Как рассчитать номинал резистора для светодиода. Какие параметры нужно учитывать при расчете. Почему важно правильно подобрать резистор для LED. Какие формулы использовать для расчета сопротивления и мощности резистора.
Зачем нужен резистор для светодиода
Светодиоды (LED) очень чувствительны к величине протекающего через них тока. Превышение максимально допустимого значения тока может привести к быстрому выходу светодиода из строя. Поэтому при подключении LED к источнику питания необходимо ограничивать ток с помощью резистора.
Основные задачи токоограничивающего резистора для светодиода:
- Ограничение тока через светодиод до безопасного значения
- Защита LED от перегрузки и выхода из строя
- Компенсация разброса параметров светодиодов
- Стабилизация яркости свечения
Правильно подобранный резистор обеспечивает оптимальный режим работы светодиода и продлевает срок его службы. Поэтому важно уметь рассчитывать номинал резистора под конкретные условия.
Какие параметры нужно знать для расчета резистора
Для корректного расчета токоограничивающего резистора необходимо знать следующие параметры:
- Напряжение источника питания (U питания)
- Прямое падение напряжения на светодиоде (U LED)
- Номинальный рабочий ток светодиода (I LED)
Прямое падение напряжения и номинальный ток указываются в документации на конкретную модель светодиода. Если эти данные неизвестны, можно ориентироваться на типовые значения для светодиодов разных цветов:
| Цвет светодиода | Типовое падение напряжения | Типовой рабочий ток |
|---|---|---|
| Красный | 1.8-2.2 В | 20 мА |
| Желтый | 2.0-2.4 В | 20 мА |
| Зеленый | 2.0-3.0 В | 20 мА |
| Синий | 3.0-3.5 В | 20 мА |
| Белый | 3.0-3.6 В | 20 мА |
Формула для расчета сопротивления резистора
Основная формула для расчета сопротивления токоограничивающего резистора:
R = (U питания — U LED) / I LED
где:
- R — сопротивление резистора (Ом)
- U питания — напряжение источника питания (В)
- U LED — прямое падение напряжения на светодиоде (В)
- I LED — номинальный ток светодиода (А)
Рассмотрим пример расчета резистора для красного светодиода:
- U питания = 12 В
- U LED = 2 В
- I LED = 20 мА = 0.02 А
Подставляем значения в формулу:
R = (12 В — 2 В) / 0.02 А = 500 Ом
Таким образом, для данного светодиода при питании 12 В потребуется резистор номиналом 500 Ом.
Расчет мощности резистора
Помимо сопротивления, важно правильно выбрать мощность резистора. Для этого используется формула:
P = (U питания — U LED) * I LED
где P — мощность резистора (Вт)
Для нашего примера:
P = (12 В — 2 В) * 0.02 А = 0.2 Вт
Рекомендуется выбирать резистор с запасом по мощности в 2 раза. То есть в данном случае подойдет резистор на 0.5 Вт.
Особенности расчета для нескольких светодиодов
При последовательном соединении нескольких одинаковых светодиодов:
- Суммируются падения напряжения на всех LED
- Ток через резистор равен току одного светодиода
При параллельном соединении:
- Падение напряжения на светодиодах одинаково
- Ток через резистор равен сумме токов всех LED
Формулы расчета корректируются с учетом этих особенностей.
Как подобрать резистор по рассчитанному номиналу
После расчета необходимо выбрать ближайший номинал резистора из стандартного ряда E24. Например, для рассчитанного значения 472 Ом подойдет резистор на 470 Ом.
Рекомендуется выбирать номинал чуть больше расчетного. Это обеспечит небольшой запас по току и продлит срок службы светодиода.
Можно ли обойтись без резистора
В некоторых случаях светодиод можно подключать напрямую к источнику питания без резистора:
- Если напряжение источника равно или чуть меньше прямого падения напряжения LED
- При использовании специализированных драйверов светодиодов
- В схемах с импульсным ограничением тока
Однако в большинстве случаев использование токоограничивающего резистора является обязательным для надежной и долговечной работы светодиода.
Онлайн-калькуляторы для расчета резистора
Для упрощения расчетов можно воспользоваться онлайн-калькуляторами. Они позволяют быстро подобрать номинал и мощность резистора, задав параметры питания и светодиода.
Популярные калькуляторы для расчета резистора светодиода:
- LED Series Resistor Calculator
- Калькулятор резисторов для светодиодов
- Расчет резистора для светодиода онлайн
Использование таких инструментов значительно ускоряет процесс подбора компонентов при разработке светодиодных схем.
Практические рекомендации по выбору резистора
При подборе токоограничивающего резистора для светодиода рекомендуется:
- Выбирать номинал с небольшим запасом в большую сторону
- Учитывать допуски на параметры компонентов и напряжение питания
- Использовать резисторы с запасом по мощности
- Для мощных светодиодов применять резисторы с радиатором
- При последовательном соединении LED использовать один общий резистор
- Для параллельного соединения ставить отдельный резистор на каждый светодиод
Соблюдение этих рекомендаций позволит обеспечить надежную и долговечную работу светодиодных устройств.
Резисторы для светодиодных светильников
Содержание
- Расчет сопротивления резистора для светодиодов: онлайн-калькулятор
- Расчет резистора для светодиода
- Математический расчет
- Графический расчет
- Онлайн-калькулятор расчета сопротивления
- В каких случаях допускается подключение светодиода через резистор
- Параллельное соединение
- Почему нельзя использовать один резистор для нескольких параллельных диодов
- Последовательное соединение светодиодов
- Можно ли обойтись без резисторов
- В заключение
- Правильный расчет резистора для светодиода, подбор резистора по цветовой маркировке + онлайн калькулятор
- Расчет резистора светодиода (по формулам)
- Пример расчета резистора для светодиода 12 В
- Параллельное соединение
- Почему нельзя использовать один резистор для нескольких параллельных диодов
- Можно ли обойтись без резисторов?
- Как правильно рассчитать резистор для светодиода?
- Особенности включения светодиода
- Зачем нужен резистор для светодиода
- Параллельное и последовательное включение светодиодов
- Параллельное включение
- Последовательное включение
- Смешанное включение
- Формулы расчета резистора
- Подключение светодиодной ленты
Расчет сопротивления резистора для светодиодов: онлайн-калькулятор
Светодиоды пришли на смену традиционным системам освещения – лампам накаливания и энергосберегающим лампам.
Чтобы диод работал правильно и не перегорел, его нельзя подключать напрямую в питающую сеть. Дело в том, что он имеет низкое внутреннее сопротивление, потому если подключить его напрямую, то сила тока окажется высокой, и он перегорит. Ограничить силу тока можно резисторами. Но нужно подобрать правильный резистор для светодиода. Для этого проводятся специальные расчеты.
Чтобы компенсировать сопротивление светодиода, нужно прежде всего подобрать резистор с более высоким сопротивлением. Такой расчет не составит труда для тех, кто знает, что такое закон Ома.
Математический расчетИсходя из закона Ома, рассчитываем по такой формуле:
где Un – напряжение сети; Uvd – напряжение, на которое рассчитана работа светодиода; Ivd – ток.
Допустим, у нас светодиод с характеристиками:
2,1 -3, 4 вольт – рабочее напряжение (Uvd). Возьмем среднее значение 2, 8 вольт.
20 ампер – рабочий ток (Ivd)
220 вольт – напряжение сети (Un)
В таком случае мы получаем величину сопротивления R = 10, 86.
Однако этих расчетов недостаточно. Резистор может перегреваться. Для предотвращения перегрева нужно учитывать при выборе его мощность, которая рассчитывается по следующей формуле:
Для наглядности рекомендуем посмотреть видео:
Графический расчетГрафический способ – менее популярный для расчета резистора на светодиод, но может быть даже более удобный. Зная напряжение и ток диода (их называют еще вольтамперными характеристиками – ВАХ), вы можете узнать сопротивление нужного резистора по графику, представленному ниже:
Тут изображен расчет для диода с номинальным током 20мА и напряжением источника питания 5 вольт. Проводя пунктирную линию от 20 мА до пересечения с «кривой led» (синий цвет), чертим пересекающую линию от прямой Uled до прямой и получаем максимальное значение тока около 50 мА. Далее рассчитываем сопротивление по формуле:
Получаем значение 100 Ом для резистора.
Находим для него мощность рассеивания (Силу тока берем из Imax):
Задача усложняется, если вы хотите подключить не один, а несколько диодов.
Для облегчения самостоятельных расчетов мы подготовили онлайн-калькулятор расчета сопротивления резисторов. Если подключать несколько светодиодов, то нужно будет выбрать между параллельным и последовательным соединениями между ними. И для этих схем нужны дополнительные расчеты для источника питания. Можно их легко найти в интернете, но мы советуем воспользоваться нашим калькулятором.
- Напряжение источника питания.
- Характеристику напряжения диода.
- Характеристику тока диода.
- Количество диодов.
А также нужно выбрать параллельную или последовательную схему подключения. Рекомендуем ознакомиться с разницей между соединениями в главах, которые мы подготовили ниже.
В каких случаях допускается подключение светодиода через резисторНикакие диоды, в том числе светодиоды, нельзя включать без ограничения проходящего тока.
Резисторы в таком случае просто необходимы. Даже небольшое изменения напряжения вызывают очень сильное изменение тока и, следовательно, перегрев диода.
Для тех, кто уже сталкивался на практике со схемами подключения светодиодного освещения, вопрос о выборе между параллельным и последовательным соединением обычно не стоит. Чаще всего выбирают схему последовательного соединения. У параллельного соединения для светодиодов есть один важный недостаток – это удорожание и усложнение конструкции, потому что для каждого диода нужен отдельный резистор. Но такая схема имеет и большой плюс – если сгорела одна линия, то перестанет светить только один диод, остальные продолжат работу.
Почему нельзя использовать один резистор для нескольких параллельных диодовОбъясняется достаточно просто: если перегорит один светодиод, то на другой (-ие) может попасть больший ток и начнется перегрев. Потому при параллельной схеме подключения каждому диоду нужен отдельный резистор.
Именно такое соединение пользуется популярностью. Объясняется такой частый выбор простым примером. Представьте, что в елочной гирлянде для каждого светодиода подобран резистор. А в гирлянде этих лампочек бывает более сотни! Параллельное соединение в данном случае невыгодно и трудоемко.
Можно ли обойтись без резисторовВ бюджетных или просто старых приборах используются резисторы. Также они используются для подключения всего только нескольких светодиодов.
Но есть более современный способ – это понижение тока через светодиодный драйвер. Так, в светильниках в 90% встречаются именно драйверы. Это специальные блоки, которые через схему преобразуют характеристики тока и напряжения питающей сети. Главное их достоинство – они обеспечивают стабильную силу тока при изменении/колебании входного напряжения.
Сегодня можно подобрать драйвер под любое количество светодиодов.
Но рекомендуем не брать китайские аналоги! Кроме того, что они быстрей изнашиваются, ещё могут выдавать не те характеристики в работе, которые заявлены на упаковке.
Если светодиодов не так много, подойдут и резисторы вместо достаточно высокого по цене драйвера.
В заключениеПишите комментарии и делитесь статьей в социальных сетях! Если возникли вопросы, можно найти в интернете дополнительные видео для расчета сопротивления резистора и на другие близкие темы.
Источник
Правильный расчет резистора для светодиода, подбор резистора по цветовой маркировке + онлайн калькулятор
Светоизлучающие диоды, характеризуются рядом эксплуатационных параметров:
- Номинальный (рабочий) ток – Iн;
- падение напряжения при номинальном токе – Uн;
- максимальная рассеиваемая мощность – Pmax;
- максимально допустимое обратное напряжение – Uобр.
Самым важным из перечисленных параметров является рабочий ток.
При протекании через светодиод номинального рабочего тока – номинальный световой поток, рабочее напряжение и номинальная рассеиваемая мощность устанавливаются автоматически. Для того чтобы задать рабочий режим LED, достаточно задать номинальный ток светодиода.
В теории светодиоды нужно подключать к источникам постоянного тока. Однако, на практике, LED подключают к источникам постоянного напряжения: батарейки, трансформаторы с выпрямителями или электронные преобразователи напряжения (драйверы).
Для задания рабочего режима светодиода, применяют простейшее решение – последовательно с LED включают токоограничивающий резистор. Их еще называют гасящими или балластными сопротивлениями.
Рассмотрим, как выполняется расчет сопротивления резистора для светодиода.
Расчет резистора светодиода (по формулам)
При расчете вычисляют две величины:
- Сопротивление (номинал) резистора;
- рассеиваемую им мощность P.
Источники напряжения, питающие LED, имеют разное выходное напряжение. Для того чтобы выполнить подбор резистора для светодиода нужно знать напряжение источника (Uист), рабочее падение напряжения на диоде и его номинальный ток. Формула для расчета выглядит следующим образом:
При вычитании из напряжения источника номинальное падение напряжения на светодиоде – мы получаем падение напряжения на резисторе. Разделив получившееся значение на ток мы, по закону Ома, получаем номинал токоограничивающего резистора. Подставляем напряжение, выраженное в вольтах, ток – в амперах и получаем номинал, выраженный в омах.
Электрическую мощность, рассеиваемую на гасящем сопротивлении, вычисляют по следующей формуле:
Исходя из полученного значения, выбирается мощность балластного резистора. Для надежной работы устройства она должна быть выше расчетного значения. Разберем пример расчета.
Пример расчета резистора для светодиода 12 В
Рассчитаем сопротивление для LED, питающегося от источника постоянного напряжения 12В.
Допустим в нашем распоряжении имеется популярный сверхяркий SMD 2835 (2.8мм x 3.5мм) с рабочим током 150мА и падением напряжения 3,2В. SMD 2835 имеет электрическую мощность 0,5 ватта. Подставим исходные значения в формулу.
R = (12 — 3,2) / 0,15 ≈ 60
Получаем, что подойдет гасящий резистор сопротивлением 60 Ом. Ближайшее значение из стандартного ряда Е24 – 62 ома. Таким образом, для выбранного нами светодиода можно применить балласт сопротивлением 62Ом.
Теперь вычислим рассеиваемую мощность на сопротивлении.
P = (0,15) 2 ⋅ 62 ≈ 1,4
На выбранном нами сопротивлении будет рассеиваться почти полтора ватта электрической мощности. Значит, для наших целей можно применить резистор с максимально допустимой рассеиваемой мощностью 2Вт.
Осталось купить резистор с подходящим номиналом. Если же у вас есть старые платы, с которх можно выпаять детали, то по цветовой маркировке можно выполнить подбор резистора. Воспользуйтесь формой ниже.
На заметку! В приведенном выше примере на токоограничительном сопротивлении рассеивается почти в три раза больше энергии, чем на светодиоде. Это означает, что с учетом световой отдачи LED, КПД нашей конструкции меньше 25%.
Чтобы снизить потери энергии лучше применить источник с более низким напряжением. Например, для питания можно применить преобразователь постоянного напряжения AC/AC 12/5 вольт. Даже с учетом КПД преобразователя потери будут значительно меньше.
Параллельное соединение
Довольно часто требуется подключить несколько диодов к одному источнику. Теоретически, для питания нескольких параллельно соединенных LED, можно применить один токоограничивающий резистор. При этом формулы будут иметь следующий вид:
P = (n ⋅ Iн) 2 ⋅ R
Где n – количество параллельно включенных ЛЕДов.
Почему нельзя использовать один резистор для нескольких параллельных диодов
Даже в «китайских» изделиях производители для каждого светодиода устанавливают отдельный токоограничивающий резистор.
Дело в том, что в случае общего балласта для нескольких LED многократно возрастает вероятность выхода из строя светоизлучающих диодов.
В случае обрыва одного из полупроводников, его ток перераспределится через оставшиеся LED. Рассеиваемая на них мощность увеличится и они начнут интенсивно нагреваться. Вследствие перегрева следующий диод выйдет из строя и дальше процесс примет лавинообразный характер.
Совет. Если по какой-то причине нужно обойтись одним гасящим сопротивлением, увеличьте его номинал на 20-25%. Это обеспечит большую надежность конструкции.
Можно ли обойтись без резисторов?
Действительно, в некоторых случаях можно не использовать токоограничивающий резистор. Рассмотренный нами светодиод можно напрямую запитать от двух батареек 1,5В. Так как его рабочее напряжение составляет 3,2В, то протекающий через него ток будет меньше номинального и балласт ему не потребуется. Конечно, при таком питании светодиод не будет выдавать полный световой поток.
Иногда в цепях переменного тока в качестве токоограничивающих элементов вместо резисторов применяют конденсаторы (подробнее про расчет конденсатора). В качестве примера можно привести выключатели с подсветкой, в которых конденсаторы являются «безваттными» сопротивлениями.
Источник
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:
- Крайне отрицательная чувствительность к напряжению обратной полярности. Светодиод, включенный в цепь с нарушением правильной полярности, выходит из строя практически мгновенно.
- Узкий диапазон допустимого рабочего тока через p-n переход.
- Зависимость сопротивления перехода от температуры, что свойственно большинству полупроводниковых элементов.
Светодиод, включенный в цепь с нарушением правильной полярности, выходит из строя практически мгновенно.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:
- Мощность рассеивания на ограничительном элементе растет пропорционально количеству параллельно включенных светодиодов.
- Разброс параметров элементов приводит к неравномерности распределения токов.
- 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:
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:
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.
Параллельное и последовательное соединение проводников
Что такое резистор и для чего он нужен?
Что такое делитель напряжения и как его рассчитать?
Определение ёмкости последовательно или параллельно соединённых конденсаторов — формула
Как рассчитать необходимое сечение провода по мощности нагрузки?
Как подобрать блок питания для светодиодной ленты по техническим характеристикам, расчёт мощности
Источник
Правильный расчет резистора для светодиода, подбор резистора по цветовой маркировке + онлайн калькулятор
Автор kartanxc_proelek На чтение 8 мин Просмотров 2 Опубликовано
Содержание
- Таблица напряжения светодиодов в зависимости от цвета
- Технические характеристики
- Формула расчета токоограничительного резистора для светодиода
- Онлайн калькулятор для расчета светодиодов
- Расчет величины резистора-токоограничителя
- При последовательном соединении LED
- При параллельном соединении
- Когда один светодиод
- Можно ли обойтись без резисторов?
Таблица напряжения светодиодов в зависимости от цвета
Рабочие напряжения светодиодов разные. Они зависят от материалов полупроводникового p-n перехода и связаны с длиной волны светового излучения, т.е оттенок цвета свечения.
Таблица номинальных режимов различных оттенков цвета для расчета стойкости к огню приведена ниже.
| Оттенки белого | 3–3,7 |
| Красный | 1,6-2,03 |
| Апельсин | 2.03-2.1 |
| Желтый | 2.1-2.2 |
| Зеленый | 2,2-3,5 |
| Синий | 2,5-3,7 |
| Фиолетовый | 2,8-4,04 |
| Инфракрасный | Не более 1,9 |
| Ультрафиолет | 3. 1-4.4 |
Из таблицы видно, что на 3 вольта можно включать излучатели всех видов света, кроме приборов с белым оттенком, частично фиолетового и всего ультрафиолетового. Это связано с тем, что приходится «растрачивать» часть напряжения источника питания на ограничение тока через кристалл.
Последовательные цепочки снижают надежность устройств, в которых они используются, примерно в то количество раз, которое соответствует количеству светодиодов. Параллельное соединение повышает надежность в той же пропорции: 2 цепи — в 2 раза, 3 — в 3 раза и т д
Но небывалая для свободного света продолжительность их работы от 30-50 до 130-150 тыс часов оправдывает падение надежности, т.к от нее программ сомк службы продавач. Даже 30-50 тысяч. 5 часов работы в день — 4 часа вечером и 1 утром каждый день — это 16-27 лет работы.
За это время большая часть ламп морально устаревает и будет утилизирована.
Поэтому последовательное соединение широко используется всеми производителями светодиодных устройств.
Технические характеристики
Постоянный номинальный ток — рабочий ток, при котором светодиод будет нормально работать и p-n переход не будет пробит и не будет перегреваться.Номинальное значение постоянного тока зависит от размера кристалла, типа полупроводника, цвета свечения.
Приямое производства — падение падение падение переход на пн-переходе ледовой при рабочем токе.
Например:
- красный (галлия фосфид) — от 1,63 до 2,03 В
- оранжевый (галлия фосфид) — от 2,03 до 2,1 В;
- желтые (галлия фосфид) — от 2,1 до 2,18 В;
- зеленый (галлия фосфид) — от 1,9 до 4 В;
- синий (селенид цинка) — от 2,48 до 3,7 В;
- фиолетовый (индия-галлия нитрид) — от 2,76 до 4 В.
Максимальное обратное напряжение светодиода – это напряжение обратной полярности, при котором происходит пробой кристалла и светодиод выходит из строя.
Максимальная рассеиваемая мощность — мощность, которую корпус светодиода способен рассеивать в рабочем режиме.
Сила света количественно отражает интенсивность светового потока в определенном направлении и указывается в милликанделах.
Под световым потоком в одном люмене понимается световой поток, излучаемый точечным изотропным источником с силой света, равной одной канделе, в телесном угле один стерадиан.
Длина волны измеряется в нанометрах и характеризует цвет света, излучаемого светодиодом. Это зависит от химического состава полупроводникового кристалла, например:
Например:
- красный — от 610 нм до 760 нм;
- оранжевый — от 590 до 610 нм;
- желтый — от 570 до 590 нм;
- зеленый — от 500 до 570 нм;
- синий — от 450 до 500 нм;
- фиолетовый — от 400 до 450 нм.
Угол рассеяния светодиода измеряется в градусах.
Формула расчета токоограничительного резистора для светодиода
Для ограничения постоянного тока через светодиод в цепь включить резистор. Искомое значение находится из соотношения:
R = Uпит – UF I где, UF – прямое напряжение на светодиоде
Онлайн калькулятор для расчета светодиодов
Для автоматического расчета потребуются следующие данные:
- источник напряжения или силовой блок, В;
- исключительное прямое представление о продаже, В;
- прямой номинальный рабочий ток, мА;
- количество светодиодов в цепочке или включенных параллельно;
- шекма представления велосибода(ов).
Исходные данные можно взять из паспорта диода.
Введя их в соответствующие окна калькулятора, нажмите на кнопку «Рассчитать» и получите номинал резистора и его мощность.
| Тип соединения | Один светодиод Последующее подключение Параллельное соединение | |
| Напряжение питания | Вольт | |
| Прямое напряжение светодиода | Вольт | |
| Ток через левовод | Миллиампер | |
| Количество светодиодов | шт. | |
| Значение резистора | Ом | |
| Стандартное значение резистора | Ом | |
| Минимальная мощность резистора | Вт | |
| Общее энергопотребление | Вт |
Расчет величины резистора-токоограничителя
На практике применяют два вида расчетов – графический, по ВАХ – ВАХ конкретного диода, и математический – по его паспортным данным.
Принципиальная электрическая схема подключения излучателя к источнику питания.
На рисунке:
- Е – источный источник питания, имеющийся на выходе вышиту Е;
- «+»/«–» – полярность подключения светодиода: «+» – анод, на схемах показан треугольником, «-» – катод, на схемах – линия сечения;
- R – токоограничивающее сопротивление;
- Улед – прямое, оно же полное представление;
- I – рабочий ток через прибор;
- напряжение на резисторе обозначим как UR.
Тогда схема расчета принимает вид:
Схема расчета резистора.
Рассчитаем сопротивление для ограничения тока. Напряжение U в цепи распределяется следующим образом:
U = UR + Uled или UR + I × Rled, в вольтах,
где Rled – времяннее дифференциальное представление pn прохода.
Математическими преобразованиями получаем формулу:
R = (U-Uлед)/I, в Ом.
Значение Uled можно взять из паспортных значений.
Рассчитаем номинал токоограничивающего резистора для светодиода производства компании Cree модели Cree XM–L, имеющего бин Т6.
Его паспортные данные: типовое ULED = 2,9 В, максимальное ULED = 3,5 В, рабочий ток ILED=0,7 А.
УЛЭД = 2,9 В.
R = (U-Uлед)/I = (5-2,9)/0,7 = 3 Ом.
Расчетное значение составляет 3 Ом. Выбираем элемент с допуском точки ± 5%. Этой точности достаточно, чтобы установить рабочую точку 700 мА.
Округлять вышиту сопротивление следуе в бесплатном строении. Это уменьшит ток, световой поток диода и повысит надежность работы при более щадящем тепловом режиме кристалла.
Рассчитаем необходимую мощность рассеяния для этого резистора:
P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 Вт
Для надежности ее до бесплатной большей вышиты — 2 Вт.
Схемы последовательного и параллельного включения светодиодов широко используются и показывают особенности этих видов соединений. Последующее включение одинаковых элементов делит напряжение источника поровну между собой.
При разных внухных сопротивлениях – пропорционально сопротивлению. При параллельном соединении напряжение одинаково, а ток обратно пропорционален внутреннему сопротивлению элементов.
При последовательном соединении LED
При последовательном включении первого диода в цепочке анод подключается к «+» источника питания, а катод — к аноду второго диода. И так до последнего в цепочке, катод которого подключен к «-» источнику. Ток в последовательной цепи один и тот же во всех ее элементах. Т.е через любой светильник она одного и того же размера.
Внутренние продукты открытого, т.е. Светоизлучающий кристалл составляет десятки или сотни Ом. Если по цепочке с сопротивлением 100 Ом протекает 15-20 мА, то на каждый элемент будет приходиться 1,5-2 В. Сумма напряжений на всех устройствах должна быть меньше, чем на источнике питания. Разницу обычно гасит специальный резистор, выполняющий две функции:
- обработ номинальный рабочий ток;
- обеспечивает номинальное постоянное напряжение на светодиоде.
При параллельном соединении
Параллельное включение можно осуществить двумя способами.
Электрическая схема параллельного соединения.
На верхней картинке видно как включать не хочется. При таком концептии одно решиботы опечество токов конкурентично при идеальных кристаллах и безупречной конструкции продуцирующих продунов. Но разброс параметров полупроводниковых приборов при изображении не программы их одинаковыми. А подбор иднейдичих – строгая цена.
Разница может достигать 50-70% и более. Собрав конструкцию, получите разницу в освещении не менее 50-70%. Кроме того, выход из строя одного излучателя изменит работу всех: при обрыве цепи один погаснет, остальные будут светиться на 33% ярче и сильнее греться. Перегрев будет способствовать их деградации – изменению оттенка света и снижению яркости.
В случае короткого замыкания в результате перегрева и перегорания кристалла может выйти из строя токоограничивающее сопротивление.
Нижний вариант позволяет установить необходимую рабочую точку любых диодов даже при разной их номинальной мощности.
Схема параллельно-параллельного соединения устройств.
При напряжении 4,5 В последовательно соединены три светодиодных элемента и одно токоограничивающее сопротивление. Полученные цепочки соединяются параллельно. Через каждый диод протекает 20 мА, через все — 60 мА.
На каждом из них получается менее 1,5 В, а на токоограничителе — не менее 0,2-0,5 В. Интересно, что если использовать блок питания на 4,5 В, то с ним могут работать только инфракрасные диоды с прямым напряжением менее 1,5 В, либо нужно увеличить питание хотя бы до 5 В.
Читайте также: Электроды для сварки инвертором – как выбрать и какие лучше
Когда один светодиод
Резистор для одиночного светодиода применяют только при их мощности до 50-100 мВт. При значених частичных участниц КПД шиме питания.
Если прямое рабочее напряжение диода значительно меньше напряжения источника питания, то применение ограничительного резистора приводит к большим потерям. Электроэнергия высокого качества и стабильности, с тщательно отфильтрованными пульсациями, обеспеченная 3-5 видами защиты силового блока, не преобразуется в свет, а просто пассивно рассеивается в виде тепла.
Драйверы-стабилизаторы тока номинального значения работают на больших мощностях.
использование токоограничивающего резистора для задания рабочих характеристик светодиода — простой и надежный способ обеспечить его работу в оптимальном режиме.
Можно ли обойтись без резисторов?
Действительно, в некоторых случаях можно не использовать токоограничивающий резистор. Исключительно нами ледовой можно програмировать от двух батареек 1,5В. Поскольку его рабочее напряжение составляет 3,2 В, ток, протекающий через него, будет меньше номинального и балласт не потребуется. Конечно, при такой мощности светодиод не будет давать полноценного светового потока.
Иногда в качестве токоограничивающих элементов в цепях переменного тока вместо резисторов применяют конденсаторы (подробнее о расчете конденсатора). В качестве примера можно привести выключатели с подсветкой, в которых конденсаторы являются «безваттными» сопротивлениями.
Калькулятор светодиодного резистора• www.
doitfuzz.com Калькулятор светодиодного резистора • www.doitfuzz.com
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
61.71.81.92.02.12.22.32.42.52.62.72.82.93.03.13.23.33 .43.53.63.73.83.94.04.14.24.34.4
1Резистор для подключения к светодиоду. Калькулятор и понятия.
Введение
Нам всегда нужно подключать резистор последовательно с нашими светодиодами, чтобы защитить и ограничить ток через них.
Если несколько светодиодов соединены последовательно или параллельно, для всех них можно использовать один резистор:
Калькулятор
| Входные данные: | ||
| Количество светодиодов (N) | 123456789101112131415 | |
| Напряжение светодиода (В светодиод ) | В | |
| Ток светодиода (I светодиод ) | мА | |
| Напряжение питания (В и ) | В | |
| Результаты: | ||
| Сопротивление (R) | Ом | |
| Мощность резистора (P R ) | Вт | |
| Общая мощность цепи (P T ) | Вт | |
| Суммарный ток (I T ) | мА | |
Пояснение
Для этого расчета мы используем закон Ома (V = R-I).
Во-первых, нам нужно знать напряжение и ток, необходимые для светодиодного диода. Эта информация взята из технического описания светодиодов.
Затем мы должны рассчитать ток, который должен протекать через резистор.
Если имеется только один светодиод, ток через резистор (I T ) равен току через светодиод (I led ) и напряжению питания
(Vi) равно падению напряжения на резисторе плюс падение напряжения на светодиоде:
- В i = В светодиод + В R
поэтому падение напряжения на резисторе равно: V R = V i — V led
Значение сопротивления получается простым применением закона Ома:
- Р = В Р /И Т
Если несколько светодиодов соединены параллельно, ток через резистор равен сумме токов через все светодиоды.
Если светодиоды подключены
при последовательном соединении ток через них такой же, как и ток через резистор.
Теперь нам нужно узнать напряжение резистора.
Для этого нужно иметь в виду, что, в отличие от токов, напряжения последовательно соединенных элементов складываются.
Суммарная мощность рассчитывается по следующему уравнению P T = V i · I T
Мощность резистора можно рассчитать как P R = R · I T 2 . Это значение важно, поскольку
мы должны использовать резистор, который способен рассеивать по крайней мере эту мощность.
Обратите внимание, что при достаточно большом напряжении питания общая потребляемая мощность (P T ) комплекта светодиодов последовательно
вероятно, может быть намного ниже, чем при параллельном подключении.
