Подбор сопротивления для светодиода: Как рассчитать ограничивающий резистор

Как правильно рассчитать сопротивление резистора для светодиода. Какие параметры нужно учитывать при расчете. Зачем нужен токоограничивающий резистор для светодиода.

Зачем нужен ограничивающий резистор для светодиода

Светодиод является полупроводниковым прибором, который пропускает электрический ток только в одном направлении. При этом для стабильной и долговечной работы светодиода необходимо ограничивать протекающий через него ток.

Основные причины, по которым светодиоду необходим ограничивающий резистор:

• Защита от перегрева и выхода из строя при превышении максимально допустимого тока
• Стабилизация рабочего тока для обеспечения заявленной яркости свечения
• Компенсация разброса параметров светодиодов одной партии
• Возможность питания от источников с более высоким напряжением

Без токоограничивающего резистора даже небольшое превышение напряжения питания может привести к резкому росту тока и быстрому выходу светодиода из строя. Поэтому правильный расчет и подбор ограничивающего резистора является важной задачей при работе со светодиодами.

Основные параметры для расчета резистора

Для корректного расчета ограничивающего резистора необходимо знать следующие параметры:

• Напряжение источника питания (U пит)
• Прямое падение напряжения на светодиоде (U св)
• Номинальный рабочий ток светодиода (I ном)

Прямое падение напряжения и номинальный ток обычно указываются в технической документации на светодиод. Если эти данные неизвестны, можно ориентироваться на типовые значения:

• Красные, желтые, оранжевые светодиоды: U св = 1.8-2.4 В
• Зеленые, синие, белые светодиоды: U св = 3.0-3.6 В
• Номинальный ток: 10-30 мА для индикаторных, 350-1000 мА для мощных светодиодов

Формула расчета сопротивления резистора

Для расчета сопротивления ограничивающего резистора используется следующая формула:

R = (U пит — U св) / I ном

Где:

• R — сопротивление резистора (Ом)
• U пит — напряжение источника питания (В)
• U св — прямое падение напряжения на светодиоде (В)
• I ном — номинальный рабочий ток светодиода (А)

Рассмотрим пример расчета для светодиода с U св = 2.0 В и I ном = 20 мА, питание от источника 5 В:

R = (5 В — 2 В) / 0.02 А = 150 Ом

Таким образом, для данного светодиода потребуется резистор сопротивлением 150 Ом.

Расчет мощности резистора

Помимо сопротивления, важно правильно рассчитать требуемую мощность резистора. Для этого используется формула:

P = (U пит — U св) * I ном

Где P — мощность резистора (Вт).

Для нашего примера:

P = (5 В — 2 В) * 0.02 А = 0.06 Вт

Рекомендуется выбирать резистор с запасом по мощности в 2 раза. То есть в данном случае подойдет резистор мощностью 0.125 Вт или 0.25 Вт.

Особенности расчета для светодиодных лент

При подключении светодиодных лент также необходимо рассчитывать ограничивающий резистор. Особенности расчета:

• Учитывается суммарное падение напряжения на всех последовательно соединенных светодиодах
• Ток рассчитывается исходя из количества параллельных цепочек светодиодов
• При большой длине ленты учитывается падение напряжения на проводниках

Для типовой светодиодной ленты на 12 В с 3 светодиодами в сегменте расчет будет следующим:

U св общее = 3 * 3.2 В = 9.6 В

I ном = 20 мА на сегмент

R = (12 В — 9.6 В) / 0.02 А = 120 Ом

Таким образом, для подключения метра такой ленты потребуется резистор 120 Ом.

Как подобрать резистор нужного номинала

После расчета необходимо подобрать резистор подходящего номинала из стандартного ряда. Основные рекомендации:

• Допускается отклонение сопротивления в пределах ±10% от расчетного
• При отсутствии точного номинала лучше выбрать ближайшее большее значение
• Для получения нужного сопротивления можно использовать параллельное или последовательное соединение резисторов
• Мощность резистора должна быть с запасом в 1.5-2 раза от расчетной

Для точной настройки тока можно использовать переменный резистор (потенциометр) с последовательно включенным постоянным резистором.

Схемы подключения ограничивающего резистора

Существует два основных варианта подключения токоограничивающего резистора к светодиоду:

Последовательное включение

Это классическая и наиболее распространенная схема. Резистор включается последовательно со светодиодом. Преимущества:

• Простота подключения
• Надежная защита светодиода
• Возможность точной настройки тока

Параллельное включение

В этой схеме резистор подключается параллельно светодиоду. Особенности:

• Используется редко, в основном для индикаторных светодиодов
• Позволяет получить более резкое включение/выключение
• Требует более точного подбора номинала резистора

В большинстве случаев рекомендуется использовать классическую последовательную схему включения ограничивающего резистора.

Типичные ошибки при расчете резистора для светодиода

При расчете и подборе токоограничивающего резистора для светодиода следует избегать следующих распространенных ошибок:

• Использование резистора со слишком малым сопротивлением, что приводит к превышению тока
• Выбор резистора недостаточной мощности, вызывающий его перегрев
• Игнорирование разброса параметров светодиодов одной партии
• Неправильный учет падения напряжения при последовательном соединении нескольких светодиодов
• Пренебрежение температурной зависимостью параметров светодиода

Внимательный подход к расчету и правильный выбор компонентов позволит обеспечить стабильную и долговечную работу светодиодов в вашем устройстве.

Заключение

Правильный расчет и подбор ограничивающего резистора является важным этапом при работе со светодиодами. Это позволяет:

• Защитить светодиод от перегрева и преждевременного выхода из строя
• Обеспечить стабильную яркость свечения
• Использовать светодиоды с разными источниками питания
• Компенсировать разброс параметров однотипных светодиодов

Придерживаясь описанной методики расчета и рекомендаций по выбору компонентов, вы сможете создавать надежные и эффективные светодиодные устройства. При возникновении сложностей рекомендуется обратиться к специалисту или использовать онлайн-калькуляторы для расчета резисторов.

Расчёт резистора для светодиода и подключение > Флэтора

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 потрeбляющими 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 автотрaнcформатор, или переменный резистор. При этом можно спалить несколько таких полупроводниковых элементов. Этот способ скорее теоретический, чем пpaктический, 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 хаpaктерно 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, потрeбляющему 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 хаpaктеристики 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.

Видео расчета светодиода

Подключение счетчика через трaнcформаторы тока



О генераторах на транзисторе: схема генератора на транзисторе DIY

Автоколебательные транзисторные приборы: принципы работы и общее устройство. О генераторах на транзисторе: схема генератора на транзисторе DIY. Изображение на электрических схемах. Схемы генераторов на транзисторах….

21 02 2023 3:48:29

Люминесцентные лампы и светильники — выбор и подключение

Сравнение двух источников света: люминесцентные лампы и светильники и светодиодные источники света. Их подключение, демонтаж и монтаж….

20 02 2023 21:25:14

Технические хаpaктеристики и принцип работы магнитных пускателей

Целевое назначение магнитного пускателя. Конструкция и технические параметры различных магнитных пускателей. Магнитные пускатели: принцип работы и различные типы устройств. Монтаж и подключение электромагнитного пускателя….

19 02 2023 4:38:15

Катоды и аноды: отрицательно и положительно заряженные электроды

Определение положительно и отрицательно заряженного электрода. Применение катода и анода в теории и пpaктике. Применение в электрохимии. Использование катодов и анодов в вакуумных электронных приборах. Маркировки….

18 02 2023 19:30:40

Таблицы по диаметру провода и сечению проводов: расчет допустимой мощности проводников

Общая информация о кабеле и проводе. Измерение сечения проводника по диаметру. Таблица: диаметр провода — сечение провода, как рассчитать допустимую мощность для проводников. Сечение сегментного кабеля….

17 02 2023 15:39:35

Таблица расчета мощности и напряжения: определяем число ватт и ампер

Как можно рассчитать число ампер в сети с применением закона Ома. Амперы как единицы измерения силы. Таблица единиц измерения и расчета мощности и напряжения. Для чего нужен амперметр. Техника безопасности при работе с электрическим током….

16 02 2023 16:44:38

Кабель ПУГНП: техническая хаpaктеристика, назначение, варианты монтажа кабеля

Технические хаpaктеристики кабельной продукции. Кабели ПУГНП: назначение кабеля, сфера применения, отличия кабелей серии ПУГНП от прочих проводов. Материал изготовления ПУГНП-кабеля….

15 02 2023 19:33:21

Как плавно включать лампы накаливания 220: диммеры плавного включения

Подключение с использованием блока защиты. Как изготовить блок защиты самостоятельно: принцип работы устройства. Использование диммирования. Микросхемы для фазового регулирования….

14 02 2023 7:36:58

Основные определения и правила прокладки электропроводки

Основные определения и правила прокладки электропроводки. Прокладка проводов выполняется после составления исполнительной схемы, учитывая некоторые нюансы….

13 02 2023 13:48:29

О контуре заземления и нормах ПУЭ: как заземлить частный дом

Что такое контуры заземления. Какие для контуров заземления нормы ПУЭ. Конструкции контура заземления. Как правильно заземлить частный дом по нормативам. Влияние почвы на заземление….

12 02 2023 2:20:41

Как сделать внешнюю антенну для 4G модема: разновидности и хаpaктеристики

Для чего LTE модему нужна внешняя антенна 4G. Технические хаpaктеристики самодельных 4G антенн для мобильных модемов. Как сделать выносную 4G своими руками: схема и инструменты….

11 02 2023 14:13:29

Определение мощности резистора: можно ли узнать по размеру детали

Формула скорости потрeбления энергии резистором. Как определить мощность резистора. Типы и обозначения резисторов. Нагрев детали в зависимости от сопротивления. Мощности резисторов: можно ли узнать по размеру детали, расшифровки маркировок….

10 02 2023 9:27:23

О генераторе Тесла: схема простейшего бестопливного генератора своими руками

Генератор Тесла или вечный двигатель? Определение альтернативной энергетики. Tрaнcформатор и генератор Николы Теслы. Изготовление генератора своими руками в домашних условиях. Схемы сборки и запитки основных узлов….

09 02 2023 0:33:59

Рейтинг производителей автомобильных аккумуляторных батарей (АКБ)

Особенности выбора автомобильной аккумуляторной батареи. Выбор АКБ по параметрам двигателя автомобиля. Параметры разрядки, габариты, дата выпуска аккумулятора. Производители аккумуляторных батарей. Рейтинг лучших автомобильных аккумуляторов….

08 02 2023 23:25:16

Ремонт электрооборудования залог его длительной эксплуатации

Ремонт электрического оборудования важная функция. Правильная организация поможет обеспечить работоспособность и продлить срок службы….

07 02 2023 2:48:17

Точечные светильники — конструкция, выбор и монтаж

Что представляют собой точечные светильники. Как грамотно организовать подготовительный и монтажный процесс подключения точечного светильника…

06 02 2023 19:36:14

О видах поражения электротоком человека: влияние электрического тока на организм

Действие тока на организм: термическое, химическое, биологическое и механическое воздействие электротока на человека. Классификация поражения током. Первая помощь при поражении электрическим током….

05 02 2023 17:44:19

Об индивидуальных средствах защиты от поражений электрическим током

Классификация индивидуальных средств защиты от поражений электрическим током. Таблица защитных средств в ЭУ. Защитная одежда и другие элементы защиты тела. Защита органов дыхания и от падения с высоты. …

04 02 2023 23:55:48

Как заменить электросчетчик в квартире: сколько стоит поменять электрический счетчик

Когда нужна установка нового прибора. Общий порядок и требования к замене электросчетчика в квартире. Разграничение зон ответственности. В каких случаях можно заменить электросчетчик в квартирах бесплатно….

03 02 2023 16:17:26

Подбор конденсатора нужной мощности: нужна ли большая емкость конденсаторов

Подразделения конденсаторов по возможности изменения емкости. Основные параметры и сокращенные обозначения. Конденсатор: принципы подбора и определение мощности гасящего или балластного конденсатора. Можно ли поставить конденсатор большей емкости….

02 02 2023 13:45:22

Электростатическое поле и перемещение заряда в проводнике: какую работу делает поле

Физическое объяснение потенциала. Образование электрического поля и его особенности. Понятие однородных электрических полей. Энергия по перемещению положительно заряженной частицы….

01 02 2023 10:30:54

Определение механического резонанса: амплитуда, период, частота колебаний.

Польза и вред механических резонансов. Добротность колебательной системы. Положительные и отрицательные стороны резонанса. Частота резонанса. Электромеханические резонаторы. Достижения размытия резонанса. Кварцевые резонаторы и электромеханические фильтры….

31 01 2023 2:46:28

О защитном заземлении: что это такое, принцип работы, сопротивление почвы

Что нужно знать о защитных заземлениях. Правила монтажа защитного заземления в частном доме с учетом сопротивления грунта. Защитное заземление: области применения от промышленных электроустановок до квартиры….

30 01 2023 15:53:33

Какой кабель нужен для подключения плиты — схема питания

Какой кабель нужен для подключения плиты? Если плита оснащена реле и адаптерами, прилагаемыми вилками и монтажными коробками, считайте, что повезло. …

29 01 2023 18:51:51

Как рассчитать сердечник и витки самодельных катушек индуктивности

Расчет параметров катушки индуктивности: как рассчитать индуктивность однослойной намотки и прямого провода. Дроссель с сердечником: рассчитываем параметры обмотки, намотанной на каркас, диаметром намного меньше длины. Формулы….

28 01 2023 13:40:21

Принцип работы термопары: подключение преобразователя хромель-алюмень

Назначение термоэлектрического преобразователя. Принцип работы термопары. Разновидности и конструктивные особенности термопар. Конструктивные особенности термопар, типы и хаpaктеристики….

27 01 2023 11:43:30

Умный дом — создаем автономную систему

Перечень функций которые выполняет умный дом, варианты применяемого оборудования, а также проектирование умного дома. Как работает система….

26 01 2023 0:59:57

Гелевые аккумуляторы для автомобиля: плюсы и минусы гелевых АКБ

Главный принцип работы гелевого аккумулятора. Конструкция и особенности гелевых аккумуляторных батарей. Специфика зарядки гелевой батареи. Автомобильная гелевая аккумуляторная батарея: достоинства и недостатки….

25 01 2023 12:43:15

Определение электрического тока

Что называют электрическим током. В каких единицах измеряется сила или величина электрического тока. Что представляет собой электрический ток. Проводники и полупроводники. Законы для электротока. Хаpaктеристики электроцепи….

24 01 2023 0:50:12

Как обозначаются конденсаторы на схемах: основные параметры и емкость

Обозначение конденсаторов на схеме. Технологическое подразделение конденсаторов на типы: электростатические, электролитические, двуслойные изделия. Конденсаторы с постоянной емкостью. Код номера конденсатора….

23 01 2023 13:55:38

Измерение тока прикосновения и напряжения

Что такое напряжение прикосновения и методы его измерения. Приборы предназначенные для измерения тока напряжения. Меры электробезопасности. Электротравмы: местные и общие (общее поражение электрическим током)….

22 01 2023 6:21:40

Подсветка потолка: виды подсветки, подбор светодиодной ленты

С развитием осветительной аппаратуры постоянно появляются новые дизайнерские решения: неоновая подсветка, светодиодная, люстры и точечные светильники….

21 01 2023 9:53:50

Что делать в случае боя энергосберегающих ламп: сколько ртути содержит одна лампа

Устройство и принцип люминисцентного источника света. Опасности попадания ртути в организм человека. Разбилась лампочка энергосберегающая: что делать, какова опасность для здоровья человека?…

20 01 2023 21:55:41

Газонаполненные лампы — классификация и сфера применения

Газонаполненные лампы и их особенности, классификация, недостатки и сфера применения. Чем они отличаются от ламп накаливания. …

19 01 2023 9:58:58

Как ток в квартирной розетке — постоянный или переменный?

Классификация типов тока на два вида: постоянный и переменный. Сила тока. Требования к сети и виды квартирных розеток. В розетке постоянный ток или переменный?…

18 01 2023 14:59:34

Регулятор мощности для паяльника своими руками: принцип работы и разновидности

Виды паяльников с регуляторами мощности. Для чего нужна регулировка температуры жала паяльника. Способы самостоятельного изготовления регуляторов мощности для паяльников из резистора, тиристора и симистора. Схемы регуляторов диммерная или ступенчатая….

17 01 2023 8:51:42

Емкость конденсаторов: как рассчитать с помощью онлайн калькулятора

Определение емкости конденсатора по структурным размерам. Формулы для расчета емкостей конденсаторов. Конденсаторы с переменной емкостью и их хаpaктеристики. Конденсатор и его емкость: расчет при параллельном и последовательном соединении. …

16 01 2023 22:51:38

Технические хаpaктеристики и расшифровка КВВГНГ LS-кабелей

Маркировка контрольных проводов и кабелей согласно ГОСТу. Конструкция КВВГНГ LS: требования предъявляемые к изоляции провода. Технические хаpaктеристики КВВГНГ-провода. Конструктивные хаpaктеристики проводов КВ-ВГНГ (таблица)….

15 01 2023 6:50:37

О постоянных магнитах: назначение, свойства, принципы взаимодействия магнитов

Природа магнетизма: демонстрация свойств магнита в притягивании к себе металлических предметов. Виды магнитов: естественные и искусственные. Применение постоянных магнитов….

14 01 2023 1:48:30

Расчет потрeбляемой мощности электроприбора

Рассмотрим два простых способа расчета потрeбляемой мощности электроприборов. Этот навык полезен для отслеживания потрeбляемой энергии….

13 01 2023 1:15:38

Нормы освещения многоквартирных домов, подъездов и придомовых территорий

Какие требования должны быть учтены при оформлении и организации освещения подъездов, подвалов и придомовых территорий многоквартирных зданий. …

12 01 2023 17:23:19

О выключателях с подсветкой: схема подключения выключателей со светодиодами

Устройство и установка выключателя с встроенной подсветкой. Самая простая схема подключения для выключателя со светодиодом. Изготовление выключателей с подсветкой своими руками в домашних условиях….

11 01 2023 23:16:31

Бактерицидная лампа: классификация, выбор, применение

Бактерицидные лампы – источники освещения, позволяющие очистить воздух помещения и воду от бактерий различного происхождения….

10 01 2023 10:12:22

Формула расчета падения делителя напряжения на резисторе: онлайн калькулятор

Правило и применение делителя напряжений в радиоэлектронике. Принцип делителей напряжений, виды схем и расчетные формулы. Закон Кирхгофа и закон Ома. Примеры расчетов. Калькулятор онлайн….

09 01 2023 23:47:24

Типы ламп освещения: бытовые, уличные и другие

Лампы освещения накального, газоразрядного и светодиодного типов применяются для разных целей. Их используют в быту, на производстве и др. объектах….

08 01 2023 11:13:47

Классификация профессионального электроинструмента: классы по электробезопасности

Профессиональный электроинструмент: классификация приборов. Аккумуляторный или сетевой. Требования к профессиональному электроинструменту. Преимущества профессиональных инструментов и электроинструментов….

07 01 2023 2:49:47

Защита IP: стандарт по ГОСТ (степени защит)

От чего защищается электрооборудование. Государственный стандарт (ГОСТ) степеней защиты IP. Интерпретация кодов. Применение устройств с конкретными индексами. Расшифровка дополнительных букв в кодах. Особенности использования IP-кодировки…

06 01 2023 10:38:51

Технические хаpaктеристики и свойства конденсатора 2A-104-J

Конденсатор 2A-104-J. Общая информация, эксплуатационные и предельные параметры конденсаторов 2A104J. Особенности применения конденсатора 2A 104 J. Плёночные конденсаторы с диэлектриком из полиэтилентерефталата….

05 01 2023 4:31:15

Простые схемы для начинающих радиолюбителей для пайки в домашних условиях

Мастерская радиолюбителя: радиосхемы своими руками для дома. С чего начать, что можно сделать. Необходимый минимум инструментов и расходников. Общие правила работы с радиосхемами. Пайка в домашних условиях….

04 01 2023 0:37:39

Электрическое сопротивление человеческого тела: значение в омах

Электрическое сопротивление тела человека. Человек как проводник электрического тока. Значение полного сопротивления тел людей. Место приложения электротока и значение его показателей. Физиологические факторы и показатели окружающей среды….

03 01 2023 12:17:46

Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::

вопросы и ответы / Хабр

Мой рассказ о том, как за пять минут модифицировать светодиодную лампу, чтобы значительно продлить ей срок жизни, вызвал огромный интерес.
У многих возникли вопросы и сомнения. Постараюсь ответить на вопросы и развеять сомнения.

Мою статью на разных площадках прочитали уже более 880 тысяч человек (442 тыс на Пикабу, 261 тыс дочитываний в Дзене (показов 2.9 млн), 113 тыс на Хабре (https://habr.com/ru/company/lamptest/blog/547730/), 20 тыс на Mysku, 45 тыс в ЖЖ). Общее количество комментариев превысило 2500. Я физически не могу ответить на каждый, но отвечу на самые часто встречающиеся.

Впервые в интернете увидел этот способ лет назад, что здесь нового?

Я не претендую на идею. Я лишь нашёл лампочку, идеально подходящую для переделки, подробно рассказал, как её модифицировать и измерил её параметры до и после переделки. Об этом способе я узнал из блога израильтянки Амит Терко.

Не понял -«ломаем резистор». Ломаем и разъединяем или ломаем резистор и паяем ножки?
Судя по картинке, там припой вместо R2? Или я ошибаюсь, и должен быть разрыв?

Резистор должен быть разорван. На фото остатки от сломанного резистора (у него проводящий слой был сверху, а остальное просто керамика).

«Ну хоть бы выпаять предложил, а не выломать».
«Зачем ломать, можно просто отпаять».
«А можно отпаять, а не ломать?»

Плата у лампы алюминиевая и отпаять резистор будет непросто. Да и паять умеют далеко не все, а выломать сможет каждый, у кого «прямые» руки.

Интересно, а насколько велика мощность рассеивания у R1? И не будет ли он перегреваться, и в конце концов сгорит?

Эти резисторы подключены ко входу микросхемы и задают ток. Мощность, рассеиваемая на них, мала.
Вот типовая схема светодиодной лампы с импульсным драйвером (токозадающие резисторы RS1, RS2).

Интересно, зачем ставят два резистора, а не один?

Чтобы можно было точнее подобрать общее сопротивление и, соответственно, ток через светодиоды.

А что у всех 2 резистора и у любой стало быть надо ломать именно второй резистор?

В дешёвых лампах ради экономии ставят один резистор. Для переделки такой лампы придётся заменять резистор на другой большего номинала.

Если резистора два, и они стоят параллельно, нужно ломать тот, у которого номинал больше.

А если вместо R2 (5.6 Ом) отпаять сопротивление R1 (2.7 Ом) — насколько снизится яркость и температура?

Снизится сильно, так делать не стоит.

А после переделки параметры, кроме температуры, замерял? Как там с пульсацией и CRI?

Измерял. Ничего не меняется.

А не проще ли сразу купить лампу менее мощную и не заморачиваться «тюнингом»?

Нет! У менее мощной лампы меньше светодиодов, которые точно так же «работают на износ». Модифицируя лампу, мы даём возможность светодиодам работать в щадящем режиме.

Как снять колпак?

У лампочки Navigator, которую я нашёл для переделки, колпак можно просто оторвать рукой. У других ламп снять колпак может быть очень непросто. Советуют прогреть его феном прежде, чем пытаться оторвать. Осторожно! У очень старых ламп (например первых IKEA) колпак стеклянный и при попытке его оторвать можно сильно пораниться.

Как поставить колпак обратно, чтобы он не отвалился при вкручивании?

У того же Навигатора колпак защёлкивается и держится хорошо. У других ламп можно зафиксировать колпак двумя каплями суперклея.

Я конечно скорее всего чего-то не понимаю но если I=U/R то при уменьшении сопротивления ток возрастает… соответственно вырастает и мощность… или я чего то не понимаю?

В лампе, которую мы модифицируем, два резистора соединены параллельно. Когда мы отламываем один, общее сопротивление увеличивается.

А как нашли, что у лампы навигатор кишки снаружи? Светили в магазинах чем-то через матовую колбу?

Просто разобрал несколько ламп и нашёл подходящую.

Производители тоже вас читают и модифицируют изделия так чтобы нельзя было так легко влезть и «подкрутить». Такую инфу нужно распространять подпольно, а иначе она очень быстро устаревает.

Вопреки устоявшемуся мнению, производитель будет только рад, если его лампа станет работать дольше. Ведь когда преждевременно сгорает лампа, покупатель старается больше не покупать лампы этого производителя.

Хорошо также в пластмассовом цоколе просверлить штуки 4 отверстия диаметром примерно 4 мм. тогда горячий воздух будет выходить из лампы и снизится температура внутри, что так же увеличит срок службы лампы.

Особой конвекции там не будет и если это и продлит срок службы, то незначительно. Кстати, многие думают, что корпус целиком пластиковый, но это не так — корпус лампы представляет собой алюминиевый стакан-теплоотвод, снаружи покрытый пластиком.

«Если есть место в патроне или выключателе, можно последовательно с лампой подключить конденсатор 0.5÷1 мкФ. Зависит от мощности лампы, на 160 ÷250в. Яркость упадет но работать будет вечно.»

Нет, если лампа с импульсным драйвером, это не работает.

«Если лампочка в (под) закрытым плафоном проще просто отодрать рассеиватель у лампочки и теплоотвод возрастет и яркость увеличится, а ресурс должен повыситься (перегрев светодиодов уменьшится, а у радиатора лампочки теплоотвод улучшиться), но плафон должен быть обязательно закрытого типа, защита от дураков и детишек. »

Если снять плафон, яркость в целом увеличится всего на 5-8% (https://ammo1.livejournal.com/1220220.html) и сильно уменьшится угол освещения. Перегрев действительно немного уменьшится, но не так значительно, как при уменьшении тока.

За счёт чего выросла энергоэффективность?

Энергоэффективность светодиода зависит от приложенного тока. Чем ниже ток, тем выше эффективность.

А если лампа с раздельными платами, что нужно там отломать?

На плате драйвера обычно есть два таких же токозадающих резистора, но извлечь две платы и поставить обратно весьма непростая задача и это точно займёт не пять минут.

Какие лампы подойдут для переделки?

Для простейшей модификации с выламыванием резистора подходят лишь некоторые лампы. У них должна быть одноплатная конструкция и два токозадающих резистора, включенные параллельно. А ещё у них должен более-менее легко сниматься колпак-рассеиватель.

Многие лампы имеют двухплатную конструкцию, у них под колпаком лишь плата со светодиодами, а плата драйвера находится внутри корпуса.

Возня с разборкой и сборкой такой лампы займёт не один час (возможно даже придётся высверливать завальцовку цоколя) и на мой взгляд, это нецелесообразно.

У дешёвых ламп с одноплатной конструкцией ради экономии установлен только один резистор. Вот, например, Эра 15 Вт с датой выпуска 15.03.19.

Место под второй резистор есть, но стоит лишь один на 1.74 Ом.

Ещё пример: Старт 15 Вт с датой выпуска 08.2019.

Резистор только один на 2.87 Ом.

Для модификации таких ламп придётся заменить резистор на другой большего номинала.

Встречаются и лампы, у которых два токозадающих резистора включены не параллельно, а последовательно (один из читателей обнаружил такое у лампы OSRAM). В этом случае также придётся заменять резисторы.

Я даже не уверен на 100%, что для переделки подходят точно такие же лампы Navigator с другой датой выпуска — не исключено, что конструкция у них менялась.

Я продолжу поиск ламп, пригодных для быстрой модификации. Как только что-то найду, сделаю все измерения «до и после» и расскажу об этом.

© 2021, Алексей Надёжин

Выбор резистора для светодиода Задавать вопрос

спросил 9 лет, 8 месяцев назад

Изменено 9 лет, 5 месяцев назад

Просмотрено 794 раза

\$\начало группы\$

Это не уравнение для определения необходимого резистора для светодиодов, а скорее общая практика их выбора.

Я видел несколько схем, в которых использовались гораздо более высокие номиналы резисторов, чем те, которые я считаю необходимыми. Например, я видел конструкцию, в которой используется резистор \$330\Omega\$ для красного светодиода с прямым напряжением \$2В\$ и прямым током \$20мА\$ в цепи с \$5В. \$ предложение. По моим подсчетам, это в два раза больше, чем нужно (\$150\Omega\$).

Я читал в другом месте, что этот резистор является выбором «безопасной игры», поскольку они используют его везде и могут быть уверены, что не перегорят светодиод. Но есть ли за этим какая-то другая причина? Кроме преднамеренного уменьшения вдвое яркости светодиода.

Возможно, это продлевает срок службы светодиода? В моей схеме я выбрал теоретическое правильное значение резистора для каждого светодиода, но хочу знать, есть ли практическое правило, которое я упускаю, поскольку значения резисторов иногда довольно малы.

• светодиод
• резисторы
• выбор компонентов

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Хотя ответы @Passerby и @MichaelKaras в значительной степени охватывают это, есть еще одна вещь, которую нужно добавить:

1. Люди воспринимают интенсивность света нелинейно: при очень низкой интенсивности мы очень чувствительны даже к небольшим изменениям в яркость. С другой стороны, при более высокой интенсивности человеческий глаз без посторонней помощи почти не способен различать различия в интенсивности.

   Этот действительно интересный график прекрасно это демонстрирует: _{^{( источник )}}

   По сути, способность воспринимать изменение интенсивности очень высока, когда большая часть зрения приходится на палочки глаза ( скотопическое зрение ), и падает очень низко, когда восприятие осуществляется колбочками ( фотопическое зрение ). то есть при несколько более высокой яркости.

2. Менее критично, но полезно знать : Светодиоды светятся несколько нелинейно в зависимости от тока, при этом график спадает с линейного при увеличении тока. Наиболее заметно это с красным цветом.

   _{^{( источник )}}

Итак, вкратце:

Человеческий глаз не может заметить даже больших изменений интенсивности при более высоких уровнях света, которые светодиод генерирует при более высоких токах. Таким образом, использование вдвое или даже меньше половины номинального тока (20 мА типично для индикаторных светодиодов, 50 мА или более для мощных светодиодов) будет прекрасно работать для большинства целей индикации.

В моем дизайне, 5 мА — мой предпочтительный ток для всех светодиодных индикаторов: попробуйте, он отлично работает!

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Спецификации светодиодов, как и большинство спецификаций, основаны на средних значениях и целевых показателях. В основном указанный срок службы светодиодов составляет часы работы при x токе, y напряжении, z температуре. Для большинства «обычных» светодиодов это прямой ток 20 мА. Езжай сильнее, ярче, но жизнь укорачивается. Ведите его мягче, он тусклее, и жизнь должна быть дольше.

Помимо продления срока службы светодиода, есть еще 2 причины, по которым вы можете захотеть управлять им с более низким током. Во-первых, потому что вы экономите энергию. Если вы питаетесь от батареи, каждый мА имеет значение. Управляйте светодиодом при более низком токе, экономьте энергию, вы можете управлять им дольше. Вторая причина в том, что они вам не нужны на полной яркости. Иногда разницу между 18 мА и 20 мА даже нельзя увидеть, если не поставить два рядом для сравнения. Иногда, в зависимости от окружающего освещения, расстояния, типа светодиода и назначения, светодиод может работать при токе 4 мА, и этого достаточно. Я не могу сказать вам, сколько у меня есть вещей со слишком яркими светодиодами, которые мне нужно было заклеить лентой или модифицировать, чтобы уменьшить яркость (один из оригинальных геймбоев. Ослепление!)

Есть еще одна проблема при выборе резисторов. И это стандартные значения. У вас может не быть резистора с таким же точным значением, которое предлагает (V - VF) / I . Таким образом, вы выбираете следующий больший.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Уменьшение тока в светодиоде снизит нагрузку на диод и продлит срок его службы. Использование светодиода при номинальном максимальном токе допустимо, если вы убедитесь, что приложенное напряжение питания хорошо отрегулировано. Но учтите, что во многих случаях номинальный ток через светодиод может привести к тому, что он будет излучать больше света, чем это необходимо для некоторых приложений.

Разработчики также ограничивают ток через светодиоды по некоторым другим причинам, в том числе:

1) Работа с более низким током может продлить срок службы батарей для продуктов с батарейным питанием.

2) Длина волны излучения некоторых светодиодов зависит от силы тока, протекающего через них. В этих случаях можно использовать ограничение тока для регулировки чистоты цвета.

3) При использовании массива светодиодов на панели может наблюдаться изменение кажущейся яркости между различными светодиодами разных размеров, цветов и артикулов. Уменьшение тока в различных светодиодах на панели — это обычная схема, используемая для того, чтобы все они выглядели одинаково при одинаковой яркости.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Используйте потенциометр и, когда светодиод горит на максимальной яркости, измерьте сопротивление. Используйте резистор в пределах 50 Ом или около того. Для 9-12 вольт я использую 330 Ом или 470 Ом.

\$\конечная группа\$

1

Правильные резисторы включают светодиодное освещение

Не все резисторы одинаковы. Рост на новых рынках, таких как мощное светодиодное освещение, подчеркивает важность понимания всех аспектов применения, прежде чем правильно и безопасно указать правильный тип резистора.

Например, светодиоды должны быть правильно смещены для достижения оптимальной светоотдачи, указанной производителями. Кроме того, последовательное управление несколькими светодиодами может быть более эффективным, чем перегрузка отдельных светодиодов. Кроме того, контроль температуры является ключом к максимальному увеличению производительности, а также к поддержанию желаемого цветового тона и обеспечению надежности и длительного срока службы.

Разобравшись в расчетах смещения для некоторых типичных сценариев освещения, быстро становится очевидным, что во многих приложениях необходимый балластный резистор может рассеивать несколько ватт. Это не только диктует необходимость в подходящем высокомощном резисторе, но также может потребовать конструкции, подходящей для установки на радиатор, чтобы помочь отводить тепло от светодиода, а не способствовать выполнению и без того сложных требований к конструкции.

Требования к эксплуатации и смещению

Светодиод представляет собой 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, чтобы обеспечить необходимое положительное смещение (прямое напряжение) 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. В то время как светодиод начнет включаться при более низком напряжении, он будет быстро потреблять гораздо больший ток, когда напряжение превысит его номинальное значение (рис. 1) .

1. Зависимость между током и напряжением в светодиоде нелинейна. Таким образом, в то время как светодиод начнет включаться при более низком напряжении, он будет быстро потреблять гораздо более высокий ток, когда напряжение превысит его номинальное значение.

 

Помимо соображений рассеивания тепла и надежности, это неэффективно, поскольку зависимость светового потока (показатель светоотдачи) от тока светодиода также нелинейна. Таким образом, удвоение 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. Традиционным решением для управления светодиодами является управление током через устройство с помощью этой простой схемы смещения.

 

В простейшем методе используется последовательный резистор для ограничения тока, поэтому, используя закон Ома:0003

I _F = прямое ток

V _DC = напряжение питания

V _F = Передовое напряжение

R = балласт резистовый цепи смещения, но результирующее напряжение питания будет намного выше, чем прямое напряжение на одном светодиоде, а это означает, что в балластном резисторе будет потеряна значительная мощность по сравнению с мощностью, потребляемой светодиодом. Последовательное соединение нескольких светодиодов, типичное для многих конструкций светодиодных ламп, лишь частично решает проблему, поскольку кумулятивное прямое напряжение все равно будет меньше, чем падение напряжения на резисторе.

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

в схеме драйвера светодиодов для преобразования сети переменного тока в подходящее напряжение постоянного тока для питания светодиодов. Выделенные источники питания также позволяют подключать светодиоды или светодиодные цепочки параллельно для распределенных систем освещения, но обычно ток в каждом параллельном пути все же должен быть ограничен отдельным последовательным резистором.

Балластные резисторы

Мы можем легко понять это, выполнив некоторые простые расчеты на основе схемы смещения и характеристик светодиода, показанных выше. Например, при использовании источника питания 24 В постоянного тока и шести последовательно соединенных светодиодов (каждый с номинальным прямым напряжением 3 В) остается 6 В, которые должны падать на балластном резисторе. Таким образом, при соответствующем прямом токе светодиода 350 мА требуемое значение резистора составляет:

            R = (V _DC – 6 x V _F )/I _F = (24 – 6 x 3)/0,35 = 17,1 Ом

Мощность, которую должен рассеивать резистор, равна:

            P = V x I = 6 x 0,35 = 2,1 Вт

Это базовая спецификация для 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 очевидно, что источник питания 20 В уменьшит рассеиваемую мощность в резисторе до всего 0,7 Вт? Одна из причин заключается в допусках конструкции и компонентов.

Стандартный блок питания может иметь допуск выходного напряжения ±5%. Несмотря на то, что характеристика тока/напряжения светодиодов по-прежнему является фактором, большая часть выходных колебаний 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 для светодиодов. Но с блоком питания на 20 В увеличение на +5 % (+1 В) приводит к тому, что прямой ток достигает примерно 450 мА, что непропорционально превышает целевые 350 мА.

Аналогичное влияние на прямой ток будет иметь место, если значение самого резистора значительно отклоняется от проектного целевого значения или если характеристики светодиодов отличаются от их номинальных характеристик. Хотя не существует абсолютных правил проектирования цепей смещения светодиодов, необходимо учитывать все эти факторы.

Недостатком, как отмечалось ранее, является увеличение рассеиваемой мощности при работе с более высокими токами, что приводит к повышению температуры перехода светодиода. Это приводит к снижению относительной светоотдачи, что частично сводит на нет любое увеличение при работе с более высоким током, но, что более важно, влияет на надежность устройства и ожидаемый срок службы.

3. Различные типы резисторов, пригодных для применения в светодиодном освещении, включают проволочные резисторы с осевыми выводами, проволочные резисторы в алюминиевом корпусе и тонкопленочные резисторы.

 

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

Вместо этого предпочтительным методом является широтно-импульсная модуляция (ШИМ) тока смещения. Этот подход обычно управляет светодиодами с прямоугольной формой сигнала, 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 имеют незначительное рассеивание мощности во время «выключенной» фазы. Однако потенциальное требование для диммирования ШИМ накладывает еще одно ограничение на выбор балластного резистора, а именно, что он должен быть нереактивной нагрузкой, то есть с минимальной индуктивностью или емкостью.

Резисторы для балластов светодиодов

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

Резисторы с проволочной обмоткой с осевыми выводами обеспечивают приемлемую мощность при низких допусках сопротивления и превосходном низкотемпературном коэффициенте сопротивления (TCR). Они также могут работать в широком диапазоне температур.

Мощные резисторы с проволочной обмоткой Riedon серии UT имеют номинальную мощность до 13 Вт и диапазон рабочих температур от –55 ^o C до 250 ^o C (или даже 350 ^o C для некоторых типов). Для еще большей рассеиваемой мощности или там, где важно более эффективно отводить тепло от балластного резистора, серия UAL мощных резисторов с проволочной обмоткой Riedon в алюминиевом корпусе предлагает номинальные значения до 50 Вт и выше.

Резисторы с проволочной обмоткой доступны с неиндуктивной обмоткой, но технология тонкопленочных резисторов представляет собой альтернативу, которая может подойти для некоторых приложений. Серия PF компании Riedon предлагает силовые пленочные резисторы с низкой индуктивностью в различных корпусах для поддержки различных номинальных мощностей, таких как 20-Вт TO-126 и 50-Вт TO-220.