Расчет резистора на светодиод: Расчет резистора для светодиода, калькулятор расчёта сопротивления

Содержание

Расчет резистора для светодиода, калькулятор расчёта сопротивления

Светодиод имеет очень небольшое внутреннее сопротивление, если его подключить напрямую к блоку питания, то сила тока будет достаточной высокой, чтобы он сгорел. Медные или золотые нити, которыми кристалл подключается к внешним выводам, могут выдерживать небольшие скачки, но при сильном превышении перегорают и питание прекращает поступать на кристалл. Онлайн расчёт резистора для светодиода производится на основе его номинальной рабочей силы тока.

Содержание

  • 1. Онлайн калькулятор
  • 2. Основные параметры
  • 3. Особенности дешёвых ЛЕД

Онлайн калькулятор

Предварительно составьте схему подключения, чтобы избежать ошибок в расчётах. Онлайн калькулятор покажет вам точное сопротивление  в Омах. Как правило окажется, что резисторы с таким номиналом не выпускаются, и вам будет показан ближайший стандартный номинал. Если не удаётся сделать точный подбор сопротивления, то используйте больший номинал. Подходящий номинал можно сделать подключая сопротивление параллельно или последовательно. Расчет сопротивления для светодиода можно не делать, если использовать мощный переменный или подстроечный резистор. Наиболее распространены типа 3296 на 0,5W. При использовании питания на 12В, последовательно можно подключить до 3 LED.

Резисторы бывают разного класса точности, 10%, 5%, 1%. То есть их сопротивление может погрешность в этих пределах в положительную или отрицательную сторону.

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

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

Основные параметры

Отличие характеристик кристаллов для дешевых ЛЕД

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

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

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

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

Особенности дешёвых ЛЕД

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

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

Китайские светодиодные лампы кукурузы

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

Автомобильные лампы на самых слабых лед 0,1W

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

Правильный расчет резистора для светодиода (онлайн калькулятор)

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

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

Важно! Резистор ограничивает, но не стабилизирует ток.

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

Теория

Математический расчет

Ниже представлена принципиальная электрическая схема в самом простом варианте.

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

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

Значение RLED меняется при изменении условий работы полупроводникового прибора. В данном случае переменными величинами являются ток и напряжение, от соотношения которых зависит величина сопротивления. Наглядным объяснением сказанного служит ВАХ светодиода.

На начальном участке характеристики (примерно до 2 вольт) происходит плавное нарастание тока, в результате чего RLED имеет большое значение. Затем p-n-переход открывается, что сопровождается резким увеличением тока при незначительном росте прикладываемого напряжения.

Путём несложного преобразования первых двух формул можно определить сопротивление токоограничивающего резистора:

ULED является паспортной величиной для каждого отдельного типа светодиодов.

Графический расчет

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

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

Рассчитаем резистор для светодиода АЛ307 с номинальным током 20 мА, который необходимо подключить к источнику питания 5 В. Для этого из точки 20 мА проводим прямую линию до пересечения с кривой LED. Далее через точку 5 В и точку на графике проводим линию до пересечения с осью ординат и получаем максимальное значение тока (I

max), примерно равное 50 мА. Используя закон Ома, рассчитываем сопротивление:

Чтобы схема была безопасной и надёжной нужно исключить перегрев резистора. Для этого следует найти его мощность рассеивания по формуле:

В каких случаях допускается подключение светодиода через резистор?

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

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

Примеры расчетов сопротивления и мощности резистора

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

Cree XM–L T6

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

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

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

Мощность, рассеиваемая резистором, составит:

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

Вычислим КПД собранного светильника:

Пример с LED SMD 5050

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

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

Ближайшее стандартное значение – 30 Ом.

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

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

Онлайн-калькулятор

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

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

Калькулятор светодиодов. Расчет ограничительных резисторов для одиночных светодиодов и светодиодных массивов • Электротехнические и радиотехнические калькуляторы • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Калькулятор нарисует принципиальную и монтажную схему одного светодиода с ограничительным резистором или светодиодного массива, состоящего из нескольких параллельных ветвей светодиодов, с последовательно включенным ограничительным резистором. Если вы только начинаете изучать электронику или учитесь в техническом университете, вы можете использовать этот калькулятор для изучения светодиодов. Если же вы не в первый раз разрабатываете массив светодиодов, воспользуйтесь им для проверки своих расчетов. И конечно, этот и другие калькуляторы на TranslatorsCafe.com пригодятся всем, кто хочет изучить технический английский, так как все они есть и в английской версии.

Пример: Рассчитать последовательно-параллельный массив, состоящий из 30 красных светодиодов с прямым напряжением 2 В и прямым током 20 мА для напряжения источника 12 В.

Входные данные

Напряжение источника питания

VsВ

Напряжение источника питания должно быть выше прямого напряжения светодиода и менее 250 В.

Прямой ток светодиода

IfмА

Для питания мощных светодиодов необходимо использовать стабилизаторы тока, а не ограничительные резисторы.

Выберите тип светодиода

Выберите тип светодиодаинфракрасныйкрасныйзелёныйжёлтыйоранжевый/янтарныйсинийбелыйдругой

или Прямое напряжение светодиода

VfВ

Количество светодиодов в массиве

Nt

Количество светодиодов в цепи последовательно включенных светодиодов с ограничительным резистором. Если этот параметр не задан, он будет рассчитан автоматически.

Ns

Число светодиодов в цепи последовательно включенных светодиодов не должно быть больше {0} для заданных напряжения источника питания и прямого напряжения светодиода.

Выходные данные

Такая схема имеет слишком низкий КПД из-за большой мощности, рассеиваемой на одном или нескольких ограничительных резисторах.

Массив {0} x {1}, всего светодиодов {2}

Число светодиодов в одной цепи {0}

Принципиальная схема

Монтажная схема

Номинал и максимальная рассеиваемая мощность резистора для последовательной цепи с максимальным для данного напряжения питания количеством светодиодов:

Общая мощность, рассеиваимая на всех ограничительных резисторах:

Общая мощность, рассеиваемая всеми светодиодами:

Общая мощность, потребляемая массивом светодиодов:

Ток, потребляемый от источника питания:

Количество светодиодов в матрице:

Количество последовательных ветвей, соединенных параллельно:

Количество светодиодов в последовательной ветви с макс. количеством светодиодов:

Количество светодиодов в дополнительной ветви с количеством светодиодов, меньшим максимального:

Определения и формулы для расчета

Одиночный светодиод

Светодиод (светоизлучающий диод) — полупроводниковый источник излучения в оптическом диапазоне с двумя или более выводами. Монохромные светодиоды обычно имеют два вывода, двухцветные — два или три вывода, трехцветные снабжены четырьмя выводами. Светодиод излучает свет, если к его вывода приложено определенное прямое напряжение.

Обычный инфракрасный светодиод и его условное обозначение на принципиальных схемах (на российских принципиальных схемах светодиоды изображают без разрыва проводника). Квадратный кристалл светодиода установлен на отрицательном электроде (катоде). К положительному электроду (аноду) кристалл подключается с помощью тонкого проводника.

Для подключения светодиода к источнику питания можно использовать простую схему с последовательно включенным токоограничительным резистором. Резистор необходим в связи с тем, что падение напряжение на светодиоде является постоянным в относительно широком диапазоне рабочих токов.

Цвета светодиодов, материал полупроводника, длина волны и падение напряжения
ЦветМатериал полупроводникаДлина волныПадение напряжения
ИнфракрасныйАрсенид галлия (GaAs)850-940 нм
КрасныйАрсенид-фосфид галлия (GaAsP)620-700 нм1.6—2.0 В
ОранжевыйАрсенид-фосфид галлия (GaAsP)590-610 нм2.0—2.1 В
ЖелтыйАрсенид-фосфид галлия (GaAsP)580-590 нм2.1—2.2 В
ЗеленыйФосфид алюминия-галлия (AlGaP)500-570 нм1.9—3.5 В
СинийНитрид индия-галлия (InGaN)440-505 нм2.48—3.6 В
БелыйДиоды с люминофором или трехцветные RGBШирокий спектр2.8—4.0 В

Поведение светодиодов и резисторов в схемах отличается. В соответствии с законом Ома, резисторы имеют линейную зависимость падения напряжения от протекающего через них тока:

Вольтамперные характеристики типичных светодиодов различных цветов

Если напряжение на резисторе увеличивается, ток также пропорционально увеличивается (здесь мы предполагаем, что величина сопротивления резистора остается постоянной). Светодиоды ведут себя не так. Их поведение соответствует поведению обычных диодов. Вольтамперные характеристики светодиодов разного цвета приведены на рисунке. Они показывают, что ток через светодиод не прямо пропорционален падению напряжения на светодиоде. Видно, что имеется экспоненциальная зависимость тока от прямого напряжения. Это означает, что при небольшом изменении напряжения ток может измениться очень сильно.

Если прямое напряжение на светодиоде невелико, его сопротивление очень большое и светодиод не горит. При превышении указанного в технических характеристиках порогового уровня светодиод начинает светиться и его сопротивление быстро падает. Если приложенное напряжение превышает рекомендуемую величину прямого напряжения, которое может быть в пределах 1,5—4 В для светодиодов различных цветов, ток через светодиод резко растет, что может привести к выходу его из строя. Для ограничения этого тока, последовательно со светодиодом включают резистор, который ограничивает ток таким образом, что он не превышал рабочий ток, указанный в характеристиках светодиода.

Формулы для расчетов

Светодиод в прямоугольном корпусе с плоским верхом применяется, например, для индикаторов уровня

Ток через ограничительный резистор Rs можно рассчитать по формуле закона Ома, в которой из напряжения питания Vs вычитается прямое падение напряжения на светодиоде Vf:

Здесь Vs напряжение источника питания в вольтах (например, 5 В от шины USB), Vf прямое падение напряжения на светодиоде и I прямой ток через светодиод в амперах. Значения Vf и If приводятся в технических характеристиках светодиода. Типичные значения Vf показаны выше в таблице. Типичный ток индикаторных светодиодов 20 мА.

После расчета сопротивления резистора, из ряда номиналов сопротивлений выбирается ближайшее большее стандартное значение. Например, если расчет показывает, что нужен резистор Rs = 145 ом, мы (и калькулятор) выберем резистор Rs = 150 ом.

Токоограничительный резистор рассеивает определенную мощность, которая рассчитывается по формуле

Оранжевые светодиоды обычно используются в маршрутизаторах для указания скорости обмена 10/100 Мбит/с. Зеленые светодиоды горят при скорости 1000 Мбит/с

Для надежной работы резистора его мощность выбирается вдвое выше расчетой. Например, если по формуле получилось 0,06 Вт, мы выберем резистор на 0,125 Вт.

А теперь рассчитаем эффективность работы нашей схемы (ее КПД), который покажет какой процент мощности, отдаваемой источником питания, потребляется светодиодом. На светодиоде рассеивается такая мощность:

Тогда общее потребление будет равно

КПД схемы включения светодиода с ограничительным резистором:

Для выбора источника питания необходимо рассчитать ток, который он должен отдавать в схему. Это делается по формуле:

Светодиодная лента со светодиодами типа 5050; цифры 50 и 50 означают длину и ширину микросхемы в миллиметрах; токоограничительные резисторы 150 ом уже установлены на ленте последовательно со светодиодами

Светодиодные массивы

Одиночный светодиод можно зажигать с помощью токоограничительного резистора. Однако для питания светодиодных массивов, которые все чаще используются для освещения, подсветки в телевизорах и компьютерных мониторах, в рекламе и для других целей, необходимы специализированные источники питания. Мы все привыкли к источникам, выдающим стабилизированное напряжение питания. Однако, для питания светодиодов нужны источники, в которых стабилизируется ток, а не напряжение. Однако и с такими источниками ограничительные резисторы все равно устанавливают.

Если нужно изготовить светодиодный массив, используют несколько последовательных светодиодных цепей, соединенных параллельно. Для цепи из последовательных светодиодов необходим источник питания с напряжением, которое превышает сумму падений напряжений на отдельных светодиодах. Если его напряжение выше этой суммы, необходимо включить в цепь один токоограничительный резистор. Через все светодиоды течет одинаковый ток, что (до определенной степени) позволяет получить одинаковую яркость.

Однако если один из светодиодов в цепи откажет так, что он будет в обрыве (именно такой отказ чаще всего и происходит), вся цепочка светодиодов погаснет. В некоторых схемах и конструкциях для предотвращения таких отказов вводят особый шунт, например, ставят стабилитрон параллельно каждому диоду. Когда диод сгорает, напряжение на стабилитроне становится достаточно высоким и он начинает проводить ток, обеспечивая работу исправных светодиодов. Этот подход хорош для маломощных светодиодов, однако в схемах, предназначенных для наружного освещения, нужны более сложные решения. Конечно, это приводит к увеличению стоимости и габаритов устройств. Сейчас (в 2018 году) можно наблюдать, что светодиодные фонари на улицах, при планируемом сроке службы в 10 лет служат не более года. То же относится и к бытовым светодиодным лампам, в том числе и производителей с известными именами.

Полоса светодиодов, используемая для подсветки телевизионного ЖК -дисплея. Такая полоска устанавливается с двух сторон панели дисплея. Данная конструкция позволяет делать очень тонкие дисплеи. Отметим, что телевизионные ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой, которые обычно продаются под названием LED TV, то есть «светодиодные телевизоры» таковыми на самом деле не являются. В настоящих светодиодных телевизорах (OLED TV) используются светодиодные графические экраны на органических светодиодах и стоят они значительно дороже телевизоров с ЖК-дисплеем.

При расчете требуемого сопротивления токоограничительного резистора Rs, все падения напряжения на каждом светодиоде складываются. Например, если падение напряжения на каждом из пяти соединенных последовательно горящих светодиодов составляет 2 В, то полное падение напряжение на всех пяти будет 2 × 5 = 10 В.

Несколько идентичных светодиодов можно соединять и параллельно. У параллельно соединенных светодиодов прямые напряжения Vf должны быть одинаковыми — иначе в них не будут протекать одинаковые токи и их яркость будет различной. Если светодиоды соединяются параллельно, очень желательно ставить токоограничительный резистор последовательно с каждым из них. При параллельном соединении отказ одного светодиода, при котором он будет в обрыве, не приведет к выходу из строя всего массива — он будет работать нормально. Другой проблемой параллельного соединения является выбор эффективного источника питания, обеспечивающего большой ток при низком напряжении. Такой источник питания будет стоить намного больше, чем источник той же мощности, но на высокое напряжение и меньший ток.

В этом обычном уличном фонаре 8 параллельных цепей из пяти последовательно соединенных мощных светодиодов питаются от источника питания со стабилизацией тока с высоким КПД. Отметим, что две цепи в этом фонаре (слева вверху и справа внизу), установленном всего несколько месяцев назад, уже сгорели, так как в каждой из них светодиоды соединены последовательно, а схемы для предотвращения отказов отсутствуют или не работают.

Расчет токоограничительных резисторов

Если количество светодиодов в последовательной цепи NLEDs in string (обозначенное Ns в поле ввода) введено, то максимальное количество светодиодов в цепи последовательно соединенных светодиодов NLEDs in string max определяется как

Если количество светодиодов в последовательной цепи NLEDs in string (обозначенное Ns в поле ввода) введено, то максимальное количество светодиодов в цепи последовательно соединенных светодиодов NLEDs in string max определяется как

Светодиоды типа 3014 (3,0 × 1,4 мм) для поверхностного монтажа, используемые для боковой подсветки ЖК-панели телевизора.

Количество цепей с максимальным количество светодиодов в цепи Nstrings:

Количество светодиодов в дополнительной цепи с остатком светодиодов Nremainder LEDs :

Если Nremainder LEDs = 0, то дополнительной цепи не будет.

Определим сопротивление токоограничительного резистора в цепи с максимальным количеством светодиодов:

Определим сопротивление токоограничительного резистора в цепи с количеством светодиодов меньше максимального:

Общая мощность PLED, рассеиваемая всеми светодиодами:

Мощность, потребляемая всеми резисторами:

Гибкие светодиодные дисплеи на железнодорожной станции; в таких дисплеях используются группы светодиодов в качестве отдельных пикселей. В связи с высокой яркостью светодиодов и их хорошей видимостью при ярком солнечном свете, такие дисплеи часто можно увидеть на наружной рекламных щитах и дорожных указателях маршрута. Светодиодные дисплеи также можно использовать для освещения и в этой роли их часто используют в фонарях с регулируемой цветовой температурой для видео и фотосъемки.

Номинальная мощность резисторов определяется с учетом двойного запаса k = 2, который обеспечивает надежную работу резистора. Выбираем из ряда значений мощности : 0.125; 0.25; 0.5; 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 16, 25, 50 W резистор с мощностью вдвое выше, чем расчетная.

Рассчитаем общую мощность, потребляемую всеми резисторами:

Рассчитаем общую мощность, потребляемую светодиодным массивом:

Рассчитаем ток, который должен обеспечить источник питания:

И наконец, рассчитаем КПД нашего массива:

Возможно, вас заинтересуют конвертеры Яркости, Силы света and Освещенности.

Расчет токоограничивающего резистора для светодиода

В данной статье речь пойдет о расчете токоограничивающего резистора для светодиода.

Расчет резистора для одного светодиода

Для питания одного светодиода нам понадобится источник питания, например две пальчиковые батарейки по 1,5В каждая. Светодиод возьмем красного цвета, где прямое падение напряжения при рабочем токе 0,02 А (20мА) равно -2 В. Для обычных светодиодов максимально допустимый ток равен 0,02 А. Схема подключения светодиода представлена на рис.1.


Рис.1 – Схема подключения одного светодиода

Почему я использую термин «прямое падение напряжение», а не напряжение питания. А дело в том, что параметра напряжения питания как такового у светодиодов нет. Вместо этого используется характеристика падения напряжения на светодиоде, что означает величину напряжения на выходе светодиода при прохождении через него номинального тока. Значение напряжения, указанное на упаковке, отражает как раз падение напряжения. Зная эту величину, можно определить оставшееся на светодиоде напряжение. Именно это значение нам нужно применять в расчетах.

Прямое падение напряжение для различных светодиодов в зависимости от длины волны представлено в таблице 1.

Таблица 1 — Характеристики светодиодов

Цветовая характеристика Длина волны, нМ Напряжение, В
Инфракрасныеот 760 до 1,9
Красные610 — 760 от 1,6 до 2,03
Оранжевые590 — 610 от 2,03 до 2,1
Желтые570 — 590 от 2,1 до 2,2
Зеленые500 — 570от 2,2 до 3,5
Синие450 — 500 от 2,5 до 3,7
Фиолетовые400 — 450 2,8 до 4
Ультрафиолетовыедо 400 от 3,1 до 4,4
Белыеширокий спектр от 3 до 3,7

Точное значение падения напряжения светодиода, можно узнать на упаковке к данному светодиоду или в справочной литературе.

Сопротивление резистора определяется по формуле:

R = (Uн.п – Uд)/Iд = (3В-2В)/0,02А = 50 Ом.

где:

  • Uн.п – напряжение питания, В;
  • Uд — прямое падение напряжения на светодиоде, В;
  • Iд – рабочий ток светодиода, А.

Поскольку такого сопротивления в стандартном ряду нет, выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 51 Ом.

Чтобы гарантировать долгую работу светодиода и исключить ошибку в расчетах, рекомендую при расчетах использовать не максимально допустимый ток – 20 мА, а немного меньше – 15 мА.

Данное уменьшение тока никак не скажется на яркости свечения светодиода для человеческого глаза. Чтобы мы заметили изменение яркости свечения светодиода например в 2 раза, нужно уменьшить ток в 5 раза (согласно закона Вебера — Фехнера).

В результате мы получим, расчетное сопротивление токоограничивающего резистора: R = 50 Ом и мощность рассеивания Р = 0,02 Вт (20мВт).

Расчет резистора при последовательном соединении светодиодов

В случае расчета резистора при последовательном соединении, все светодиоды должны быть одного типа. Схема подключения светодиодов при последовательном соединении представлена на рис.2.


Рис.2 – Схема подключения светодиодов при последовательном соединении

Например мы хотим подключить к блоку питания 9 В, три зеленых светодиода, каждый по 2,4 В, рабочий ток – 20 мА.

Сопротивление резистора определяется по формуле:

R = (Uн.п – Uд1 + Uд2 + Uд3)/Iд = (9В — 2,4В +2,4В +2,4В)/0,02А = 90 Ом.

где:

  • Uн.п – напряжение питания, В;
  • Uд1…Uд3 — прямое падение напряжения на светодиодах, В;
  • Iд – рабочий ток светодиода, А.

Выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 91 Ом.

Расчет резисторов при параллельно – последовательном соединении светодиодов

Часто на практике нам нужно подключить к источнику питания большое количество светодиодов, несколько десятков. Если все светодиоды подключить последовательно через один резистор, то в таком случае напряжения на источнике питания нам не хватит. Решением данной проблемы является параллельно-последовательное соединение светодиодов, как это показано на рис.3.

Исходя из напряжения источника питания, определяется максимальное количество светодиодов, которые можно соединить последовательно.


Рис.3 – Схема подключения светодиодов при параллельно — последовательном соединении

Например у нас имеется источник питания 12 В, исходя из напряжения источника питания максимальное количество светодиодов для одной цепи будет равно: 10В/2В = 5 шт, учитывая что на светодиоде (красного цвета) падение напряжения — 2 В.

Почему 10 В, а не 12 В мы взяли, связано это с тем, что на резисторе также будет падение напряжения и мы должны оставить, где то 2 В.

Сопротивление резистора для одной цепи, исходя из рабочего тока светодиодов определяется по формуле:

R = (Uн.п – Uд1 + Uд2 + Uд3+ Uд4+ Uд5)/Iд = (12В — 2В + 2В + 2В + 2В + 2В)/0,02А = 100 Ом.

Выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 110 Ом.

Количество таких цепочек из пяти светодиодов параллельно соединенных практически не ограничено!

Расчет резистора при параллельном соединении светодиодов

Данное подключение является не желательным и я его не рекомендую применять на практике. Связано это с тем что, у каждого светодиода присутствует технологическое падение напряжения и даже если все светодиоды из одной упаковке – это не является гарантией, что у них падение напряжение будет одинаково из-за технологии производства.

В результате у одного светодиода, ток будет больше чем у других и если он превысить максимально допустимый ток, он выйдет из строя. Следующий светодиод перегорит быстрее, так как через него уже будет проходить оставшийся ток, распределенный между другими светодиодами и так до тех пор, пока все светодиода не выйдут из строя.


Рис.4 – Схема подключения светодиодов при параллельном соединении

Решить данную проблему можно подключив к каждому светодиоду свой резистор, как это показано на рис.5.


Рис.5 – Схема подключения светодиодов и резисторов при параллельном соединении

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Калькулятор светодиодов

Я уже прочитал статью, сразу перейти к калькулятору.

Для устойчивой работы светодиоду необходим источник постоянного напряжения и стабилизированный ток, который не будет превышать величины, допустимые спецификой конкретного светодиода. Если необходимо подключить светодиоды индикаторные, рабочий ток которых не превышает 50-100мА, можно ограничить ток посредством резисторов. Если речь идет о питании мощных светодиодов с рабочими токами от сотен миллиампер до единиц ампер, то не обойтись без специальных устройств – драйверов (подробнее об этих устройствах читайте в статье "Драйвера для светодиодов", готовые модели драйверов можно увидеть здесь.). Далее рассмотрим варианты, когда требуемый ток небольшой и обойтись резисторами все же можно.

Резисторы являются пассивными элементами – ток они просто ограничивают, но никак не стабилизируют. Сила тока будет меняться с изменением напряжения в соответствии с законом Ома. Ограничивается ток резистором банальным преобразованием «лишнего» электричества в тепло по формуле

P = I2R, где P - выделяемое тепло в ваттах, I - сила тока в цепи в амперах, R - сопротивление в омах.

Устройство при этом, естественно, греется. Способность резистора рассеивать тепло не безгранична и, при превышении допустимого тока, он сгорит. Допустимая рассеиваемая мощность определяется корпусом резистора. Это нужно учитывать при планировании подключения светодиодов и выбирать элементы с, как минимум, двойным запасом прочности.

Схема подключения одного светодиода

Если необходимо подключить один светодиод, то сопротивление резистора можно рассчитать, в соответствии с законом Ома, по простой формуле:

R = (U - UL) / I, где R - требуемое сопротивление в омах, U - напряжение источника питания, UL - падение напряжения на светодиоде в вольтах, I - нужный ток светодиода в амперах.

Очень часто нужно подключить не один, а несколько светодиодов. В этом случае возможно их последовательное или параллельное подключение.

Схема последовательного подключения светодиодов

Падение напряжения на последовательно соединенных светодиодах суммируется, через каждый из них протекает одинаковый ток. Напряжение источника питание должно быть больше, чем суммарное падение напряжения.

Рассчитывается сопротивление резистора по такому же принципу, как и в случае одного светодиода, только учитывается падение напряжения не на одном светляке, а суммарно для всей цепочки.

Последовательное подключение удобно тем, что требует минимум дополнительных деталей, кроме того, от источника питания не требуется большой ток. Но при большом количестве светодиодов может потребоваться существенное напряжение. Кроме того, если один из последовательной цепочки сгорит, то цепь оборвется и светить перестанут все светодиоды. Также при таком варианте подключения важно использовать совершенно одинаковые светодиоды, иначе их разные параметры будут служить источником дисбаланса. В итоге они могут либо светить неравномерно, либо значительно быстрее выходить из строя.

Схема параллельного подключения светодиодов

Параллельное подключение равносильно одновременному подключению отдельных светодиодов, которым совсем «не обязательно знать» о наличии других светодиодов. При этом напряжение источника питания должно превышать падение напряжения на одном светодиоде. Сила тока каждого светодиода может регулироваться индивидуально, выбором сопротивления подсоединенного к нему резистора. Важно, чтобы источник питания «знал», сколько светодиодов к нему подключено, поскольку общая сила тока, которую потребуется от него предоставить, равна сумме токов, протекающих через все светодиоды. Если один из светодиодов выйдет из строя, со свечением остальных ничего не произойдет, поскольку работают они индивидуально. Учтите, что это не относится к параллельным светодиодам, которые питаются от токоограничивающего драйвера! Драйвер стабилизирует ток, выход из строя одной из веток приведет к общему снижению тока. Это снижение драйвер немедленно компенсирует, что приведет к повышению тока на оставшихся ветках. А они могут это и не пережить. По аналогичной причине следует избегать подключения нескольких параллельных светодиодов через один токоограничивающий резистор.

Схема правильного и неправильного параллельного подключения светодиодов

Сопротивление каждого резистора при параллельном подключении светодиодов рассчитывается, повторюсь, так же, как и при подключении одного светодиода.

Параллельное подключение светодиодов не требует высокого напряжения питания, но при его использовании необходимо обеспечить достаточную силу тока. Требуется большее количество деталей, но можно одновременно подключить светодиоды с разными параметрами. Также большее количество токоограничивающих резисторов, которые будут выделять тепло, даст более низкий общий КПД схемы по сравнению с последовательным подключением.

Быстро рассчитать сопротивление резистора при подключении одного или нескольких одинаковых светодиодов поможет предложенная ниже форма онлайн-калькулятора светодиодов.

Расчет резистора для светодиода

Тип подключения:

Выбрано: Один светодиод

Общая потребляемая мощность:

Общий ток источника питания:

На резисторах рассеивается:

На светодиодах рассеивается:

КПД схемы:

Требуемая мощность резисторов - очень большая!!

Выбирайте резисторы с номиналом не меньше рассчитанного!

Расчет ограничивающего ток резистора для светодиода, формулы и калькулятор

Часто при изготовлении разнообразных устройств возникает необходимость использовать светодиоды и светодиодные индикаторы. Будем полагать что вы знаете что такое светодиод и какие они бывают.

Подключение светодиода к источнику питания выполняется, как правило, через ограничивающий ток резистор (гасящий резистор). Ниже описаны принципы и формулы для расчета гасящего резистора, а также небольшой калькулятор для быстрого подсчета.

Расчет гасящего резистора для светодиода

Первым делом разберемся как выполнить расчет сопротивления гасящего резистора, от чего оно зависит и какой мощности должен быть резистор для питания светодиода от источника питания.

Рис. 1. Схема подключения светодиода к источнику питания через резистор.

Как видим из схемы, ток (I) через резистор и светодиод протекает один и от же. Напряжение на резисторе равно разнице напряжений питания и напряжения на светодиоде (VS-VL). Здесь нам нужно рассчитать сопротивление резистора (R), при котором через цепь будет протекать напряжение I, а на светодиоде будет напряжение VL.

Допустим что мы будем питать светодиод от батареи напряжением 5В, как правило такое питающее напряжение используется при питании микроконтроллерных схем и другой цифровой техники.

Вычислим значение напряжения на гасящем резисторе, для этого нам нужно знать падение напряжения на светодиоде, это можно выяснить по справочнику для конкретного светодиода.

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

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

Допустим что мы будем использовать синий светодиод, падение напряжения на нем - 3В.

Производим расчет напряжения на гасящем резисторе:

Uгрез = Uпит - Uсвет = 5В - 3В = 2В.

Для расчета сопротивления гасящего резистора нам нужно знать ток через светодиод. Номинальный ток конкретного типа светодиода можно узнать по справочнику. У большинства маломощных светодиодов (наподобии АЛ307) номинальный ток находится в пределах 10-25мА.

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

R = U / I = 2В / 0,02А = 100 Ом.

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

P = U * I = 2В * 0,02А = 0,04 Вт.

Таким образом, 0,04 Вт явно меньше номинальной мощности даже для самого маломощного резистора МЛТ-0,125 (0,125 Вт).

Произведем расчет для красного светодиода (напряжение 2В, ток 15мА).

Uгрез = Uпит - Uсвет = 5В - 2В = 3В.

R = U / I = 3В / 0,015А = 200 Ом.

P = U * I = 3В * 0,015А = 0,045 Вт.

Простой калькулятор для расчета гасящего резистора

Теперь вы знаете как по формулам рассчитать гасящий резистор для питания светодиода. Для облегчения расчетов написан несложный онлайн-калькулятор:

Форму прислал Михаил Иванов.

Заключение

При подключении светодиодов не нужно забывать что они имеют полярность. Для определения полярности светодиода можно использовать мультиметр в режиме прозвонки или же омметр.

Использование гасящих резисторов оправдано для питания маломощных светодиодов, при питании мощных светодиодов нужно использовать специальные LED-драйверы и стабилизаторы.

какие формулы помогут вычислить сопротивление

В наше время светодиоды используются если не во всех, то в очень многих сферах деятельности. И несмотря на это, многие потребители едва ли понимают принципы работы светодиодов. Как и почему вообще работают светодиоды? И какую роль в этом процессе играют резисторы? Как произвести расчет резистора для светодиода? Постараемся разобраться.

Что такое резистор и сопротивление светодиода?

Резистором называется компонент электрической цепи, который характеризуется пассивностью и в лучшем случае обладает сопротивлением электрическому току. Другими словами, для такого устройства в любое время должен действовать закон Ома.

 

Главная функция резистора – энергичное сопротивление электротоку. Именно это качество делает резисторы необходимыми при создании систем искусственного освещения, в том числе и с применением светодиодов.

В каких случаях возможно подключение светодиода с помощью резистора?

Подключать светодиод с помощью резистора можно при условии, что эффективность схемы не является первостепенной целью. Самый простой пример – применение светодиода для индикации подсветки выключателя в электроприборе. В таком случае мощность потребления едва достигает 0.1 Вт, а яркость не ставится во главу угла. А вот при использовании светодиода с энергопотреблением более 1 Вт нужно обязательно убедиться, что блок питания обеспечивает стабилизированное напряжение. Если же напряжение схемы не стабилизировано, то все скачки и помехи будут негативно сказываться на работе светодиода.

Не менее актуальна схема питания через резистор в лабораторных условиях, когда есть задача тестирования новой модели светодиода.

Виды резисторов

Существует несколько классификаций резисторов, каждая из которых отличается признаков, по которому сравниваются разные виды устройств.

В зависимости от материала резистивного элемента выделяют следующие типы резисторов:

  • Металлофольговые;
  • Непроволочные;
  • Проволочные.

По способы защиты резисторы бывают:

  • Неизолированными;
  • Изолированными;
  • Вакуумными;
  • Герметизированными.

Назначение резисторов группирует устройства следующим образом:

  • Резисторы общего предназначения;
  • Высокочастотные;
  • Высокомегаомные;
  • Высоковольтные.

Расчет резистора для светодиода

Осуществить расчет резисторов по силам не только специалистам. Достаточно базовых знаний и понимания физики процесса. Чтобы определить необходимое сопротивление резисторов, нужно учитывать следующие важные факторы:

  • Маркировка на устройстве отображает так называемое напряжение падения, которое необходимо для расчета необходимого напряжения и для подбора резисторов.
  • Числовое значение напряжения определяется в виде разницы между напряжением агрегата и напряжением питания светодиода;
  • Чтобы рассчитать необходимое сопротивление, нужно разделить остаточное напряжение на величину тока, необходимую для бесперебойной работы системы.

Математический расчет сопротивления резистора

Согласно второму правилу Кирхгофа, можно составить равенство U = Ur + Uled, которое можно интерпретировать таким образом: U = I x R + I x Rled, где Rled – это дифференциальное сопротивление.

Значение Rled меняется вместе с изменением работы полупроводника. В данном случае соотношение переменных величин тока и напряжения определяет величину сопротивления.

Также есть смысл вывести формулу для вычисления сопротивления резистора: R = (U – Uled) / I, Ом. В данной формуле Uled – это паспортная величина для конкретного типа светодиода.

Как рассчитать резистор графическим способом?

При наличии ВАХ светодиода расчет резистора для светодиодов можно осуществить графическим методом, хотя такой способ и не очень распространен. Зная ток нагрузки, можно с помощью графика определить прямое напряжение. Необходимо с оси ординат (I) провести прямую до пересечения с кривой и опустить на ось абсцисс.

Особенности расчета

Каким бы ни было подключение резистора, всегда есть свои тонкости и нюансы. Постараемся разобраться, в чем особенности последовательного, параллельного и смешанного способов соединения.

Последовательное соединение

При последовательной схеме светодиоды расставляются друг за другом, и обычно достаточно одного резистора, если удастся корректно произвести расчет сопротивления. Это можно объяснить тем, что в электроцепи в каждом месте установки электроприбора имеется один и тот же ток, значение которого не изменяется.

Параллельное соединение

 

Часто бывает необходимость в подключении нескольких диодов к одному и тому же источнику. В теории можно использовать один токоограничивающий резистордля питания нескольких LED, соединенных параллельно.

Стоит отметить, что даже в «китайских» моделях производитель устанавливает отдельный ограничительный резистор. При общем балласте для нескольких LED значительно растет вероятность поломки диодов, излучающих свет.

Смешанное соединение

При выборе смешанного соединения схему следует рассчитывать отдельно для каждой последовательной цепи. Если количество и типы светодиодов одинаковы в каждой из последовательных цепей, расчет можно произвести единожды для любой группы диодов. Важно, чтобы все светодиоды были однотипными, как минимум, в пределах общей цепи.

Примеры расчетов сопротивления и мощности резистора

Рассмотрим пример расчета сопротивления резистора LED SMD 5050, при работе с которой следует учитывать некоторые конструкционные особенности светодиода, который включает три независимых кристалла.

При условии, что LED SMD 5050 одноцветный, напряжение на кристалле будет отличаться максимум на 0.1 В. Таким образом, светодиод может быть запитан от одного резистора, а три анода можно объединить в одну группу, три катода – соответственно, в другую. Для подключения SMD 5050 с параметрами ULED=3,3 В и ILED=0,02 А.

R = (5 – 3.3) / (0.02 х 3) = 28.3 Ом. Ближайший стандартный показатель составляет 30 Ом. К установке принимаем резистор с сопротивлением 30 Ом и мощностью 0.25 Вт.

Для максимального удобства и скорости проведения расчетов можно использовать специальный онлайн калькулятор расчет резистора. Этот инструмент дает возможность произвести расчет резисторов в кратчайшие сроки с минимальными затратами времени и сил.

Как рассчитать номинал резистора для светодиодного освещения

Определение номинала резистора для освещения светодиодов простое и понятное дело, но мы должны принимать во внимание цвет светодиода, а также номинальную мощность требуемого резистора и количество светодиодов в цепи. Мы надеемся, что чтение «Как рассчитать номинал резистора для светодиодного освещения» даст вам то, что вам нужно для вашего проекта.

Светодиоды

становятся все более популярными для различных световых проектов и нужд.Это связано с превосходной энергоэффективностью и увеличенным сроком службы светодиодов по сравнению с лампами накаливания. Кроме того, по мере совершенствования технологии и увеличения производства стоимость продолжает снижаться.

Выполните следующие действия, чтобы рассчитать номинал резистора для светодиодного освещения от 12 В постоянного тока:
  1. Определите напряжение и ток, необходимые для вашего светодиода.
  2. Мы будем использовать следующую формулу для определения номинала резистора: резистор = (напряжение батареи - напряжение светодиода) / желаемый ток светодиода.
  3. Для типичного белого светодиода, который требует 10 мА при питании от 12 В, значения следующие: (12–3,4) /. 010 = 860 Ом.
  4. Чтобы использовать несколько светодиодов параллельно, просуммируйте текущие значения. Из приведенного выше примера, если мы используем 5 белых светодиодов, потребляемый ток составляет 10 мА x 5 = 50 мА. Итак (12-3,4) /. 050 = 172 Ом.
Объясните идею расчета номинала резистора для светодиодного освещения

Светодиодный куб RGB 8x8x8 по GPL3 +

LED - это аббревиатура от Light Emitting Diode.Это означает, что светодиод имеет определенную полярность, которую необходимо применять, чтобы он излучал свет. Несоблюдение этого требования полярности может вызвать катастрофическое повреждение светодиода. Это связано с тем, что светодиод имеет относительно низкое допустимое значение напряжения обратной полярности (обычно около 5 вольт). Поскольку светодиод по сути является диодом, он имеет максимальное значение тока, которое нельзя превышать в течение любого периода времени.

Применение светодиодов

Имея это в виду, мы рассмотрим требования к ограничивающему резистору, который должен использоваться в цепи светодиода.Поскольку светодиоды доступны в различных цветах, требуемое значение сопротивления будет варьироваться в зависимости от цвета светодиода. Это связано с тем, что цвет светодиода определяется материалами, из которых он изготовлен, и эти различные материалы имеют разные характеристики напряжения. Значение прямого напряжения - это напряжение, необходимое для включения светодиода. Обычные красный, зеленый, оранжевый и желтый светодиоды имеют прямое напряжение приблизительно 2,0 В; но белый и синий светодиоды имеют значение прямого напряжения 3.4 вольта. Из-за этого изменения значение сопротивления резистора будет варьироваться в зависимости от цвета светодиода.

Процедура заключается в выборе номинала резистора, который будет обеспечивать правильное количество тока, протекающего в светодиодах, на основе этого значения прямого напряжения и значения источника питания, запитывающего схему.

Так как автомобильные приложения - одно из самых популярных применений светодиодов, я рассмотрю пример проекта светодиодного освещения, в котором в качестве источника питания используется 12 вольт.Требуемая формула - это закон Ома, который гласит, что сопротивление равно напряжению, деленному на ток. Здесь важно отметить, что значение напряжения используется в расчетах. Разница между напряжением источника питания (аккумулятора) и значением прямого напряжения светодиода. Это потому, что мы хотим, чтобы резистор «понижал» напряжение от источника питания до значения прямого напряжения светодиода.

Формула
Резистор = (напряжение батареи - напряжение светодиода) / желаемый ток светодиода.

Итак, предположим, что источник питания 12 В и белый светодиод с желаемым током 10 мА; Формула принимает вид Резистор = (12–3,4) /. 010, что составляет 860 Ом. Поскольку это нестандартное значение, я бы использовал резистор на 820 Ом. Нам также необходимо определить номинальную мощность (ватт) необходимого резистора. Это вычисляется путем умножения значения напряжения, падающего на резистор, на значение тока, протекающего в нем. Для нашего примера, приведенного выше, (12–3,4) X 0,010 = 0,086, поэтому мы можем безопасно использовать в этом приложении резистор Вт, поскольку мы должны использовать следующий по величине стандартный номинальный ток.

Если требуется более одного светодиода, несколько светодиодов (одного цвета) могут быть подключены параллельно. Это сохранит то же требование напряжения, но значение тока будет увеличиваться прямо пропорционально количеству светодиодов. Номинальная мощность резистора также может увеличиться. В качестве примера мы возьмем тот же белый светодиод, но мы подключим 5 светодиодов параллельно. Следовательно, требуемое значение тока будет 10 мА, умноженным на 5 (0,010 X 5 = 0,050). Используя это в нашей формуле; (12-3.4) /. 050 = 172 Ом. Используйте стандартное значение 180 Ом. Номинальная мощность теперь будет выше (12–3,4) X 0,050 = 0,43, поэтому в этом случае нам нужно использовать резистор не менее ½ Вт.

Заключение

Эти два примера будут повторяться для красных светодиодов. Для одного красного светодиода: (12–2,0) /. 010 = 1000 Ом, что составляет 1 кОм, а номинальная мощность составляет (12–2,0) X (0,010) = 0,100, поэтому Вт достаточно. Для 5 красных светодиодов, включенных параллельно: (12-2.0) /. 05 = 200 Ом, что является стандартным значением, а номинальная мощность составляет (12-2.0) X 0,050 = 0,5, поэтому я бы использовал резистор на 1 Вт, чтобы дать нам некоторый допуск для компенсации колебаний напряжения источника питания и т. Д.

Как мы видим, определение номинала резистора для освещения светодиодов простое и понятное, но мы должны принимать во внимание цвет светодиода, а также номинальную мощность требуемого резистора и количество светодиодов в цепи. Вы можете посетить наш магазин, где представлен широкий выбор светодиодов и резисторов.

Основы

: Подбор резисторов для светодиодов

Итак ... вы просто хотите зажечь светодиод.Какой резистор использовать?

Может быть, вы знаете ответ, или, может быть, все уже считают, что вы должны знать, как добраться до ответа. В любом случае, это вопрос, который вызывает больше вопросов, прежде чем вы действительно сможете получить ответ: какой тип светодиода вы используете? Какой блок питания? Батарея? Плагин? Часть более крупной схемы? Ряд? Параллельно?

Игра со светодиодами должна доставлять удовольствие, и выяснение ответов на эти вопросы на самом деле является частью веселья.Есть простая формула, которую вы используете для выяснения этого - закон Ома. Эта формула: В = I × R , где В, - напряжение, I - ток, а R - сопротивление. Но как узнать, какие числа использовать в этой формуле, чтобы получить правильное значение резистора?

Чтобы получить В, в нашей формуле, нам нужно знать две вещи: напряжение нашего источника питания и напряжение наших светодиодов.

Начнем с конкретного примера.Предположим, что мы используем держатель батарейки 2 × AA (например, этот из нашего магазина), который обеспечит нас мощностью 3 В (с двумя последовательно соединенными элементами AA 1,5 В; мы складываем напряжения), и мы планирую подключить желтый светодиод (как один из этих).

Светодиоды

имеют характеристику, называемую «прямым напряжением», которая часто обозначается в технических данных как Vf. Это прямое напряжение представляет собой величину напряжения, «потерянного» в светодиоде при работе с определенным опорным током, обычно определяемым как около 20 миллиампер (мА), т.е.е., 0,020 ампер (А). Vf зависит в первую очередь от цвета светодиода, но на самом деле немного отличается от светодиода к светодиоду, иногда даже в пределах одного пакета светодиодов. Стандартные красные, оранжевые, желтые и желто-зеленые светодиоды имеют Vf около 1,8 В, в то время как чисто зеленые, синие, белые и УФ-светодиоды имеют Vf около 3,3 В. Таким образом, падение напряжения на нашем желтом светодиоде будет около 1,8 В.

В в нашей формуле находится путем вычитания прямого напряжения светодиода из напряжения источника питания.

3 В (источник питания) - 1.8 В (падение напряжения на светодиодах) = 1,2 В

В этом случае у нас осталось 1,2 В, которые мы подключим к нашей формуле V = I × R .

Следующее, что нам нужно знать, это I , ток, на котором мы хотим управлять светодиодом. Светодиоды имеют максимальный номинальный непрерывный ток (часто обозначается как If или Imax в таблицах данных). Часто это около 25 или 30 мА. На самом деле это означает, что типичное значение тока, к которому нужно стремиться со стандартным светодиодом, составляет от 20 мА до 25 мА, что немного ниже максимального тока.

Помимо: Всегда можно дать светодиоду меньше тока . Работа светодиода, близкая к номинальному максимальному току, дает вам максимальную яркость за счет рассеивания мощности (тепла) и времени автономной работы (если, конечно, у вас разряжаются аккумуляторы). Если вы хотите, чтобы ваши аккумуляторы прослужили в десять раз дольше, обычно вы можете просто выбрать ток, который составляет лишь одну десятую номинального максимального тока.

Итак, 25 мА - это «желаемый» ток - то, что мы надеемся получить, когда выбираем резистор, а также I , который мы подключим к нашей формуле V = I × R .

1,2 В = 25 мА × R

или перефразируя:

1,2 В / 25 мА = R

и когда мы решаем это, получаем:

1,2 В / 25 мА = 1,2 В / 0,025 A = 48 Ом

Где «48 Ом» - 48 Ом. (Единицы измерения таковы, что 1 В / 1 А = 1 Ом; один вольт, разделенный на один ампер, равен одному ому. Если вы имеете дело с током в мА, преобразуйте его в А, разделив на 1000.)

Наша версия формулы теперь выглядит так:

(напряжение источника питания - напряжение светодиода) / ток (в амперах) = требуемое значение резистора (в омах)

Получаем сопротивление резистора 48 Ом.И это хорошее значение пускового резистора для использования с желтым светодиодом и источником 3 В.

Давайте на мгновение посмотрим на номиналы резисторов. Резисторы обычно доступны в таких номиналах, как 10 Ом, 12 Ом, 15 Ом, 18 Ом, 22 Ом, 27 Ом, 33 Ом, 39 Ом, 47 Ом, 51 Ом, 56 Ом, 68 Ом, 75 Ом и 82 Ом. (и их кратные 510 Ом, 5,1 кОм, 51 кОм и т. д.), и (если вы не укажете более высокую точность при совершении покупок) имеют значение допуска около ± 5%.

Если вы занимаетесь большим количеством проектов в области электроники, у вас, скорее всего, будет валяться куча резисторов.Если вы только начинаете, возможно, вам захочется приобрести ассортимент, чтобы было что-нибудь под рукой. Резисторы также рассчитаны на работу с различной мощностью - резисторы, рассчитанные на большую мощность (больше ватт), могут безопасно рассеивать больше тепла, выделяемого внутри резистора. Резисторы на 1/4 ватта, вероятно, являются наиболее распространенными и обычно подходят для простых светодиодных схем, подобных тем, которые мы здесь рассматриваем. (Мы уже обсуждали рассеяние мощности ранее - обратите внимание на это, когда вы начнете выходить за рамки этих основ.)

Итак, значение резистора, которое мы вычислили выше, было 48 Ом, что не является одним из наших обычных значений. Но это нормально, потому что мы будем использовать резистор с допуском ± 5%, так что в любом случае это значение не обязательно будет точно таким же. На всякий случай мы обычно выбираем следующее более высокое значение, которое у нас есть; 51 Ом в этом примере.

Давайте подключим:
батарейный блок на 3 В, резистор 51 Ом и желтый светодиод.

Это небольшая симпатичная светодиодная схема, но как мы можем сделать это с помощью большего количества светодиодов? Можем ли мы просто добавить еще один резистор и еще один светодиод? Ну да, в точку.Каждому светодиоду потребуется 25 мА, поэтому нам нужно выяснить, какой ток могут отдавать наши батареи.

Помимо : Если немного покопаться, можно найти полезный технический справочник (pdf) по щелочным батареям от Energizer. Оказывается, чем сильнее вы их водите, тем быстрее вы их истощаете. Часть этого очевидна: если вы постоянно потребляете 1000 мА из батареи, вы ожидаете, что батарея прослужит 1/10 того времени, как если бы вы потребляли 100 мА. Но на самом деле есть второй эффект, заключающийся в том, что общая выходная энергия батареи (измеряемая в ватт-часах) уменьшается, когда вы приближаетесь к пределу того, какой ток может выдавать батарея.На практике, с щелочными батареями AA, если вы разрядите их при токе 1000 мА, они прослужат только около 1/20 того времени, как если бы вы разрядили их при 100 мА.

Для нашего одиночного светодиода 25 мА элементы AA прослужат чертовски долго. Если мы запустим четыре светодиода параллельно, потребляя 100 мА, мы все равно получим довольно приличное время автономной работы. Если ток превышает 500 мА, следует подумать о подключении к розетке. Итак, мы можем добавить несколько наших желтых светодиодов, каждый с собственным резистором 51 Ом, и успешно управлять ими с помощью держателя батареи 2xAA.

Хорошо, а как насчет батареи на 9 В? Давайте остановимся на желтых светодиодах. Если мы хотим отключить один светодиод от батареи 9 В, это означает, что мы должны потреблять колоссальные 7,2 В с нашим резистором, который должен быть 288 Ом (или ближайшее удобное значение: 330 Ом, в моей мастерской). .

9 В (питание) - 1,8 В (желтый светодиод) = 7,2 В

7,2 В / 25 мА = 288 Ом (округлить до 330 Ом)

Использование резистора для падения напряжения любого размера рассеивает эту энергию в виде тепла.Это означает, что мы просто тратим эту энергию на тепло, вместо того, чтобы получать больше света от нашей светодиодной схемы. Итак, можем ли мы использовать несколько светодиодов, соединенных вместе? Да! Давайте последовательно соединим четыре светодиода 1,8 В, в сумме получим 7,2 В. Когда мы вычтем это из напряжения питания 9 В, у нас останется 1,8 В, для чего потребуется только резистор 72 Ом (или ближайшее значение. : 75 Ом).

9 В - (1,8 В × 4) = 9 В - 7,2 В = 1,8 В

1,8 В / 25 мА = 72 Ом (затем округляем до 75 Ом)

Наша обобщенная версия формулы с несколькими последовательно включенными светодиодами:

[Напряжение источника питания - (напряжение светодиода × количество светодиодов)] / ток = номинал резистора

Мы даже можем подключить пару цепочек из четырех светодиодов плюс резистор параллельно, чтобы получить больший световой поток, но чем больше мы добавляем, тем больше мы сокращаем срок службы батареи.

А можно ли сделать пять последовательно с батареей 9 В? Что же, может быть. Значение 1,8 В, которое мы использовали, является всего лишь «типичным практическим правилом». Если вы уверены, что прямое напряжение равно 1,8 В, он будет работать. Но что, если это не совсем так? Если прямое напряжение ниже, вы можете перегрузить их при более высоком токе, что может сократить их срок службы (или полностью убить). Если прямое напряжение выше, светодиоды могут быть тусклыми или даже не гореть. В некоторых случаях вы можете подключить светодиоды последовательно без резистора, как в нашей схеме светодиодного обеденного стола, но в большинстве случаев предпочтительнее и безопаснее использовать резистор.

Давайте сделаем еще один пример, на этот раз с белым светодиодом (вы можете найти его здесь) и батарейным отсеком 3xAA (например, этот). Напряжение источника питания составляет 4,5 В, а напряжение светодиода - 3,3 В. Мы по-прежнему стремимся к току 25 мА.

4,5 В - 3,3 В = 1,2 В

1,2 В / 25 мА = 48 Ом (округлить до 51 Ом)

Итак, вот примеры, которые мы рассмотрели, и еще несколько примеров с некоторыми другими распространенными типами источников питания:

Напряжение источника питания Цвет светодиода Светодиод Vf светодиода в серии Желаемый ток Резистор (расчетный) Резистор (округлый)
3 В Красный, желтый или желто-зеленый 1.8 1 25 мА 48 Ом 51 Ом
4,5 В Красный, желтый или желто-зеленый 1,8 2 25 мА 36 Ом 39 Ом
4,5 В Синий, зеленый, белый или УФ 3,3 1 25 мА 48 Ом 51 Ом
5 В Синий, зеленый, белый или УФ 3,3 1 25 мА 68 Ом 68 Ом
5 В Красный, желтый или желто-зеленый 1.8 1 25 мА 128 Ом 150 Ом
5 В Красный, желтый или желто-зеленый 1,8 2 25 мА 56 Ом 56 Ом
9 В Красный, желтый или желто-зеленый 1,8 4 25 мА 72 Ом 75 Ом
9 В Синий, зеленый, белый или УФ 3,3 2 25 мА 96 Ом 100 Ом

Все эти значения основаны на тех же предположениях о прямом напряжении и желаемом токе, которые мы использовали в первых примерах.Вы можете проработать их и проверить математику или просто использовать ее как удобную таблицу, если считаете, что наши предположения разумны. 😉

Так вот, в какой-то момент кто-то мог сказать вам: «Просто воспользуйтесь онлайн-калькулятором светодиодных резисторов». И действительно, такие вещи есть - даже у нас есть одна (ну, версия для печати из бумаги) - так зачем вообще работать над всем этим? Во-первых, гораздо лучше понять, что и почему этот калькулятор делает то, что он делает. Но также почти невозможно использовать эти калькуляторы, если вы не знаете, какие переменные вам нужно будет ввести.Надеюсь, теперь вы сможете вычислить значения, которые вам понадобятся (напряжение источника питания, напряжение светодиода и ток) для использования светодиодного калькулятора. Но что более важно (1) он вам на самом деле не нужен: вы можете сделать это сами и (2) если вы его используете, вы можете подвергнуть сомнению основные предположения, которые он может сделать от вашего имени.

Надеюсь, вы также увидели, что есть гораздо больше, чем просто один способ зажечь светодиод. И мы даже не добрались до таких вещей, как объединение светодиодов разного номинала в цепи! Теперь, можете ли вы вернуться к наклеиванию светодиодов на батареи CR2032, чтобы сделать светодиодные броски? Да, определенно можно.Но вы можете вернуться и прочитать о том, когда вам следует добавить резистор даже в эту маленькую схему!

Наконец, отметим, что в этой статье мы говорили о вашем основном сквозном маломощном (хотя, возможно, очень ярком) светодиодах. Специализированные типы, такие как светодиоды высокой мощности, могут иметь несколько другие характеристики и требования.

Обновление : исправлен список общих значений резисторов, чтобы включить более общие значения.

Калькулятор резисторов серии

LED

Вычислитель резисторов серии LED

Для всех светодиодов требуется некоторая форма ограничения тока .Подключение светодиода напрямую к источнику питания сгорит в мгновение ока. Даже кратковременная перегрузка значительно сократит срок службы и светоотдачу.

К счастью, управление одним или цепочкой светодиодов с низким током (20-30 мА) является простой задачей - добавление небольшого резистора в серию - самый простой и дешевый способ ограничить ток. Однако имейте в виду, что светодиодами с большим током (более нескольких сотен мА) сложнее управлять, и, хотя они могут работать с последовательным резистором, для минимизации потерь мощности и обеспечения надежности рекомендуется использовать более дорогие переключатели . регулятор тока .

Наш калькулятор светодиодов поможет вам определить номинал токоограничивающего последовательного резистора при подключении одного или нескольких слаботочных светодиодов. Для начала введите необходимые значения и нажмите кнопку «Рассчитать».

Программа нарисует небольшую схему, отобразит рассчитанное сопротивление и сообщит вам значение и цветовой код ближайшего стандартного резистора более низкого и высокого уровня. Он рассчитает мощность, рассеиваемую резистором и светодиодами, рекомендуемую мощность резистора, общую мощность, потребляемую схемой, и эффективность конструкции (мощность, потребляемая светодиодами / общая потребляемая мощность схемы) x 100. ).

Поля ввода

Напряжение питания : Введите напряжение, превышающее падение напряжения светодиода для одной цепи светодиода и параллельного подключения, или сумму всех падений напряжения при последовательном подключении нескольких светодиодов.

Ток светодиода : Введите ток одного светодиода в миллиамперах. Обычные светодиоды 3 мм и 5 мм обычно работают в диапазоне 10-30 мА, но силовые светодиоды, используемые в осветительных и автомобильных приложениях, могут иметь ток более 200 мА.Ток 20 мА обычно является безопасным значением, если у вас нет доступа к техническому описанию компонента.

Цвет светодиода и Падение напряжения : Выберите цвет светодиода. Падение напряжения Поле автоматически заполнится типичным значением для выбранного цвета (например, 2 В для стандартного красного светодиода; 3,6 В для белого светодиода, используемого для освещения, стробоскопа и т. Д .; 1,7 В для инфракрасного светодиода, используемого в пульты дистанционного управления и т. д.). Однако падение напряжения сильно различается между разными типами светодиодов, а также незначительно изменяется в зависимости от тока, поэтому, пожалуйста, измените его, если вы знаете правильное значение для вашего компонента.

Количество светодиодов : Выберите количество светодиодов, которое вы хотите использовать в своей цепи. Для нескольких светодиодов появится второе раскрывающееся меню, в котором вы можете выбрать соединение серии или параллельное соединение .

Примечание. Не следует подключать светодиоды параллельно с одним общим резистором. Идентичные светодиоды могут быть успешно подключены параллельно, но у каждого светодиода может быть немного разное падение напряжения, и яркость светодиодов будет отличаться.Если вы хотите подключить светодиоды параллельно, у каждого из них должен быть свой резистор. Рассчитайте значение для одного светодиода и подключите все пары светодиод-резистор параллельно.

Точность резистора : выберите желаемую стандартную точность резистора: 10% (E12), 5% (E24), 2% (E48) или 1% (E96). Воспользуйтесь нашим калькулятором цветового кода резистора, чтобы узнать цветовые полосы для различных (20%, 0,5% ...) прецизионных резисторов.

Как интерпретировать результаты

Простая схема генерируется при каждой загрузке страницы.На схеме показано только ближайшее значение стандартного резистора, и показаны только два подключения светодиодов, независимо от того, сколько светодиодов находится в цепи (но я уверен, что вы легко можете заполнить недостающие биты).

Справа показаны два резистора . Это ближайшие (верхние и нижние) стандартные значения, наиболее близкие к исходному рассчитанному сопротивлению. Вы должны использовать только один в своей схеме - лучше выбрать тот, который ближе (тот, который отмечен * после значения).

Рекомендуемая мощность резистора Мощность рассчитана с небольшим запасом прочности, так что рассеиваемая мощность остается в пределах 60% от номинального значения.

Эффективность [%] покажет вам, какая часть общей мощности, потребляемой схемой, фактически используется светодиодами.

Как определить выводы светодиода

Светодиод имеет два вывода: положительный (анод) и отрицательный (катод). На схематических диаграммах его символ похож на простой диод, с двумя стрелками, направленными наружу.Анод (+) отмечен треугольником, а катод (-) - линией. Иногда встречаются дополнительные метки: A или + для анода и K или - для катода.

Есть несколько способов определить выводы светодиода:

  1. Катод (отрицательный) обычно маркируется плоской кромкой в нижней части корпуса светодиода.
  2. Большинство светодиодов изготавливаются с одной длинной ножкой, указывающей на плюс (анод).
  3. Загляните внутрь самого светодиода - меньшая металлическая деталь внутри светодиода подключается к положительному электроду, а большая - к отрицательному.

Расчет значений резисторов, ограничивающих ток для светодиодных цепей


Светодиод - это один из тех компонентов продукта, который просто обязан работать. Если я смотрю на свой компьютер через комнату и не вижу, как его светодиодный индикатор мигает мне в ответ, я предполагаю, что он выключен; Никогда не ожидал, что светодиод мог перегореть.Для этого есть веская причина: при работе в соответствии со спецификациями срок службы светодиода составляет 100000 часов или более.

Ключом к увеличению срока службы светодиода является ограничение протекающего через него тока. Часто это делается с помощью простого резистора, значение которого рассчитывается по закону Ома. В этой статье рассматривается, как применить закон Ома к одиночным и кластерным схемам светодиодов. Я также предоставил электронную таблицу Excel, чтобы упростить и ускорить процесс.

Одиночные светодиоды

При вычислении значения резистора, ограничивающего ток для одного светодиода, основная форма закона Ома - V = IR - становится:

где:

  • В batt - напряжение на резисторе и светодиоде.
  • В led - прямое напряжение светодиода.
  • I led - прямой ток светодиода.

На рисунке 1 (а) показан пример схемы с одним светодиодом. Между прочим, V batt - V led - это падение напряжения на резисторе, а (I led ) 2 R - мощность, рассеиваемая резистором. Расчет рассеиваемой мощности - это этап, который многие люди - как любители, так и профессионалы - склонны пропускать.Итак, что вы называете резистором на 1/8 Вт, который должен рассеивать 1/2 Вт? Уголь.

светодиода серии

Приведенное выше уравнение становится лишь немного сложнее, если вы соедините несколько светодиодов последовательно. Падение напряжения на светодиодах увеличивается, уменьшая падение напряжения на резисторе. Ток через резистор (и светодиоды) остается прежним:

, где n - количество последовательно включенных светодиодов. На рис. 1 (b) показан пример с тремя последовательно включенными светодиодами.Падение напряжения на светодиодах в три раза больше, чем у одного светодиода.

параллельных светодиода

Если вы подключите несколько светодиодов параллельно, ток через резистор возрастет (хотя ток через каждый светодиод останется прежним). Падение напряжения на светодиодах не изменяется, как и падение напряжения на резисторе:

, где m - количество параллельно включенных светодиодов. На рис. 1 (c) показан пример с тремя параллельно включенными светодиодами.Ток в цепи в три раза превышает ток одного светодиода.

РИСУНОК 1. Простые светодиодные схемы. (а) Схема с одним светодиодом. (б) светодиоды последовательно. (c) параллельные светодиоды.


Светодиодные матрицы

Если вы соединяете несколько светодиодов в массив, вам просто нужно объединить последовательную и параллельную формы уравнений:

Важно, чтобы в каждой из m параллельных ветвей цепи было n светодиодов (соединенных последовательно) и чтобы все светодиоды имели одинаковый светодиод V и светодиод I .В противном случае все ставки отменены. На рис. 2 (а) показаны четыре светодиода, подключенных таким образом, что предыдущее уравнение не применяется. Рисунок 2 (b) показывает один из нескольких «правильных» способов подключения четырех светодиодов.

РИСУНОК 2. Светодиодные матрицы .


Регулировка яркости

Контроль яркости полезен для гаджетов, которые могут использоваться в различных условиях окружающего освещения (снаружи / внутри, ночью / днем ​​и т. Д.). Для этой функции требуется два резистора - один фиксированный (R f ) и один переменный (R v ).R f ограничивает ток, когда R v находится на минимальном значении (обычно 0 Ом), что позволяет максимальному току протекать через светодиод. Значение R f рассчитывается, когда R v = 0:

.

, где Iled (max) - это максимальный ток, который вы хотите через светодиод.

Увеличение значения R v добавляет сопротивление цепи, уменьшая ток через светодиод. Когда R v установлен на максимальное значение, через светодиод проходит минимальный ток.Значение рэндов против определяется по формуле:

, где I led (min) - это минимальный ток, который вы хотите через светодиод.

РИСУНОК 3. Регулировка яркости.


Этапы проектирования

Существует четыре шага для выбора подходящего номинала (значений) токоограничивающего резистора:

  • Используя желаемые рабочие характеристики и спецификации светодиодов, решите соответствующие уравнения для "идеальных" номиналов резистора.
  • Выберите подходящие «реальные» значения резистора.Если в расчетах указан резистор 132,27 Ом, ближайшие «реальные» значения резистора составляют 130 Ом и 150 Ом (допуск 5%). Конечно, вы можете выбрать другие значения в зависимости от того, что у вас есть под рукой.
  • Вставьте значения резисторов, которые вы выбрали, обратно в вычисления, чтобы увидеть, будут ли они удовлетворять желаемым рабочим характеристикам.
  • Выполните вычисления, используя выбранные значения резисторов с крайними допусками. Резистор 150 Ом с допуском 5% может иметь диапазон от 142 Ом.От 5 Ом до 157,5 Ом и редко бывает точно 150 Ом. Также рассчитайте ток, потребляемый схемой, и необходимую мощность, рассеиваемую резисторами.

Некоторые люди не выполняют ни одного из этих шагов и просто угадывают значение. Большинство из них проходят первые два шага, что обычно нормально, если вы не работаете слишком близко к пределам светодиода, где допуски могут подтолкнуть вас к краю. Выполнив все четыре шага, вы можете гарантировать, что ваши светодиоды, по крайней мере, работают безопасно и прослужат долгое время.

Множественные итерации - это перетаскивание

Подсчитать резисторы для цепей светодиодов довольно просто. Это займет всего несколько минут, даже если вы пройдете все четыре этапа проектирования. В этом нет ничего страшного, если вам нужно сделать это только один раз, но что, если вы хотите увидеть влияние различных резисторов в цепи? Что делать, если у вас есть набор светодиодов, и вы хотите определить, как лучше всего их подключить? ( На рис. 4 показаны четыре способа подключения шести светодиодов.) Расчеты по-прежнему просты; вам просто нужно повторить их еще несколько раз.Это утомительно, и именно тогда люди склонны совершать ошибки.

Чтобы избавиться от скуки и связанных с ней ошибок, я составил электронную таблицу Excel, в которой выполняются все необходимые вычисления, включая поиск «реальных» значений резисторов. Это реальная экономия времени!

РИСУНОК 4. Способы подключения шести светодиодов.


Использование электронной таблицы

Электронная таблица (доступна на веб-сайте Nuts & Volts по адресу www.nutvolts.com ) разбит на три раздела. В первом разделе «Характеристики цепи» вы вводите параметры цепи. Во втором разделе, «Расчетные значения I & R и предлагаемые резисторы», вычисляются необходимые номиналы резисторов и предлагаются «настоящие» резисторы для использования в схеме. Последний раздел, «Расчетная производительность с использованием выбранных резисторов», позволяет вам подключать значения резисторов (предлагаемые значения или значения по вашему выбору) и рассчитывать токи светодиодов, токи источника питания и рассеиваемую мощность резистора.Также учитывается допуск резистора. Примечание. Вам следует изменить только значения, выделенные синим полужирным шрифтом. Обычный черный текст изменять нельзя. NV

РИСУНОК 5. Вид электронной таблицы.


Загрузки

Что в почтовом индексе? Таблица для расчета резисторов

Как рассчитать номинал резистора для светодиодов и цепей светодиодов

Как найти номинал резистора для различных типов цепей светодиодов

Следующее пошаговое руководство поможет вам найти правильное значение резистора (или резисторы) для одного или нескольких светодиодов и цепочек цепочек светодиодов для подключения к батарее и источнику питания.

Если вы выберете эту тему, вы сможете:

  • Рассчитать номиналы резисторов для различных схем светодиодов
  • Рассчитать прямой ток светодиодов
  • Рассчитать прямое напряжение для разных светодиодов Цепи
  • Соединить светодиоды последовательно с аккумулятором
  • Подключить светодиоды параллельно с батареей
  • Подключить светодиоды в последовательно-параллельной комбинации Цепи

Обновление: Вы также можете использовать этот светодиод Вычислитель резисторов для этой цели

Типичный светодиодный символ, конструкция и идентификация проводов.

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Прежде чем мы углубимся в детали, мы попробуем прокатиться по простой схеме ниже, чтобы было легче понять другой расчет.

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Это самая простая схема серии светодиодов .

Здесь напряжение питания составляет 6 В, прямое напряжение светодиода (V F ) составляет 1,3 В, а прямой ток (I F ) составляет 10 мА.

Теперь значение резистора (который мы будем последовательно соединять со светодиодом) для этой схемы будет:

Значение резистора = (В питание - В F) / I F = (6 - 1,3) / 10 мА = 470 Ом

Потребляемый ток = 20 мА

Формула номинальной мощности резистора для этой схемы

Номинальная мощность резистора = I F 2 x Номинал резистора = (10 мА) 2 x 470 Ом = 0,047 Вт = 47 мВт

Но Это минимальное необходимое значение резистора, чтобы гарантировать, что резистор не будет перегреваться, поэтому рекомендуется удвоить номинальную мощность резистора, которую вы рассчитали, поэтому выберите 0.047 Вт x 2 = 0,094 Вт = резистор 94 мВт для этой схемы Номинальная мощность резистора (значение удвоено) = 0,094 Вт = (94 мВт)

Также имейте в виду, что:

  • Слишком сложно найти точное номинальные резисторы, которые вы рассчитали. Обычно резисторы бывают 1/4, 1/2, 1, 2, 5 и т. Д. Поэтому выберите следующее более высокое значение номинальной мощности. Например, если вы рассчитали номинальную мощность резистора 0,789 Вт = 789 мВт, вы должны выбрать резистор 1 Вт.
  • Слишком сложно найти точное значение резисторов, которое вы рассчитали. Как правило, резисторы имеют стандартные номиналы. Если вы не можете найти точное значение резистора, которое вы рассчитали, а затем выберите следующее значение резистора, которое вы рассчитали, например, если рассчитанное значение составляет 313,5 Ом, вы должны использовать ближайшее стандартное значение, что составляет 330 Ом. если ближайшее значение недостаточно близко, то можно сделать это, подключив резисторы последовательно - параллельная конфигурация.
  • I F = Прямой ток светодиода: Это количество максимального тока, который светодиод может принимать непрерывно. Рекомендуется обеспечить 80% номинального прямого тока светодиодов для длительного срока службы и стабильности. Например, если номинальный ток светодиода составляет 30 мА, вы должны включить этот светодиод на 24 мА. Значение тока, превышающее это значение, сократит срок службы светодиода или может начать дымиться и гореть.
  • Если вы все еще не можете найти прямой ток светодиода, предположите, что он 20 мА, потому что типичный светодиод работает на 20 мА.
  • В F = прямое напряжение светодиода: Это прямое напряжение светодиода, то есть падение напряжения при подаче номинального прямого тока. Вы можете найти эти данные на пакетах светодиодов, но они находятся в диапазоне от 1,3 В до 3,5 В в зависимости от типа, цвета и яркости. Если вы все еще не можете найти прямое напряжение, просто подключите светодиод через 200 Ом с батареей 6 В. Теперь измерьте напряжение на светодиоде. Это будет 2 В, и это прямое напряжение.

Формула для определения номинала резистора (ов) для последовательного подключения светодиодов:

Ниже приведена еще одна простая схема светодиодов (светодиодов, подключенных последовательно).В этой схеме мы подключили последовательно 6 светодиодов. Напряжение питания составляет 18 В, прямое напряжение (В F ) светодиодов составляет 2 В, а прямой ток (I F ) составляет 20 мА каждый.

Щелкните изображение, чтобы увеличить

Значение резистора (светодиоды в серии) = (В , питание - (В F x количество светодиодов)) / I F

Здесь общее прямое напряжение (V F ) из 6 светодиодов = 2 x 6 = 12 В

и прямой ток (I F ) такой же (т.е.е. 20 мА)

( Примечание: это последовательная цепь, поэтому ток в последовательной цепи в каждой точке одинаков, а напряжения складываются) .Теперь значение резистора (для последовательной цепи) будет:

= (В питание - (V F x количество светодиодов)) / I F = (18 - (2 x 6)) / 20mA

= (18-12) / 20mA = 300 Ω

Общий потребляемый ток = 20 мА

(Это последовательная цепь, поэтому токи одинаковы) Номинальная мощность резистора

= I F 2 x Номинал резистора = (20 мА) 2 x 300 Ом = 0.12 = 120 мВт

Но Это минимальное необходимое значение резистора, чтобы гарантировать, что резистор не перегреется, поэтому рекомендуется удвоить номинальную мощность резистора, которую вы рассчитали, поэтому выберите 0,12 Вт x 2 = 0,24 Вт = Резистор 240 мВт для этой схемы Номинальная мощность резистора (значение удвоено) = 0,24 Вт = (240 мВт)

Формула для определения номинала резистора (ов) для параллельного подключения светодиодов (с общим резистором):

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

В этой схеме мы подключили светодиоды параллельно с общим резистором.Напряжение питания составляет 18 В, прямое напряжение (В F ) светодиодов составляет 2 В, а прямой ток (I F ) составляет 20 мА каждый.

Значение резистора (светодиоды параллельно с общим резистором) = (В , питание - В F) / (I F x количество светодиодов)

Здесь общий прямой ток (I F ) из 4 светодиода = 20 мА x 4 = 0,08 А, и прямое напряжение (В F ) такое же (т.е. 2 В)

( Примечание: это параллельная цепь, поэтому напряжение параллельной цепи одинаково в каждой точке, а токи аддитивны).

Теперь значение резистора (для параллельной цепи с общим резистором) будет:

= (В , питание - В F) / (I F x количество светодиодов)

= (18 - 2) / 0,08

= 200 Ом

Общий потребляемый ток = 20 мА x 4 = 80 мА

(Это параллельная цепь, поэтому токи складываются)

Номинальная мощность резистора = I F 2 x Значение резистора = (20 мА) 2 x 200 Ом = 0.08 Вт = 80 мВт

Но Это минимально необходимое сопротивление резистора, чтобы гарантировать, что резистор не перегреется, поэтому рекомендуется удвоить номинальную мощность резистора, которую вы рассчитали, поэтому выберите 1,28 Вт x 2 = 2,56 Вт. резистор для этой схемы. Номинальная мощность резистора (значение удвоено) = 2,56 Вт (280 мВт)

Формула для определения номинала резистора (ов) для параллельного подключения светодиодов (с отдельным резистором)

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Это еще один способ подключения светодиодов параллельно с отдельными резисторами.В этой схеме мы подключили 4 светодиода параллельно с отдельными резисторами. Напряжение питания составляет 9 В, прямое напряжение (V F ) светодиодов составляет 2 В, а прямой ток (I F ) составляет 20 мА каждый.

Значение резистора (светодиоды включены параллельно с отдельным резистором) = (В питание - В F ) / I F Здесь общее прямое напряжение (В F ) светодиодов = 2 и прямой ток ( I F ) 20 мА (т.е. 20 мА)

( Примечание: это параллельная цепь, но мы находим значение резистора для каждой секции, а не для всей цепи.Таким образом, в каждом разделе схема становится последовательной (см. Формулу последовательной схемы или простую схему 1 st выше, вы обнаружите, что они такие же)

Теперь значение резистора (для параллельной схемы с отдельным резисторы) будет:

= (V питание - V F ) / I F = (9-2) / 20 мА = 350 Ом

Общий ток потребления = 20 мА x 4 = 80 мА (Это является параллельной схемой, поэтому токи складываются)

Номинальная мощность резистора = I F 2 x Номинал резистора = (20 мА) 2 x 350 Ом = 0.14 = 140 мВт

Но это минимальное необходимое значение резистора, чтобы гарантировать, что резистор не будет перегреваться, поэтому рекомендуется удвоить номинальную мощность резистора, которую вы рассчитали, поэтому выберите 0,14 Вт x 2 = 0,28 Вт = резистор 280 мВт для этой схемы. Номинальная мощность резистора (значение удвоено) = 0,28 Вт (280 мВт)

Есть другой способ (последовательно-параллельная комбинация) для соединения светодиодов с батареей; Если вы поняли этот простой расчет, то я уверен, что вы легко сможете рассчитать номинал резисторов для схемы подключения последовательно-параллельной комбинации светодиодов.

Похожие сообщения:

LED Resistor Calculator

Токоограничивающий резистор, иногда называемый нагрузочным резистором или последовательным резистором, подключается последовательно со светоизлучающим диодом (LED), чтобы на нем было правильное прямое падение напряжения.

Если вам интересно, «Какой резистор мне использовать с моим светодиодом?», Или если вам интересно, какой резистор вы должны использовать с питанием 12 В или 5 В, тогда эта статья поможет.

На схеме выше вы можете увидеть распиновку светодиода.Катод - отрицательная клемма. Это на плоской стороне диода, а вывод короче. Анод положительный и имеет более длинный вывод. Если вам всегда интересно, что является отрицательным или положительным, то приведенная выше анимация поможет тренировать мозг. Вы только посмотрите на это, надеюсь, он утонет ...


Калькулятор ограничивающего резистора

- Серия

прямое напряжение

Прямое падение напряжения , обычно называемое просто прямое напряжение , является определенным значением для каждого светодиода.Вы можете получить это из таблицы вашего компонента. Однако, если вы не можете найти спецификацию, вы всегда можете обратиться к таблице, приведенной ниже. Он показывает падение напряжения в прямом направлении для каждого обычно доступного светодиода по цвету.

Вы также можете измерить его с помощью цифрового измерителя. Практически любой дешевый счетчик имеет эту менее известную возможность.

Как измерить прямое напряжение Vf

Если у вас есть цифровой мультиметр, то вы также можете измерить прямое падение напряжения.У вашего измерителя будет символ диода на переднем циферблате, поэтому просто переместите селекторный переключатель на него и измерьте его! Большинство инженеров не знают об этой функции, поэтому держите это в секрете!

Красный зонд измерителя подключается к аноду, а черный зонд подключается к катодному выводу, который является более коротким проводом. Ваш цифровой измеритель должен предоставлять вам хорошее точное значение, которое вы можете использовать.

Диаграмма по цвету

Цвет светодиода Прямое напряжение Vf Прямой ток Если
Белый 3.От 2 В до 3,8 В от 20 мА до 30 мА
Тёплый белый от 3,2 В до 3,8 В от 20 мА до 30 мА
Синий от 3,2 В до 3,8 В 20 мА до 30 мА
Красный от 1,8 В до 2,2 В от 20 мА до 30 мА
Зеленый от 3,2 В до 3,8 В от 20 мА до 30 мА
Желтый от 1,8 В до 2,2 В от 20 мА до 30 мА
Оранжевый 1.От 8 В до 2,2 В от 20 мА до 30 мА
Розовый от 3,2 В до 3,8 В от 20 мА до 30 мА
UV от 3,2 В до 3,8 В от 20 мА до 30 мА

Вот диаграмма, показывающая прямое напряжение по цвету для широко доступных светодиодов на eBay. Сейчас они очень дешевы, и вы можете получить сумку светодиодов высокой яркости практически за копейки. Все они доступны в размерах 3 мм, 5 мм и 10 мм. Катодный вывод обычно имеет длину 17 мм, а длину анода - 19 мм.

Из-за нелинейного характера кривой характеристики диода светодиод работает в очень узком диапазоне параметров прямого напряжения и прямого тока.

Например, красный светодиод имеет типичное прямое напряжение 1,8 В и максимальное прямое напряжение 2,2 В. Он имеет типичный прямой ток 20 мА и максимальный прямой ток 30 мА. Инженеры-электронщики обычно используют типичные рабочие параметры.

Самое замечательное в этих светодиодах то, что все они имеют типичный прямой ток около 20 мА, что означает, что вы можете применить закон Ома для определения номинала последовательного резистора.

Выбор резистора для использования со светодиодами

Напряжение питания Вс Vf = 1,8 В Vf = 3,2 В
3,3 В 75206 75 Ом 75 Ом 160 Ом 90 Ом
9 В 360 Ом 290 Ом
12 В 510 Ом 440 Ом

Как видно из диаграммы выше обычно используются два прямых напряжения.Красные, желтые и оранжевые светодиоды относятся к категории 1,8 В, а белые, синие, зеленые, розовые, УФ-светодиоды - к категории 3,2 В.

Таким образом, я составил другую диаграмму, показывающую значения последовательного резистора, необходимые для этих двух категорий падения напряжения. На диаграмме показаны расчетные значения при напряжении питания 3,3 В, 5 В, 9 В и 12 В. Это типичные напряжения, используемые любителями в своих проектах. Просто воспользуйтесь таблицей значений стандартных резисторов, чтобы найти ближайшее из возможных значений.

Пример 1: Синий светодиод имеет типичное прямое падение напряжения 3,2 В, поэтому при использовании напряжения питания 3,3 В требуется резистор 5 Ом. Однако, если вы используете напряжение питания 5 В, то потребуется резистор на 90 Ом. Как видите, номинал резистора увеличивается с увеличением напряжения питания.

Пример 2: Если вы используете желтый светодиод, то он имеет типичное прямое напряжение 1,8 В. Следовательно, значения резистора 75 Ом, 160 Ом, 360 Ом и 510 Ом могут использоваться, когда напряжение питания равно 3. .3 В, 5 В, 9 В и 12 В соответственно.

Формула для расчета номиналов резисторов

Напряжение на шине Vs равно сумме напряжений на светодиоде и резисторе.

Учитывая прямое напряжение диода Vf, напряжение на резисторе равно Vs –Vf.

Учитывая прямой ток, мы знаем, что этот же ток течет и по цепи в резисторе. Следовательно, у нас есть вся информация, чтобы использовать закон Ома для расчета номинала последовательного резистора.

Схема с несколькими светодиодами - Серия

Несколько светодиодов можно подключать последовательно, однако напряжение питания ограничивает количество светодиодов, которые вы можете установить. Как видите, полное прямое напряжение - это сумма всех прямых напряжений, представленных каждым светодиодом. Очевидно, что суммарное прямое напряжение должно быть меньше напряжения питания. Если вы используете источник питания 12 В, у вас может быть до семи светодиодов последовательно.


Цепь с несколькими светодиодами - параллельная

Вот такой правильный способ подключения нескольких светодиодов параллельно.У каждого светодиода есть собственный резистор, ограничивающий ток.

В этой конфигурации у вас может быть много светодиодов; однако ограничивающим фактором является сила тока, которую может обеспечить источник питания. Полный ток - это сумма всех индивидуальных прямых токов каждого светодиода.

Инструмент для расчета резисторов серии

LED - Apogeeweb

В электронике простейшая схема для питания светодиода LED использует источник напряжения с последовательно соединенными резистором и светодиодом.Чтобы найти требуемый последовательный резистор, введите напряжение отдельного светодиода, желаемый ток и общее напряжение питания.

Следующие важные формулы для проектирования электроники:

Закон Ома

Для расчета резистора

где

В S - напряжение источника, измеренное в вольтах (В).
V f - падение напряжения на светодиоде, измеренное в вольтах (В).
I f - ток через светодиод, измеренный в амперах (Ампер / А).
R - сопротивление, измеряемое в Ом (Ом).

Этот калькулятор основан на программе «Калькулятор закона Ома» , но учитывает падение напряжения на светодиодах. Кроме того, ток через светодиод равен току резистора, потому что ток постоянный. Таким образом, вы сможете подобрать подходящий резистор для светодиодных светильников.

Люди тоже спрашивают (Q&A)

1. Как рассчитать резистор в серии светодиодов?
Значение правильного резистора для последовательных светодиодов - это напряжение питания (давление) за вычетом общего давления, потребляемого всеми выключенными светодиодами (падение напряжения на одном светодиоде, раз на общее количество светодиодов), этот ответ затем делится на ток светодиода (поток электронов), необходимый для схемы.

2. Должен ли резистор стоять до светодиода?
Неважно! Резистор может быть установлен до или после светодиода, и он все равно будет его защищать.Видите ли ... ток, который выходит из батареи, всегда равен току, который течет обратно в батарею. Ток через резистор такой же, как ток через светодиод.

3. Нужен ли резистор для светодиода? Резисторы
в схемах светоизлучающих диодов (СИД): Светодиод (светоизлучающий диод) излучает свет, когда через него проходит электрический ток. Балластный резистор используется для ограничения тока через светодиод и предотвращения его возгорания. Если источник напряжения равен падению напряжения светодиода, резистор не требуется.

4. Сопротивления резистора идут на положительную или отрицательную сторону светодиода?
Поскольку этот резистор используется только для ограничения тока в цепи, он может располагаться с любой стороны светодиода. Размещение резистора на положительной (анодной) стороне резистора не будет иметь никакого эффекта, чем размещение резистора на отрицательной (катодной) стороне светодиода.

5. В светодиодные ленты встроены резисторы?
Обычно в светодиодную ленту встроены резисторы, и вы просто обеспечиваете 12 В или 5 В или что-то еще, на что полоса рассчитана.

6. Светодиоды работают от постоянного или переменного тока?
В большинстве случаев светодиоды работают от источника постоянного тока. Светодиоды потребляют постоянный ток для получения света; при переменном токе светодиод будет гореть только тогда, когда ток течет в правильном направлении. Подача переменного тока на светодиод заставит его мигать и выключаться, а при высокой частоте светодиод будет гореть постоянно.

7. Куда идет резистор на светодиоде?
Резистор может быть с любой стороны светодиода, но он должен присутствовать. Когда два или более компонента включены последовательно, ток будет одинаковым для всех, поэтому не имеет значения, в каком порядке они находятся.

8. Зачем светодиодам нужны токоограничивающие резисторы?
Токоограничивающий резистор помогает смягчить эффект увеличения напряжения благодаря своей линейной ВАХ. Кроме того, резисторы ведут себя противоположно светодиодам в зависимости от их температуры - с повышением температуры увеличивается и сопротивление.

9. Нужен ли резистор для светодиода на 12 В?
Какой резистор нужен для того, чтобы зажечь светодиод с напряжением 12 В? Как правило, вы хотите минимизировать потери, поэтому вы подключаете как можно больше светодиодов последовательно, чтобы потреблять предоставленное напряжение, затем вы используете резистор, чтобы ограничить ток до правильного значения.Белые светодиоды обычно используют 3,0 вольта.

10. Какой резистор мне нужен, чтобы понизить 12В до 5В?
Поместите два резистора последовательно со вторым номиналом резистора (5/7) первого номинала резистора. Поместите резисторы между 12В и землей, и тогда вы получите 5В в точке между ними. Это очень грубый способ сделать это. Он не регулируется, поэтому выходное напряжение будет зависеть от входного напряжения.

11. Резистор какого размера следует использовать со светодиодом?

Основы: Подбор резисторов для светодиодов

12.Как рассчитать резистор для светодиода?

Мы будем использовать следующую формулу для определения номинала резистора: резистор = (напряжение батареи - напряжение светодиода) / желаемый ток светодиода. Для типичного белого светодиода, который требует 10 мА при питании от 12 В, значения следующие: (12–3,4) /. 010 = 860 Ом. Чтобы использовать несколько светодиодов параллельно, просуммируйте текущие значения.

13. Какая формула для резистора?

Уравнение резистора серии

Rtotal = R 1 + R 2 + R 3 +….. Rn и т. Д. Обратите внимание, что полное или эквивалентное сопротивление RT оказывает такое же влияние на схему, как и исходная комбинация резисторов, поскольку представляет собой алгебраическую сумму отдельных сопротивлений.

14. Что произойдет, если не использовать резистор со светодиодом?

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

15. Нужны ли резисторы для светодиодных лент?

Помимо светодиодов, также необходим один или несколько токоограничивающих резисторов, чтобы гарантировать, что светодиодная лента не перейдет в режим перегрузки по току. Резистор также включен последовательно со светодиодами, и его значение сопротивления рассчитывается таким образом, чтобы он также потреблял примерно 3 вольта.

16. Как рассчитывается сопротивление светодиода?

Чтобы рассчитать резистор, необходимый для простой цепи светодиода, просто снимите падение напряжения с напряжения источника, а затем примените закон Ома.

17. Как выбрать резистор для светодиода?

В следующем примере светодиод с напряжением 2 вольта и силой тока 20 миллиампер должен быть подключен к источнику питания 12 вольт. Балластный резистор можно рассчитать по формуле: резистор должен иметь сопротивление 333 Ом. Если точное значение недоступно, выберите следующее значение, которое выше.

18. Каков максимальный ток для светодиода?

20 мА

Для светодиодов стандартного диаметра 5 мм максимальный ток обычно составляет 20 мА, поэтому значения 10 мА или 15 мА подходят для многих цепей.

19. Следует ли подключать светодиодные фонари последовательно или параллельно?

Компоненты серии

имеют одинаковый ток, но колеблющиеся напряжения. Вообще говоря, в большинстве светодиодных светильников используется последовательно-параллельная комбинация. В идеале, для надежности и согласованного освещения, было бы лучше иметь одну полосу светодиодов, все последовательно подключенные к драйверу постоянного тока.

20. Как рассчитать номинал резистора для серии светодиодов?

В этом видео объясняется, как рассчитать значение сопротивления светодиодов для последовательной и параллельной цепей.Перед использованием светодиодов в цепи очень важно выбрать правильное значение сопротивления, иначе светодиод может перегореть.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *