Как подобрать резистор для светодиода: ограничительного, по току и напряжению

Содержание

Как подобрать сопротивление для светодиода

Вот тут я обещал рассказать о том, как можно рассчитать номинал резистора для того, чтобы бортовая сеть вашего автомобиля не сожгла светодиоды, которые вы к ней подключите.
Для начала определимся с терминологией (люди, знакомые с электроникой, могут перейти к следующему пункту).

Падение напряжения — напряжение U (измеряется в вольтах, V) — которое потребляет светодиод (да-да, совершенно нагло съедает его!).
Оно же — напряжение питания. Не путать с напряжением источника питания.
Рабочий ток — ток I (измеряется в амперах, А. мы будем измерять в миллиамперах — 1 мА = 0.001 А).
СопротивлениеR измеряется в омах — Ом. Именно в этих единицах измеряются резисторы (сопротивления).
Напряжение источника питания — в нашем случае напряжение бортовой сети автомобиля и равно примерно 12V при заглушенном двигателе и 14V при заведённом (при условии исправной работы генератора).

С терминологией вроде всё. Перейдём к теории.
Вот примерное падение напряжения для каждого из основных цветов светодиодов.

Красный — 1,6-2,03
Оранжевый — 2,03-2,1в
Жёлтый — 2,1-2,2в
Зелёный — 2,2-3,5в
Синий — 2,5-3,7в
Фиолетовый — 2,8-4в
Белый — 3-3,7в

Реальные значения могут немного колебаться в ту или иную сторону. О том, как точно выяснить сколько потребляет конкретный светодиод — ссылка ниже.
Разница связана с использованием в них разных материалов кристалла, что и даёт, собственно говоря, разную длину испускаемой волны, а равно и разный цвет.

Средний же рабочий ток для маломощных светодиодов составляет около 0.02А = 20мА.
В чём же, спросите вы, загвоздка? Всё ведь просто — подключил светодиод соблюдая полярность и он светит тебе.
Да, всё так, но светодиод – предмет тёмный, изучению не подлежит интересный.

Тогда как напряжения питания он забирает на себя ровно столько, сколько ему требуется, ток превышающий его рабочий ток, попросту сожжёт кристалл.

Давайте возьмём пример. Имеется светодиод оранжевого цвета, который, согласно приведённой выше таблице, имеет напряжение питания порядка 2,1V, и рабочий ток 20мА. Если мы обрушим на него всю мощь бортовой сети нашего автомобиля, то напряжение в цепи, в которую он включен, снизится на

2.1V, правда, избыточный ток тут же его сожжёт…
Как же быть, если нам, например, нужно установить светодиод для подсветки замка зажигания?
Всё просто – нужно лишить участок цепи, в которую включен светодиод, избыточного тока.

Как? – спросите вы. Всё просто. Был такой дядя, Георг Ом, который вывел известную любому старшекласснику формулу (закон Ома для участка цепи) – U=I*R (где U – напряжение, I – ток, R – сопротивление.)
Переворачиваем эту прекрасную формулу, получая R=U/I.

В нашем случае R – сопротивление (номинал резистора), которое нам потребуется; U – напряжение в участке цепи, I – рабочий ток нашего светодиода.
Vs – напряжение источника питания
Vl – напряжение питания светодиода
Таким образом R=(Vs-Vl)/I=(12-2.1)/0.02=9.9/0.02=495 Ом – номинал резистора, который необходимо включить в цепь, дабы напрямую подключить светодиод к бортовой сети при выключенном двигателе.
Для работы при включенном двигателе рассчитываем так же, только Vs берём уже 14В.
Настоятельно рекомендую производить расчёты для авто, беря за напряжение бортовой сети 14В, иначе ваши светодиоды достаточно быстро выйдут из строя.

Если взять номинал больше, например 550-600 Ом, то светодиод будет светить чуть менее ярко.
Если номинал будет меньше, то «свет твоей звезды будет коротким, хоть и очень ярким».

Достоверно узнать, сколько вольт потребляет конкретный светодиод, можно подключив его к источнику постоянного напряжения в 3-5 вольт, подсоединив последовательно вольтметр (можно использовать электронный мультиметр, включив его в соответствующий режим), после чего посчитать насколько снизилось напряжение в цепи. И исходя уже их этих, конкретных данных, рассчитать требуемый вам резистор. Подробнее об этом методе читайте

здесь.

В конце хочу сказать вам, что настоятельно рекомендую использовать номинал резистора немного выше чем расчётный, что, несомненно, продлит жизнь светодиодам.
Для определения резистора по цветовой маркировке (а именно так обозначены все современные резисторы) рекомендую использовать этот онлайн-калькулятор.
www.chipdip.ru/info/rescalc

Спасибо, что читаете мой БЖ, мне очень приятно. Если остались вопросы — задавайте не стесняясь — всем отвечу.

При подключении светодиодов небольшой мощности чаще всего используется гасящий резистор. Это наиболее простая схема подключения, которая позволяет получить требуемую яркость без использования дорогостоящих драйверов. 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 проверки led.

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

Подключить несколько led можно двумя способами: последовательно и параллельно. Схемы включения показаны ниже. Не забудьте почитать более подробно про способы подключения 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,

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 светодиодов CREE 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.

Эта статья продолжает цикл общеобразовательных «опусов» из мира светодиодов. Сегодня рассмотрим как правильно самостоятельно рассчитать резисторы для светодиодов

Подключать светодиоды — дело не из сложных. Для правильного подключения достаточно знать школьный курс физики и соблюсти ряд правил.

Сегодня рассмотрим как правильно рассчитать резистор для светодиода и подключить его, чтобы он горел долго и на радость потребителю.

Главный параметр у любого светодиода — ток, а не напряжение, как считают многие. Светодиод необходимо питать стабилизированным током, величина которого всегда указана производителем на упаковке или в datasheet.

Ток на светодиодах ограничивается резистором — это самый дешевый вариант. Но есть и более «продвинутый» — использовать светодиодный драйвер. По факту, использование резисторов — пережиток прошлого, ведь на сегодняшний день драйверов на любой вкус и цвет полным-полно и по самой привлекательной цене. К примеру, самые дешевые можно приобрести тут . Драйверы обеспечивают стабильный ток на светодиодах независимо от изменения напряжения на его входе.

Правильное подключение светодиода к драйверу следует так: сперва необходимо подключить светодиод к драйверу, только после этого включаем драйвер.

Расчет резистора для светодиода

Вспомним закон Ома:

R — сопротивление — измеряется в Омах

U — напряжение- измеряется в вольтах (В)

I — ток- измеряется в амперах (А)

Пример расчета резистора для светодиода:

Допустим, источник питания выдает 12 В: Vs=12 В

Светодиод — 2 В и 20 мА

Чтобы рассчитать резистор нам необходимо преобразовать миллиамперы в амперы:

На сопротивление рассеивается 10 В (12-2)

Посчитаем мощность сопротивления:

Необходимый резистор — R=500 Ом и Р=0,2 Вт

Расчет резистора для светодиода при последовательном соединение светодиодов

Минус светодиода подключается с плюсом последующего. Так соединить можно до бесконечности. При таком соединении падение напряжения на светодиоде умножается на количество диодов в цепи. Т.е. если у нас 5 светодиодов с номинальным током 700 мА и падением напряжения 3,4 Вольта, то и драйвер нам необходим на 700 мА 3,4*5=17В

Это мы рассмотрели какие можно подбирать драйверы, а теперь вернемся непосредственно к тому, как произвести расчет резистора для светодиода при таких соединениях.

Выше мы рассмотрели расчет резистора для светодиода (одного). Пр последовательном соединении расчет аналогичный, но необходимо учитывать, что падение напряжения на резисторе меньше. Если «на пальцах», то от источника питания Мы отнимается суммарное падение напряжения на светодиодах Vl=3*2=6В. При условии, что у нас источник выдает 12В, то 12-6=6В.

Т.е. нам нужен резистор на 300 Ом и 0,125 Вт.

Характеристики светодиода и источника питания аналогичные предыдущему примеру.

Расчет резистора для светодиода при параллельном соединении

При таком соединении плюс светодиода соединяется с плюсом другого, минус с минусом. При таком соединении ток суммируется, а падение остается неизменным. Т.е. если мы имеем 3 светодиода 700 мА и падением 3,4 В, то 0,7*3=2,1А, то нам потребуется драйвер с параметрами 4-7 В и не менее 2,1А.

Расчет резистора для светодиода в этом случае аналогичен первому случаю.

Расчет резистора для светодиода при последовательно-параллельное соединении

Интересное соединение. При таком расположении диодов несколько последовательных цепочек соединяются параллельно. Необходимо знать, что количество светодиодов в цепочках должно быть равным. Драйвер подбирается с учетом падения напряжения на одной цепочке и произведению тока на количество цепочек. Т.е. 3 последовательные цепи с параметрами 12В и 350 мА подключаются параллельно, напряжение остается 12В, а ток 350*3=1,05А. Для долгой работы чипов нам нужен светодиодный драйвер с 12-15В и током 1050мА.

Расчет резистора для светодиода в этом случае будет таким:

Резистор аналогичен при последовательном соединении, однако, стоит учитывать, что потребление от источника питания увеличится в три раза (0,2+0,2+0,2=0,06А).

При подключении светодиодов через резистор нужен стабилизированный источник питания, т.к. при изменении напряжения будет изменяться и ток, идущий через диод.

Существует еще один способ соединения светодиодов — параллельно-последовательное с перекрестным соединением. но это достаточно сложная тема в расчетах, поэтому не буду ее тут раскрывать. Если потребуется, конечно, опишу, но думаю это нужно только узкому кругу специалистов.

В сети можно найти много онлайн-калькуляторов, которые Вам рассчитают сразу резисторы. Но слепо верить им не стоит, а лучше перепроверить, следуя поговорке: «Хочешь сделать это хорошо, сделай это сам».

Видео на тему правильного расчета резисторов для LEDs

СХОЖИЕ СТАТЬИБОЛЬШЕ ОТ АВТОРА

Полная линия RGB от American Bright со встроенными ИС-устройствами

XLamp® eTone Cree выпускает 90 самых эффективных светодиодов CRI COB

Bridgelux Triples Серия Vesta® серии перестраиваемых белых изделий

4 КОММЕНТАРИИ

Здравствуйте.Спасибо за статью,все понятно расписано.Я в 70 г.работал телемастером .В то время аппаратура бы ла ламповой .Ну и немного поработал с полупроводниками.Со светодиодами приходится осваиваться сейчас.Я рыбак ,купил подводную в/камеру.Тамв подсветке стоят ик светодиоды.Всего 2 шт,а этого явно мало и я хочу добавить еще.Купил 16 шт.ик светодиодов для камер в/наблюдения.Характеристик нет.Продавец сказала ищите в инете.как искать если даже марка неизвестна.Диаметр диода 5 мм.Из аппаратуры есть стабилизатор u с плавной регулировкой напряжения до 15 в.и тока до 5 А.Хочу подключить группами по 4 диода последовательно,а,группы в паралель.Как хотя бы приблизительно подобрать сопротивления и узнать некоторые хар-ки диодов.Буду очень благодарен за ответ

Добрый день!
Ну так и смотрите в этой же статье параллеьно-последовательное соединение. Это Ваш случай. Не вижу смысл заморачиваться на 5мм такое соединение.Смысл? Последовательное — в Вашем случае самое то. Тем более 5 мм. Обычно такое соединение начинается от 10 Вт матриц.
По диодам… тут только «характеристики 5 мм ИК светодиодов» запрос гуглить. В принципе у них характеристики одинаковые. Только по току надо смотреть.

Комбинированное (последовательно-параллельное) подключение светодиодов применяется, в основном, когда есть необходимость в подключении большого количества светодиодов к источнику тока с низким выходным напряжением. Возьмём, к примеру, мощную светодиодную матрицу 50 ватт, она содержит в себе 50 одноваттных кристаллов. Схема включения кристаллов в такой матрице: 5 параллельных групп по 10 кристаллов в каждой группе, соединённых последовательно. При данном включении кристаллов напряжение питания такой матрицы составляет 32-36 вольт, или светодиодную линейку. На этой линейке две последовательные группы полуваттных светодиодов, по девять светодиодов в каждой группе, подключены параллельно. Благодаря такому подключению светодиодов появилась возможность запитать линейку от драйвера 10 ватт. Вот ещё пример: в наличии имеем девять одноваттных светодиодов и драйвер R1. Параметры светодиодов: падение напряжения — 3.2-3.4 вольта, ток 350 мА., параметры драйвера: входное напряжение — 12-14 вольт, напряжение на выходе 10-11 вольт, ток 1000 мА. Подключаем три светодиода последовательно и получаем падение напряжения на цепочке 9.6-10.2 вольт. Делаем ещё две таких цепочки и все три соединяем параллельно, получаем общий ток, необходимый для работы нашей группы светодиодов — 1050 мА., что вполне соответствует выходным параметрам имеющегося у нас драйвера. Таким образом, при комбинировании подключения светодиодов появляется возможность подключить их к источнику тока, который Вам наиболее доступен.

Добрый день!
В Ваших расчетах от источника питания берется только напряжение.
Например я хочу подключить светодиоды (сделать ночник). Есть некий БП 5В, 1.5А. Хочу использовать 4-5шт smd5050 (3,3В 0.06А)
Из расчетов получается, что я должен подключить 25 светодиодов параллельно, что мне не нужно.
Как ограничить ток от БП?
Подумал, наверное надо параллельно светодиодам повесить резистор.

Здравствуйте. В перспективе мне может понадобиться собрать нечто по типу коротенькой светодиодной ленты из специфичных светодиодов, которая будет питаться от 12В. На фабричных одноцветных светодиодных лентах часто наблюдаю, что устанавливают по несколько резисторов одинакового номинала между светодиодами на сегменте. Для чего так делают? Почему не ставить один резистор на сегмент с номиналом согласно расчётам из статьи?

Как рассчитать сопротивление для светодиода

На чтение 13 мин. Просмотров 57 Обновлено

Вот тут я обещал рассказать о том, как можно рассчитать номинал резистора для того, чтобы бортовая сеть вашего автомобиля не сожгла светодиоды, которые вы к ней подключите.
Для начала определимся с терминологией (люди, знакомые с электроникой, могут перейти к следующему пункту).

Падение напряжения — напряжение U (измеряется в вольтах, V) — которое потребляет светодиод (да-да, совершенно нагло съедает его!).
Оно же — напряжение питания. Не путать с напряжением источника питания.
Рабочий ток — ток I (измеряется в амперах, А. мы будем измерять в миллиамперах — 1 мА = 0.001 А).
СопротивлениеR измеряется в омах — Ом. Именно в этих единицах измеряются резисторы (сопротивления).
Напряжение источника питания — в нашем случае напряжение бортовой сети автомобиля и равно примерно 12V при заглушенном двигателе и 14V при заведённом (при условии исправной работы генератора).

С терминологией вроде всё. Перейдём к теории.
Вот примерное падение напряжения для каждого из основных цветов светодиодов.

Красный — 1,6-2,03
Оранжевый — 2,03-2,1в
Жёлтый — 2,1-2,2в
Зелёный — 2,2-3,5в
Синий — 2,5-3,7в
Фиолетовый — 2,8-4в
Белый — 3-3,7в

Реальные значения могут немного колебаться в ту или иную сторону. О том, как точно выяснить сколько потребляет конкретный светодиод — ссылка ниже.
Разница связана с использованием в них разных материалов кристалла, что и даёт, собственно говоря, разную длину испускаемой волны, а равно и разный цвет.

Средний же рабочий ток для маломощных светодиодов составляет около 0.02А = 20мА.
В чём же, спросите вы, загвоздка? Всё ведь просто — подключил светодиод соблюдая полярность и он светит тебе.
Да, всё так, но светодиод – предмет тёмный, изучению не подлежит интересный.
Тогда как напряжения питания он забирает на себя ровно столько, сколько ему требуется, ток превышающий его рабочий ток, попросту сожжёт кристалл.

Давайте возьмём пример. Имеется светодиод оранжевого цвета, который, согласно приведённой выше таблице, имеет напряжение питания порядка 2,1V, и рабочий ток 20мА. Если мы обрушим на него всю мощь бортовой сети нашего автомобиля, то напряжение в цепи, в которую он включен, снизится на

2.1V, правда, избыточный ток тут же его сожжёт…
Как же быть, если нам, например, нужно установить светодиод для подсветки замка зажигания?
Всё просто – нужно лишить участок цепи, в которую включен светодиод, избыточного тока.

Как? – спросите вы. Всё просто. Был такой дядя, Георг Ом, который вывел известную любому старшекласснику формулу (закон Ома для участка цепи) – U=I*R (где U – напряжение, I – ток, R – сопротивление.)
Переворачиваем эту прекрасную формулу, получая R=U/I.
В нашем случае R – сопротивление (номинал резистора), которое нам потребуется; U – напряжение в участке цепи, I – рабочий ток нашего светодиода.
Vs – напряжение источника питания
Vl – напряжение питания светодиода
Таким образом R=(Vs-Vl)/I=(12-2.1)/0.02=9.9/0.02=495 Ом – номинал резистора, который необходимо включить в цепь, дабы напрямую подключить светодиод к бортовой сети при выключенном двигателе.
Для работы при включенном двигателе рассчитываем так же, только Vs берём уже 14В.
Настоятельно рекомендую производить расчёты для авто, беря за напряжение бортовой сети 14В, иначе ваши светодиоды достаточно быстро выйдут из строя.

Если взять номинал больше, например 550-600 Ом, то светодиод будет светить чуть менее ярко.
Если номинал будет меньше, то «свет твоей звезды будет коротким, хоть и очень ярким».

Достоверно узнать, сколько вольт потребляет конкретный светодиод, можно подключив его к источнику постоянного напряжения в 3-5 вольт, подсоединив последовательно вольтметр (можно использовать электронный мультиметр, включив его в соответствующий режим), после чего посчитать насколько снизилось напряжение в цепи. И исходя уже их этих, конкретных данных, рассчитать требуемый вам резистор. Подробнее об этом методе читайте здесь.

В конце хочу сказать вам, что настоятельно рекомендую использовать номинал резистора немного выше чем расчётный, что, несомненно, продлит жизнь светодиодам.
Для определения резистора по цветовой маркировке (а именно так обозначены все современные резисторы) рекомендую использовать этот онлайн-калькулятор.
www.chipdip.ru/info/rescalc

Спасибо, что читаете мой БЖ, мне очень приятно. Если остались вопросы — задавайте не стесняясь — всем отвечу.

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

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

Расчет резистора для светодиода

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

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

Ниже представлена таблица зависимости рабочего напряжения светодиода от его цвета:

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

Давайте, на примере выполним расчет сопротивления резистора для светодиода.

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

Рассчитаем токоограничивающий резистор, используя формулу:

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

Последовательное соединение светодиодов

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

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

Пример расчета сопротивления резистора при последовательном подключении.

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

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

Используя закон Ома, вычисляем значение сопротивления ограничительного резистора:

Резистор должен иметь значение не менее 183,3 Ом.

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

Параллельное соединение светодиодов

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

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

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

Онлайн калькулятор расчета резистора для светодиода

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

примечание: разделителем десятых является точка, а не запятая

Формула расчета сопротивления резистора онлайн калькулятора

  • U – источник питания;
  • UF – прямое напряжение светодиода;
  • IF – ток светодиода (в миллиамперах).

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

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

При подключении светодиодов небольшой мощности чаще всего используется гасящий резистор. Это наиболее простая схема подключения, которая позволяет получить требуемую яркость без использования дорогостоящих драйверов. 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 проверки led.

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

Подключить несколько led можно двумя способами: последовательно и параллельно. Схемы включения показаны ниже. Не забудьте почитать более подробно про способы подключения 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,

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 светодиодов CREE 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.

Расчет резистора для светодиода

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

где:

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

 Ниже представлена таблица зависимости рабочего напряжения светодиода от его цвета:

Умный ПДУ для светодиодной ленты

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

 

Светодиодный драйвер на PT4115

Для светодиодов 3 Вт 700mA / 1 Вт 350mA

 

Инфракрасный включатель для светодиодной ленты

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

 

Драйвер для светодиодной ленты

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

 

Светодиодный драйвер

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

 

Контроллер светодиодной ленты

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

 

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

Давайте, на примере выполним расчет сопротивления резистора для светодиода.

Мы имеем:

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

Рассчитаем токоограничивающий резистор, используя формулу:

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

Последовательное соединение светодиодов

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

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

Параллельное соединение светодиодов

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

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

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

Светодиод как нелинейный элемент

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

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

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

Мигающие светодиоды

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

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

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

Расчет гасящего резистора для светодиода

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

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

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

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

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

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

R = U / I = 2В / 0,02А = 100 Ом.

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

P = U * I = 2В * 0,02А = 0,04 Вт.

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

 

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

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

 

Расчет гасящего резистора для светодиода.

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

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

Отличие характеристик кристаллов для дешевых ЛЕД

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

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

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

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

Особенности дешёвых ЛЕД

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

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

Китайские светодиодные лампы кукурузы

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

Автомобильные лампы на самых слабых лед 0,1W

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

Источники: http://www.joyta.ru/7705-raschet-rezistora-dlya-svetodioda-onlajn-kalkulyator/, https://ElectroInfo.net/radiodetali/rezistory/kak-rasschitat-rezistor-dlja-svetodioda.html%20, https://www.translatorscafe.com/unit-converter/ru-RU/calculator/led-resistor/, http://led-obzor.ru/raschet-rezistora-dlya-svetodioda-kalkulyator

какой резистор нужен для светодиода как рассчитать резистор для светодиода

Светодиодное освещение прочно вошло в нашу жизнь. Основные достоинства – низкое энергопотребление, высокая яркость, минимальные размеры. Светодиод представляет собой полупроводниковый элемент с электронно-дырочной проводимостью. При пропускании через него электрического тока в прямом направлении он создает оптическое излучение в узком диапазоне. Собственное низкое сопротивление и чувствительность к величине силы тока, является основной причиной того что при включении данного элемента в электрическую цепь необходимо использовать токоограничивающий резистор. Как рассчитать и правильно подобрать данную деталь для конкретных условий применения рассмотрим более подробно.

Расчет токоограничивающего резистора для светодиода

В интернете можно встретить множество калькуляторов с помощью которого можно рассчитать необходимое сопротивление резистора для эффективной и длительной работы любого светодиода. Но не всегда компьютер может быть под рукой, а токоограничивающий резистор необходимо установить именно в данный момент. Вот для этого и нужно знание элементарных правил.

Светодиоды, как и все элементы могут быть включены в цепь параллельно или последовательно. Первый вариант не является надежным в принципе. Суть в следующем: при таком виде включения, напряжение на светодиодах будет одинаковым, но так как практически невозможно подобрать полупроводниковые приборы с идеальными идентичными характеристиками, сила тока на светодиодах может оказаться разной по величине. Один будет светить вполнакала, а второй может работать при удвоенной нагрузке и быстро выйдет из строя. Данное неудобство исключено при последовательном включении светодиодов (или его одиночной установке).

Подбор резистора для светодиода необходимо начинать с выяснения характеристик самого светодиода, а именно значение падения напряжения на светодиоде (U св) и номинальный ток (I св) при нормальной работе. Эти данные можно найти в соответствующей сопроводительной документации или в специальных каталогах. Также необходимо будет знать напряжение источника питания (U).

Расчет сопротивления (R) токоограничивающего резистора для конкретного светодиода производится по формуле: R = (U– Uсв)/ Iсв, что собственно следует из закона Ома.

Рассмотрим наглядно какой резистор нужен для светодиода КИПД06А-1К при напряжении источника питания 220 В. Из соответствующих справочников выясняем, что номинальный ток (I св) для данного источника света составляет 25 мА, а падение напряжения (U св) при этом равно 5,5 В.

Используя вышеприведенную формулу можем рассчитать сопротивление резистора (R) для обеспечения нормальной работы данного светодиода.

R = 220-5,5/0,025 = 8580 Ом = 8,58 кОм.

Далее, после получения необходимой величины сопротивления в омах, переходим к непосредственно к подбору резистора для светодиода соответствующей марки. Возвращаясь к параллельному соединению светодиодов нужно уточнить, что оно возможно, если в дополнение к каждому источнику света будет идти собственный токоограничивающий резистор.

Подбор токоограничивающего резистора для светодиода

После того как необходимое сопротивление резистора было вычислено, необходимо определиться с выбором соответствующей детали. Здесь могут возникнуть некоторые сложности. Дело в том, что не всегда можно подобрать резистор для светодиода, полностью соответствующий по вычисленным параметрам.

Проблема решается двумя способами:

Первый способ.

Необходимо подобрать резистор для светодиода, сопротивление которого будет выше необходимого. При этом не стоит сильно завышать этот параметр. Дело в том, что при увеличении сопротивления, будет теряться световая мощность источника, т.е. он будет менее ярким, но при этом прослужит значительно дольше. Оптимальным является превышение необходимого значение в пределах 20-30%.

Второй способ.

Второй способ основан на законе Ома, согласно которому при последовательном соединении резисторов их собственное сопротивление суммируется. Таким образом, при невозможности подбора для светодиода токоограничивающего резистора сопротивлением 8,58 кОм (как в нашем случае), можно взять несколько деталей с необходимыми параметрами. Это в принципе является оптимальным вариантом, вследствие более точного результата. Естественно ограничением будет являться сама возможность установки нескольких резисторов в электрической цепи.

Также при подборе резистора необходимо обращать внимание на его мощность. Это обусловлено тем, что при работе выделяется тепло и при недостаточной мощности данная деталь может просто перегореть. Это в свою очередь приведет к разрыву цепи и отключению светодиодных источников света.

Расчет резистора для светодиода | da Vinci

Всем привет.

Светодиоды плотно вошли в нашу жизнь. Разнообразие их уже не знает границ. Но есть у них одно общее, это то, что светодиоды очень чувствительны к протекающему через них току.

Чтобы светодиод работал долго и не перегорал быстро, необходимо сделать довольно простые действия. Это всего лишь правильно подобрать токоограничительный резистор к нему.

Я записал видео на эту тему и написал статью. Видео будет в конце статьи.

В этой статье я расскажу какими простыми формулами можно воспользоваться для расчета такого сопротивления.

Возьмем для наглядности простейшую схему подключения светодиода, она выглядит следующим образом. Источник питания, сопротивление и светодиод. Все они включены последовательно. Куда ставить резистор совершенно не важно. Поскольку ток в цепи будет везде одинаковый.

Схема включения светодиода в цепь.

Схема включения светодиода в цепь.

Для расчетов нам необходимо знать напряжение источника питания, номинальный ток светодиода и падение напряжения на нем. А формула будет следующая:

R = (Uист – ΔUvd) / Ivd * k

где,

Uист – напряжение источника питания, В

ΔUvd – падение напряжения на светодиоде, В

Ivd – ток светодиода, А

k – коэффициент надежности. От 1 до 1,5.

В эту формулу также можно добавить, коэффициент надежности (k). Если через светодиод пропустить ток меньше, чем его номинальный, тогда такой светодиод проработает еще дольше. Обычно этот коэффициент можно брать от 1 до 1,5. Чем больше эта цифра тем менее ярче от номинала горит светодиод. Если например взять значение 1,25 глазу будет не заметна разница с 1. А ток при этом будет меньше на четверть.

Сопротивление резистора мы узнали. Однако у него есть еще один параметр. Это мощность рассеивания. Чем больше этот параметр, тем больший ток он сможет выдержать не перегреваясь. Давайте его посчитаем. Формула расчета будет такая:

P = (Uист — ΔUvd) * Ivd

где,

Uист – напряжение источника питания, В

ΔUvd – падение напряжения на светодиоде, В

Ivd – ток светодиода, А

Посчитаем несколько примеров.

Скажем имеется светодиод. Его номинальный ток 20мА. Падение напряжения на нем 2В. Источник питания возьмем на 12В.

Рассчитаем сопротивление.

R = (12 – 2) / 0,02 * 1 = 500 Ом.

Такого резистора нет, не считая прецизионных. Поэтому воспользуемся номинальным рядом сопротивлений и возьмем ближайший больший. Это будет 510 Ом.

Номинальные ряд сопротивлений. Это самый распространенный ряд.

Номинальные ряд сопротивлений. Это самый распространенный ряд.

А теперь посчитаем какая мощность на нем будет рассеиваться.

P = (12 – 2) * 0,02 = 0,2 Вт

Резисторы бывают разной мощности. Нам нужно взять такой, который сможет рассеивать на себе мощность большую, чем та, которую мы посчитали. Воспользуемся номинальным рядом мощности рассеивания резисторов. В нашем случае 0,125Вт будет маловато, поэтому возьму 0,25Вт.

Номинальный ряд мощности резистора и его обозначение на схеме

Номинальный ряд мощности резистора и его обозначение на схеме

Получается, что нам нужен резистор номиналом 510 Ом и мощностью 0,25Вт для подключения нашего светодиода к источнику питания 12В.

Посчитаем другой пример.

Возьмем Li-Ion аккумулятор с напряжением 4,2В и индикаторный светодиод на 2,2В и током 20мА.

Тогда расчеты будут следующие.

R = (4,2 – 2,2) / 0,02 * 1 = 100 Ом.
P = (4,2 – 2,2) * 0,02 * 1 = 0,04 Вт

Тут получилось, что резистор нужен на 100 Ом мощностью 0,125Вт.

А теперь подключим этот же светодиод к источнику питания на 24В.

R = (24 – 2,2) / 0,02 * 1 = 1090 Ом.
P = (24 – 2,2) * 0,02 * 1 = 0,436 Вт.

Мощность резистора возьмем 0,5Вт. А вот сопротивления такого из стандартного ряда нет. Поэтому я возьму на 1,1кОм. С ним ток в цепи будет немного меньше но глазу будет совсем незаметна разница.

А теперь давайте попробуем один пример на практике и проверим расчеты. Я возьму светодиод и подключу его к источнику питания 12В.

Светодиод 3мм. Ток 20мА. Падение напряжения 2В.

Светодиод 3мм. Ток 20мА. Падение напряжения 2В.

Для этого мне потребуется резистор, как мы считали ранее номиналом 510 Ом и мощностью 0,25Вт.

Резистор номиналом 510Ом, мощность 0.25Вт.

Резистор номиналом 510Ом, мощность 0.25Вт.

Проверять я все буду на макетной плате. Она удобна тем, что не надо ничего паять.

Отверстия на ней соединены вот таким образом и можно представить их в виде проводов.

Отверстия на ней соединены вот таким образом и можно представить их в виде проводов.

Узнать где у светодиода анод, а где катод можно несколькими способами:

  • Можно мысленно перечеркнуть ножки светодиода и там, где линия пересечет одну из ножек и будет плюс.
Анод справа

Анод справа

  • Также можно посмотреть на светодиод ближе. Большая контактная площадка внутри будет минусом. А маленькая соответственно плюс.
Катод слева

Катод слева

  • Еще катод можно определить по срезу на корпусе светодиода.
Расчет резистора для светодиода
  • Ну и конечно же можно проверить мультиметром в режиме прозвонки диодов.

Соединяем все последовательно, согласно нашей схемы. И как мы видим все отлично работает. Падение напряжения на резисторе почти 10В, а на светодиоде 2В.

Падение напряжения на резисторе 10В

Падение напряжения на резисторе 10В

Падение напряжения на светодиоде 2В

Падение напряжения на светодиоде 2В

Для того, чтобы измерить ток, протекающий в цепи, нужно амперметр включить последовательно в цепь. Ток в цепи составляет 20мА. Как мы видим все расчеты полностью совпали с реальностью. Резистор не перегревается, а светодиод в таком режиме прослужит долго и не сгорит.

Расчет резистора для светодиода

Также довольно часто бывает, что нужно подключить несколько светодиодов к одному источнику питания.

Схемы включения нескольких светодиодов бывают разные. Например:

  • Можно подключить все светодиоды последовательно. Это самая экономичная схема. Ток в такой цепи протекает равный току 1 светодиода, а напряжение всех светодиодов суммируется. Если например на каждом светодиоде будет падать по 2,2В, а их всего 5. То согласно второму закону Кирхгофа на резисторе упадет всего 1В. Ток в цепи скажем будет 20мА. И получается, что на резисторе будет выделяться всего 0,02Вт. Минусы такой схемы в том, что если выйдет из строя 1 светодиод погаснут все остальные. А если он еще и замкнет тогда ток в цепи вырастет и могут выйти из строя все остальные светодиоды.
Последовательное подключение светодиодов

Последовательное подключение светодиодов

  • Параллельно. Резистор тут можно поставить один общий. Ток в такой цепи через резистор, согласно первому закону Кирхгофа, будет равен сумме токов 4х светодиодов. Например: I = 0,02 * 4 = 0,08 мА. А падение напряжения на резисторе составит ΔUr = 12 — 2,2 = 9,8 В. Отсюда следует, что резистор будет работать в качестве обогревателя и на нем выделится в виде тепла 0,784Вт.
Параллельное подключение светодиодов.

Параллельное подключение светодиодов.

  • Или последовательно-параллельно. Причем резистор в этом случае можно поставить отдельно для каждой ветки цепи или один общий.
последовательно-параллельное подключение светодиодов.

последовательно-параллельное подключение светодиодов.

Я разобрал все основные моменты по подключению светодиодов. В конце статьи я оставлю ссылку на калькулятор, который я сделал в excel. Он позволит быстро и точно посчитать все параметры автоматически, как я описывал выше. Также оставлю ссылки на все компоненты и инструменты из видео.

А в случае с подключением мощных светодиодов или светодиодных сборок нужно использовать специальные светодиодные драйверы. Об этом я расскажу уже совсем скоро. А чтобы не пропустить новые статьи и видео, подпишитесь на канал и ставьте лайк кому понравилось.

Ссылка на калькулятор резистора для светодиода.

Следующая статья: «Как подключить мощный светодиод?»

Компоненты и инструменты из видео:

* Мультиметр

* Токоизмерительные клещи

* Зажимы для мультиметра

* Мой паяльник

* Маленькие крокодильчики

* Простой вольтметр

* Светодиоды

* Провода-перемычки

* Макетная плата большая

* Макетная плата маленькая

* Резисторы по 100шт.

* Резисторы по 100шт.

* Резисторы разные 2600шт.(по 20шт каждого номинала)

* LM317

Зачем нужен резистор для светодиода – АвтоТоп

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

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

Важно! Резистор ограничивает, но не стабилизирует ток.

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

Теория

Математический расчет

Ниже представлена принципиальная электрическая схема в самом простом варианте. В ней светодиод и резистор образуют последовательный контур, по которому протекает одинаковый ток (I). Питается схема от источника ЭДС напряжением (U). В рабочем режиме на элементах цепи происходит падение напряжения: на резисторе (UR) и на светодиоде (ULED). Используя второе правило Кирхгофа, получается следующее равенство: или его интерпретация

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

Значение RLED меняется при изменении условий работы полупроводникового прибора. В данном случае переменными величинами являются ток и напряжение, от соотношения которых зависит величина сопротивления. Наглядным объяснением сказанного служит ВАХ светодиода. На начальном участке характеристики (примерно до 2 вольт) происходит плавное нарастание тока, в результате чего RLED имеет большое значение. Затем p-n-переход открывается, что сопровождается резким увеличением тока при незначительном росте прикладываемого напряжения.

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

Графический расчет

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

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

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

В каких случаях допускается подключение светодиода через резистор?

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

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

Примеры расчетов сопротивления и мощности резистора

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

Cree XM–L T6

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

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

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

Мощность, рассеиваемая резистором, составит:

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

Вычислим КПД собранного светильника:

Пример с LED SMD 5050

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

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

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

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

Онлайн-калькулятор

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

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

Светодиодное освещение и индикация, за счёт этого полупроводникового прибора считается одной из самых надёжных. При организации освещения светодиодные светильники производят качественный световой поток, при этом являются экологически чистыми источниками света не требующими утилизацию и не потребляющими много электроэнергии. Светодиод работает только от постоянного напряжения и пропускает ток только в одном направлении, как и обыкновенный диод.

Диод излучающий свет является прибором с определённым, чётко регламентированным, протекающим током как максимальным, так и минимальным. Если превысить максимальный допускаемый прямой ток или подводящее к нему напряжение, то он обязательно выйдет из строя, простыми словами «сгорит». Данные о светодиоде можно найти:

  1. В справочнике или технической литературе;
  2. На страницах интернета;
  3. При покупке у продавца-консультанта.

Не зная рабочего напряжения и максимального прямого тока подобрать сопротивление резистора для ограничения тока достаточно проблематично. Разве что имея ли автотрансформатор, или переменный резистор. При этом можно спалить несколько таких полупроводниковых элементов. Этот способ скорее теоретический, чем практический, и применяется он может только в экстренных ситуациях. Резистор — это пассивный элемент, применяющийся в электрических цепях, он обладает определённым значением сопротивления. Выпускается переменный, с регулировочной ручкой, или постоянный резистор. Для резистора характерно понятие мощности, которое тоже стоит учитывать при его расчете в электрических цепях.

Итак, каждый светодиод имеет рабочее напряжение и прямой проходящий и засвечивающий его ток. Если U источника питания, допустим, 1,5 вольта, и по паспорту диод должен подключаться именно к такому напряжению, то ограничивающий резистор не требуется. Или же есть возможность подключить три светодиода с рабочим напряжением 0,5 вольта, последовательно источнику питания. При этом все эти полупроводниковые элементы должны быть одинакового типа и марки. Однако такая ситуация случается крайне редко, а зачастую величина питания значительно больше, чем рабочее напряжение одного светодиода.

Как произвести расчет сопротивления для светодиодов, которое не только ограничивает ток в цепи, но и создаёт падение напряжения. Токоограничивающий резистор для светодиода рассчитывается на основе всем известного закона Ома I=U/R. Отсюда можно выделить и значение сопротивления R=U/I. Где U — напряжение, I — величина постоянного тока.

Вот простейшая схема подключения одного светодиода.

Сила тока при последовательном соединении будет одинакова, а напряжение питания светодиода должно быть определённой величины, зачастую оно значительно ниже питающего всю цепь. Поэтому резистор должен погасить часть напряжения, чтобы приложенное к светодиоду уже было определённого значения, указанного в его паспорте как рабочее напряжение. То, есть I (ток) в цепи известна и будет равна I, потребляющему диодом, а U падения на сопротивлении будет равно разности U питания и U светодиода. Зная U на резисторе и I, который через него проходит, согласно тому же закону Ома можно найти его сопротивление. Для этого напряжение падения на резисторе разделить на протекающий по цепи ток.

После расчета резистора светодиода, он ещё должен соответствовать мощности, для этого U на нём нужно умножить на известный I всей цепи. Ток в любом участке цепи будет одинаковым и поэтому максимальная сила тока, проходящая через светодиод, не будет превышать проходящий через ограничивающий резистор. При этом рекомендуется подбирать резистор с немного большим номиналом, нежели с меньшим, это касается и сопротивления, и его мощности. Зная закон Ома можно также рассчитать сопротивление через R светодиода.

Если нет подходящего резистора с нужным сопротивлением его можно получить подключив несколько таких элементов последовательно или параллельно. При этом для последовательного соединения, всеобщее сопротивление всех резисторов будет равно сумме всех входящих в эту цепь.

А при параллельном рассчитывается по такой вот формуле

Нужно учесть, что всё это рассчитывается исходя из напряжения питания, так как при его увеличении увеличится и сила тока во всей цепи. Так что источник питания, должен выдавать не только качественно выпрямленное, но и стабилизированное напряжение.

Шунтирование светодиода резистором

О таком подключении светодиода и резистора стоит рассуждать при последовательном соединении двух и более излучающих свет элементов. Даже с одинаковой маркировкой и типом характеристики каждого светодиода могут немножко отличаться. Если через него протекает I, то он имеет своё внутреннее R. При этом в режиме когда вентиль (диод) проводит его, и не проводит, сопротивление внутреннее будет значительно отличаться. То есть при обратном включении вентиля именно в таком режиме сопротивление будет отличаться уже значительно. Соответственно и обратное напряжение тоже будет очень разниться, что может привести к перегоранию (пробою).

Для предотвращения таких ситуаций рекомендуется шунтировать светодиод маломощным резистором с большим R в несколько сотен Ом. Такое подключение обеспечит выравнивание обратного напряжения на соединенных в одну цепь полупроводниковых приборах выдающих световой поток.

Вот тут я обещал рассказать о том, как можно рассчитать номинал резистора для того, чтобы бортовая сеть вашего автомобиля не сожгла светодиоды, которые вы к ней подключите.
Для начала определимся с терминологией (люди, знакомые с электроникой, могут перейти к следующему пункту).

Падение напряжения — напряжение U (измеряется в вольтах, V) — которое потребляет светодиод (да-да, совершенно нагло съедает его!).
Оно же — напряжение питания. Не путать с напряжением источника питания.
Рабочий ток — ток I (измеряется в амперах, А. мы будем измерять в миллиамперах — 1 мА = 0.001 А).
СопротивлениеR измеряется в омах — Ом. Именно в этих единицах измеряются резисторы (сопротивления).
Напряжение источника питания — в нашем случае напряжение бортовой сети автомобиля и равно примерно 12V при заглушенном двигателе и 14V при заведённом (при условии исправной работы генератора).

С терминологией вроде всё. Перейдём к теории.
Вот примерное падение напряжения для каждого из основных цветов светодиодов.

Красный — 1,6-2,03
Оранжевый — 2,03-2,1в
Жёлтый — 2,1-2,2в
Зелёный — 2,2-3,5в
Синий — 2,5-3,7в
Фиолетовый — 2,8-4в
Белый — 3-3,7в

Реальные значения могут немного колебаться в ту или иную сторону. О том, как точно выяснить сколько потребляет конкретный светодиод — ссылка ниже.
Разница связана с использованием в них разных материалов кристалла, что и даёт, собственно говоря, разную длину испускаемой волны, а равно и разный цвет.

Средний же рабочий ток для маломощных светодиодов составляет около 0.02А = 20мА.
В чём же, спросите вы, загвоздка? Всё ведь просто — подключил светодиод соблюдая полярность и он светит тебе.
Да, всё так, но светодиод – предмет тёмный, изучению не подлежит интересный.
Тогда как напряжения питания он забирает на себя ровно столько, сколько ему требуется, ток превышающий его рабочий ток, попросту сожжёт кристалл.

Давайте возьмём пример. Имеется светодиод оранжевого цвета, который, согласно приведённой выше таблице, имеет напряжение питания порядка 2,1V, и рабочий ток 20мА. Если мы обрушим на него всю мощь бортовой сети нашего автомобиля, то напряжение в цепи, в которую он включен, снизится на

2.1V, правда, избыточный ток тут же его сожжёт…
Как же быть, если нам, например, нужно установить светодиод для подсветки замка зажигания?
Всё просто – нужно лишить участок цепи, в которую включен светодиод, избыточного тока.

Как? – спросите вы. Всё просто. Был такой дядя, Георг Ом, который вывел известную любому старшекласснику формулу (закон Ома для участка цепи) – U=I*R (где U – напряжение, I – ток, R – сопротивление.)
Переворачиваем эту прекрасную формулу, получая R=U/I.
В нашем случае R – сопротивление (номинал резистора), которое нам потребуется; U – напряжение в участке цепи, I – рабочий ток нашего светодиода.
Vs – напряжение источника питания
Vl – напряжение питания светодиода
Таким образом R=(Vs-Vl)/I=(12-2.1)/0.02=9.9/0.02=495 Ом – номинал резистора, который необходимо включить в цепь, дабы напрямую подключить светодиод к бортовой сети при выключенном двигателе.
Для работы при включенном двигателе рассчитываем так же, только Vs берём уже 14В.
Настоятельно рекомендую производить расчёты для авто, беря за напряжение бортовой сети 14В, иначе ваши светодиоды достаточно быстро выйдут из строя.

Если взять номинал больше, например 550-600 Ом, то светодиод будет светить чуть менее ярко.
Если номинал будет меньше, то «свет твоей звезды будет коротким, хоть и очень ярким».

Достоверно узнать, сколько вольт потребляет конкретный светодиод, можно подключив его к источнику постоянного напряжения в 3-5 вольт, подсоединив последовательно вольтметр (можно использовать электронный мультиметр, включив его в соответствующий режим), после чего посчитать насколько снизилось напряжение в цепи. И исходя уже их этих, конкретных данных, рассчитать требуемый вам резистор. Подробнее об этом методе читайте здесь.

В конце хочу сказать вам, что настоятельно рекомендую использовать номинал резистора немного выше чем расчётный, что, несомненно, продлит жизнь светодиодам.
Для определения резистора по цветовой маркировке (а именно так обозначены все современные резисторы) рекомендую использовать этот онлайн-калькулятор.
www.chipdip.ru/info/rescalc

Спасибо, что читаете мой БЖ, мне очень приятно. Если остались вопросы — задавайте не стесняясь — всем отвечу.

Зачем нужны резисторы в светодиодных линейках

Почему светодиод нужно подключать через резистор

На светодиодной ленте есть резисторы, на печатных платах (где светодиоды служат индикаторами) есть резисторы, даже в светодиодных лампах — и то есть резисторы. В чем же дело? Почему светодиод обычно подключен через резистор? Для чего светодиоду резистор?

На самом деле все очень просто: светодиоду для работы необходимо очень маленькое постоянное напряжение, а если подать больше — светодиод перегорит. Если даже подать немного больше, на 0,2 вольта больше номинала — ресурс светодиода уже начнет стремительно уменьшаться, и очень скоро жизнь этого полупроводникового источника света закончится плачевно.

Например, красному светодиоду для нормальной работы нужно ровно 2,0 вольта, при этом ток его потребления составляет 20 миллиампер. А если подать 2,2 вольта — наступит пробой p-n-перехода. У разных производителей светодиодов, в зависимости от применяемых полупроводников и технологии создания светодиодов, рабочее напряжение может чуть-чуть в ту или иную сторону отличаться. Однако, взгляните для примера на вольт-амперную характеристику красного SMD светодиода одного известного производителя:

Здесь видно, что уже при 1,9 вольта светодиод начинает слабо светиться, а при подаче на его выводы ровно 2 вольт, свечение получится достаточно ярким, это его номинальный режим. Если теперь увеличивать напряжение до 2,1 вольт — светодиод начнет перегреваться, и стремительно терять свой ресурс. А при подаче более 2,1 вольта — светодиод перегорит.

Теперь вспомним Закон Ома для участка цепи: сила тока в участке цепи прямопропорциональна напряжению на концах этого участка, и обратно пропорциональна его сопротивлению:

Следовательно, если у нас сила тока через светодиод равна 20 мА при напряжении на его выводах в 2,0 В, значит какое светодиод имеет сопротивление в рабочем состоянии, исходя из этого закона? Правильно: 2,0/0,020 = 100 Ом. Светодиод в рабочем состоянии по своим характеристикам эквивалентен резистору номиналом 100 Ом, мощностью 2*0,020 = 40 мВт.

А что если в наличии на плате имеется лишь напряжение 5 вольт или 12 вольт? Как питать светодиод таким высоким напряжением, и чтобы он при этом бы не перегорел? Вот разработчики всюду и решили, что удобнее всего применить дополнительный резистор.

Почему резистор? Потому что это – наиболее выгодный, наиболее экономичный, наименее затратный по ресурсам и рассеиваемой мощности, путь решения проблемы ограничения тока через светодиод.

Итак, если в наличии 5 вольт, а необходимо получить 2 вольта на «резисторе» в 100 Ом, значит необходимо разделить эти 5 вольт между нашим полезным светящимся резистором в 100 Ом (в роли которого выступает ДАННЫЙ светодиод), и другим резистором, номинал которого сейчас предстоит вычислить исходя из того, что имеется в распоряжении:

В данной цепи ток постоянный, не переменный, элементы все в установившемся режиме линейные, следовательно ток по всей цепи будет одной и той же величины, в нашем примере 20 мА — так нужно светодиоду.2/R = 9/150 = 60 мВт. Подойдет резистор на 0,125 Вт, чтобы не сильно грелся. Теперь всем ясно, для чего светодиоду резистор.

Как определить параметры светодиодной линейки?

Поиск по тем данным, что указаны на линейке ничего не дал. Всё что я понял, так это то что здесь 90 светодиодов и размер каждого 4 на 1.4. А хотелось бы подобрать блок к этой линейке. Таких оказалось довольно много и поэтому вариант с “просто забить и купить нормальную ленту с известными параметрами” хотелось бы рассматривать в последнюю очередь. Спасибо.

Дубликаты не найдены

Предполагаю что 15s 6p значит что 6 параллельных кусков по 15 светодиодов. Вероятное напряжение питания около 48 вольт, поскольку резисторов не видно – лента скорее всего токовая. Раз светодиоды 4014, то ток где-то 60мА на штучку. Нужен драйвер 0.06*6*48=17 Вт, плюс-минус туда сюда.

Спасибо, буду пробовать.

Как раз наоборот, в светодиодных лентах светодиоды ну ни разу не предназначены для освещения, местная подсветка максимум. Плюс потери в 20% или около того на резисторах. А на этих линейках милое дело. Их только на металл надо приклеить для охлаждения. Судя по внешнему виду, цветовая температура будет порядка 3000К, чуть белее, чем лампа накаливания.

Если наплевать на свои глаза и устраивает CRI в районе 70 (а предполагаем именно такое, пока не доказано обратное) можете их ставить везде, но я бы кроме как в шкафчиках таким пользоваться не стал.

Разумеется, сначала надо одну-две линейки включить и посмотреть, оценить как светит, как греется и т.д. Но эти линейки, если они алюминиевые, изначально предназначены для освещения, в отличие от светодиодных лент.

Это на данной линейке.

Я бы порекомендовал прощупать светодиод при помощи ЛБП. Выставив ток на 60 mA и постепенно по десятой милливольта поднимая напряжение.

А как конечное напряжение определить? Ну светит и светит.

Так же можно и до 220В догонять.

Как нагрелось – чуть назад и хватит.

ага, классный способ. Главное не переборщить перед “чуть назад”.

или еще круче: пожертвовать одним диодиком. А потом дать на остальные 70% мощности.

шарики припоя отковыряй только

Возьми мультиметр, прозвони, нарисуй схему. Тогда будет значительно понятнее чем же эта схема питается.

но тут нет нужного

Это случайно не с матрицы полоска?

Отдали тридцать таких линеек, сказали что нашли при разборе склада, на складе хранилась мебельная фурнитура, т.е. может быть эти линейки использовали в качестве подсветки для мебели, встроенная подсветка для зеркал, как вариант.

если с мебельки то они обычно 12 вольтовые используют, коннектор/место под пайку – 2 пина?

Если хочешь зажечь, можно вот этой штуковиной, она сама вольтаж подберёт, и яркость можно регулировать. Она универсальна.

ссылка не работает

это переходник для подсветки матриц. не для любых.

это универсальный драйвер подсветки led матриц. Повышает напряжение до пробоя светодиода. И что значит не для любых? У меня проблем не было.

70 вольтовую с телека подожгёт?

Врать не буду телики не делаем, 55 В на этой фигне видел. Но тут человеку еще меньше надо.

Такие диоды обычно в 12V линейках используют, у тебя на фото слева видно контакт резистора, сфотографируй кусок с резистором, это сильно облегчит задачу.

Классная линейка. Нужен драйвер на 20 либо более ватт, 250 – 350 мА, в зависимости от охлаждения линейки.

Понять в режиме ли работает линейка, можно по ее нагреву. В идеале, при долговременной эксплуатации, рассеиватель тепла, к которому она приклеена должен быть не теплее 45 градусов, тогда можно надеяться на долгую работу.

Без рассеивателя использовать нельзя, ну либо совсем на малых токах.

От источника напряжения подключать очень не рекомендуется.

Как правильно рассчитать резистор для светодиода?

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:

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:

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

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.

Управление светодиодом с резистором и без резистора

В статье сделана попытка показать, почему необходимо использовать токоограничивающий резистор для светодиода. И как можно управлять светодиодом без резистора. Когда вы читаете о светодиодах, вы можете заметить, что все говорят о необходимости использования токоограничивающего резистора. Но обычно не говорится почему. Светодиод с токоограничивающим резистором Если посмотреть документацию на светодиод, можно заметить, что вольт-амперная характеристика светодиода нелинейна. Поскольку светодиод является полупроводниковым элементом, его характеристика отличается от характеристики резистора.

Если к резистору приложить определенное напряжение, ток через него можно вычислить по формуле: I = R/V Пример: I = 100 Ом / 5 В = 20 мА Очевидно, что эта формула неприменима к светодиодам, потому что они являются линейным сопротивлением. Если посмотреть на приведенный выше график, то становится ясным, что повышение напряжения от 0 до 1,6 В не приводит к заметному увеличению тока. Если приложить еще немного больше напряжения, ток увеличится, и светодиод начнет светиться. Мы достигли открывающего потенциала для pn-перехода. Открывающий потенциал для типичного красного светодиода находится в диапазоне от 1,7 до 2,2 В. Небольшие изменения напряжения приводят к сильным изменениям прямого тока.

В документации обычно указывается абсолютное максимальное значение прямого тока, например, 25 мА. Если приложить напряжение, приводящее к большему току, светодиод выйдет из строя. Так что жизненно важно оставаться в рамках предельно допустимых параметров. Если подсоединить светодиод напрямую к 5 В источнику питания, он тут же сгорит. Сильный ток разрушит pn-переход. С этого момента появляется ограничивающий резистор. Предположим, что у нас имеется красный светодиод с максимальным прямым током 25 мА и открывающим потенциалом 2,1 В. Если мы хотим использовать 5 В источник питания, чтобы на нем упало оставшиеся 2,9 В. Для резистора получим: R = V / I = (5 В – 2.1 В) / 25 мА = 116 Ом. Для безопасности светодиода используйте резистор номиналом 120 Ом или лучше 150 Ом.

Так мы не доведем светодиод до предельно допустимого тока. R = V / I = (5 В – 2 В) / 20 мА = 150 Ом. Для сохранения резистора обратим внимание на рассеиваемую мощность. Она вычисляется следующим образом: P = V * I = 3 В * 20 мА = 60 мВт. Так что проще всего взять резистор 150 Ом, 0,25 Вт. Итак, это все об обычном использовании светодиода с ограничивающим резистором. Светодиод без токоограничивающего резистора Во-первых, почему мы хотим избавиться от резистора? Есть две причины. Для начала, он рассеивает энергию. Превращает электричество в тепло. А мы хотим получить свет от светодиода. Нехорошо. Еще, вы можете уменьшить количество компонентов. Устройство будет экономичнее и на печатной плате останется больше места. Есть два способа обойтись без резистора. Один из них – понизить входное напряжение.

Если все ваше устройство может работать при напряжении, равном открывающему напряжению светодиода, это замечательно. Резистор не нужен. Другим способом является использование широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Это означает, что мы включаем и выключаем светодиод. Если это происходит достаточно быстро, человеческий глаз не замечает разницы. Он интегрирует яркость за определенный промежуток времени, как говорят. Часто в документации указывается пиковый прямой ток. Например: IF(peak) = 160 mA (пиковый прямой ток = 160 мА) Condition: Pulse W >

Смотря на график, можно оценить его уровень около 3 – 3,2 В, но автор не проверял этого. Оба метода были использованы автором для 64-пиксельной светодиодной матрицы, где светодиоды были подключены к микроконтроллеру без токоограничивающих резисторов.

Входное напряжение было 3 В, если использовать 2 батареи типа АА или около 2,4 В с использованием аккумуляторов. Это позволяет получить открывающий потенциал светодиодов. Матрица позволяет адресацию одной строки целиком в данный момент времени. Вы можете выбирать ячейки только на выбранной строке, устанавливая биты столбцов. В следующий момент времени первая строка отключается, подключается вторая, и т.д. Так вы переключаете в цикле все строки. Это делается так быстро, что видеть мигание невозможно. Каждая строка обновляется с частотой примерно 2 кГц и заполнением импульса 1/8 (потому что строк 8).

Если для управления светодиодом или светодиодной матрицей вы используете микроконтроллер, нужно обратить внимание на предельно допустимый ток для микроконтроллера. Каждый I/O вывод может быть источником или поглотителем определенного тока.

В документации к ATtiny2313 на странице 181 написано: Absolute Maximum Ratings (абсолютные максимальные параметры):

* DC Current per I/O pin: 40.0 mA (постоянный ток – 40 мА на вывод) И на странице 182 есть замечание: 4. Although each I/O port can sink more than the test conditions (10 mA at VCC = 5V, 5 mA at VCC = 3V) under steady state conditions (non-transient), the following must be observed: 1] The sum of all IOL, for all ports, should not exceed 60 mA. If IOL exceeds the test condition, VOL may exceed the related specification. Pins are not guaranteed to sink current greater than the listed test condition.

(4. не смотря на то, что I/O ток при тестировании составляет 10 мА при питании 5 В и 5 мА при питании 3 В, в отсутствие переходных процессов должно наблюдаться: 1] Сумма всех втекающих в процессор токов для всех портов не должна превышать 60 мА. Если втекающий ток превышает тестовые условия, то напряжение логического нуля может превышать номинальные значения. Не гарантируется, что выводы будут проводить ток, больший чем указано в тестовых условиях.)

Как можно понять, если вы пытаетесь получить ток более 10 мА, высокий или низкий уровень выходного напряжения может выйти за рамки гарантированные производителем. Взгляд на следующие два графика из документации может прояснить эту вещь.

Этот график показывает как выходное напряжение вывода просаживается при увеличении тока для питания 2,7 В. 2,7 В это не те 3 В, которые могут обеспечить 2 батареи АА типа, но на данный момент это довольно близко. Как видно, если потребляется больше тока, выходное напряжение падает. При 5 мА мы имеем напряжение 2,5 В, а при 15 мА напряжение падает до 2,1 В.

Этот график показывает как выходное напряжение вывода зависит от втекающего в вывод тока. В этом случае при потреблении большего тока выходное напряжение увеличивается. При 5 мА напряжение равно 0,15 В, и при 15 мА оно возрастает до 0,5 В. Чтобы проверить, можно ли в данной схеме использовать ATtiny2313, нужно провести некоторые вычисления. Для матрицы у нас нет документации с красивыми графиками, но есть некоторые цифры. Forward Voltage: 1.80 – 2.20 V (Прямое напряжение: 1,8 – 2,2 В) Maximum Rating: Forward Current: 25 mA (Предельный ток: 25 мА) Предположим, что светодиод работает при 1,8 В и 5 мА.

Это выглядит разумным, если посмотреть на другую документацию. Теперь, если проанализировать показанные выше 2 графика при токе 5 мА, получим 2,5 В для вывода – источника и 0,15 В для вывода – стока. 2.5 В – 0.15 В = 2.35 В Таким образом, мы получаем 2,35 В для светодиода. Это больше, чем мы предполагали (1,8 В). Большее напряжение для светодиода означает больший ток. Теперь посчитаем для 10 мА. Анализируя снова, получим 2,3 В для вывода – источника и 0,3 В для вывода – стока. 2.3 В – 0.3 В = 2.0 В Как видно, если напряжение на светодиоде повышается, ток также увеличивается. Увеличение тока приводит к уменьшению/увеличению выходного напряжения на выводе – источнике/стоке. А это означает уменьшение тока.

Т.е. на каком-то уровне ток стабилизируется. Похоже, 2,0 В при 10 мА подходит для светодиода и микроконтроллера. Это справедливо для светодиода на двух выводах. А что, если мы хотим управлять всей линейкой из 8 светодиодов? В этом случае мы имеем 8 выводов – источников, 8 светодиодов и один вывод – сток. Из вышеприведенного примера следует, что 10 мА на каждый светодиод соответствует 80 мА (!). Это много. На графике это даже не показано. Предположим, что в сумме мы имеем только 25 мА, тогда получается 3,125 мА на светодиод.

Это дает 2,6 В на каждом источнике и 1,0 В на стоке. 2.6 В – 1.0 В = 1.6 В Это означает, что для каждого светодиода остается 1,6 В, что немного меньше открывающего потенциала. Светодиоды будут затемнены. Опять же, если светодиоды потребляют больше тока, микроконтроллер даст им меньшее выходное напряжение. В таком случае яркость строк будет зависеть от числа подключенных ячеек: строки с меньшим количеством горящих диодов будут ярче. Все эти подсчеты и изучение соответствующей документации помогут понять в каких случаях нужно, а в каких не нужно использовать токоограничивающий резистор.

Перевод: Piyavka, по заказу РадиоЛоцман

Как правильно рассчитать и подобрать резистор для светодиода

Каждый из нас видел светодиод. Обычный маленький светодиод выглядит как пластиковая колбочка-линза на проводящих ножках, внутри которой расположены катод и анод. На схеме светодиод изображается как обычный диод, от которого стрелочками показан излучаемый свет. Вот и служит светодиод для получения света, когда электроны движутся от катода к аноду — p-n-переходом излучается видимый свет.

Изобретение светодиода приходится на далекие 1970-е, когда для получения света во всю применяли лампы накаливания. Но именно сегодня, в начале 21 века, светодиоды заняли наконец место самых эффективных источников электрического света.

Где у светодиода «плюс», а где «минус»?

Чтобы правильно подключить светодиод к источнику питания, необходимо прежде всего соблюсти полярность. Анод светодиода подключается к плюсу «+» источника питания, а катод — к минусу «-». Катод, подключаемый к минусу, имеет вывод короткий, анод, соответственно, – длинный — длинную ножку светодиода – на плюс «+» источника питания.

Взгляните во внутрь светодиода: большой электрод — это катод, его — к минусу, маленький электрод, похожий просто на окончание ножки, – на плюс. А еще рядом с катодом линза светодиода имеет плоский срез.

Паяльник долго на ножке не держать

Паять выводы светодиода следует аккуратно и быстро, ведь полупроводниковый переход очень боится лишнего тепла, поэтому нужно краткими движениями паяльника дотрагиваться его жалом до припаиваемой ножки, и тут же паяльник отводить в сторону. Лучше в процессе пайки держать припаиваемую ножку светодиода пинцетом, чтобы обеспечить на всякий случай отвод тепла от ножки.

Резистор обязателен при проверке светодиода

Мы подошли к самому главному — как подключить светодиод к источнику питания. Если вы хотите проверить светодиод на работоспособность, то не стоит напрямую присоединять его к батарее или к блоку питания. Если ваш блок питания на 12 вольт, то используйте для подстраховки резистор на 1 кОм последовательно с проверяемым светодиодом.

Не забывайте о полярности — длинный вывод на плюс, вывод от большого внутреннего электрода — к минусу. Если не использовать резистор, то светодиод быстро перегорит, в случае если вы нечаянно превысите номинальное напряжение, через p-n-переход потечет большой ток, и светодиод практически тут же выйдет из строя.

Цвет свечения светодиода

Светодиоды бывают разных цветов, однако цвет свечения не всегда определяется цветом линзы светодиода. Белый, красный, синий, оранжевый, зеленый или желтый — линза может быть прозрачной, а включишь — окажется красным или синим. Светодиоды синего и белого свечения — самые дорогие. Вообще, на цвет свечения светодиода влияет в первую очередь состав полупроводника, и как вторичный фактор – цвет линзы.

Многоцветные RGB светодиоды содержат в одном корпусе несколько излучающих свет p-n-переходов, каждый из которых дает свой цвет свечения. Комбинируя яркости компонентов токами или частотами импульсов токов (для красного, зеленого и синего кристаллов), можно получить любой оттенок. Здесь, конечно, балансирующие резисторы нужны на каждый цветовой канал.

Находим номинал резистора для светодиода

Резистор включается последовательно со светодиодом. Функция резистора — ограничить ток, сделать его близким к номиналу светодиода, чтобы светодиод мгновенно не перегорел, и работал бы в нормальном номинальном режиме. Берем в расчет следующие исходные данные:

Vps – напряжение источника питания;

Vdf – прямое падение напряжения на светодиоде в нормальном режиме;

If – номинальный ток светодиода при нормальном режиме свечения.

Теперь, прежде чем находить значение необходимого резистора R, отметим, что ток в последовательной цепи у нас будет постоянным, одним и тем же в каждом элементе: ток If через светодиод будет равен току Ir через ограничительный резистор.

Следовательно Ir = If. Но Ir = Ur/R – по закону Ома. А Ur = Vps-Vdf. Таким образом, R = Ur/Ir = (Vps-Vdf)/If.

То есть, зная напряжение источника питания, падение напряжения на светодиоде и его номинальный ток, можно легко подобрать подходящий ограничительный резистор.

Если найденное значение сопротивления не удается выбрать из стандартного ряда номиналов резисторов, то берут резистор несколько большего номинала, например вместо найденных 460 Ом, берут 470 Ом, которые всегда легко найти. Яркость свечения светодиода уменьшится весьма незначительно.

Пример подбора резистора:

Допустим, имеется источник питания на 12 вольт, и светодиод, которому нужно 1,5 вольта и 10 мА для нормального свечения. Подберем гасящий резистор. На резисторе должно упасть 12-1,5 = 10,5 вольт, а ток в последовательной цепи (источник питания, резистор, светодиод) должен получиться 10 мА, следовательно из Закона Ома: R = U/I = 10,5/0,010 = 1050 Ом. Выбираем 1,1 кОм.

Какой мощности должен быть резистор? Если R = 1100 Ом, а ток составит 0,01 А, то, по закону Джоуля-Ленца, на резисторе каждую секунду будет выделяться тепловая энергия Q = I*I*R = 0,11 Дж, что эквивалентно 0,11 Вт. Резистор мощностью 0,125 Вт подойдет, даже запас останется.

Последовательное соединение светодиодов

Если перед вами стоит цель соединить несколько светодиодов в единый источник света, то лучше всего соединение выполнять последовательно. Это нужно для того, чтобы к каждому светодиоду не цеплять свой резистор, чтобы избежать лишних потерь энергии. Наиболее подходят для последовательного соединения светодиоды одного и того же вида, из одной и той же партии.

Допустим, необходимо последовательно объединить 8 светодиодов по 1,4 вольта с током по 0,02 А для подключения к источнику питания 12 вольт. Очевидно, общий ток будет составлять 0,02 А, но общее напряжение составит 11,2 вольта, следовательно 0,8 вольт при токе в 0,02 А должны рассеяться на резисторе. R = U/I = 0,8/0,02 = 40 Ом. Выбираем резистор на 43 Ом минимальной мощности.

Параллельное соединение цепочек светодиодов — не лучший вариант

Если есть выбор, то светодиоды лучше всего соединять последовательно, а не параллельно. Если соединить несколько светодиодов параллельно через один общий резистор, то в силу разброса параметров светодиодов, каждый из них будет не в равных условиях с остальными, какой-то будет светиться ярче, принимая больше тока, а какой-то — наоборот тусклее. В результате, какой-нибудь из светодиодов сгорит раньше в силу быстрой деградации кристалла. Лучше для параллельного соединения светодиодов, если альтернативы нет, применить к каждой цепочке свой ограничительный резистор.

Подбор токоограничивающего резистора для светодиода

Светодиод – это полупроводниковый элемент электрической схемы. Его особенностью является нелинейная вольт-амперная характеристика. Стабильность и срок службы прибора во многом обусловлены силой тока. Малейшие перегрузки приведут к ухудшению качества светодиода (деградации) или его поломке.

Зачем резистор перед светодиодом.

В идеале для работы диоды следует подключать к источнику постоянного тока. В этом случае элемент будет работать стабильно. Но на практике для подключения чаще всего используют более распространенные блоки питания с постоянным напряжением. При этом для ограничения силы тока, которая протекает через LED элемент, нужно включать в электрическую цепь дополнительное сопротивление − резистор. В статье рассмотрены методы расчета резистора для светодиода.

Когда следует подключать светодиод через резистор

Существует несколько случаев, когда такая электрическая схема уместна. Во-первых, токоограничивающий резистор стоит использовать, если эффективность схемы не первоочередная задача. В качестве примера можно привести применение светодиода в качестве индикатора в приборах. В таком случае важно самом свечение, а не его яркость.

Во-вторых, применение резистора оправдано в случаях, когда необходимо выяснить полярность и работоспособность LED элемента. Одним из методов является подключение прибора к блоку питания. В этом качестве часто используют аккумуляторы от мобильных телефонов или батарейки. Напряжение на них может достигать 12 В. Это очень высокая величина, и прямое подключение светодиода приведет к поломке. Для ограничения напряжения в цепь вставляют резистор.

В-третьих, резистор используют в исследовательских целях для изучения работы новых образцов светодиодов.

В других случаях можно воспользоваться драйвером – прибором, стабилизирующим ток.

Математический расчет.

Для подбора сопротивления придется вспомнить школьный курс физики.

На рисунке представлена простая последовательная электрическая схема соединения резистора и диода. На схеме применены следующие обозначения:

  • U – входное напряжение блока питания;
  • R – резистор с падением напряжения UR;
  • LED – светодиод с падением напряжения ULED (паспортное значение) и дифференциальным сопротивлением RLED;

Поскольку элементы соединены последовательно, то сила тока I в них одинакова.

По второму закону Кирхгофа:

Одновременно используем закон Ома:

Подставим формулу (2) в формулу (1) и получим:

Путем простых математических преобразований из формул (1) и (3) найдем искомое сопротивление резистора R:

Для более точного подбора можно рассчитать мощность рассеивания резистора Р.

Примем напряжение блока питания U = 10 В.

Характеристики диода: ULED = 2В, I = 40 мА = 0,04A.

Подставим нужные цифры в формулу (4), получим: R = (10 – 2) / 0,04 = 200 (Ом).

Мощность рассеивания (5): составит Р = (10 – 2) * 0,04 = 0,32 (Вт).

Графический расчет.

При наличии вольт-амперной характеристики несложно определить сопротивление резистора графическим способом. Метод применяется редко, но полезно про него знать.

Для определения искомого сопротивления нужно знать ток нагрузки ILED и напряжение блока питания U. Далее следует перпендикуляр, соответствующий значению тока, до пересечения с вольт-амперной кривой. Затем через точку на графике и значению U провести прямую, которая покажет на оси тока максимальное его значение IMAX. Эти цифры подставляем в закон Ома (2) и вычисляем сопротивление резистора.

Например, ILED = 10 мА, а U = 5 В. По графику IMAX примерно равна 25 мА.

По закону Ома (2) R = U / IMAX = 5 / 0,025 = 200 (Ом).

Примеры вычислений сопротивления для светодиода.

Разберем некоторые наглядные случаи вычисления сопротивления элемента в конкретных схемах.

Вычисление токоограничивающего сопротивления при последовательном соединении нескольких светодиодов.

Из курса физики известно, что в такой схеме значение тока постоянное, а напряжение на LED элементах суммируется.

Возьмем напряжение источника питания U = 12 В.

Характеристики диодов одинаковы: ULED = 2В, ILED = 10 мА.

Преобразуем формулу (4), учитывая три LED элемента.

R = (12 – 3* 2) / 0,01 = 600 (Ом).

Мощность рассеивания (5) составит: Р = (12 – 2 * 3) * 0,01 = 0,6 (Вт).

Вычисление сопротивления при параллельном соединении светодиодов.

В этом случае постоянным сохраняется напряжение, а силы тока складываются. Поэтому при тех же входных данных (напряжение источника питания U = 12 В, напряжение и ток на диодах ULED = 2В, ILED = 10 мА), расчет будет несколько другим.

Используем формулу (4), учитывая три LED элемента.

R = (12 – 2) / 3*0,01 = 333,3 (Ом).

Мощность рассеивания (5) составит: Р = (12 – 2) * 3*0,01 = 0,3 (Вт).

Однако данное подключение не стоит применять на практике. Даже светодиоды из одной партии не гарантируют одинакового падения напряжений. Из-за этого ток на отдельном LED элементе может превысить допустимый, что может спровоцировать выход элементов из строя.

Для параллельного соединения светодиодов необходимо к каждому из них подключать свой резистор.

Вычисление сопротивления при параллельно-последовательном соединении LED элементов.

Для подключения большого количества светодиодов уместно использовать параллельно-последовательную электрическую схему. Поскольку в параллельных ветках напряжение одинаковое, то достаточно узнать сопротивление резистора в одной цепи. А количество веток не имеет значения.

Напряжение блока питания U = 12 В.

Характеристики диодов одинаковы: ULED = 2В, ILED = 10 мА.

Максимальное количество LED элементов n для одной ветки рассчитывается так:

В нашем случае n = (12 – 2) / 2 = 5 (шт).

Сопротивление резистора для одной ветки:

Для трех светодиодов оно составит: R = (12 – 3*2)/ 0,01 = 600 (Ом).

Как запитать светодиод

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 они 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 195 Ом означал бы, что мы потребляем ровно 20 мА, но, поскольку мы не используем этот резистор, светодиод на самом деле будет рисовать немного меньше. Чтобы понять это, мы просто обратим уравнение, которое мы использовали выше. Наши известные значения:

  • резистор на 220 Ом
  • Входное напряжение от батарей на 6.0V
  • Прямое напряжение светодиода, которое составляет 2,1 В

Итак, когда мы изменим уравнение для получения прямого тока светодиода, оно будет выглядеть следующим образом:

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

Таким образом, общий ток, протекающий через цепь, составит 17,7 мА — полезно знать, такой большой 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 батареи 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.

Как выбрать резистор для светодиода мощностью 1 Вт — блог Mohan Electronics

Светодиоды мощностью 1 Вт широко используются в светильниках аварийного освещения и светодиодных светильниках .В большинстве схем используется 4-вольтовая батарея емкостью от 0,5 до 4 Ач. Светодиод мощностью 1 Вт рассчитан на максимум 3,6 В, поэтому нам нужен резистор правильного номинала, чтобы светодиоды получили максимальную яркость. Посмотрим, как определяется номинал резистора светодиода.

Обычно обычные светодиоды требуют всего 20-30 мА тока для получения хорошей яркости. Но для светодиода 3,6 В требуется большой ток более 100 мА. Поэтому, когда мы используем его в 4-вольтовой батарее, требуется резистор очень низкого номинала. Выберите резистор по формуле.
Vs-Vf / Если
Vs — напряжение батареи, Vf — прямое напряжение светодиода мощностью 1 Вт, If — ток, необходимый для прохождения через светодиод, чтобы получить яркость от умеренной до максимальной.
Напряжение аккумулятора = 4 В

Прямое напряжение светодиода мощностью 1 Вт = 3,6 В макс.
Ток, фиксированный посредством светодиода = 40 мА.

Итак, Vs-Vf / If = 4 В — 3,6 В / 0,04 А = 10 Ом

Итак, если мы используем резистор 10 Ом последовательно со светодиодом мощностью 1 Вт на входе 4 В, он потребляет ток 40 мА. Но яркость будет очень низкой, так как светодиоду требуется ток более 100 мА.Поэтому выберите резистор согласно следующему готовому рецептору

.

4 Вс — 3,6 Вf / Если 4 В — 3,6 В = 0,4 В

0,4 / 0,58 = 6,8 Ом — С резистором 6,8 Ом светодиод пропускает ток 58 мА — Минимальная яркость

0,4 / 0,071 = 5,6 Ом — С резистором 5,6 Ом светодиод пропускает ток 71 мА — Умеренная яркость

0,4 / 0,085 = 4,7 Ом — С резистором 4,7 Ом светодиод пропускает ток 85 мА — Умеренная яркость

0,4 / 0,102 = 3,9 Ом — С резистором 3,9 Ом светодиод пропускает ток 102 мА — Хорошая яркость

0.4 / 0,120 = 3,3 Ом — С резистором 3,3 Ом светодиод пропускает ток 120 мА — Хорошая яркость

0,4 / 0,140 = 2,8 Ом — С резистором 2,8 Ом светодиод пропускает ток 140 мА — Максимальная яркость

0,4 / 0,180 = 2,2 Ом — С резистором 2,2 Ом светодиод пропускает ток 180 мА — Максимальная яркость

0,4 / 0,200 = 2 Ом — С резистором 2 Ом светодиод пропускает ток 200 мА — Высокая яркость

0,4 / 0,350 = 1 Ом — С резистором 1 Ом светодиод пропускает ток 350 мА — Очень высокая яркость

Если ток через светодиод превышает 85 мА, требуется хороший радиатор для отвода тепла.Если ток превышает 140 мА, срок службы светодиода сокращается, и он выделяет много тепла.
Поэтому лучше установить ток светодиода в диапазоне от 102 мА до 140 мА для хорошей яркости, а также длительного срока службы светодиода.




Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

Правые резисторы обеспечивают светодиодное освещение

Не все резисторы одинаковы. Рост на новых рынках, таких как светодиодное освещение высокой мощности, подчеркивает важность понимания всех аспектов приложения, прежде чем правильно и безопасно выбрать правильный тип резистора.

Например, светодиоды должны быть правильно смещены для достижения оптимальной светоотдачи, указанной производителями. Кроме того, последовательное включение нескольких светодиодов может быть более эффективным, чем перегрузка отдельных светодиодов. Кроме того, поддержание температуры под контролем является ключом к максимальному увеличению производительности, а также к поддержанию желаемого цветового тона и обеспечению надежности и долгого срока службы.

Поняв расчеты смещения для некоторых типичных сценариев освещения, быстро становится очевидно, что во многих приложениях необходимый балластный резистор может рассеивать несколько ватт.Это не только диктует необходимость в подходящем типе резистора большой мощности, но также может потребовать конструкции, подходящей для установки на радиаторе, чтобы отводить тепло от светодиода, а не вносить вклад в и без того сложное требование к конструкции.

Требования к эксплуатации и смещению

Светодиод — это тип полупроводникового диода, который излучает свет, когда ток течет от анода к катоду через его P-N переход. Следовательно, при нормальной работе светодиоду требуется источник постоянного тока для обеспечения необходимого положительного смещения (прямого напряжения) на этом переходе.

Светодиоды высокой яркости, предназначенные для освещения, обычно обеспечивают оптимальные характеристики при прямом напряжении около 3 В. Однако зависимость напряжения от тока нелинейна. Хотя светодиод начнет включаться при более низком напряжении, он будет быстро потреблять гораздо более высокий ток, когда напряжение превышает номинальное значение (рис. 1) .

1. Связь между током и напряжением в светодиоде нелинейна. Таким образом, хотя светодиод начнет включаться при более низком напряжении, он будет быстро потреблять гораздо более высокий ток, когда напряжение превышает его номинальное значение.

Помимо соображений рассеивания тепла и надежности, это неэффективно, поскольку соотношение светового потока (меры светоотдачи) с током светодиода также является нелинейным. Таким образом, удвоение силы тока, конечно, не приводит к удвоению светоотдачи. Гораздо лучшим решением для достижения желаемой светоотдачи является использование нескольких светодиодов.

Учитывая эти характеристики, обычным решением для управления светодиодами является управление током через устройство (рис.2) .

2. Обычным решением для управления светодиодами является управление током через устройство с помощью этой простой схемы смещения.

Самый простой метод заключается в использовании последовательного резистора для ограничения тока, поэтому, используя закон Ома:

I F = (V DC — V F ) / R

где:

I F = прямой ток

В DC = напряжение питания

В F = прямое напряжение

R = балластный резистор

Можно использовать выпрямленный и сглаженный вход сети для питания цепи смещения светодиода, но результирующее напряжение питания будет намного выше, чем прямое напряжение на одном светодиоде, а это означает, что значительная мощность будет потрачена впустую в балластном резисторе по сравнению с мощность, потребляемая светодиодом.Последовательное соединение нескольких светодиодов, которое типично для многих конструкций светодиодных ламп, решает проблему лишь частично, поскольку совокупное прямое напряжение все равно будет меньше, чем напряжение, падающее на резисторе.

Вместо этого в большинстве систем светодиодного освещения используются блоки питания (БП) со специальными схемами управления светодиодами, обеспечивающими выходной сигнал, соответствующий требуемой конфигурации светодиода. Эти блоки питания обычно принимают входную сеть переменного тока с выходом постоянного тока, который может управлять одним светодиодом, но, скорее всего, цепочкой светодиодов, работающих при напряжении до 60 В.

Даже в светодиодных лампах типа «замена 60 Вт» используется встроенный драйвер светодиодов для преобразования переменного тока в подходящее постоянное напряжение для питания светодиодов. Выделенные источники питания также позволяют подключать светодиоды или цепочки светодиодов параллельно для распределенных систем освещения, но обычно ток на каждом параллельном пути все равно необходимо ограничивать с помощью отдельного последовательного резистора.

Балластные резисторы

Мы можем легко понять это, выполнив несколько простых вычислений на основе схемы смещения и характеристик светодиода, показанных выше.Например, использование источника постоянного тока 24 В и шести последовательно соединенных светодиодов (каждый с номинальным прямым напряжением 3 В) оставляет нам 6 В, падающие на балластный резистор. Таким образом, при соответствующем прямом токе светодиода 350 мА необходимое значение резистора составляет:

R = (V DC — 6 x V F ) / I F = (24 — 6 x 3) /0,35 = 17,1 Ом

И мощность, которую должен рассеивать резистор, составляет:

P = V x I = 6 x 0,35 = 2.1 Вт

Это базовые характеристики резистора. Но прежде чем перейти к рассмотрению того, какой тип резистора может быть подходящим, возможно, будет полезно подвергнуть сомнению некоторые из наших предположений, например, почему источник питания 24 В, когда явно источник питания 20 В, снизит рассеиваемую мощность в резисторе до всего 0,7 Вт? Одна из причин заключается в конструкции и допусках компонентов.

Типичный блок питания может иметь допуск по выходному напряжению ± 5%. В то время как характеристика тока / напряжения светодиодов по-прежнему играет важную роль, большая часть изменений выходного сигнала будет влиять на напряжение на резисторе.Следовательно, в нашем примере с блоком питания на 24 В увеличение на + 5% (+1,2 В) приведет к увеличению тока примерно до 400 мА, что все еще близко к номинальному значению для светодиодов. Но с блоком питания на 20 В увеличение на + 5% (+1 В) приводит к увеличению прямого тока примерно до 450 мА, что непропорционально выше целевого значения 350 мА.

Аналогичные эффекты на прямой ток будут иметь место, если само значение резистора значительно отклоняется от проектного целевого значения или если светодиоды отличаются от своих номинальных характеристик.Хотя не существует абсолютных правил для проектирования цепей смещения светодиодов, все эти факторы необходимо учитывать.

Наказание, как отмечалось ранее, заключается в том, что повышенное рассеивание мощности при работе с более высокими токами приводит к более высоким температурам перехода светодиода. Это приводит к снижению относительной светоотдачи, что частично сводит на нет любое увеличение от работы с более высоким током, но, что более важно, влияет на надежность устройства и ожидаемый срок службы.

3. Различные типы резисторов, подходящие для светодиодного освещения, включают в себя резисторы с осевыми выводами с проволочной обмоткой, с алюминиевым корпусом и тонкопленочные резисторы.

Колебания силы тока и температуры также влияют на относительную цветность или цветовой тон светодиода, что является еще одной причиной для того, чтобы держать их под контролем. Это поднимает проблему затемнения светодиодов, поскольку, хотя можно добиться аналогового затемнения светодиодов в ограниченном диапазоне яркости путем изменения тока возбуждения, иногда даже сверх его номинального значения, это связано с той же проблемой изменения цвета.

Вместо этого предпочтительным методом является широтно-импульсная модуляция (ШИМ) тока смещения.Этот подход обычно приводит в действие светодиоды с прямоугольной формой волны, эффективно включая и выключая светодиоды со скоростью (100 кГц или более), которая слишком высока, чтобы ее можно было заметить.

Таким образом, светодиоды видят идеальный номинальный прямой ток во время «включенной» части цикла и незначительное рассеяние мощности во время «выключенной» фазы. Однако потенциальное требование к ШИМ-регулировке яркости накладывает другое ограничение на выбор балластного резистора, а именно то, что он должен быть нереактивной нагрузкой, т.е.е., с минимальной индуктивностью или емкостью.

Резисторы для балластов светодиодов

Устройства с номинальным номинальным прямым током 350 мА довольно типичны для светодиодного освещения, но все более распространенными становятся светодиоды, рассчитанные на работу при 700 мА, 1 А и даже 1,5 А. Таким образом, если в приведенном выше примере применения требуется резистор мощностью чуть более 2 Вт, для более мощных светодиодов вполне могут потребоваться резисторы мощностью 10 Вт или более.

Резисторы с осевыми выводами

с проволочной обмоткой обеспечивают разумную мощность при низких допусках по сопротивлению и превосходные характеристики с низким температурным коэффициентом сопротивления (TCR).Они также могут работать в широком диапазоне температур.

Резисторы мощности с проволочной обмоткой серии

Riedon UT предлагают номинальную мощность до 13 Вт и диапазон температур от –55 ° C до ° C до 250 ° C ° C (или даже 350 ° ° C для некоторых типов). Для еще более высокого рассеяния мощности или там, где важно более эффективно отводить тепло от балластного резистора, серия резисторов Riedon UAL в алюминиевом корпусе с проволочной обмоткой обеспечивает номинальную мощность до 50 Вт и выше.

Резисторы с проволочной обмоткой доступны с неиндуктивными обмотками, но технология тонкопленочных резисторов предоставляет альтернативу, которая может подойти для некоторых приложений.Серия PF от Riedon предлагает силовые пленочные резисторы с низкой индуктивностью в различных корпусах для поддержки различных номинальных мощностей, таких как TO-126 на 20 Вт и TO-220 на 50 Вт. Пленочные резисторы для поверхностного монтажа (SMD) силовых устройств поверхностного монтажа (SMD) серии PFS компании Rideon могут выдерживать до 35 Вт.

Фил Эбберт , вице-президент по инжинирингу, отвечает за разработку резисторов в Riedon Inc. Он также отвечает за технологические проекты, включая оборудование, испытания и разработку процессов.Он имеет 15-летний опыт разработки резисторов и руководил расширением Riedon от резисторов с проволочной обмоткой до родственных пленочных и фольговых технологий. Он изучал физику, оптику и информатику в Университете Карнеги-Меллона.

Как уменьшить яркость светодиода? Просто резисторы или еще как-то?

Для обычных лампочек можно уменьшить яркость, изменив их входное напряжение, чего нельзя сказать о светодиодных лампах. Можно ли затемнять светодиодные фонари ? Ну конечно могут! На самом деле есть несколько способов добиться этого.

Хотите знать, как приглушить свет светодиодов, и ищете лучший способ сделать это? Им можно быстро и легко управлять с помощью резистора, установленного последовательно с светодиодом. Этого также можно добиться с помощью регуляторов тока. Рекомендуется проверить оба метода и выбрать тот, который лучше всего подходит для вас.

Можно ли приглушить светодиодный свет с помощью ШИМ-регулятора?

PWM — отличный вариант для затемнения светодиодов, поскольку он позволяет вам полностью контролировать количество получаемой энергии, а это означает, что он очень эффективен и может поддерживать ощущение однородности цвета.Однако это также означает, что это будет намного сложнее, чем, скажем, аналоговое регулирование яркости.

Для регулирования яркости с ШИМ вам необходимо добавить ШИМ-контроллер и переключатель MOSFET в электронику драйвера на выходе источника постоянного тока. ШИМ-регулировка яркости работает, посылая импульсы тока на ваши светодиоды, временной интервал каждого импульса варьируется, так что вы можете в достаточной степени контролировать ток, который течет к вашим светодиодам. Когда частота пульса достаточно высока, человеческий глаз не улавливает импульсы, а вместо этого интегрирует их и рассматривает как постоянный источник света.

Можно ли уменьшить яркость светодиодных фонарей с помощью резисторов?

Затемнение светодиодной лампы так же просто, как добавление резисторов к соединению или даже нескольких резисторов, чтобы обеспечить правильную яркость — это называется аналоговым затемнением. Во многих штатах существуют правила яркости (и цвета) светодиодов на автомобилях, поэтому это важно учитывать. 2_R

Что это означает: эта мощность (обозначенная P) равна току (обозначенному I) в амперах, протекающему по цепи, который возводится в квадрат и умножается на номинал резистора (обозначенный R) в омах.
После того, как вы определите номиналы резисторов, остальное должно быть проще простого! Если это не так, просто свяжитесь с нами и задайте свои вопросы, мы всегда будем рады помочь.



Последние сообщения в блоге


it-up.com | »Как установить резисторы нагрузки для светодиодных указателей поворота:

Последнее изменение: 31 августа 2021 г.

Чтобы добавить резистор нагрузки к индикатору (указателю поворота), его необходимо подключить параллельно к каждой светодиодной лампочке.Т.е. Нагрузочный резистор проходит через соединения лампочки между питанием и землей.

Нагрузочный резистор требуется для каждой светодиодной лампы в цепи сигнала поворота (вы можете обновить только заднюю часть автомобиля? В этом случае вам понадобится только 2 нагрузочных резистора).

Нагрузочный резистор, 50 Вт, 6 Ом

Темы:

Меры предосторожности:

  • Вы производите установку на свой страх и риск. Каждый автомобиль может отличаться или быть ранее модифицированным.
  • Отсоедините аккумуляторную батарею при электромонтаже автомобиля.
  • Если вы не уверены, обратитесь к квалифицированному автоэлектрику. Электроника в современных автомобилях может быть легко повреждена.

Не забывайте, резисторы нагрузки могут выделять много тепла, поэтому располагайте их осторожно.

Видео: установка резистора нагрузки для светодиодных ламп.

Схема подключения светодиодного резистора

: Схема подключения резистора нагрузки светодиодного сигнала поворота (только сигнал поворота) Схема подключения резистора нагрузки светодиодного сигнала поворота (стоп / сигнал поворота)

Типичный нагрузочный резистор для лампы указателя поворота мощностью 21 Вт будет иметь номинальную мощность 50 Вт, 6 Ом.Хотя, пожалуйста, уточняйте у своего поставщика.


Расчет размера нагрузочного резистора:

Для кого-то, знакомого с электроникой, может быть легко вычислить размер нагрузочного резистора. Но кого-то еще это может немного сбить с толку…

Поэтому я не буду пытаться объяснять слишком подробно, а просто дам понимание того, как рассчитывается размер.

Нагрузочный резистор заменяет нагрузку, потерянную при замене лампы накаливания на светодиодную.

Другими словами:

Расчет нагрузочного резистора

Вы можете использовать вычисления, чтобы получить размер нагрузочного резистора.

Сначала нам нужно рассчитать разницу между лампочкой накаливания и светодиодной лампочкой в ​​ваттах:

A = Размер лампы накаливания (в ваттах).

B = размер светодиодной лампочки (в ваттах).

Разница = A — B

Используя закон Ватта и вычисленную выше разницу между лампой накаливания и светодиодной лампой (в ваттах), мы можем найти ток (в амперах), необходимый для имитации лампы накаливания.

Расчет нагрузочного резистора (ток)

Затем мы будем использовать рассчитанный выше ток (в амперах), чтобы найти сопротивление (Ом или Ом) нагрузочного резистора.

Расчет нагрузочного резистора (сопротивления)

Сопротивление и количество ватт — это два параметра, необходимые для определения размера нагрузочного резистора.

Мощность нагрузочного резистора — это значение, используемое в приведенных выше расчетах…

Лампа накаливания (ватт) Светодиодная лампа (ватт).

Это даст вам наименьшее значение мощности, но нагрузочный резистор будет очень горячим (как лампа накаливания). Таким образом, тепло необходимо отводить с помощью нагрузочного резистора гораздо большей мощности (по крайней мере, двойного).

Одна из проблем с этим расчетом часто заключается в том, что спецификация светодиодной лампы недоступна или немного расплывчата. Что затем затрудняет вычисления (догадки).

Поиск в Интернете показал, что для замены 21-ваттной лампы указателя поворота типичный нагрузочный резистор будет использовать нагрузочный резистор 50 ватт 6 Ом (Ом).Обратите внимание на номинальную мощность 50 Вт для рассеивания тепла.

Хороший поставщик нагрузочных резисторов также должен посоветовать и помочь с выбором, если вы не уверены, что покупать.


Покупка светодиодных фонарей и резисторов нагрузки:

Если вы не уверены, что хотите, когда-нибудь вам нужно посмотреть, что есть в наличии? Список ниже может дать вам некоторое представление о том, что можно купить…

Светодиодные резисторы нагрузки и светодиодные фонари

Раскрытие информации: ссылки в этой таблице являются «партнерскими ссылками». Это означает, что мы можем получить небольшую комиссию (бесплатно для вас), если вы решите совершить покупку.
Спасибо за вашу поддержку.
Статьи по теме:
Светодиодные нагрузочные резисторы

и почему они могут понадобиться для вашего автомобиля

Одна из наиболее распространенных проблем, которая возникает при замене стандартных ламп накаливания на светодиодные в большинстве автомобилей, — это предупреждения о чрезмерном мигании или перегорании лампы. По соображениям безопасности большинство транспортных средств используют любой из этих методов, чтобы сообщить водителю, что где-то в машине перегорела лампочка.

Как машина узнает, что лампочка вышла из строя?

В автомобиле есть деталь, которая контролирует, когда должна появиться гипер-вспышка или отображаться предупреждение.Это называется флешер. Блок мигалок каждого транспортного средства предназначен для контроля электрической нагрузки, которую он питает. Это в основном означает, что мигалка знает, сколько тока потребляют заводские лампочки ваших автомобилей, когда они используются. Он контролирует левую / правую цепь автомобиля или контролирует все 4 лампы независимо.

Когда одна из ламп перегорает, удаляется или заменяется лампочкой / светодиодом меньшей мощности, мигалка выполняет свою работу и начинает мигать быстрее на той стороне автомобиля, где это произошло.

Как уберечь машину от гипер прошивки?

Решение состоит в том, чтобы либо заменить блок мигалки в вашем автомобиле, либо добавить достаточно нагрузки обратно в систему, чтобы заставить электрическую систему думать, что ничего не изменилось. Исправить предупреждения о гипер-вспышке или перегорании лампы при обновлении относительно легко, если вы понимаете, что нужно делать.

Шаг 1. Узнайте значение нагрузки, требуемой для вашего автомобиля

Нагрузочные резисторы потребуются для всех транспортных средств, у которых нет сменного модуля мигания или нет сменного светофора VLEDS.Теперь, когда мы понимаем, как работает модуль флешера, мы можем его обмануть. Уловка состоит в том, чтобы вернуть исходную нагрузку на модуль прошивки. У нас есть нагрузочные резисторы, которые позволяют нам это делать.

1 ЛАМПОЧКА = РЕЗИСТОР 6 ОМ

2 ЛАМПОЧКИ (F & R) = 3 ОМ РЕЗИСТОР

У нас есть 2 варианта нагрузочных резисторов VRES, 6 Ом и 3 Ом. Какой вы используете? 6 Ом — эквивалент нагрузки 1 лампочки. Поэтому, если вы заменяете 1 комплект ламп (передние ИЛИ задние лампы), вам нужно будет установить 2 резистора (по одному с каждой стороны).3 Ом эквивалентны 2 лампам. Если вы замените переднюю И заднюю лампочки (всего 4 лампы), вы можете использовать два резистора на 3 Ом. Большинство клиентов устанавливают нагрузочные резисторы 3 Ом в задней части автомобиля, если передние и задние лампы находятся в одной цепи.

Шаг 2: Установите нагрузочные резисторы в свой автомобиль

После того, как вы приобрели подходящие нагрузочные резисторы VRES, их установка очень проста. Резисторы нужно установить на проводку лампочки на патроне.Вставьте приобретенный вами жгут адаптера с резистором VRES в штекер 9005/9006. При установке в систему V3 Tirton этот адаптер будет подключен вместе с базовым адаптером и блоком управления. Если вы приобрели проводной адаптер, вам нужно будет заземлить кольцевую клемму на заземление шасси и использовать ответвители, чтобы вставить другой провод в вашу стандартную проводку.

При установке мы всегда рекомендуем использовать крепеж (саморезы или болты) для установки резистора на металлическую поверхность.Для приложений с сопротивлением 6 Ом мы предлагаем высокотемпературную двустороннюю ленту для прикрепления к чистой металлической поверхности. Всегда держите резистор подальше от существующей проводки или пластиковых деталей, так как они могут быть повреждены при длительном использовании резистора.

После установки резисторов проверьте их, включив указатели поворота. Опасности не будут чрезмерно мигать, поэтому обязательно проверьте каждую сторону индивидуально.

ВНИМАНИЕ — РЕЗИСТОРЫ НАГРУЗКИ МОГУТ НАГРЕТЬСЯ

Несмотря на то, что резисторы VRES намного лучше термически, чем предыдущие золотые резисторы, они все же могут нагреваться в некоторых приложениях, особенно если сигналы поворота остаются включенными в течение длительного периода времени (т.е. при разбивании на обочине дороги возникают опасности). Рекомендуется всегда устанавливать нагрузочный резистор на металлическую поверхность вдали от других проводов или пластиковых деталей. VLEDS предлагает высокотемпературную ленту для использования во всех приложениях с сопротивлением 6 Ом. Только для сигналов поворота на 3 Ом можно использовать ленту, но мы все же рекомендуем использовать саморезы или болты. ЗАПРЕЩАЕТСЯ использовать ленту для крепления 3 Ом в стоп-сигнале или ДХО.

Следует ли отказаться от токоограничивающего резистора для светодиода? | Блог

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

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

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

Как работает светодиод

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

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

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

Выбор правильного источника питания для светодиодов

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

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

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


Подберите источник питания, подходящий для вашей светодиодной конфигурации.

Отсутствие резистора ограничения тока — стоит ли рисковать?

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

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


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

Как инженер или поставщик электронного оборудования, лучшее, что мы можем сделать, — это дать разумный совет о том, как действовать в таких сценариях. Однако, когда мы разрабатываем собственные светодиодные приложения, нет оправдания тому, что мы не следуем передовым методам питания светодиодов. Если вам нужно получить доступ к удобному инструменту компоновки печатных плат, который включает в себя все необходимое для создания высококачественных производимых печатных плат, не ищите ничего, кроме CircuitMaker.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *