Расчёт сопротивления для диода. Расчет сопротивления резистора для светодиода: пошаговое руководство

Как правильно рассчитать сопротивление резистора для светодиода. Какие параметры нужно учитывать при подборе резистора. Почему важно ограничивать ток через светодиод.

Зачем нужен ограничительный резистор для светодиода

Светодиоды широко применяются в современной электронике благодаря своей экономичности и долговечности. Однако для корректной работы светодиода необходимо правильно ограничить протекающий через него ток. Для этого используется последовательно подключенный резистор.

Основные причины, по которым нужен ограничительный резистор:

• Защита светодиода от перегорания из-за превышения максимально допустимого тока
• Обеспечение оптимального режима работы и яркости свечения
• Компенсация разброса параметров светодиодов
• Стабилизация тока при колебаниях напряжения питания

Без ограничительного резистора светодиод может выйти из строя практически мгновенно. Поэтому правильный расчет сопротивления резистора критически важен.

Ключевые параметры светодиода для расчета резистора

Для корректного расчета сопротивления ограничительного резистора необходимо знать следующие параметры светодиода:

• Прямое напряжение (V_F) — падение напряжения на светодиоде в рабочем режиме
• Прямой ток (I_F) — оптимальный рабочий ток через светодиод
• Максимально допустимый прямой ток — предельное значение тока

Эти параметры можно найти в технической документации (datasheet) на конкретную модель светодиода. Типичные значения:

• V_F = 1.8-3.3 В (зависит от цвета свечения)
• I_F = 10-30 мА для маломощных светодиодов

Формула для расчета сопротивления резистора

Для расчета сопротивления ограничительного резистора используется следующая формула:

R = (V_S — V_F) / I_F

где:

• R — сопротивление резистора (Ом)
• V_S
  — напряжение источника питания (В)
• V_F — прямое напряжение светодиода (В)
• I_F — прямой ток светодиода (А)

Пошаговый алгоритм расчета резистора

Рассмотрим процесс расчета ограничительного резистора на конкретном примере:

1. Определяем параметры светодиода: V_F = 2.0 В, I_F = 20 мА
2. Измеряем напряжение источника питания: V_S = 5 В
3. Подставляем значения в формулу: R = (5 В — 2.0 В) / 0.02 А = 150 Ом
4. Выбираем ближайшее стандартное значение: 150 Ом
5. Проверяем мощность резистора: P = I² * R = (0.02 А)² * 150 Ом = 0.06 Вт
6. Выбираем резистор с запасом по мощности: 0.125 Вт или 0.25 Вт

Особенности расчета для разных схем включения

При расчете резисторов для нескольких светодиодов нужно учитывать схему их соединения:

Последовательное соединение светодиодов

При последовательном соединении:

• Суммируются прямые напряжения светодиодов
• Ток через все светодиоды одинаковый

Формула расчета:

R = (V_S — n * V_F) / I_F

где n — количество светодиодов

Параллельное соединение светодиодов

При параллельном соединении:

• Напряжение на всех светодиодах одинаковое
• Токи суммируются

Лучше использовать отдельный резистор для каждого светодиода.

Программы и онлайн-калькуляторы для расчета

Для упрощения расчетов можно воспользоваться специальными программами или онлайн-калькуляторами. Они позволяют быстро подобрать номинал резистора с учетом различных параметров.

Популярные онлайн-калькуляторы:

• LED Series Resistor Calculator (ledcalc.com)
• LED Calculator (rapidtables.com)
• ResistorCalculator.net

Эти инструменты значительно упрощают процесс расчета, особенно для сложных схем с несколькими светодиодами.

Типичные ошибки при расчете и подключении

При расчете и подключении ограничительных резисторов для светодиодов часто допускаются следующие ошибки:

• Игнорирование разброса параметров светодиодов
• Неправильный выбор мощности резистора
• Использование одного резистора для параллельно соединенных светодиодов
• Пренебрежение измерением реального напряжения питания
• Выбор слишком маленького сопротивления для увеличения яркости

Чтобы избежать этих ошибок, следует внимательно подходить к расчетам и всегда проверять реальные параметры схемы.

Практические советы по подбору резисторов

Несколько полезных рекомендаций по выбору резисторов для светодиодов:

• Всегда выбирайте резистор с запасом по мощности (минимум в 2 раза)
• Используйте мультиметр для проверки реального напряжения питания
• При последовательном соединении учитывайте суммарное падение напряжения
• Для высокой стабильности используйте прецизионные резисторы
• В ответственных схемах применяйте токостабилизирующие драйверы вместо резисторов

Следуя этим советам, вы сможете обеспечить надежную и долговечную работу светодиодов в ваших проектах.

Диод резистор. Расчет и подбор сопротивления для светодиода. Важные параметры светодиодов

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

Когда выбрать нестандартный резистор?

Поэтому нам нужен резистор с номинальной мощностью не менее 140 мВт. Эмпирическое правило — найти резистор с удвоенной мощностью. Обычно вы можете использовать самый дешевый резистор, который вы можете найти с правильной мощностью. Потому что для некоторых схем также имеет значение фактический тип резистора. Какой тип резистора выбрать, какое приложение выходит за рамки данной статьи. Если вы строите какой-либо из этих типов схем, посмотрите, указывают ли схемы тип резистора. Если нет, возможно, эта статья поможет вам.

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

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

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

Для большинства стандартных схем вам не нужно беспокоиться о типах резисторов, которые вы выбираете. Все, о чем вам нужно беспокоиться, это значение сопротивления и сколько энергии он может принять. Если через некоторое время произойдет сбой, вы должны обменять его на более высокий рейтинг мощности. Может быть, вы даже должны приложить усилия для расчета приличной стоимости 😉.

Вычисление необходимого значения резистора

Считаете ли вы, что трудно выбрать резистор? Токоограничивающий резистор — это резистор, который используется для уменьшения тока в цепи. Если вы не можете найти техническое описание, вы можете проверить его. У вас есть источник питания 5 В, который вы хотели бы включить. Какое значение резистора вам нужно?

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

Паяльник долго на ножке не держать

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

Чтобы найти значение резистора, мы начинаем с нахождения падения напряжения над резистором. Поэтому необходимое значение для токоограничивающего резистора составляет 200 Ом. Значит, вы знаете, что вам нужен резистор на 200 Ом. Ну, единственное, что вам нужно знать, это рейтинг мощности компонента. Какое влияние может оказать резистор?

Поэтому вам нужно выяснить, какой эффект будет рассеиваться в вашем резисторе. Чтобы найти это, вы используете следующую формулу для расчета мощности. Он утверждает, что мощность равна току, умноженному на напряжение. Это означает, что ваш резистор должен иметь возможность работать не менее 45 мВт.

Резистор обязателен при проверке светодиода

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

Обычно большинство резисторов работают от 250 мВт и выше, поэтому легко найти подходящий резистор. Вычислить сопротивление 6-полосного резистора. Резистор — это, пожалуй, самый распространенный строительный блок, используемый в схемах. Резисторы бывают разных форм и размеров. Этот инструмент используется для декодирования информации для осевых резисторов с осевыми осями цвета.

Количество полос важно, потому что декодирование изменяется в зависимости от количества цветных полос. Существует три распространенных типа: 4 диапазона, 5 диапазонов и 6-полосные резисторы. Группа 1 — первая значащая цифра. Первые 4 полосы составляют номинальное значение сопротивления. Первые 3 группы составляют значимые цифры, где:. черный — 0 коричневый — 1 красный — 2 оранжевый — 3 желтый — 4 зеленый — 5 синий — 6 фиолетовый — 7 серый — 8 белый — 9.

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

Пример значения сопротивления. Полоса 1 = оранжевый = 3, полоса 2 = желтый = 4, полоса 3 = зеленый = 5, диапазон 4 = синий = 1М. Пятая полоса является допуском и представляет собой наихудший вариант, который можно ожидать от номинальной стоимости. Цветовой код для допуска:. коричневый — 1% красный — 2% оранжевый — 3% желтый — 4% зеленый -5% синий 25% фиолетовый 1% серый 05% золото — 5% серебро — 10%.

Коэффициент температуры сопротивления

Пример расчета диапазона значений резистора. Значения резисторов могут изменяться с температурой. 6-я полоса представляет температурный коэффициент или температуру и представляет собой величину, которая будет изменяться с температурой. Цвета группы представляют следующее.

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

Ограничение тока протекающего через светодиод

Мы начнем с проведения экспериментов, которые продемонстрируют, как напряжение и сопротивление влияют на ток, а затем доказывают эти результаты с небольшой математикой. Мы предлагаем другой источник питания, поэтому вы можете попробовать эксперименты, но вы можете использовать даже батареи в держателе батареи! Они яркие и мокрые, или мягкие и элегантные. Они повсюду, и они очень весело.

Яркая или прозрачная лампа защищает излучатель света. Один провод представляет собой анод, а другой — катод. Один идет на положительное напряжение, а другой переходит в отрицательное напряжение. Это все немного запутанно — нам часто приходится думать о том, что есть.

Находим номинал резистора для светодиода

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

Светодиод без резистора

Если это поможет, обратитесь к этим фотографиям и диаграммам или распечатайте их для справки. Зеленый, красный, синий и инфракрасный. Так, красный, например, производится с арсенидом галлия. С тех пор ученые экспериментировали со многими другими материалами и выяснили, как сделать другие цвета, такие как зеленый и синий, а также фиолетовый и белый.

Параллельное соединение светодиодов

Они могут быть хорошими индикаторами, но мы редко видим их в качестве иллюминаторов. Освещение означает «светить свет на что-то» — как фонарик или фары. Вы хотите, чтобы ваши фары были яркими, как черт. Тормозные огни должны быть достаточно яркими, чтобы их видеть, но не нужно освещать дорогу!

Vps — напряжение источника питания;

Vdf — прямое падение напряжения на светодиоде в нормальном режиме;

If — номинальный ток светодиода при нормальном режиме свечения.

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

Индикация означает «указать что-то» — как сигнал поворота или стоп-сигналы на автомобиле. Вы не хотите, чтобы ваш сигнал поворота вашего автомобиля был слепым! Оба имеют одинаковый резистор. Вы должны следовать, проводя один из них. Его немного сложно объяснить, как ярко что-то с текстом или даже фотографиями.

Первая полезная вещь, которую вы найдете, — это размерная «пакетная» информация. В техническом описании также указывается, какой штырь представляет собой катод и другие длины и размеры. Затем вы найдете эту маленькую таблицу. Этот вариант довольно стандартный.

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

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

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

Позже на той же странице находится таблица электрических характеристик. Первые две строки говорят о «длине волны» — это особый способ указания цвета. В конце концов, «супер ярко-красный» — очень субъективное описание. С длиной волны мы можем точно знать, какой цвет излучается. Третья строка в основном говорит «сколько цвет меняется от длины волны». Четвертый ряд не так важен, мы пропустим это.

В любом «цикле» схемы напряжения должны быть сбалансированы: генерируемая сумма = используемая сумма. Этот закон «Напряжение петли» был обнаружен человеком по имени Кирхгоф. И мы видим петлю выше, где одна часть состоит из 9-вольтовой батареи. Поэтому немного изменим нашу диаграмму. Это напряжение, которое должно «поглощаться» резистором. Затем мы перейдем к другому важному закону, который называется законом Ома — и он описывает, как работают резисторы.

Пример подбора резистора:

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

Там более общая сокращенная нотация, которую вы увидите очень часто. Или два других способа написать для решения для текущего или сопротивления. К сожалению, 100 лет здесь работают против нас, поэтому просто нести с собой на этом. Если у меня есть 3 Ом резистор с током 5 Ампер, проходящий через него. Каково напряжение на резисторе. Закон Ома очень важен, и его стоит немного успеть, чтобы ознакомиться с ним. Мы предлагаем придумать другие номера совпадений сопротивлений, токов и напряжений и использовать их для решения неизвестного значения.

Формула расчета сопротивления резистора онлайн калькулятора

Если вы работаете с друг, викторины и проверьте свои ответы! Есть также «калькуляторы» в Интернете, которые вы можете проверить сами. Наша диаграмма становится немного плотной, но мы очень многое сделали. Поэтому есть веские причины для желания контролировать яркость, если вы говорите, что у вас небольшая батарея, и вы хотите, чтобы свет длился долго.

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

Последовательное соединение светодиодов

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

Вы можете увидеть это в техническом описании, о котором мы говорили ранее. Поскольку для вас так важно практиковать эти законы, которые вы только что узнали, у нас появится еще одна викторина. Попробуйте решить проблемы, используя приведенные выше диаграммы. Да, есть онлайн-калькуляторы, которые сделают это для вас, но часть обучающая электроника может выполнять вычисления, даже если на необитаемом острове.

Сколько ток проходит через резистор 100 Ом?

Ты этого не обманул? Этот макет использовал 3 разных напряжения и один и тот же резистор. Бьюсь об заклад, вы знаете, что будет дальше! Ответ заключается в том, как используется мощность. Резистор не светится, он нагревает. Так как неэффективно просто накачивать всю энергию батареи в воздух как тепло, мы должны максимально использовать мощность, используемую резистором, и лучший способ сделать это — поддерживать низкое напряжение.

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

Переход ниже, что не предлагается, потому что прямое напряжение может меняться, а резисторы могут меняться, и батарея может меняться, и все эти небольшие отклонения в 2 вольта или около того складываются, и вы не получите желаемой яркости. Мы закончим, представив еще одну деталь, которая находится в сумке для комплекта. Это потенциометр.

Схемы подключения светодиодов

Ну, в конце концов, это не такая мнимая вещь, на самом деле они довольно распространены. Потенциометры — это резистор, который регулируется ручкой. Мы расскажем о потенциометрах более подробно в следующем учебнике, поэтому рассмотрим это свежее введение!

Параллельное соединение цепочек светодиодов — не лучший вариант

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

Потенциометры, например резисторы, имеют значение Ом. Например, этот потенциометр составляет 2 кОм. Потенциометры имеют три контакта, два «внешних» и один «средний» штырь. Средний штырь иногда называют стеклоочистителем. Вы можете понять, почему его называют стеклоочистителем, открывая горшок, его буквально как стеклоочиститель! Когда стеклоочиститель перемещается от одного конца к другому, сопротивление между этим штифтом и правым или левым штифтом изменяется, чем ближе стеклоочиститель к боковому штифту, тем меньше сопротивление.

Расчет сопротивления аналогичный

Когда горшок повернут полностью вправо, его противоположность. Сопротивление между двумя внешними штифтами всегда одинаково. Сопротивление между средним штифтом и левым или правым штифтом меняется! Быстрый тест! Символ схемы для потенциометра выглядит так, как будто есть резистор, а затем стрелка, указывающая посередине, — это стеклоочиститель.

Довольно часто у многих начинающих радиолюбителей возникает проблемы с расчетом сопротивления резистора для светодиода. И зачастую они не знают, для . В данной статье попробуем разъяснить данный вопрос и для облегчения приведем онлайн калькулятор для расчета сопротивления резистора светодиода.

Важные параметры светодиодов

С точки зрения проблемы подбора резистора для светодиода нас в первую очередь интересуют всего два параметра светодиодов:

Обратите внимание, что мы подключаемся к стеклоочистителю и к одному концу, а не к обоим концам. Почему у нас даже есть 100 Ом? Не можем ли мы просто настроить потенциометр, чтобы получить какое-то сопротивление, которое мы хотим? По этой причине у нас есть дополнительный резистор на 100 Ом, что позволяет сопротивляться постоянно до 100 Ом.

Пример расчета сопротивления резистора при последовательном подключении

Это был длинный и очень укомплектованный математикой урок. Эти огни используются для обозначения многих вещей. Чаще всего они используются для информирования вас о том, что питание подается на ваше устройство. Вам также нужно будет выбрать нужное значение резистора для использования.

1. I F — прямой ток светодиода
2. V F — прямое напряжение светодиода (рабочее напряжение)

Рассмотрим это на примере светодиода L-53IT. Вот его краткие характеристики:

• Материал: gaasp/gap
• Цвет свечения: красный
• Длина волны: 625нм
• Максимальное прямое напряжение: 2,5 В
• Максимальное обратное напряжение: 5В
• Максимальный прямой ток: 30мА
• Рабочая температура: -40…85С

В datasheet светодиода L-53IT в разделе «Absolute Maximum Ratings» (значения, которые нельзя превышать) мы находим информацию о максимальном непрерывном постоянном токе, который может протекать через данный светодиод, не вызывая ее повреждения (30мА):

Затем мы проверяем по datasheet, какое типичное прямое напряжение светодиода (падение напряжения на диоде):

и мы видим, что:

• тестовые данные указаны для тока I F = 20мА,
• типичное прямое напряжение составляет V F = 2В.

Ток 20мА обеспечивает нам хороший световой поток, а так как светодиоды не вечны, и со временем испускаемый поток света уменьшается, то в большинстве случаев для данного светодиода этот ток будет достаточен.

Светодиод без резистора

Для начала рассмотрим, что произойдет, если мы подключим светодиод к источнику питания без резистора ограничивающего ток. В качестве примера мы будем использовать источник питания с напряжением 5В.

В этом случае, в соответствии со вторым законом Кирхгофа:

сумма падений напряжения в замкнутом контуре равна нулю

Получается, что все напряжение питания сосредоточено на нашем светодиоде:

Что означает появление напряжения 5В на нашем светодиоде? Давайте посмотрим на график зависимости тока светодиода от напряжения в прямом направлении:

То есть, при превышении 2,05 вольт, ток будет расти очень быстро, достигнув высокого значения.

В нашем случае, питание светодиода без ограничительного резистора приведет к генерации тока большего, чем допустимо (30 мА), что в свою очередь произойдет его повреждение.

Здесь следует добавить, что причиной, разрушающим светодиод является не ток как таковой, а выделяемая мощность в виде тепла.

Ограничение тока протекающего через светодиод

Таким образом, мы должны ограничить ток светодиода. У нас есть два варианта:

• использовать питание стабильным током (не более 30мА в соответствии с технической спецификацией светодиода)
• ограничить ток по-другому.

В данной статье мы займемся вторым способом, а именно, мы подключим резистор последовательно со светодиодом. На этом резисторе будет происходить падение части напряжения источника питания, который обозначим как V R:

В соответствии с приведенным выше вторым законом Кирхгофа, распределение напряжений будет определяться по формуле:

V CC = V R + V F

В нашем случае мы знаем типовое значение напряжения нашего светодиода, которое составляет 2 вольт, а также напряжение питания 5 вольт:

Таким образом, мы можем вычислить необходимое падение напряжения на резисторе R, для того чтобы на диоде было только необходимые 2 вольта:

V R = V CC — V F

V R = 5В — 2В = 3В

то есть, мы стремимся к получению следующих напряжений в нашей схеме:

Теперь мы используем первый закон Кирхгофа:

сумма значений силы токов, входящих в узел равна сумме значений силы токов, вытекающей из этого узла

Нашим узлом является место соединения резистора и светодиода, и это означает, что через резистор будет проходить тот же ток, что и через светодиод. Поскольку мы предположили, что через светодиод может течь ток I F = 20мА, то:

Сопротивление резистора вычислим с помощью Закона Ома:

то есть в нашем случае:

и наконец, мы можем вывести общую формулу:

После расчета сопротивления, выбирается резистор из номинального ряда. В нашем случае это резистор точно такой же, как рассчитали, то есть, 150 Ом, который имеется в номинальных рядах E24, E12 и E6.

А что делать, когда сопротивление резистора не соответствует ни одному значению из номинального ряда? В этом случае следует выбрать одно из двух ближайших к расчетному сопротивлению, при этом необходимо учитывать следующее:

Если сопротивление будет меньше, чем рассчитывали, то это увеличит значение тока, протекающего через светодиод.

Если сопротивление будет больше, чем рассчитывали, то это уменьшит световой поток, испускаемый светодиодом.

Калькулятор расчета резистора для светодиода

Ниже приводим калькулятор для расчета сопротивления резистора светодиода:

Расчёт сопротивления для светодиода — Лада мастер

Замена ламп на светодиоды в автомобильных электрических схемах приобретает уже не статус тюнинговых работ, а превращается в необходимость. Причин этому множество, но сегодня мы поговорим не об этом, хотя некоторые вопросы светодиодного освещения, самые принципиальные, затронуть придется.

Содержание:

1. Зачем ставить светодиоды
2. Параметры светодиодов
3. Установка светодиодов
4. Как правильно рассчитать сопротивление для светодиода

Зачем ставить светодиоды

Если смотреть на вопрос с практической стороны, то установка светодиодов принесет много хороших и приятных моментов:

1.  Светодиод имеет очень низкий ток потребления.
2.  У светодиодов мизерная теплоотдача.
3.  Количество света, отдаваемого светодиодом, намного больше, чем у ламп накаливания.
4.  Светодиод имеет длительный срок эксплуатации.

Отходя от теории и применив это к реальным условиям, мы получаем массу преимуществ — можно забыть о том, что лампочка посадит аккумулятор, даже если ее оставить включенной на сутки, да и оформление светодиодами подсветки приборов и освещения салона намного эффективнее и гибче.

Параметры светодиодов

Самое главное, что нужно усвоить — светодиод невозможно включить в электросхему без предварительной подготовки. Он попросту сгорит. Напряжение в электросети автомобиля 12-14 вольт, а стандартный светодиод работает от 3,5 В. Рабочее напряжение диода зависит от его цвета:

• красные и желтые светодиоды — 2,4 В;
• синие и зеленые — 2,8 вольта;
• белые светодиоды — 3-3,6 В.

Отличаются светодиоды и по мощности. Маломощные светодиоды потребляют ток около 20 мА, а светодиоды повышенной мощности — 300 мА. Они могут отличаться и по характеру излучаемого света. Одни из них узконаправленные, другие заливные. Направленные светодиоды имеют встроенную линзу и используются для локальной подсветки. Каждый светодиод имеет плюс и минус, которые называют анодом и катодом соответственно.

Установка светодиодов

Если появилось желание установить светодиоды на автомобиль, можно пойти по простому пути. В продаже есть небольшие блоки из светодиодов, которые называют кластерами. Они собраны с таким расчетом, чтобы обеспечить из работу в сети 12 В. Но у них есть один существенный недостаток — при изменении количества оборотов двигателя, они меняют яркость. Не критично, но изменение яркости очень отчетливо видно на глаз, и это не самый приятный эффект. Каждый кластер состоит из трех светодиодов, соединенных последовательно, и спаянных с резистором, который должен убирать лишнее напряжение.

Можно пойти по другому пути — собрать кластеры самостоятельно. Мы выбираем нужные нам диоды, последовательно их соединяем, а затем подключаем к бортовой сети через резистор. В большинстве случаев для сети 12 вольт используют резисторы 100-150 Ом на 0,5 Вт. Но не всегда все так гладко, и именно на этом этапе нам пригодится расчет сопротивления для светодиода.

Как правильно рассчитать сопротивление для светодиода

Поскольку светодиоды разные и напряжение в каждом автомобиле может отличаться, то идеальным вариантом подбора резистора будет вычисление его номинала по закону Ома. Если с математикой у вас не все гладко, можно пойти по простому пути. Есть простое правило, которое позволит избежать ошибок — на один светодиод нужен резистор номиналом 500 Ом, на два — около 300 Ом, на три — 150 Ом. Но если подобрать сопротивление правильно, то освещение будет стабильным и долговечным.

Рассмотрим ситуацию, когда мы озадачились действительно точным подбором резистора. Берем светодиод, к примеру, белый. Его данные нам известны — напряжение питания 3,5 вольта, ток примерно 20 мА. Далее действуем по алгоритму, как калькулятор Электроника.

1.  Снимаем показания по напряжению именно в том месте, где мы хотим установить диод. Делаем это при помощи обычного тестера. Причем важно снять не общее напряжение сети, а именно локальное. Получаем некую величину, к примеру, 13 В.
2.  Из общего напряжения отнимаем напряжения питания светодиода. Получилось 9,5 В. Вспоминаем закон Ома — R=U/I, где R — искомое сопротивление, а U и I, соответственно, напряжение и ток. Подставляем наши данные в формулу и получаем значение сопротивления 475 Ом.
3. Теперь нужно сделать так, чтобы резистор не грелся. Для этого вычисляем его мощность. Рабочее напряжение резистора — 9,5 В, ток — 20 А. Умножив эти показатели, получим номинальную мощность резистора — 0,19 Вт. Всегда нужно подбирать резистор с запасом, чтобы избежать перегрева, поэтому идем в магазин за резистором мощностью не менее 0,5 Вт.

Таким образом удастся подобрать идеальный резистор для светодиода, который будет иметь оптимальную яркость, и не перегорит в самый неожиданный момент.

Вопрос Видео: определение сопротивления по 𝐼-𝑉 графику диода

Стенограмма видео

На графике показаны 𝐼-𝑉 характеристики диода. В какой из точек, отмеченных на графике, сопротивление диода наибольшее? В какой из отмеченных на графике точек сопротивление диода наименьшее?

Итак, в этом вопросе мы видим, что нам дали график, показывающий 𝐼-𝑉, или ток, напряжение, характеристики диода. Итак, на этом графике мы можем видеть разность потенциалов или напряжение на диоде по горизонтальной оси и ток через диод по вертикальной оси. Мы также можем видеть, что на этой кривой отмечены четыре разные точки: точка 𝑃, точка 𝑄, точка 𝑆 и точка 𝑇.

Теперь, основываясь на двух вопросах, которые нам задали здесь, нам нужно выбрать из точек 𝑃, 𝑄, 𝑆 и 𝑇 точки, в которых сопротивление диода самое высокое, и точку, в которой сопротивление диода самый низкий.

Теперь, чтобы рассчитать сопротивление компонента в электрической цепи, нам нужно вспомнить, что сопротивление определяется как разность потенциалов на этом компоненте, деленная на ток через этот компонент. Теперь в этот момент мы увидим это уравнение и сразу же подумаем, что это просто измененная версия закона Ома, который равен 𝑉 𝐼𝑅. Другими словами, разность потенциалов на компоненте равна току через этот компонент, умноженному на сопротивление этого компонента.

Однако это небольшое заблуждение. Потому что на самом деле закон Ома говорит нам, что разность потенциалов на компоненте омического проводника прямо пропорциональна току через проводник. И на самом деле константа пропорциональности есть сопротивление этого проводника. Поэтому верно, что для омического проводника 𝑉 равно 𝐼𝑅. Однако важно помнить, что этот 𝑅 постоянен для омического проводника.

Тогда как в этом случае у нас есть диод, который является неомическим проводником. Следовательно, это значение, которое мы пытаемся вычислить, сопротивление диода в точках 𝑃, 𝑄, 𝑆 и 𝑇, не является постоянной величиной. На самом деле это функция разности потенциалов или, что то же самое, функция тока через диод. И, следовательно, это уравнение на самом деле не является законом Ома, потому что значение сопротивления в этом уравнении не является константой. Итак, одно заблуждение развеяно.

Другое заблуждение заключается в том, что значение сопротивления диода в данном случае напрямую связано с наклоном этой кривой. Например, предположим, что мы хотели рассчитать сопротивление диода в этой точке вот здесь. И для этого мы рассчитали наклон кривой характеристик 𝐼-𝑉 в этой точке. Другими словами, мы провели касательную к кривой в этой точке, а затем определили, каково изменение вертикальной оси этого значения для этой касательной, а также изменение значения горизонтальной оси. В основном наклон кривой равен изменению тока на этой касательной, деленному на изменение разности потенциалов. Таким образом, мы можем подумать, что это немного похоже на это уравнение. И мы могли бы взять обратное значение обеих частей этого уравнения.

Другими словами, мы могли бы сказать, что единица, деленная на наклон кривой, равна Δ𝑉, деленному на Δ𝐼. Мы только что перевернули эту дробь здесь. И тогда мы можем подумать, что Δ𝑉 разделить на Δ𝐼 выглядит примерно как 𝑉 разделить на 𝐼. И так, единица, деленная на крутизну, должна быть сопротивлением диода в этой точке здесь. Однако это не так. На самом деле, Δ𝑉, деленное на Δ𝐼, в общем случае не равно 𝑉, деленному на 𝐼. Единственный случай, когда наклон характеристики 𝐼-𝑉 равен сопротивлению, — это когда у нас есть омический проводник.

Другими словами, Δ𝑉, деленное на Δ𝐼, равно 𝑉 больше 𝐼, когда 𝑅, сопротивление проводника, постоянно. И как мы уже видели, это не так.

Итак, если мы хотим рассчитать фактическое сопротивление диода в точках 𝑃, 𝑄, 𝑆 и 𝑇, нам нужно взять значение 𝑉 в этой конкретной точке и разделить его на значение 𝐼 в этой конкретной точке. Другими словами, у нас нет причин находить наклон кривой.

Итак, теперь, когда мы обсудили эти два заблуждения, давайте на самом деле перейдем к расчету значения сопротивления в точках 𝑃, 𝑄, 𝑆 и 𝑇. Но как мы собираемся вернуться к этому, если наши оси не помечены. Мы не знаем, что каждая из этих больших сеток представляет с точки зрения разности потенциалов. Точно так же мы не знаем, что представляет собой каждая из этих больших сетей с точки зрения тока.

Впрочем, на самом деле это не имеет значения. Что мы можем сделать, так это сначала обозначить начало кривой, которое находится в этой точке, а затем мы можем сказать, что каждый большой прямоугольник на горизонтальной оси представляет собой разность потенциалов в 𝐴 вольт. Итак, если первый большой квадрат представляет 𝐴 вольт. Тогда второй большой квадрат будет представлять два 𝐴 вольта. Третий будет на три 𝐴 вольта. А четвертый будет четыре 𝐴 вольта, и так далее и тому подобное.

И мы можем сделать то же самое для вертикальной оси. Можно сказать, что каждый большой ящик представляет собой ток в 𝐵 ампер. Итак, первый — 𝐵 ампер. Второй — два 𝐵 ампера. Третий — три 𝐵 ампера. Четвертый — четыре 𝐵 ампера и так далее.

Используя эту информацию, мы сможем рассчитать сопротивление диода в каждой из точек 𝑃, 𝑄, 𝑆 и 𝑇 с точки зрения этих произвольных значений разности потенциалов 𝐴 и тока 𝐵. Итак, начнем с расчета сопротивления диода в точке 𝑃.

Предположим, что это сопротивление, которое мы обозначим 𝑅 нижним индексом 𝑃, равно разности потенциалов в точке 𝑃, деленной на силу тока в точке 𝑃. Теперь, чтобы найти разность потенциалов в точке 𝑃, нам нужно провести линию вниз к горизонтальной оси. Итак, мы начинаем с точки 𝑃, а затем проводим пунктирную линию вниз к горизонтальной оси. И мы видим, что она пересекает горизонтальную ось в этой точке. Другими словами, разность потенциалов в точке 𝑃 находится где-то между двумя 𝐴 и тремя 𝐴.

В частности, мы можем видеть, что между двумя большими есть четыре меньших серых деления. Итак, расстояние между этой точкой здесь и этой точкой здесь было разделено на пять. Следовательно, каждое маленькое серое деление представляет собой 0,2 лота 𝐴. Другими словами, если эта точка представляет собой разность потенциалов в два 𝐴, то эта точка равна 2,2𝐴. Это 2,4𝐴. Это 2,6𝐴. А это 2,8𝐴. Итак, можно сказать, что разность потенциалов в точке 𝑃 равна 2,8 𝐴.

И затем нам нужно разделить это на ток в точке 𝑃. Для этого на этот раз мы просто проводим пунктирную линию поперек вертикальной оси. И мы видим, что эта пунктирная линия пересекает вертикальную ось в точке, представляющей ток в пять 𝐵 ампер. Поэтому берем наши 2,8𝐴 и делим на пять 𝐵. Итак, когда мы упрощаем эту дробь, мы можем записать ее через 𝐴, деленное на 𝐵, где, кстати, стоит отметить, что 𝐴 — это вот это произвольное значение разности потенциалов, а не в единицах ампер.

Итак, чтобы записать эту дробь через 𝐴, деленное на 𝐵, нам просто нужно узнать, чему равно 2,8, деленное на пять. 2,8 разделить на пять, получится 0,56. Итак, мы видим, что сопротивление диода в точке 𝑃 равно 0,56 лота 𝐴, деленному на 𝐵, какое бы ни было 𝐴 и какое бы ни было 𝐵. Итак, давайте скопируем это значение сопротивления сюда. А теперь перейдем к нахождению сопротивления диода в точке 𝑄.

Итак, в точке 𝑄 мы можем сказать, что сопротивление, которое мы обозначим 𝑅 нижним индексом 𝑄, снова равно разности потенциалов, на этот раз в точке 𝑄, деленной на ток в точке 𝑄. Мы видим, что вертикальная пунктирная линия, которую мы проводим вниз к оси разности потенциалов, пересекает где-то между 2,2 𝐴 и 2,4 𝐴. Итак, допустим, что разность потенциалов в точке 𝑄 равна 2,3𝐴. И, еще раз, это 𝐴 не усилители. Здесь просто произвольное значение разности потенциалов.

И тогда нам нужно разделить это значение на ток в точке 𝑄. Итак, горизонтальная пунктирная линия, которую мы рисуем, пересекает вертикальную ось со значением 1,2𝐵, 1,4𝐵, 1,6𝐵, 1,8𝐵. И, следовательно, можно сказать, что сопротивление диода в точке 𝑄 равно 2,3𝐴, деленное на 1,8𝐵. И снова у нас будет это сопротивление в единицах 𝐴, деленное на 𝐵. Фактически, с точностью до трех значащих цифр получается 1,28 𝐴, деленное на 𝐵.

Итак, когда мы запишем это значение здесь вверху, мы увидим, что теперь у нас есть сопротивление диода в точке 𝑃, выраженное в единицах 𝐴, деленное на 𝐵. И у нас есть сопротивление в точке 𝑄, выраженное в 𝐴, деленное на 𝐵. И затем мы видим, что сопротивление в точке 𝑃 составляет всего 0,56 лота 𝐴, деленное на 𝐵, независимо от того, что равно 𝐴, деленному на 𝐵. Тогда как сопротивление в точке 𝑄 составляет 1,28 лота 𝐴, деленное на 𝐵. Следовательно, даже если мы не знаем значений 𝐴 и 𝐵, мы знаем, что сопротивление в точке 𝑃 меньше, чем сопротивление в точке 𝑄. И именно по этой причине нам не нужно было знать значения 𝐴 и 𝐵 по отдельности.

Итак, используя этот метод, еще раз вычислим сопротивление диода в точке 𝑆. Мы видим, что в точке 𝑆 разность потенциалов составляет около 1,2𝐴. А ток около 0,2𝐵. Следовательно, сопротивление диода в точке 𝑆 становится 1,2𝐴, деленное на 0,2𝐵, что, другими словами, равно шести лотам 𝐴, деленным на 𝐵. Итак, мы можем записать это здесь. В этот момент мы можем определить сопротивление в точке 𝑇. Итак, вот эта точка.

Теперь мы можем видеть, что значение разности потенциалов на самом деле составляет минус три 𝐴 в точке 𝑇. Итак, мы можем сказать, что сопротивление в точке 𝑇 равно минус трем 𝐴, деленным на текущее значение. Но это значение тока на самом деле происходит при 𝐵 нулевых амперах. Итак, у нас ноль лотов 𝐵 в знаменателе. Но тогда ноль множества чего-либо — это просто ноль. Итак, у нас фактически ноль в знаменателе.

Теперь, если значение в знаменателе действительно очень мало, оно близко к нулю, то значение дроби чрезвычайно велико. А если значение в знаменателе на самом деле равно нулю, то говорят, что дробь стремится к бесконечности. Другими словами, тогда мы видим, что сопротивление диода в точке 𝑇 стремится к бесконечности. Оно настолько велико, насколько может быть сопротивление.

И здесь мы даже не будем беспокоиться о знаке минус. Потому что мы могли бы сказать, что сопротивление в точке 𝑇 приближается к отрицательной бесконечности. Что просто означает отрицательное сопротивление в противоположном направлении с точки зрения протекания тока. Но дело в том, что сопротивление в точке 𝑇 чрезвычайно велико. Он настолько велик, насколько это возможно. Итак, на данный момент у нас достаточно информации, чтобы найти ответы на эти вопросы.

Итак, первый вопрос гласит, в какой из отмеченных на графике точек сопротивление диода наибольшее? Мы только что видели, что в точке 𝑇 сопротивление диода настолько велико, насколько это возможно. И так, мы говорим, что точка на графике, в которой сопротивление диода наибольшее, это точка 𝑇. Аналогично нужно найти, в какой из отмеченных на графике точек сопротивление диода наименьшее.

Итак, сравнивая другие значения сопротивления, сопротивление в точке 𝑃 составляет 0,56 лота 𝐴, деленное на 𝐵. В то время как сопротивление в точке 𝑄 больше, на уровне 1,28 лота 𝐴, деленного на 𝐵. А сопротивление в точке 𝑆 еще больше, на уровне шести лотов 𝐴, деленных на 𝐵. Итак, наименьшее сопротивление у нас есть в точке 𝑃. И в этот момент у нас есть ответ на оба наших вопроса.

Сопротивление диода — прямое и обратное сопротивление

На практике ни один диод не является идеальным диодом, это означает, что он не действует как идеальный проводник при прямом смещении и не действует как изолятор при обратном смещении. Другими словами, реальный диод имеет очень малое сопротивление (не нулевое) при прямом смещении и называется прямым сопротивлением .

Принимая во внимание, что он предлагает очень высокое сопротивление (не бесконечное) при обратном смещении и называется обратное сопротивление.

Различные сопротивления диода следующие:

Прямое сопротивление

В условиях прямого смещения сопротивление диода прямому току известно как прямое сопротивление. Прямой ток, протекающий через диод, может быть постоянным, т. е. постоянным, или изменяющимся, т. е. переменным током. Прямое сопротивление классифицируется как Статическое прямое сопротивление, и Динамическое прямое сопротивление.

Статическое или прямое сопротивление постоянному току

Противодействие диода постоянному току, протекающему в прямом направлении, известно как его прямое сопротивление постоянному току или статическое сопротивление. Он измеряется отношением постоянного напряжения на диоде к постоянному току, протекающему через него.

Прямая характеристика диода показана ниже:

Из графика видно, что для рабочей точки P прямое напряжение равно OA, а соответствующий прямой ток равен OB. Следовательно, статическое прямое сопротивление диода определяется как:

Динамическое или прямое сопротивление переменному току

Противодействие диода изменяющемуся току I в состоянии прямого смещения известно как его Прямое сопротивление переменному току .