Резистор на светодиод. Как рассчитать ограничивающий резистор для светодиода: Полное руководство

Как правильно подобрать резистор для светодиода. Какие формулы использовать для расчета сопротивления. Почему нельзя подключать светодиод напрямую к источнику питания. Как рассчитать мощность резистора для светодиода. Какие особенности нужно учитывать при подключении нескольких светодиодов.

Зачем нужен ограничивающий резистор для светодиода

Светодиоды широко используются в электронике для индикации и подсветки. Однако их нельзя подключать напрямую к источнику питания. Для чего же нужен ограничивающий резистор?

Ограничивающий резистор для светодиода выполняет несколько важных функций:

  • Ограничивает ток через светодиод до безопасного уровня
  • Защищает светодиод от перегрева и выхода из строя
  • Компенсирует разброс характеристик светодиодов
  • Позволяет регулировать яркость свечения

Без резистора ток через светодиод может многократно превысить допустимый, что приведет к его быстрому выгоранию. Поэтому правильный расчет и подбор ограничивающего резистора — важный этап при проектировании схем со светодиодами.


Основные параметры светодиодов

Для расчета ограничивающего резистора необходимо знать основные параметры используемого светодиода:

  • Прямое напряжение (Vf) — напряжение на светодиоде при номинальном токе
  • Максимальный прямой ток (Imax) — предельно допустимый ток через светодиод
  • Типовой рабочий ток (If) — рекомендуемый рабочий ток для оптимальной яркости
  • Цвет свечения — определяет диапазон прямого напряжения

Эти параметры обычно указываются в технической документации на светодиод. Типичные значения для распространенных 5 мм светодиодов:

  • Красный: Vf = 1.8-2.2 В, If = 20 мА
  • Желтый: Vf = 2.0-2.4 В, If = 20 мА
  • Зеленый: Vf = 2.0-3.0 В, If = 20 мА
  • Синий/белый: Vf = 3.0-3.6 В, If = 20 мА

Зная эти параметры, можно приступать к расчету номинала ограничивающего резистора.

Формула для расчета сопротивления резистора

Для расчета сопротивления ограничивающего резистора используется следующая формула:

R = (Vcc — Vf) / If

Где:

  • R — сопротивление резистора (Ом)
  • Vcc — напряжение источника питания (В)
  • Vf — прямое напряжение светодиода (В)
  • If — прямой ток через светодиод (А)

Рассмотрим пример расчета для красного светодиода с параметрами Vf = 2.0 В, If = 20 мА при питании от источника 5 В:


R = (5 В — 2.0 В) / 0.02 А = 150 Ом

Полученное значение следует округлить до ближайшего стандартного номинала резистора. В данном случае подойдет резистор на 150 Ом.

Расчет мощности резистора

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

P = (Vcc — Vf) * If

Где P — мощность рассеивания на резисторе (Вт).

Для нашего примера:

P = (5 В — 2.0 В) * 0.02 А = 0.06 Вт

Выбираем резистор с ближайшей большей стандартной мощностью — 0.125 Вт (1/8 Вт).

Таким образом, для данного светодиода подойдет резистор 150 Ом 0.125 Вт.

Особенности подключения нескольких светодиодов

При подключении нескольких светодиодов возможны два варианта:

Последовательное соединение

При последовательном соединении светодиодов:

  • Суммируются значения прямого напряжения (Vf) всех светодиодов
  • Ток через все светодиоды одинаковый
  • Используется один общий ограничивающий резистор

Формула для расчета резистора:

R = (Vcc — n*Vf) / If

Где n — количество последовательно соединенных светодиодов.


Параллельное соединение

При параллельном соединении светодиодов:

  • Напряжение на всех светодиодах одинаковое
  • Токи через светодиоды суммируются
  • Для каждого светодиода нужен отдельный ограничивающий резистор

Резисторы рассчитываются отдельно для каждого светодиода по стандартной формуле.

Практические советы по выбору резисторов

При выборе ограничивающих резисторов для светодиодов следует учитывать ряд практических моментов:

  • Всегда округляйте расчетное значение до ближайшего большего стандартного номинала
  • Для надежности выбирайте резисторы с запасом по мощности
  • Учитывайте разброс параметров светодиодов даже одной партии
  • При питании от батарей учитывайте падение напряжения по мере разряда
  • Для регулировки яркости можно использовать переменные резисторы

Следуя этим рекомендациям, вы обеспечите надежную и долговечную работу светодиодов в ваших схемах.

Типичные ошибки при подключении светодиодов

Начинающие электронщики часто допускают ошибки при подключении светодиодов. Рассмотрим самые распространенные из них:


  • Подключение светодиода напрямую к источнику питания без резистора
  • Неправильный расчет номинала резистора
  • Использование резистора недостаточной мощности
  • Подключение разных светодиодов параллельно на один резистор
  • Превышение максимального прямого тока светодиода

Все эти ошибки могут привести к выходу светодиодов из строя или их некорректной работе. Поэтому важно внимательно подходить к расчетам и соблюдать основные правила подключения.

Онлайн-калькуляторы для расчета резисторов

Для упрощения расчетов можно воспользоваться специальными онлайн-калькуляторами. Они позволяют быстро подобрать номинал резистора, зная параметры светодиода и напряжение питания.

Популярные калькуляторы для расчета резисторов светодиодов:

  • LED Series Resistor Calculator (www.ledcalc.com)
  • LED Resistor Calculator (www.digikey.com)
  • Калькулятор светодиодов (cxem.net)

Такие калькуляторы значительно упрощают процесс расчета, особенно при работе с несколькими светодиодами или сложными схемами подключения.


Какие нужны резисторы для светодиодного освещения?

Правильное подключение светодиодов бесспорно является важным вопросом. Многие задумываются над тем, чтобы собрать себе экономичный и не дорогой светильник, или же сделать эффектную интерьерную подсветку. Светодиоды отлично подходят для таких целей. Но мало кто знает, что их подключение может быть сопряжено с определенными трудностями. Нельзя просто так взять и включить светодиод в бытовую электросеть.

Необходимо помнить, что светодиоды имеют свой определенный ток питания, а также падение напряжения, которое зависите не только от типа светодиода, но и от его цвета. Для того, чтобы светодиод прослужил максимально долго, ему необходим специальный ограничивающий резистор. К вопросу, какие нужные резисторы для светодиодов и посвящена эта статья.

Теория, практика и примеры

Рассмотрим несколько небольших примеров подключения светодиодов. Для первого примера будем подключать один светодиод к блоку питания 12 вольт.

Пример с одним светодиодом

И так, у нас есть красный светодиод в количестве одной штуки. Падение напряжения данного диода составляет 2 вольта, а его ток питания 20 мА. Если подключить светодиод напрямую к блоку питания он просто сгорит, так как напряжение будет значительно превышать рекомендуемое для светодиода. В таком случае нам необходимо отсечь 10 вольт излишнего напряжения, а для этого нам необходим ограничивающий резистор. А вот теперь перейдем напрямую к вопросу выбора резистора.

Нам необходимо отсечь 10 вольт напряжения. Для этого вспоминаем закон Ома и делим 10 вольт напряжения на ток, потребляемый резистором: R=U/I. Получаем значение сопротивления в 500 Ом.

Теперь необходимо рассчитать мощность резистора. Для этого вспоминаем формулу P=U*I. Получаем значение мощности 200 мВт.

У нас есть расчеты характеристик резистора — 500 Ом и 200 мВт. Резистора с такими характеристиками нет, а ближайший к нему по характеристикам имеет сопротивление 510 Ом и 0,25 Вт мощности. Вот он то нам и нужен. Покупаем, подсоединяем к аноду или катоду (неважно к какому из контактов, можно выбрать любой) и все! Светодиод подключен.

Пример с несколькими светодиодами

Если нужно подключить несколько светодиодов, их нужно подключать последовательно. Допустим у нас 2 красных светодиода, как и в прошлом примере. В таком случае падение напряжения будет суммироваться — 2+2=4 вольта.

Проводим аналогичные расчеты и считаем сопротивление аналогично прошлому примеру — 8 делим на 20 мА и получаем значение сопротивления в 400 Ом. Считаем мощность — 8 вольт умножаем на 20 мА и получаем 160 мВт.

Делаем вывод, что нам необходим резистор на 400 Ом и 160 мВт. Ближайший по параметрам резистор имеет сопротивление 400 Ом и все те же 25 мВт мощности.

Пример параллельного подключения светодиодов

При параллельном подключении нельзя подключать к нескольким параллельным диодам один резистор. В таком случае один из светодиодов будет тянуть на себя больший ток и гореть ярче, из-за чего он быстрее выйдет из строя. Второй же светодиод будет гореть более тускло.

Важно помнить, что превышение рекомендуемых параметров питания приводит к ускоренной деградации кристалла, а при значительном превышении параметров светодиод просто сгорит в очень короткие сроки.

Ну вот собственно и все. Главное знать параметры светодиода, помнить школьный курс физики и провести минимальные расчеты. Кстати, у нес на сайте огромный выбор различных резисторов, а также собственно самих светодиодов!

Опубликовано: 2021-09-13 Обновлено: 2021-09-13

Автор: Магазин Electronoff

Светодиодная шкала для переменного резистора на «рассыпухе» / Хабр

OldFashionedEngineer

Схемотехника *Производство и разработка электроники *Электроника для начинающих

Как-то в одной самоделке захотелось внедрить индикатор положения крутилки на светодиодах, где-то видел такое в интернетах, очень понравилось. И это был тот самый момент, когда LM3914 в магазин за углом не подвезли.

Так как руки уже зачесались, отступать было нельзя! Самым простым решением задачи было бы повторить внутреннюю структуру LM3914 и собрать индикатор уровня на кучке компараторов. Но это не интересно!

Было бы достаточно повторить схему на компараторах с делителем напряжения. Остальные функции мне были не нужны.

Выходы LM3914 имеют встроенные стабилизаторы тока. Соответственно по выходу компараторов необходимо было бы еще добавить токоограничивающие резисторы, чтоб не жечь светодиоды и выходы микросхем. Мне жизненно было необходимо иметь шкалу на 14 делений. Следовательно понадобилось бы 14 компараторов, 14 светодиодов, 14 резисторов для ограничения тока и 15 резисторов для опорного делителя напряжения (примерно так, может еще что не учел). Уже немало деталей получается против всего двух микросхем LM3914. И даже если брать счетверенные компараторы, то все равно выходит 4 микросхемы! А раз уж такая пьянка получается по предварительным расчетам получается приличное количество компонентов, решил пойти не совсем стандартным путем.

По количеству компонентов данная схема не превышает возможное решение на компараторах, те же 4 микросхемы и три десятка резисторов. Но схема получилась интереснее и я получил больше удовольствия от процесса проектирования.

Постараюсь кратко описать основной принцип работы схемы. Светодиодная шкала на выходах сдвиговых регистров U2U3 под воздействием стробирующих импульсов от генератора U1 на NE555 последовательно заполняется «единицами», т.к. вход данных регистра подключен к плюсу питания. Это происходит до тех пор, пока напряжение DAC суммирующего ЦАПа на резисторах R18-R33 не превысит напряжение Setting на выходе переменного резистора RV1. В этот момент сигнал Compare на выходе компаратора U4 сбрасывает выходы сдвигового регистра. После чего схема начинает работать сначала. За счет высокой скорости работы схемы создается оптическая иллюзия того, что светодиоды светятся непрерывно (стробоскопический эффект).

Работу схемы поясняет график на рисунке ниже.

По-хорошему, номиналы токоограничивающих резисторов для светодиодов надо было бы линейно уменьшать по мере увеличения их позиции. Но я не стал этого делать. За счет чего получился интересный визуальный эффект: светодиоды плавно разгораются по мере вращения резистора. Получилось как-то очень лампово по аналоговому. Как говориться: это не баг, а фича.

Есть еще один способ как выровнять яркость светодиодов. Нужно добавить паузу в конце каждого цикла измерения.

P.S. Не спрашивайте меня, зачем я это делаю. Каждый организует свой досуг по-своему, кто-то в шахматы играет, а кто-то занимается схемотехникой.

Теги:

  • схемотехника diy
  • электроника
  • электроника для начинающих
  • электроника своими руками
  • электроника шаг за шагом

Хабы:

  • Схемотехника
  • Производство и разработка электроники
  • Электроника для начинающих

Всего голосов 109: ↑107 и ↓2 +105

Просмотры

16K

Комментарии 81

@OldFashionedEngineer

Сижу по вечерам с паяльником

Комментарии Комментарии 81

Справочник по светодиодам и резисторам

+44 (0)20 7264 1288

регистр

P&P от 3,70 фунтов стерлингов

Категории

 

складской код

описание

напряжение питания

прямой ток

прямое напряжение

яркость

 

 

4,5 В

12 В

(мА)

(В)

(МКД)

ЕС10053

Светодиод 3 мм белый

47 Ом

150 Ом

270 Ом

430 Ом

20

3,6

2500

ЕС10055

Светодиод 5 мм супер зеленый

39 Ом

150 Ом

220 Ом

330 Ом

470 Ом

20

2,2

200

ЕС10057

Светодиод 5 мм белый

47 Ом

150 Ом

270 Ом

430 Ом

20

3,6

8000

ЕС11009

Светодиод 3 мм красный

47 Ом

150 Ом

220 Ом

330 Ом

470 Ом

20

2

160

ЕС11011

Светодиод 5 мм синий

47 Ом

150 Ом

270 Ом

430 Ом

20

3,6

2500

 

При использовании светодиодов всегда следует использовать как минимум один резистор во избежание перегорания светодиода. Чтобы определить, какой резистор необходим в вашей цепи, используйте следующее уравнение:

Сопротивление (Ом) = (Напряжение питания — напряжение светодиода) / ток светодиода, мА) x1000

Например, в приведенной ниже схеме необходимый резистор рассчитывается следующим образом:

Затем этот резистор будет работать для нескольких светодиодов, соединенных в параллельную цепь, с использованием одного резистора для каждого светодиода.

Для последовательных цепей сопротивление цепи ниже рассчитывается следующим образом.

Примечание. Сумма прямого напряжения светодиодов не может превышать доступное напряжение, поэтому в приведенном выше примере максимальное количество светодиодов равно 4.

Загрузите наше руководство по светодиодам и резисторам здесь (1,4 Мб PDF)

Обзор руководств по изготовлению моделей.

Не сгореть! Расчет токоограничивающего резистора светодиода

Светоизлучающие диоды (СИД) — одно из основных устройств вывода, используемых в проектах с открытым исходным кодом. Они предоставляют вам простой способ предоставить пользователю обратную связь о состоянии того, что происходит в цепи. Популярным использованием является индикатор питания, чтобы пользователь знал, включено ли устройство.

Но подключение светодиода напрямую к источнику питания может привести к перегоранию светодиода. Вы должны использовать токоограничивающий резистор последовательно со светодиодом для защиты.

Для расчета номинала резистора потребуется собрать несколько битов информации о вашем светодиоде из его паспорта. В частности, нам нужно будет определить прямое напряжение светодиода (Vf) и его максимальный номинальный ток (Imax). Vf говорит нам, какое напряжение требуется для включения светодиода. Imax говорит нам о максимальном токе, который может выдержать светодиод. Нам также необходимо знать напряжение источника питания, который будет питать светодиод. Имея эту информацию на руках, мы можем применить следующую формулу: 

 

 

 

 

Предположим следующее:

Vпит = 5В

Vf = 1,7 В

Iмакс = 20 мА

Теперь применим эти переменные к формуле и получим следующее:

Вы можете спросить себя, почему вы округляете до 220 Ом, когда расчет выходит до 165 Ом? Проще говоря, именно здесь академическое отделяется от реального мира. Когда дело доходит до производства компонентов, резисторы на 165 Ом не производятся. Таким образом, вам придется довольствоваться скрытой стоимостью, которую вы действительно можете приобрести из таких источников, как Mouser Electronics.

Так это все? Ну, не совсем. Помните, что еще одной важной характеристикой резистора является его номинальная мощность, измеряемая в ваттах. Чтобы рассчитать номинальную мощность резистора, мы должны использовать степенной закон Джоуля:

 

Исходя из расчетов, резистор на 1/8 Вт будет работать нормально, хотя достать резистор на 1/4 Вт может быть проще. Подойдет резистор любой номинальной мощности.

Предостережение при питании нескольких светодиодов. У вас может возникнуть соблазн сэкономить место на плате или количество резисторов, используя один резистор для нескольких светодиодов. Не делайте этого. Светодиоды, как и большинство электронных компонентов, не идеальны. Некоторые светодиоды могут иметь меньшее падение напряжения, чем другие, это приведет к тому, что через них будет протекать больший ток, что может привести к разрушению светодиодов. Всегда используйте один резистор для каждого светодиода, чтобы компенсировать переменное прямое напряжение. Если вам нужно сэкономить место на плате, рассмотрите сети резисторов, которые предлагают несколько резисторов в одном крошечном корпусе и используют один общий вывод. См. пример на рис. 2.

Вот и все, что вам нужно знать, чтобы правильно выбрать токоограничивающий резистор. Вы будете использовать токоограничивающие резисторы во многих приложениях, а не только для питания светодиодов. Надеюсь, это дало вам достаточно информации, чтобы начать создавать свои собственные светодиодные проекты.


« Назад


Майкл Паркс, ЧП является соучредителем Green Shoe Garage, студии дизайна электроники на заказ и фирмы, занимающейся исследованиями встроенной безопасности, расположенной в Западном Мэриленде. Он выпускает подкаст Gears of Resistance, чтобы повысить осведомленность общественности о технических и научных вопросах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *