Как рассчитать сопротивление резистора для светодиода. Какие параметры светодиода нужно учитывать при расчете. Почему важно использовать токоограничивающий резистор. Как правильно подключить светодиод с резистором.

Основные параметры светодиодов для расчета сопротивления

При расчете сопротивления резистора для светодиода (LED) необходимо учитывать следующие ключевые параметры:

• Номинальный (рабочий) ток (Iн)
• Падение напряжения при номинальном токе (Uн)
• Максимальная рассеиваемая мощность (Pmax)
• Максимально допустимое обратное напряжение (Uобр)

Из всех перечисленных параметров наиболее важным является рабочий ток. Именно он определяет оптимальный режим работы светодиода, при котором обеспечиваются номинальные значения светового потока, рабочего напряжения и рассеиваемой мощности.

Зачем нужен токоограничивающий резистор для светодиода

Хотя в теории светодиоды следует подключать к источникам постоянного тока, на практике их чаще всего подключают к источникам постоянного напряжения — батарейкам, трансформаторам с выпрямителями или электронным преобразователям напряжения (драйверам). В этом случае для задания рабочего режима светодиода применяют простое и эффективное решение — последовательное включение токоограничивающего резистора.

Токоограничивающий (или балластный) резистор выполняет несколько важных функций:

• Ограничивает ток через светодиод до безопасного номинального значения
• Защищает светодиод от перегрузки и выхода из строя
• Стабилизирует работу светодиода при колебаниях напряжения питания
• Позволяет использовать светодиоды с разными источниками питания

Формула для расчета сопротивления резистора светодиода

Для расчета номинала токоограничивающего резистора для светодиода используется следующая формула:

R = (Uист — Uн) / Iн

где:

• R — сопротивление резистора (Ом)
• Uист — напряжение источника питания (В)
• Uн — падение напряжения на светодиоде (В)
• Iн — номинальный ток светодиода (А)

Эта формула основана на законе Ома и позволяет рассчитать необходимое сопротивление для ограничения тока через светодиод до номинального значения.

Расчет мощности резистора для светодиода

Помимо номинала сопротивления, важно также рассчитать мощность, которую будет рассеивать резистор. Для этого используется формула:

P = (Iн)^2 * R

где:

• P — мощность, рассеиваемая на резисторе (Вт)
• Iн — номинальный ток светодиода (А)
• R — сопротивление резистора (Ом)

Рассчитанное значение мощности определяет минимальную допустимую мощность резистора. Для надежной работы рекомендуется выбирать резистор с запасом по мощности в 1.5-2 раза больше расчетного значения.

Пример расчета резистора для светодиода

Рассмотрим конкретный пример расчета токоограничивающего резистора для светодиода:

Исходные данные:

• Напряжение источника питания: 12 В
• Светодиод SMD 2835 с параметрами:
  • Рабочий ток: 150 мА (0.15 А)
  • Падение напряжения: 3.2 В
  • Мощность: 0.5 Вт

Расчет сопротивления резистора:

R = (12 В — 3.2 В) / 0.15 А ≈ 58.67 Ом

Округляем до ближайшего стандартного значения: 62 Ом

Расчет мощности резистора:

P = (0.15 А)^2 * 62 Ом ≈ 1.395 Вт

Выбираем резистор с запасом по мощности: 2 Вт

Особенности параллельного подключения светодиодов

При необходимости подключения нескольких светодиодов к одному источнику питания возникает вопрос: использовать один общий резистор или отдельный резистор для каждого светодиода? Теоретически, можно применить один токоограничивающий резистор для нескольких параллельно соединенных светодиодов. В этом случае формулы для расчета будут иметь вид:

R = (Uист — Uн) / (n * Iн)

P = (n * Iн)^2 * R

где n — количество параллельно включенных светодиодов.

Однако на практике использование одного резистора для нескольких параллельных светодиодов не рекомендуется по следующим причинам:

• Увеличивается риск выхода из строя всех светодиодов при отказе одного
• Трудно обеспечить равномерное распределение тока между светодиодами
• Снижается надежность и срок службы светодиодной цепи

Правильное подключение резистора к светодиоду

Для обеспечения надежной и долговечной работы светодиода важно правильно подключить токоограничивающий резистор. Существует два варианта подключения:

1. Резистор со стороны анода (положительного вывода) светодиода
2. Резистор со стороны катода (отрицательного вывода) светодиода

Оба варианта работоспособны, но предпочтительнее размещать резистор со стороны анода. Это обеспечивает лучшую защиту светодиода от перенапряжения и случайного обратного подключения.

Схема подключения резистора к светодиоду

Типовая схема подключения светодиода с токоограничивающим резистором выглядит следующим образом:

[+] Источник питания — Резистор — Анод светодиода — Катод светодиода — [-] Источник питания

При таком подключении резистор ограничивает ток через светодиод до безопасного уровня, обеспечивая его оптимальную работу.

Можно ли обойтись без резистора при подключении светодиода

В некоторых случаях действительно можно подключить светодиод без использования токоограничивающего резистора. Однако такой подход требует очень точного соответствия параметров источника питания и светодиода.

Например, рассмотренный ранее светодиод с рабочим напряжением 3.2 В можно напрямую подключить к двум последовательно соединенным батарейкам по 1.5 В. В этом случае суммарное напряжение источника (3 В) будет немного меньше рабочего напряжения светодиода, что естественным образом ограничит ток.

Однако у такого решения есть существенные недостатки:

• Светодиод будет работать не на полную мощность
• При небольшом увеличении напряжения источника светодиод может выйти из строя
• Срок службы светодиода может сократиться из-за нестабильного режима работы

Поэтому в большинстве случаев использование токоограничивающего резистора является оптимальным решением, обеспечивающим надежную и долговечную работу светодиода.

Расчет сопротивления резистора для светодиода

Светоизлучающие диоды, характеризуются рядом эксплуатационных параметров:

• Номинальный (рабочий) ток – I_н;
• падение напряжения при номинальном токе – U_н;
• максимальная рассеиваемая мощность – P_max;
• максимально допустимое обратное напряжение – U_обр.

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 (U_ист), рабочее падение напряжения на диоде и его номинальный ток. Формула для расчета выглядит следующим образом:

R = (U_ист — U_н) / I_н

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

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

P = (I_н)² ⋅ R

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

Пример расчета резистора для светодиода 12 В

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

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

R = (12 — 3,2) / 0,15 ≈ 60

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

Теперь вычислим рассеиваемую мощность на сопротивлении.

P = (0,15)² ⋅ 62 ≈ 1,4

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

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

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

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

Параллельное соединение

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

R = (U_ист — U_н) / (n ⋅ I_н)

P = (n ⋅ I_н)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.

Пример правильного подключения резистора

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.

Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)

svetodiodinfo.ru

Онлайн расчёт сопротивлений проводов. Площадь сечения проводов от мощности.

На первый взгляд может показаться, что эта статья из рублики «Электрику на заметку».
С одной стороны, а почему бы и нет, с другой — так ведь и нам, пытливым электронщикам, иногда нужно рассчитать сопротивление обмотки катушки индуктивности, или самодельного нихромового резистора, да и чего уж там греха таить — акустического кабеля для высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуры.

Формула тут совсем простая R = p*l/S, где l и S соответственно длина и площадь сечения проводника, а p — удельное сопротивление материала, поэтому расчёты эти можно провести самостоятельно, вооружившись калькулятором и Ля-минорной мыслью, что все собранные данные надо привести к системе СИ.

Ну а для нормальных пацанов, решивших сберечь своё время и не нервничать по пустякам, нарисуем незамысловатую таблицу.

ТАБЛИЦА ДЛЯ РАСЧЁТА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА

Страница получилась сиротливой, поэтому помещу-ка я сюда таблицу для желающих связать своё время с прокладкой электропроводки, подключить мощный источник энергопотребления, либо просто посмотреть в глаза электрику Василию и, «похлёбывая из котелка» задать справедливый вопрос: «А почему, собственно? Может разорить меня решил? Зачем мне тут четыре квадрата из бескислородной меди для двух лампочек и холодильника? Из-за чего, собственно?»

И расчёты эти мы с вами сделаем не от вольного и, даже не в соответствии с народной мудростью, гласящей, что «необходимая площадь сечения провода равна максимальному току, делённому на 10», а в строгом соответствии нормативными документами Минэнерго России по правилам устройства электроустановок.
Правила эти игнорируют провода, сечением, меньшим 1,5 мм². Проигнорирую их и я, а за компанию и алюминиевые, в силу их вопиющей архаичности.
Итак.

РАСЧЁТ ПЛОЩАДИ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ

Потери в проводниках возникают из-за ненулевого значения их сопротивления, зависящего от длины провода.
Значения мощности этих потерь, выделяемых в виде тепла в окружающее пространство, приведены в таблице.

В итоге к потребителю энергии на другом конце провода напряжение доходит в несколько урезанном виде — меньшим, чем оно было у источника. Из таблицы видно, что к примеру, при напряжении в сети 220 В и 100 метровой длине провода, сечением 1,5мм², напряжение на нагрузке, потребляющей 4 кВт, окажется не 220, а 199 В.
Хорошо, это или плохо?
Для каких-то приборов — безразлично, какие-то работать будут, но при пониженной мощности, а какие-то взбрыкнут и пошлют Вас к едрене фене вместе с вашими длинными проводами и умными таблицами.
Поэтому Минэнерго — минэнергой, а собственная голова не повредит ни при каких обстоятельствах. Если ситуация складывается подобным примеру образом — прямая дорога к выбору проводов, большего сечения.

 

vpayaem.ru

Калькулятор намотки спирали для электронной сигареты

Калькулятор намотки спирали для электронных сигарет

С помощью онлайн калькулятора намотки проводят расчёты, необходимые для установки от 1 до 4 спиралей и определения подходящего диапазона мощности тока для их оптимальной работы. Поддерживаются расчеты для койлов, которые состоят максимум из 6-ти паралелных проводов, диаметром от 0.10 до 1.02 миллиметров. Рекомендованная калькулятором спирали мощность позволяет избегать перегрева жидкости, слишком быстрого «коксования» койлов, подгорания ваты, которое сильно влияет на вкусовые свойства намотки. Рассмотрим функционал калькулятора и ознакомимся с исходными параметрами:

1. Количество проводов: укажите число паралельних проводов в спирали.
2. Количество спиралей: поставьте необходимое число койлов для установки.
3. Тип спирали: укажите вариант:

• Normal – расположение витков отдельное.
• Micro – плотно прилегающие друг к другу витки.
• Clapton – у провода дополнительная оплётка из другой проволоки с меньшим поперечным сечением (внешний вид: как струна для гитары).

Диаметр провода – укажите величину диаметра.

Диаметр витка – поставьте число, равное диаметру базы для намотки.

Число витков – укажите количество витков. Доступен выбор полного витка и половины.

Если используете две сплетенные между собой проволки, то отметьте подпункт «Косичка».

Длина ножки — длина проволоки от окончания спирали до крепления.

Тип провода – смотрите маркировку на упаковке. Распространённый — Kanthal A1.

Шкала Battery – рабочее напряжение. Онлайн-калькулятор даст подсказку про подходящее значение. Всё зависит от сопротивления. Синий цвет означает, что койлы будут нагреваться плохо, зеленый – оптимальная величина, красный цвет указывает на перекал.

Как пользоваться калькулятором намотки

Допустим, необходимо сделать намотку на дрипку. Рассчитаем для Kangertech KBOX Mini TC. В итоге, максимальная отдача тока – 20 Ампер, напряжение – до 4 Вольта. Две спиральки. Приемлемая толщина электропровода – 0.5-0.7 миллиметров. Тонкий провод плох для этих мощностей, толстый – скорее будет слаб.

Проставляем исходные параметры:

1. Количество проводов — «1».
2. Количество спиралей – «2».
3. Тип — Микрокойл.
4. Толщина провода – указываем 0.51 миллиметров.
5. Диаметр витка – указываем 2.25 миллиметра (идеально для дрипки).
6. Количество витков – оставляем без изменений. Параметр выставим позже.
7. Длину ножек оставляем без изменений.
8. Мотаем из кантала, поэтому указываем Kanthal A1
9. Двигаем ползунок батареи к отметке 4 Вольта.

Смотрим результат расчета.

Получилась спираль с сопротивлением в 0.25 Ohm, оптимальное значение мощности – 62.75 Watt, рекомендуется установить 44.57 Watt. Расчёт показал, что спираль потребляет ток в 15.69 Ампер. Этот результат для платы на 1 аккумулятор близок к идеалу.

Если параметры не подходят, то поэкспериментируйте с количеством витков. Но при увеличении числа витков разогреть спираль будет сложнее. А если уменьшить, то рабочая площадь испарения сократиться. Помните, что идеальное решение – это найти «золотую середину».

Отзывы о работе калькулятора спирали оставляйте, пожалуйста, в комментариях ниже.

cloudfall.com.ua