максимальной светимости светодиода, используйте полную формулу, описанную выше. Итак, по моей упрощённой формуле расчёт будет таким:

R = 5 / 0.025 = 200 Ом

Ближайшее стандартное сопротивление резистора – 220 Ом. С помощью него и будем подключать. Резистор следует включать в цепь между положительным полюсом источника и анодом светодиода.

Теперь вы знаете, как правильно подключить один светодиод. Но что делать. когда вам нужно подключить несколько светодиодов к одному источнику питания?

При подключении одного светодиода ничего сложного нет. Мы только что обсудили это чуть выше. Но как правильно поступить, если одного светодиода недостаточно? Например, мы хотим подключить 15 светодиодов от источника питания 12В. Параметры светодиода для расчётов возьмём стандартные. Для дальнейших рассуждений придётся опять потормошить старика Ома и вспомнить, что при последовательном соединении напряжение складывается (в данном случае речь о падении напряжения на каждом светодиоде), а сила тока остаётся неизменной. При параллельном – наоборот. Теперь рассмотрим различные варианты подключения светодиодов.

Наиболее простой способ. Все светодиоды подключаем гирляндой друг за другом. Катод первого к аноду второго и т.д. Необходимый светодиодам при параллельном соединении ток не зависит от количества светодиодов и составляет 25мА. Ещё потребуется учесть падение напряжения на каждом светодиоде. Пытливый читатель, дружащий с математикой, сейчас должен был запнуться. Падение напряжения рассчитывается как сумма падения напряжения для всех светодиодов. Да ещё и нужно оставить запас. Запас стоит оставлять из-за того, что светодиоды не идеальны. Падение напряжения сильно колеблется даже у светодиодов одного производителя и в одной партии. Падение зависит от температуры, да ещё и растёт по мере старения светодиода. У нас падение составит 15*3 = 45В. А источник всего на 12 вольт. Этот вариант отпадает. Последовательно мы можем позволить себе подключить только 12/4 = 4 светодиода. С запасом всего 3 светодиода в параллели. Теперь можно подключить перед цепочкой из трёх светодиодов токоограничительный резистор на 480 Ом (R = 12/0.025 = 480) и радоваться. Все три светодиода теперь получают ток в 25мА. Но неидеальность светодиодов означает, что нам может попасться экземпляр, который рассчитан на ток всего лишь в 20мА. Или чуть меньше. Или чуть больше. Неважно. Важно то, что наши рассчитанные 25mA окажутся избыточными. Такой светодиод начнёт греться и перегорит раньше других. Он перестанет пропускать через себя ток. Тогда все остальные светодиоды тоже погаснут. Последовательное подключение – недостаточно надёжная схема. Один перегоревший светодиод нарушает работу всей цепочки.

Достоинства : простая и дешёвая схема, низкое потребление тока.
Недостатки : необходимость в источнике питания с большим вольтажом, крайне низкая надёжность схемы.

Итак, последовательно нам удалось соединить только 3 светодиода. Но что если требуется подключить все 15?

Параллельное подключение светодиодов

Здесь у нас всё наоборот. Силу тока нужно умножить на количество светодиодов, а падение напряжения посчитать только 1 раз.
Сила тока: I = 0,025 * 15 =0,375 А
Нам потребуется источник питания, способный выдать максимальный ток в 0,375 А. Округлим до 0,35 (помните, что лучше «недолить»?). По напряжению тоже укладываемся: 12 — 2 = 10. Остаётся с большим запасом.

Пытливый читатель, запнувшийся парой абзацев ранее, может воскликнуть: «Погодите! Так зачем нам 12 вольт, если мы можем обойтись и пятью?». «Можем!» – ответим ему мы. Но не торопитесь с выводами, это ещё не конец .

Мы определились, что светодиоды будут подключены параллельно. Необходимо ограничить ток в цепи. Допустим, специального драйвера у нас нет. Возьмём резистор. Рассчитаем необходимое сопротивление по давно известной формуле: 12 В * 0,35 А = 4,2 Ом. Подключим его между источником питания и анодами светодиодов:

Вот, казалось бы, и всё. Но есть проблема:

Как отмечалось выше, светодиоды не обязательно имеют те характеристики, которые заявлены производителем. Всегда есть разброс. И вот мы задали ток в 0,35 ампер и смотрим на светящуюся линейку светодиодов. Но всем им нужен разный ток. Одному, как мы и рассчитывали 25мА, другому – 20мА, третьему 21мА, а вот нашёлся совсем кривой светодиод, ему нужно всего 15мА. А мы пропускаем через него 25 – почти в 2 раза больше. Светодиод греется и быстро перегорает. В линейке стало на 1 светодиод меньше. Теперь для питания оставшихся светодиодов нам требуется 35мА. Пока всё не выглядит особенно плохо. Мы ограничили ток с запасом. Мы молодцы. Но не выдержал ещё один светодиод. Осталось 13. Теперь весь наш ток делится не на 15, а на 13 светодиодов. На каждый из них приходится по 26мА. Теперь абсолютно все светодиоды работают на повышенном токе. Очень скоро перегреется следующий. Самые стойкие получат уже по 29мА – 116% от номинала. Всего 2 перегоревших светодиода запустили цепную реакцию. Скоро вся линейка перегорит, а вы так и не поймёте почему (ну или поймёте, мы же только что всё разобрали). Собственно, избавиться от такого печального сценария просто. Нужно к каждому светодиоду поставить по собственному токоограничительному резистору. Для тока в 25мА и напряжения 12В нужен резистор на 480 Ом. Это не спасёт от проблемы «кривых» светодиодов, но их перегорание никак не повлияет на остальные.

Достоинства : высочайшая надёжность.
Недостатки : высокое потребление тока, высокая стоимость схемы.

Параллельное подключение светодиодов – идеальный вариант. Всегда стремитесь к тому, чтобы подключать светодиоды параллельно и ограничивать ток каждого светодиода по отдельности своим резистором. Если вы используете светодиодные драйверы (), то каждому светодиоду нужно подключать свой драйвер. Именно поэтому параллельные схемы с большим количеством светодиодов становятся слишком дорогими. В реальности приходится идти на компромисс и объединять светодиоды в цепочки.

Комбинированный способ подключения светодиодов

Итак. Подключим наши 15 светодиодов комбинированным способом. Вспомним расчёт для последовательного подключения. Там мы выяснили, что от 12 вольт можем безболезненно запитать 3 светодиода. На каждый из 3-х светодиодов потребуется резистор в 480 Ом. Это и будет наша цепочка – 3 светодиода и резистор. Теперь мы параллельно подключим 5 таких цепочек. При параллельном соединении напряжение питания остаётся неизменным, а сила тока для каждой цепочки умножается на количество цепочек. Получается, нужен источник на 12В и 5*0,025=0,125А. Как видим, такой способ подключения сильно экономит ток.

Достоинства : низкое потребление тока при большой плотности светодиодов, каждая цепочка не зависит от соседних, благодаря наличию собственного токоограничительного резистора.
Недостатки : внутри цепочки мы получаем те же проблемы, что и при обычном параллельном соединении. При наличии «кривых» светодиодов в цепочке, она выйдет из строя раньше других.

Комбинированное подключение светодиодов. 3 цепочки по 3 светодиода.

При подключении светодиодов к источнику питания предпочтительно использовать параллельное соединение, снабжая каждый светодиод отдельным стабилизатором. При подключении большого количества светодиодов, для удешевления конструкции возможно комбинирование последовательного и параллельного способов соединения светодиодов для достижения оптимального результата.

Расчет сопротивления резистора для блока питания. Калькулятор расчета сопротивления для светодиодов

Светодиод – это полупроводниковый элемент , который применяется для освещения. Применяется в фонарях, лампах, светильниках и других осветительных приборах. Принцип его работы заключается в том, что при протекании тока через светоизлучающий диод происходит высвобождение фотонов с поверхности материала полупроводника, и диод начинает светиться.

Надежная работа светодиода зависит от тока , протекающего через него. При заниженных значениях, он просто не будет светить, а при превышении значения тока – характеристики элемента ухудшатся, вплоть до его разрушения. При этом говорят – светодиод сгорел. Для того чтобы исключить возможность выхода из строя этого полупроводника необходимо подобрать в цепь с включенным в нее, резистором. Он будет ограничивать ток в цепи на оптимальных значениях.

Для работы радиоэлемента на него нужно подать питание. По закону Ома , чем больше сопротивление отрезка цепи, тем меньший ток по нему протекает. Опасная ситуация возникает, если в схеме течет больший ток, чем положено, так как каждый элемент не выдерживает большей токовой нагрузки.

Сопротивление светодиода является нелинейным. Это значит, что при изменении напряжения, подаваемого на этот элемент, ток, протекающий через него, будет меняться нелинейно. Убедиться в этом можно, если найти вольт – амперную характеристику любого диода, в том числе и светоизлучающего. При подаче питания ниже напряжения открытия p – n перехода, ток через светодиод низкий, и элемент не работает. Как только этот порог превышен, ток через элемент стремительно возрастает, и он начинает светиться.

Если источник питания соединять непосредственно со светодиодом, диод выйдет из строя, так как не рассчитан на такую нагрузку. Чтобы этого не произошло – нужно ограничить ток, протекающий через светодиод балластным сопротивлением, или произвести понижение напряжения на важном для нас полупроводнике.

Рассмотрим простейшую схему подключения (рисунок 1). Источник питания постоянного тока подключается последовательно через резистор к нужному светодиоду, характеристики которого нужно обязательно узнать. Сделать это можно в интернете, скачав описание (информационный лист) на конкретную модель, или найдя нужную модель в справочниках. Если найти описание не представляется возможным, можно приблизительно определить падение напряжения на светодиоде по его цвету:

• Инфракрасный – до 1.9 В.
• Красный – от 1.6 до 2.03 В.
• Оранжевый – от 2.03 до 2.1 В.
• Желтый – от 2.1 до 2.2 В.
• Зеленый – от 2.2 до 3.5 В.
• Синий – от 2.5 до 3.7 В.
• Фиолетовый – 2.8 до 4 В.
• Ультрафиолетовый – от 3.1 до 4.4 В.
• Белый – от 3 до 3.7 В.

Рисунок 1 – схема подключения светодиода

Ток в схеме можно сравнить с движением жидкости по трубе. Если есть только один путь протекания, то сила тока (скорость течения) во всей цепи будет одинакова. Именно так происходит в схеме на рисунке 1. Согласно закону Кирхгоффа, сумма падений напряжения на всех элементах, включенных в цепь протекания одного тока, равно ЭДС этой цепи (на рисунке 1 обозначено буквой Е). Отсюда можно сделать вывод, что напряжение, падающее на токоограничивающем резисторе должно быть равным разности напряжения питания и падения его на светодиоде.

Так как ток в цепи должен быть одинаковым, то и через резистор, и через светодиод ток получается одним и тем же. Для стабильной работы полупроводникового элемента, увеличения его показателей надежности и долговечности, ток через него должен быть определенных значений, указанных в его описании. Если описание найти невозможно, можно принять приблизительное значение тока в цепи 10 миллиампер. После определения этих данных уже можно вычислить номинал сопротивления резистора для светодиода. Он определяется по закону Ома. Сопротивление резистора равно отношению падения напряжения на нем к току в цепи. Или в символьной форме:

R = U (R)/ I ,

где, U (R) – падение напряжения на резисторе

I – ток в цепи

Расчет U (R) на резисторе:

U (R) = E – U (Led)

где, U (Led) – падение напряжения на светодиодном элементе.

С помощью этих формул получится точное значение сопротивления резистора. Однако, промышленностью выпускаются только стандартные значения сопротивлений так называемые ряды номиналов. Поэтому после расчета придется сделать подбор существующего номинала сопротивления. Подобрать нужно чуть больший резистор, чем получилось в расчете, таким образом, получится защита от случайного превышения напряжения в сети. Если подобрать близкий по значению элемент сложно, можно попробовать соединить два резистора последовательно, или параллельно.

Если подобрать сопротивление меньшей мощности, чем нужно в схеме, оно просто выйдет из строя. Расчет мощности резистора довольно прост, нужно падение напряжения на нём умножить на ток, протекающий в этой цепи. После чего нужно выбрать сопротивление с мощностью, не меньшей рассчитанной.

Пример расчета

Имеем напряжение питания 12В, зеленый светодиод. Нужно рассчитать сопротивление и мощность токоограничивающего резистора. Падение напряжения на нужном нам зеленом светодиоде равно 2,4 В, номинальный ток 20 мА. Отсюда вычисляем напряжение, падающее на балластном резисторе.

U (R) = E – U (Led) = 12В – 2,4В = 9,6В.

Значение сопротивления:

R = U (R)/ I = 9,6В/0,02А = 480 Ом.

Значение мощности:

P = U (R) ⋅ I = 9,6В ⋅ 0,02А = 0,192 Вт

Из ряда стандартных сопротивлений выбираем 487 Ом (ряд Е96), а мощность можно выбрать 0,25 Вт. Такой резистор нужно заказать.

В том случае, если нужно подключить несколько светодиодов последовательно, подключать их к источнику питания можно также с помощью только одного резистора, который будет гасить избыточное напряжение. Его расчет производится по указанным выше формулам, однако, вместо одного прямого напряжения U (Led) нужно взять сумму прямых напряжений нужных светодиодов.

Если требуется подключить несколько светоизлучающих элементов параллельно, то для каждого из них требуется рассчитать свой резистор, так как у каждого из полупроводников может быть свое прямое напряжение. Вычисления для каждой цепи в таком случае аналогичны расчету одного резистора, так как все они подключаются параллельно к одному источнику питания, и его значение для расчета каждой цепи одно и то же.

Этапы вычисления

Чтобы сделать правильные вычисления, необходимо выполнить следующее:

1. Выяснение прямого напряжения и тока светодиода.
2. Расчет падения напряжения на нужном резисторе.
3. Расчет сопротивления резистора.
4. Подбор сопротивления из стандартного ряда.
5. Вычисление и подбор мощности.

Этот несложный расчет можно сделать самому, но проще и эффективнее по времени воспользоваться калькулятором для расчета резистора для светодиода. Если ввести такой запрос в поисковик, найдется множество сайтов, предлагающих автоматизированный подсчет. Все необходимые формулы в этот инструмент уже встроены и работают мгновенно. Некоторые сервисы сразу предлагают также и подбор элементов. Нужно будет только выбрать наиболее подходящий калькулятор для расчета светодиодов, и, таким образом, сэкономить свое время.

Калькулятор светодиодов онлайн – не единственное средство для экономии времени в вычислениях. Расчет транзисторов, конденсаторов и других элементов для различных схем уже давно автоматизирован в интернете. Остается только грамотно воспользоваться поисковиком для решения этих задач.

Светодиоды – оптимальное решение для многих задач освещения дома, офиса и производства. Обратите внимание на светильники Ledz. Это лучшее соотношение цены и качества осветительной продукции, используя их, вам не придется самим делать расчеты и собирать светотехнику.

#s3gt_translate_tooltip_mini { display: none !important; }

В схемах со светодиодами обязательно используются для ограничения. Они защищают от перегорания и преждевременного выхода из строя светодиодных элементов. Основная проблема заключается в точном подборе необходимых параметров, поэтому у специалистов широкой популярностью пользуется калькулятор расчета сопротивления для светодиодов. Для получения максимально точных результатов потребуются данные о напряжении источника питания, о прямом напряжении самого светодиода и его расчетном токе, а также схема подключения и количество элементов.

Как рассчитать сопротивление токоограничивающих резисторов

В самом простом случае, когда отсутствуют необходимые исходные данные, величину прямого напряжения светодиодов можно с высокой точностью установить по цвету свечения. Типовые данные об этом физическом явлении сведены в таблицу.

Многие светодиоды имеют расчетный ток 20 мА. Существуют и другие виды элементов, у которых этот параметр может достигать значения 150 мА и выше. Поэтому для того чтобы точно определить номинальный ток, понадобятся данные о технических характеристиках светодиода. Если же нужная информация полностью отсутствует, номинальный ток элемента условно принимается за 10 мА, а прямое напряжение – 1,5-2 вольта.

Количество токоограничивающих резисторов напрямую зависит от схемы подключения полупроводниковых элементов. Например, если используется , можно вполне обойтись одним резистором, поскольку сила тока во всех точках будет одинаковой.

В случае параллельного соединения одного гасящего резистора будет уже недостаточно. Это связано с тем, что характеристики светодиодов не могут быть абсолютно одинаковыми. Все они обладают собственными сопротивлениями и такими же разными потребляемыми токами. То есть, элемент с минимальным сопротивлением потребляет большее количество тока и может преждевременно выйти из строя.

Следовательно, если выйдет из строя хотя-бы один светодиод из подключенных параллельно, это приведет к возникновению повышенного напряжения, на которое остальные элементы не рассчитаны. В результате, они тоже перестанут работать. Поэтому при параллельном соединении для каждого светодиода предусматривается собственный резистор.

Все эти особенности учтены в онлайн-калькуляторе. В основе расчетов лежит формула определения сопротивления: R = Uгасящее/Iсветодиода. В свою очередь Uгасящее = Uпитания – Uсветодиода.

При подключении светодиодов небольшой мощности чаще всего используется гасящий резистор. Это наиболее простая схема подключения, которая позволяет получить требуемую яркость без использования дорогостоящих . Однако, при всей ее простоте, для обеспечения оптимального режима работы необходимо провести расчет резистора для светодиода.

Светодиод как нелинейный элемент

Рассмотрим семейство вольт-амперных характеристик (ВАХ) для светодиодов различных цветов:

Эта характеристика показывает зависимость тока, проходящего через светоизлучающий диод, от напряжения, приложенного к нему.

Как видно на рисунке, характеристики имеют нелинейный характер. Это означает, что даже при небольшом изменении напряжения на несколько десятых долей вольта, ток может измениться в несколько раз.

Однако при работе со светодиодами обычно используют наиболее линейный участок (т.н. рабочую область) ВАХ, где ток изменяется не так резко. Чаще всего производители указывают в характеристиках светодиода положение рабочей точки, то есть значения напряжения и тока, при которых достигается заявленная яркость свечения.

На рисунке показаны типовые значения рабочих точек для красных, зеленых, белых и голубых светодиодов при токе 20 мА. Здесь можно заметить, что led разных цветов при одинаковом токе имеют разное падение напряжения в рабочей области. Эту особенность следует учитывать при проектировании схем.

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

Полная же ВАХ выглядит следующим образом:

Здесь видно, что обратное включение бессмысленно, поскольку светодиод не будет излучать, а при превышении некоторого порога обратного напряжения выйдет из строя в результате пробоя. Излучение же происходит только при включении в прямом направлении, причем интенсивность свечения зависит от тока, проходящего через led. Если этот ток ничем не ограничивать, то led перейдет в область пробоя и перегорит. Если нужно установить рабочий светодиод или нет, то Вам будет полезна статья подробно раскрывающая все способы .

Как подобрать резистор для одиночного светодиода

Для ограничения тока светоизлучающего диода можно использовать резистор, включенный таким образом:

Теперь определяем, какой резистор нужен. Для расчета сопротивления используется формула:

где U пит — напряжение питания,

U пад- падение напряжения на светодиоде,

I — требуемый ток светодиода.

При этом мощность, рассеиваемая на резисторе, будет пропорциональна квадрату тока:

Например, для красного светодиода Cree C503B-RAS типовое падение напряжения составляет 2.1 В при токе 20 мА. При напряжении питания 12 В сопротивление резистора будет составлять

Из стандартного ряда сопротивлений Е24 подбираем наиболее близкое значение номинала – 510 Ом. Тогда мощность, рассеиваемая на резисторе, составит

Таким образом, потребуется гасящий резистор номиналом 510 Ом и мощностью рассеивания 0.25 Вт.

Может сложиться впечатление, что при низких напряжениях питания можно подключать led без резистора. На этом видео наглядно показано, что произойдет со светоизлучающим диодом, включенного таким образом, при напряжении всего 5 В:

Светодиод сначала будет работать, но через несколько минут просто перегорит. Это вызвано нелинейным характером его ВАХ, о чем говорилось в начале статьи.

Никогда не подключайте светодиод без гасящего резистора даже при низком напряжении питания. Это ведет к его выгоранию и, в лучшем случае, к обрыву цепи, а в худшем – к короткому замыканию.

Расчет резистора при подключении нескольких светодиодов

При последовательном соединении используется один резистор, задающий одинаковый ток всей цепочке led. При этом следует учитывать, что источник питания должен обеспечивать напряжение, превышающее общее падение напряжения на диодах. То есть при соединении 4 светодиодов с падением 2.5 В потребуется источник напряжением более 10 В. Ток при этом для всех будет одинаковым. Сопротивление резистора в этом случае можно рассчитать по формуле:

где — напряжение питания,

— сумма падений напряжения на светодиодах,

— ток потребления.

Так, 4 зеленых светодиода Kingbright L-132XGD напряжением 2.5 В и током 10 мА при питании 12 В потребуют резистора сопротивлением

При этом он должен рассеивать мощность

При параллельном подключении каждому светоизлучающему диоду ток ограничивает свой резистор. В таком случае можно использовать низковольтный источник питания, но ток потребления всей цепи будет складываться из токов, потребляемых каждым светодиодом. Например, 4 желтых светодиода BL-L513UYD фирмы Betlux Electronics с потреблением 20 мА каждый, потребуют от источника ток не менее 80 мА при параллельном включении. Здесь сопротивление и мощность резисторов для каждой пары «резистор – led» рассчитываются так же, как при подключении одиночного светодиода.

Обратите внимание, что и при последовательном, и при параллельном соединении используются источники питания одинаковой мощности. Только в первом случае потребуется источник с большим напряжением, а во втором – с большим током.

Нельзя подключать параллельно несколько светодиодов к одному резистору, т.к. либо они все будут гореть очень тускло, либо один из них может открыться чуть раньше других, и через него пойдет очень большой ток, который выведет его из строя.

Программы для расчета сопротивления

При большом количестве подключаемых led, особенно если они включены и последовательно, и параллельно, рассчитывать сопротивление каждого резистора вручную может быть проблематичным.

Проще всего в таком случае воспользоваться одной из многочисленных программ расчета сопротивления. Очень удобным в этом плане является онлайн калькулятор на сайте cxem.net:

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

Например, с помощью этого калькулятора был рассчитан резистор для трех XLamp MX3 при напряжении питания 12 В:

Также программа обладает очень полезной функцией: она подскажет цветовую маркировку требуемого резистора.

Еще одна простая программа для расчета сопротивления распространенная на просторах интернета разработана Сергеем Войтевичем с портала ledz.org.

Здесь уже вручную выбирается способ подключения светодиодов, напряжение и ток. Программа не требует установки, достаточно распаковать ее в любую директорию.

Заключение

Гасящий резистор – самый простой ограничитель тока для светодиодной цепи. От его подбора зависит ток, а значит, интенсивность свечения и долговечность led. Однако следует помнить, что при больших токах на резисторе будет выделяться значительная мощность, поэтому для питания мощных светодиодов лучше применять драйверы.

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

Особенности включения светодиода

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

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

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

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

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

Зачем нужен резистор для светодиода

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

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

Параллельное и последовательное включение светодиодов

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

Параллельное включение

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

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

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

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

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

Последовательное включение

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

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

Смешанное включение

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

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

Формулы расчета резистора

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

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

Величина сопротивления определяется из выражения:

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

Падение напряжения светодиода определяют из выражения:

U = Uпит – Uсв,

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

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

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

(R – Rст)R 100%

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

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

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

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

Падение напряжения на ограничительном резисторе составляет:

U = 12 – 1.7 = 10.3 В

Сопротивление резистора:

R = 10.3/0.02 = 515 Ом.

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

Рассеиваемая мощность в ваттах:

P = 10.3 10.3/560 = 0.19 Вт

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

Подключение светодиодной ленты

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

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

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

Вот так светодиод выглядит в жизни:
А так обозначается на схеме:

Для чего служит светодиод?
Светодиоды излучают свет, когда через них проходит электрический ток.

Были изобретены в 70-е года прошлого века для смены электрических лампочек, которые часто перегорали и потребляли много энергии.

Подключение и пайка
Светодиоды должны быть подключены правильным образом, учитывая их полярность + для анода и к для катода Катод имеет короткий вывод, более короткую ножку. Если вы видите внутри светодиода его внутренности – катод имеет электрод большего размера (но это не официальные метод).

Светодиоды могут быть испорчены в результате воздействия тепла при пайке, но риск невелик, если вы паяете быстро. Никаких специальных мер предосторожности применять не надо для пайки большинства светодиодов, однако бывает полезно ухватиться за ножку светодиода пинцетом – для теплоотвода.

Проверка светодиодов
Никогда не подключайте светодиодов непосредственно батарее или источнику питания!
Светодиод перегорит практически моментально, поскольку слишком большой ток сожжет его. Светодиоды должны иметь ограничительный резистор.Для быстрого тестирования 1кОм резистор подходит большинству светодиодов если напряжение 12V или менее. Не забывайте подключать светодиоды правильно, соблюдая полярность!

Цвета светодиодов
Светодиоды бывают почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, желтый, зеленый, синий и белый. Синего и белого светодиода немного дороже, чем другие цвета.
Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса. Светодиоды любых цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать только включив его…

Многоцветные светодиоды
Устроен многоцветный светодиод просто, как правило это красный и зеленый объединенные в один корпус с тремя ножками. Путём изменения яркости или количества импульсов на каждом из кристаллов можно добиваться разных цветов свечения.

Расчет светодиодного резистора
Светодиод должен иметь резистор последовательно соединенный в его цепи, для ограничения тока, проходящего через светодиод, иначе он сгорит практически мгновенно…
Резистор R определяется по формуле:
R = (V S – V L ) / I

V S = напряжение питания
V L = прямое напряжение, расчётное для каждого типа диодов (как правилоот 2 до 4волт)
I = ток светодиода (например 20мA), это должно быть меньше максимально допустимого для Вашего диода
Если размер сопротивления не получается подобрать точно, тогда возьмите резистор большего номинала. На самом деле вы вряд-ли заметите разницу… совсем яркость свечения уменьшится совсем незначительно.
Например: Если напряжение питания V S = 9 В, и есть красный светодиод (V = 2V), требующие I = 20мA = 0.020A,
R = (- 9 В) / 0.02A = 350 Ом. При этом можно выбрать 390 Ом (ближайшее стандартное значение, которые больше).

Вычисление светодиодного резистора с использованием Закон Ома
Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I, где:
V = напряжение через резистор (V = S – V L в данном случае)
I = ток через резистор
Итак R = (V S – V L ) / I

Последовательное подключение светодиодов.
Если вы хотите подключить несколько светодиодов сразу – это можно сделать последовательно. Это сокращает потребление энергии и позволяет подключать большое количество диодов одновременно, например в качестве какой-то гирлянды.
Все светодиоды, которые соединены последовательно, долдны быть одного типа. Блок питания должен иметь достаточную мощность и обеспечить соответствующее напряжение.

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

Избегайте подключения светодиодов в параллели!
Подключение несколько светодиодов в параллели с помощью одного резистора не очень хорошая идея…

Как правило, светодиоды имеют разброс параметров, требуют несколько различные напряжения каждый.., что делает такое подключение практически нерабочим. Один из диодов будет светиться ярче и брать на себя тока больше, пока не выйдет из строя. Такое подключение многократно ускоряет естественную деградацию кристалла светодиода. Если светодиоды соединяются параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничительный резистор.

Мигающие светодиоды
Мигающие светодиоды выглядят как обычные светодиоды, они могут мигать самостоятельно потому, что содержат встроенную интегральную схему. Светодиод мигает на низких частотах, как правило 2-3 вспышки в секунду. Такие безделушки делают для автомобильных сигнализаций, разнообразных индикаторов или детских игрушек.

Цифробуквенные светодиодные индикаторы
Светодиодные цифробуквенные индикаторы сейчас применяются очень редко, они сложнее и дороже жидкокристаллических. Раньше, это было практически единственным и самым продвинутым средством индикации, их ставили даже на сотовые телефоны:)

Легкий калькулятор токоограничивающего резистора

Easy LED за 3 шага

Калькулятор токоограничивающего резистора для светодиода

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

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

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

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

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

Где купить резисторы для ограничения тока светодиодов

Токоограничивающий резистор для светодиода – это обычный электронный компонент, доступный из многих источников. У нас есть широкий ассортимент резисторов в моделях 1/8 Вт , 1/4 Вт и 1/2 Вт .

Как определить светодиодные клеммы

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

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

Как запитать светодиод

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

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

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

Необходимые детали:

Схема

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

Светодиод

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

Токоограничивающий резистор

Светодиоды

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

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

Расчет необходимого резистора

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Расчет необходимого резистора – Часть 2

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Итак, куда идет этот резистор?

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

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

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

Светодиод

с ограничителем тока – Введение в Arduino

Цель

Безопасное зажигание светодиода с помощью цепи токоограничивающего балластного резистора.

Светодиод – это светоизлучающий диод , тип полупроводникового компонента. который излучает свет прямо из тока. Свет получается из заряженные электроны движутся между квантовыми состояниями, и поэтому свет излучаемый имеет узкие спектральные полосы, цвет которых зависит от конкретного химический состав. Белые светодиоды на самом деле представляют собой составную структуру из несколько светодиодов разного цвета. Белый светодиод по-прежнему узкополосный, в отличие от белого света с широким спектром черного тела, излучаемого лампы накаливания.

Диод – это двухконтактный полупроводниковый прибор, который только проводит ток в одном направлении. По этой причине светодиоды имеют поляризацию и . не загорится при обратном подключении ( с обратным смещением, ).

Однако диоды не являются резисторами: при увеличении напряжения на них они будет темным, пока напряжение не станет выше, чем прямое напряжение , затем ток и яркость резко увеличиваются по мере того, как напряжение продолжает расти.Однако это создает проблему, поскольку светодиод, подключенный напрямую к источнику питания с напряжением выше, чем прямое напряжение войдет в очень низкое сопротивление состоянии, проводят много тока и часто перегорают или плавятся.

Мы часто решаем эту проблему, используя балластный резистор последовательно с ВЕЛ. Это образует делитель напряжения, который действует как очень простой регулятор тока. В показанной испытательной схеме R1 и R2 действуют вместе последовательно как балласт. В для большинства применений достаточно одного балластного резистора; переменный резистор включен сюда только в демонстрационных целях.

Типичный красный светодиод имеет прямое напряжение 1,6 В и полный рабочий ток. 20 мА. Расчет для выбора правильного балластного резистора выполняется следующим образом. рассуждение:

1. ток, протекающий через резистор и светодиод, должен составлять 20 мА для полная яркость
2. : падение напряжения на резисторе должно привести к включению светодиода. напряжение примерно до прямого напряжения
3. при напряжении питания 5 В падение напряжения на резисторе 3,4 В приводит к Напряжение светодиода до 1.6 В
4. для резистора \ (R = V / i \), поэтому R может быть приблизительно 170 Ом (т. Е. 3,4 В / 0,020 А).

Светодиод без резистора

Светодиод без резистора

Никогда не подключайте светодиод без резистора, в основном

<Дом Ника - Ник Парланте 8/2012

При подключении светодиода всегда должен использовать токоограничивающий резистор для защиты светодиода от полного напряжения. Если подключить светодиод напрямую к 5 В без резистора, светодиод будет перегружен, некоторое время будет очень ярким, а затем перегорит.Вот что они говорят.

Сегодняшний эксперимент: светодиоды без резисторов

Но предположим, что мы подключаем светодиод напрямую к 5 вольтам – точно так, как вы не должны этого делать – но затем очень быстро включаем и выключаем напряжение, например включается на 1 миллисекунду, затем выключается на 9 миллисекунд (примерно в 10% случаев). Это называется широтно-импульсной модуляцией, ШИМ. С ШИМ светодиод имеет разумную яркость, но остается вопрос: короткие периоды прямого 5-вольтового подключения разрушают светодиод, или все в порядке? Отсюда сегодняшний эксперимент.Верхний светодиод управляется обычным способом с помощью ограничивающего ток резистора, так что это управление. Ниже расположены 4 светодиода в ряд. Светодиоды управляются через ШИМ с различным процентом, чтобы увидеть, как их яркость сохраняется с течением времени.

• Самый правый, наименее яркий светодиод управляется ШИМ, чтобы он был включен 0,4% времени (1 из 256)
• Второй справа светодиод управляется ШИМ и горит 6,3% времени (16 из 256). Когда эксперимент начался, яркость этого светодиода была примерно такой же, как у контрольной.Я полагаю, что для того, чтобы использовать эту технику в проекте, это правильный уровень для использования.
• Третий справа светодиод управляется ШИМ, чтобы он был включен 50% времени (128 из 256)
• Последний “пульсирующий” светодиод постоянно изменяется от 0% до 50% PWM, просто для удовольствия.

Я запустил его 3 августа 2012 г., так что посмотрим, как они справятся (эксперимент в настоящее время виден в моем офисе Gates). В начале эксперимента светодиоды PWM показывают три уровня яркости, как и следовало ожидать.Я подозреваю, что светодиод 50% действительно перегружается и, в конце концов, тускнеет или перегорает или что-то в этом роде. Посмотрим. Этот эксперимент был построен на плате Arduino с открытым исходным кодом, которая представляет собой симпатичный маленький компьютер за 25 долларов для подобных художественных и хобби-проектов.

Но зачем вам это делать?

Я был мотивирован взглянуть на это, потому что самый причудливый тайник в мире, The Dragon Puzzle, сжигает слишком много мощных светодиодов. Оказывается, если вы управляете своими светодиодами через ШИМ, они потребляют примерно на 50% меньше энергии, чем при использовании старого резистора.Это также немного мотивирует просто из-за лени. Зачем возиться с подключением резистора, если вместо этого можно просто использовать ШИМ. Большинство современных микросхем имеют большую мощность ШИМ. Резистор – своего рода грубое решение, мешающее всем этим плохим электронам. С PWM мы как бы решаем эту проблему программно, модным способом. Ну бедра, если не перегорел светодиод.

Как спроектировать токоограничивающий резистор для 7-сегментного светодиодного дисплея?

Светодиод – хрупкое устройство. Подача чрезмерного напряжения и тока на светодиод может вызвать перегорание.Простой и эффективный способ предотвратить выгорание – это подключить резистор правильного номинала. В этой статье мы объясним, как последовательно подключить резистор для наиболее часто используемой конфигурации светодиодного дисплея.

Две из наиболее часто используемых конфигураций 7-сегментных светодиодных дисплеев

Чтобы минимизировать внешнее соединение 7-сегментного дисплея, два типа конфигурации 7-сегментных дисплеев, с общим анодом и с общим катодом , показаны ниже в качестве примера.

LED Basic

Определения светодиодов от Викимедиа были:

… Светоизлучающий диод ( LED ) – это полупроводниковый источник света, который излучает свет, когда через него течет ток.Электроны в полупроводнике рекомбинируют с электронными дырками, высвобождая энергию в виде фотонов. Цвет света (соответствующий энергии фотонов) определяется энергией, необходимой электронам для пересечения запрещенной зоны полупроводника. [5] ….

Wikimedia -LED

Светодиод – это двухконтактное устройство, через которое ток течет от положительного вывода к отрицательному. На рисунке ниже показана обычная светодиодная лампа с четким объяснением ее компонентов.

Описание изображения ： ▲ Схема объяснения светодиодной лампы взята из Wikimedia

Объяснение конфигурации 7-сегментного дисплея с общим анодом и общим катодом

Для светодиодного приложения обычно используется более одного светодиода. Например, минимальное количество 7-сегментного светодиодного дисплея составляет 7 светодиодов. Для такого модуля, как 7-сегментный светодиодный дисплей, технология монтажа модуля и количество выходных контактов влияют на физический размер габаритного размера.Используйте конфигурацию с общим анодом и общим катодом, чтобы минимизировать выходной контакт модуля, а также минимизировать габаритные размеры.

Мы сравним принципиальную схему этого условия:

• [A] 7-сегментный светодиодный дисплей, не использующий конфигурацию общего анода и общего катода
• [B] 7-сегментный светодиодный дисплей с общей конфигурацией анода OPD-S3010LA -BW
• [C] 7-сегментный светодиодный дисплей с общей конфигурацией катода OPD-S3011A-BW

Мы обсудим эти схемы, чтобы прояснить общие различия между этими конфигурациями.

Исходя из этих принципиальных схем, конфигурация с общим анодом и общим катодом может уменьшить выходной сигнал модуля с 16 контактов [A] до 10 контактов [B] / [C].

В чем разница между конфигурацией обычного анода и обычного катода?

Если вам нужно включить только светодиоды, конфигурация общего анода и общего катода не имеет разницы. Для дизайнера продукта два варианта конфигурации дают им свободу спроектировать светодиодный модуль там, где это необходимо.

Рекомендуемая конфигурация для токоограничивающего резистора на 7-сегментном дисплее

Токоограничивающий резистор следует размещать в месте, где только один резистор и светодиод для каждого пути тока.Рекомендуемая конфигурация токоограничивающего резистора на 7-сегментном дисплее, показанном ниже. На каждом пути тока светодиода должен быть один токоограничивающий резистор. Эта конфигурация гарантирует, что ток течет в светодиод независимо от других светодиодов.

Описание изображения ： ▲ Рекомендуем конфигурацию для токоограничивающего резистора на 7-сегментном индикаторе с общим катодом.

Чтобы включить светодиод, VP должно быть больше, чем VF, а ток через светодиоды будет определяться резистором ограничения тока и VP.

---

Как сконструировать токоограничивающий резистор для управления током светодиода?

Используйте электрические параметры из таблицы OPD-S3010LA-BW в качестве примера для расчета тока светодиода.

Прежде всего, вам необходимо проверить все электрические характеристики, такие как доминирующая длина волны, сила света, рассеиваемая мощность на кристалле, подходящие для вашего приложения. Существует множество причин для того, чтобы спроектировать ток семисегментного дисплея, который не может быть обсудили их все.Мы рассчитываем наш ток, исходя из передаваемого напряжения и силы света. Например, если вам не нужна сила света 40 (мкд), возможно, вы можете разработать ток 10 (мА) для каждого светодиода. Чтобы включить светодиод, VP должно быть больше, чем VF. Выберите VF = 2.3V, VP = 3.2V, мы можем записать уравнение для пути тока L.

Описание изображения ： ▲ 7-сегментный дисплей с общим анодом Расчет токоограничивающего резистора _part 1 Описание изображения ： ▲ common 7-сегментный дисплей анода Расчет резистора ограничения тока _part2

Решив уравнение L, можно получить R4 = 120 Ом.

Использование Arduino для подсветки 7-сегментного дисплея

Существует так много устройств, которые могут быть разработаны для управления 7-сегментным дисплеем для отображения чисел или цифр. Например, Arduino, Raspberry Pi, микроконтроллер, такой как 8051, FPGA (программируемая вентильная матрица) или микросхема общего назначения с правильным кодированием (например: 74hc14 (драйвер) / 74HC47 (декодер BCD на 7 сегментов), Arduino может быть самый популярный благодаря дружественному пользовательскому интерфейсу, многочисленному сообществу разработчиков ПО с открытым исходным кодом и обучающим ресурсам.Правило включения 7-сегментного дисплея аналогично включению одноцветной светодиодной лампы погружного типа.

Выбор токоограничивающего резистора светодиода в Arduino – довольно простая задача. Резистор на 220 Ом является обычным выбором для системы Arduino с питанием 5 В. если вы хотите понять, почему 220 Ом – хороший выбор. пожалуйста, посмотрите видео, сделанное Lazytomato LAB, с простым и понятным объяснением (с английской подписью).
OPTO PLUS предоставит еще один пример статьи для инженеров о других устройствах.Пожалуйста, не переключайтесь!!

Описание видео ： ▲ Arduino # 6 – LED 與 電阻 的 必 學 之 術 Светодиод и резисторы 101! by LazyTomato Lab 懶 番茄 工作室

---

Рекомендуем прочитать:

Как определить резистор ограничения тока для случайного светодиода?

Все диоды, включая светодиоды, имеют пороговое напряжение Vth (скажем, 10% от номинального тока), номинальное прямое напряжение Vf @ If и разницу в напряжении можно использовать для приблизительного определения эффективного последовательного сопротивления внутри или ESR.

Поработав с тысячами различных типов светодиодов, у меня есть практическое правило, согласно которому ESR диода обратно пропорционален номинальной мощности, так что срок службы продукта практически постоянен для всех хороших поставщиков и размеров. У низкокачественных струн будет больше ESR на ватт или выше Vf на усилитель, если только струны не соединены последовательно. Он также зависит от химического состава, процесса и длины волны и не является точным.

При тестировании убедитесь, что оно не превышает 5 В, так как это максимальное обратное напряжение для ВСЕХ светодиодов.Несмотря на то, что утечка составляет всего 1 мкА для красного / желтого и 10 мкВт для маленького синего / белого, ток быстро растет до -10 В, и поломка является катастрофической или ранит ее, как электростатический разряд, с детской смертностью.

Что вызывает еще одну проблему … Обработка.
Я покупаю светодиоды только с защитой стабилитрона или проектирую их вплотную друг к другу, если поблизости есть управляющие или случайные переходные поля. Конечно, то, как вы с ними справляетесь, – это ваша проблема, так как вы никогда не сможете угадать, на какой полярности ваш ESD будет постоянно.

В любом случае, мое практическое правило – 1 ватт-Ом (WΩ) для внутреннего ESR, который включен в кривую закона Ома для V vs I с внешним ограничивающим резистором током.

После того, как вы установите ESR, выбор резистора будет просто законом Ома между Vth и Vf.
Проблема в том, что немногие это понимают, поэтому они не указывают только Vth Vf, но вы можете запомнить эти значения.

Vf обратно пропорционален длине волны.
Для светодиодов высокой яркости (HB)
IR Vth 0,8 Vf = 1,0
Красный, желтый Vth = 1,8 Vf = 2,0–2,3
Синий, белый Vth = 2,8 Vf = 3,0 ~ 3,5
UV …. подробнее

Старые модели КРАСНЫЕ светодиоды имели более низкий Vf из-за большей длины волны.

Эпоксидные 5-миллиметровые светодиоды имеют теплоизоляцию, поэтому стандарт – 20 мА.
SMD может быть намного выше с более толстыми золотыми микропроволочными связями и лучшим термическим сопротивлением.
Номинальный ток, таким образом, зависит от размера и радиатора с большими вариациями, в отличие от корпусов с эпоксидной изоляцией.

Используйте большой резистор, например 2 или 3 кОм, для измерения падения напряжения, я называю Vth от 5 В. (Не 12, если вы перевернете его)
Вы можете экстраполировать на Vth, если знаете номинальную мощность, а затем используйте закон Ома для разницы R, которая ограничивает ток.

Это очевидный массив светодиодов высокой мощности на кристалле. 4S означает 4 последовательно, а верхний 2S2P, можно догадаться.

Токоограничивающий резистор: светодиод накаливания от 230 В переменного тока

Токоограничивающий резистор

для Свечение светодиода от переменного тока: Светодиод (светоизлучающий диод) Рабочее напряжение светодиода очень низкое.

Рабочее напряжение от 1,5 до 3 В постоянного тока. В общем, мы видели, что в нашем доме на настенном распределительном щите есть все индикаторы неоновой лампочки.который имеет небольшие размеры и подключен последовательно с резистором 68k .

Это руководство поможет вам сделать индикатор, который светится очень красиво и выглядит с помощью светодиодов. сделать светодиодный индикатор легко.

Светодиодные индикаторы

долговечны по сравнению с другими. Я обсуждаю схему светодиодного индикатора, которую можно использовать с 230 вольт переменного тока.

Светодиодная лампа светится ярче и красивее, чем другие лампы. Но есть проблема со светодиодами, они работают только с постоянным током, а не с переменным током.

Если подключить светодиод напрямую к источнику переменного тока без использования резисторов, он загорится или взорвется.

Какой резистор использовать со светодиодом

Для избегайте отказа светодиода , мы используем , используя резистор на 68 кОм или 100 кОм.

Это означает, что резистор подключается к фазной линии для уменьшения напряжения, подходящего для светодиода.

после резистора, выпрямительный диод должен быть подключен последовательно с резистором, чтобы преобразовать сигнал переменного тока в постоянный, а затем он подключает положительную клемму светодиода.