Sanitaryhygiene.ru

Санитары Гигиены
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет балластного резистора для светодиода

Расчет балластного резистора для светодиода

Как рассчитать токоограничивающий резистор? Почему нельзя подключать источник напряжения к светодиоду Светодиод 2835 (характеристики)

Расчет резистора для светодиода. Онлайн калькулятор

Как рассчитать токоограничивающий резистор?

Светодиод (светоизлучающий диод) — излучает свет в тот момент, когда через него протекает электрический ток. Простейшая схема для питания светодиодов состоит из источника питания, светодиода и резистора, подключенного последовательно с ним.

Такой резистор часто называют балластным или токоограничивающим резистором. Возникает вопрос: «А зачем светодиоду резистор?». Токоограничивающий резистор необходим для ограничения тока, протекающего через светодиод, с целью защиты его от сгорания. Если напряжение источника питания равно падению напряжения на светодиоде, то в таком резисторе нет необходимости.

Расчет резистора для светодиода

Сопротивление балластного резистора легко рассчитать, используя закон Ома и правила Кирхгофа. Чтобы рассчитать необходимое сопротивление резистора, нам необходимо из напряжения источника питания вычесть номинальное напряжение светодиода, а затем эту разницу разделить на рабочий ток светодиода:

  • V — напряжение источника питания
  • VLED — напряжение падения на светодиоде
  • I – рабочий ток светодиода

Ниже представлена таблица зависимости рабочего напряжения светодиода от его цвета:

Хотя эта простая схема широко используется в бытовой электронике, но все же она не очень эффективна, так как избыток энергии источника питания рассеивается на балластном резисторе в виде тепла. Поэтому, зачастую используются более сложные схемы (драйверы для светодиодов) которые обладают большей эффективностью.

Давайте, на примере выполним расчет сопротивления резистора для светодиода.

  • источник питания: 12 вольт
  • напряжение светодиода: 2 вольта
  • рабочий ток светодиода: 30 мА

Рассчитаем токоограничивающий резистор, используя формулу:

Получается, что наш резистор должен иметь сопротивление 333 Ом. Если точное значение из номинального ряда резисторов подобрать не получается, то необходимо взять ближайшее большее сопротивление. В нашем случае это будет 360 Ом (ряд E24).

Последовательное соединение светодиодов

Часто несколько светодиодов подключают последовательно к одному источнику напряжения. При последовательном соединении одинаковых светодиодов их общий ток потребления равняется рабочему току одного светодиода, а общее напряжение равно сумме напряжений падения всех светодиодов в цепи.

Поэтому, в данном случае, нам достаточно использовать один резистор для всей последовательной цепочки светодиодов.

Пример расчета сопротивления резистора при последовательном подключении

В этом примере два светодиода соединены последовательно. Один красный светодиод с напряжением 2В и один ультрафиолетовый светодиод с напряжением 4,5В. Допустим, оба имеют номинальную силу тока 30 мА.

Из правила Кирхгофа следует, что сумма падений напряжения во всей цепи равна напряжению источника питания. Поэтому на резисторе напряжение должно быть равно напряжению источника питания минус сумма падения напряжений на светодиодах.

Используя закон Ома, вычисляем значение сопротивления ограничительного резистора:

Резистор должен иметь значение не менее 183,3 Ом.

Обратите внимание, что после вычитания падения напряжений у нас осталось еще 5,5 вольт. Это дает возможность подключить еще один светодиод (конечно же, предварительно пересчитав сопротивление резистора)

Параллельное соединение светодиодов

Так же можно подключить светодиоды и параллельно, но это создает больше проблем, чем при последовательном соединении.

Ограничивать ток параллельно соединенных светодиодов одним общим резистором не совсем хорошая идея, поскольку в этом случае все светодиоды должны иметь строго одинаковое рабочее напряжение. Если какой-либо светодиод будет иметь меньшее напряжение, то через него потечет больший ток, что в свою очередь может повредить его.

И даже если все светодиоды будут иметь одинаковую спецификацию, они могут иметь разную вольт-амперную характеристику из-за различий в процессе производства. Это так же приведет к тому, что через каждый светодиод будет течь разный ток. Чтобы свести к минимуму разницу в токе, светодиоды, подключенные в параллель, обычно имеют балластный резистор для каждого звена.

Онлайн калькулятор расчета резистора для светодиода

Этот онлайн калькулятор поможет вам найти нужный номинал резистора для светодиода, подключенного по следующей схеме:

примечание: разделителем десятых является точка, а не запятая

Формула расчета сопротивления резистора онлайн калькулятора

Сопротивление резистора
= (UUF)/IF

  • U
    – источник питания;
  • UF
    – прямое напряжение светодиода;
  • IF
    – ток светодиода (в миллиамперах).

Слишком сложно найти резистор с сопротивлением, которое получилось при расчете. Как правило, резисторы выпускаются в стандартных значениях (номинальный ряд). Если вы не можете найти необходимый резистор, то выберите ближайшее бо́льшее значение сопротивления, которое вы рассчитали.

Например, если у вас получилось сопротивление 313,4 Ом, то возьмите ближайшее стандартное значение, которое составляет 330 Ом. Если ближайшее значение является недостаточно близким, то вы можете получить необходимое сопротивление путем последовательного или параллельного соединения нескольких резисторов.

Расчет балластного резистора для светодиода

Светодиоды чувствительны к току, протекающему через них. Это значит, что при превышении максимально допустимых параметров тока светодиод может выйти из строя, а при недостаточном уровне, наоборот – просто не загореться.

Поэтому включение в цепь электрического тока такого простого элемента, как светодиод, требует применения правильно рассчитанного балластного резистора.

О том, как это сделать и пойдет речь далее.

В основе всех последующих расчётов лежит закон Ома для участка цепи. Школьникам материал покажется до боли знакомым и простым, однако, многие взрослые уже давно забыли о его существовании или о его смысле.

Георг Ом выявил следующую закономерность:

Сила тока прямопропорциональна напряжению и обратнопропорциональна сопротивлению.

В виде формулы это записывается так

Из указанной, путем перестановки, легко получаются следующие.

Нам наиболее интересна последняя.

То есть, чтобы получить значение требуемого балластного сопротивления, необходимо знать напряжение на участке цепи и силу тока.

Исходные параметры и где их взять

Напряжение. В качестве источника такового в цепи может выступать блок питания, тогда для расчётов можно взять номинальные показатели БП. Они указываются в сопроводительной документации и на шильде.

Если светодиод или светодиодная лента питаются от аккумулятора / аккумуляторной батареи, то в качестве показателей можно использовать их номинал (в зависимости от схемы подключения, номинал напряжения может изменяться, например, при последовательном соединении аккумуляторов их напряжение складывается).

Если цепь имеет нестандартный блок питания или светодиод включается в участок цепи, где напряжение неизвестно, его необходимо измерить вольтметром.

Читайте так же:
От чего телевизионный кабель бьет током

Сила тока. Ввиду того, что основное назначение балластного сопротивления – ограничение тока, идущего через диод, то исходить следует не из имеющегося значения на участке цепи, а из показателя рабочего тока самого светодиода.

То есть, в расчётах будет использоваться показатель, прописанный производителем. Узнать его можно или по маркировке диода, или из сопроводительной документации / даташита радиоэлемента. В большинстве случаев это 0,01 А (или 10 мА), именно этот показатель мы и будет использовать ниже в примерах расчётов.

Напряжение питания светодиода. Имеется ввиду номинальный (рабочий) показатель, при котором светодиод излучает свет. Чаще всего это диапазон 1,5 — 2 В. В примерах для наглядности возьмем показатель 1,7 В.

Расчет при последовательном соединении светодиодов

Для наглядности можно использовать следующие схемы.

Рис. 1. Последовательное соединение

Здесь стоит отметить, что указанный тип подключения соответствует и светодиодным лентам, ведь внутри отдельные светодиоды соединяются так же, как и в примере выше – последовательно (рисунок ниже).

Светодиодные ленты

Рис. 2. Светодиодные ленты

В обозначенных случаях сопротивление рассчитывается следующим образом.

Rогр = (Uпит — Uсд) / Iсд

В указанной формуле:

  • Uпит – это напряжение, прикладываемое непосредственно к участку цепи со светодиодом (при отсутствии других элементов, это может быть напряжение блока питания);
  • Uсд – это рабочее (номинальное) напряжение, необходимое для работы одного светодиода (из техдокументации радиоэлемента);
  • Iсд – рабочая (номинальная) сила тока, светодиода (из техдокументации).

Если диодов несколько, то для расчетов используется следующая формула.

Rогр = (Uпит — N·Uсд) / Iсд

Здесь дополнительно вводится коэффициент N, который обозначает количество одинаковых светодиодов, соединенных последовательно (если речь идет о ленте, то N- может быть заменено количеством погонных метров, а Uсд – номинальным напряжением питания одного метра).

Пусть 5 светящихся элементов подключено к блоку питания 12 В, тогда при показателях диодов, обозначенных ранее (0,01 А и 1,7 В) сопротивление балласта будет считаться так:

R = (12 — 5·1,7)/0,01 = 3,5/0,01 = 350 (Ом).

При подключении лент – такое подключение практически не используется, так как оно сложнее в расчетах и менее эффективное.

1.При такой схеме ток равномерно распределяется по параллельным веткам (делится по количеству веток).

2.Напряжение на параллельных участках сохраняется одинаковым.

3.Получается, что балластный резистор необходимо ставить перед каждой распараллеленной веткой.

То есть схема включения должна быть только такой.

Рис. 3. Параллельное подключение

Тогда каждая отдельная ветка считается, как и в случае с последовательным соединением.

Балластный резистор не всегда можно подобрать точно в том номинале, который у вас получился при расчётах.

Для точного подбора значения сопротивления следует помнить, что их значения складываются при последовательном соединении. То есть можно собрать блок сразу из нескольких резисторов.

Если вы хотите уменьшить силу тока, протекающего через один резистор (или, например, увеличить площадь рассеивания тепла), то следует соединить их параллельно. Тогда итоговое сопротивление блока будет считаться по следующей формуле.

Как и при любой другой работе, ток при прохождении через элемент, оказывающий ему сопротивление, нагревает его.

Чтобы резистор не сгорел от высокой температуры и правильно рассеивал получаемое тепло, необходимо правильно рассчитать его теплоотдачу.

В качестве I в нашем случае выступает сила тока, до которой мы ее ограничиваем балластом, то есть 0,01 А.

То есть, для сопротивления в 350 Ом, получаемая мощность будет равна

350 · 0,01 · 0,01 = 0,035 Вт.

Лучше всего брать сопротивления с определенным запасом рассеиваемой мощности.

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Как рассчитать токоограничивающий резистор?

Для чего нужен токоограничивающий резистор в базе транзистора? Читали предыдущую статью? Если да, то это очень хорошо, если нет, срочно читайте, иначе не поймёте о чем речь в этой статье.

Для чего ставят резистор в базу

Итак, у некоторых возникли непонятки с резистором, который цепляется к базе транзистора. Вроде бы понятно, что он ограничивает силу тока, но непонятно зачем. Давайте вспомним нашу картинку с предыдущей статьи:

Видите резистор на 500 Ом? Что он там делает и для чего нужен, мы с вами разберем в этой статье.

Итак, у нас есть всеми нами любимый и знакомый транзистор КТ815Б – классика Советского Союза

Расчет и подбор сопротивления для светодиода

Светодиод (светоизлучающий диод) — излучает свет в тот момент, когда через него протекает электрический ток. Простейшая схема для питания светодиодов состоит из источника питания, светодиода и резистора, подключенного последовательно с ним.

Такой резистор часто называют балластным или токоограничивающим резистором. Возникает вопрос: «А зачем светодиоду резистор?». Токоограничивающий резистор необходим для ограничения тока, протекающего через светодиод, с целью защиты его от сгорания. Если напряжение источника питания равно падению напряжения на светодиоде, то в таком резисторе нет необходимости.

Электрический паяльник с регулировкой температуры

Мощность: 60/80 Вт, температура: 200’C-450’C, высококачествен…

Расчет резистора для светодиода

Сопротивление балластного резистора легко рассчитать, используя закон Ома и правила Кирхгофа. Чтобы рассчитать необходимое сопротивление резистора, нам необходимо из напряжения источника питания вычесть номинальное напряжение светодиода, а затем эту разницу разделить на рабочий ток светодиода:

  • V — напряжение источника питания
  • VLED — напряжение падения на светодиоде
  • I – рабочий ток светодиода

Ниже представлена таблица зависимости рабочего напряжения светодиода от его цвета:

Умный ПДУ для светодиодной ленты Контроллер для RGBW/RGB/Dual White. Управление по радиоканалу, WIFI…

Светодиодный драйвер на PT4115 Для светодиодов 3 Вт 700mA / 1 Вт 350mA

Инфракрасный включатель для светодиодной ленты Напряжение: 12/24В, ток: 5А, расстояние срабатыва…

Драйвер для светодиодной ленты 220В/12В, мощность: 18 Вт / 36 Вт / 72 Вт / 100 Вт…

Светодиодный драйвер Мощность: 3 Вт, 4 Вт, 5 Вт, 7 Вт, Напряжение: 3…12В, выходной ток…

Контроллер светодиодной ленты Bluetooth — WiFi контроллер для 5050, WS2811, WS2812B сведодиодной ленты…

Хотя эта простая схема широко используется в бытовой электронике, но все же она не очень эффективна, так как избыток энергии источника питания рассеивается на балластном резисторе в виде тепла. Поэтому, зачастую используются более сложные схемы (драйверы для светодиодов) которые обладают большей эффективностью.

Читайте так же:
Что значит выключатель с подсветкой

Давайте, на примере выполним расчет сопротивления резистора для светодиода.

  • источник питания: 12 вольт
  • напряжение светодиода: 2 вольта
  • рабочий ток светодиода: 30 мА

Рассчитаем токоограничивающий резистор, используя формулу:

Получается, что наш резистор должен иметь сопротивление 333 Ом. Если точное значение из номинального ряда резисторов подобрать не получается, то необходимо взять ближайшее большее сопротивление. В нашем случае это будет 360 Ом (ряд E24).

Расчет резистора для светодиода при 5 В Расчет сопротивления резистора для светодиода при 5 В Схема соединения светодиода с резистором

Калькулятор расчета резистора для светодиода

Грамотный расчет резистора для светодиода имеет решающее значение в обеспечении надежности и функциональности электронного компонента. Это объясняется тем, светодиодные элементы очень чувствительны к режиму питания и при превышении им допустимого значения быстро перегорают.

Важно! Следует помнить, что эти полупроводники работают за счет протекающего по ним тока, определяемого прикладываемым к цепочке потенциалом.

Так что при расчете основной показатель – это ток, а напряжение в данной ситуации является вспомогательным параметром. Именно поэтому в питающую цепочку ставится ограничивающий элемент (резистор), к определению величины которого и сводится весь расчет этой схемы.

схема подключения светодиода

Наглядная схема для расчета резистора для светодиода

Другими словами, данный подход означает подбор значения сопротивления, достаточного для того, чтобы на нем «падали» излишки напряжения при заданном токе. Для ознакомления с расчетными параметрами некоторых видов светодиодов следует заглянуть в приведенную рядом таблицу. В ней указываются величины напряжений, при которых элемент будет работать в оптимальных условиях (не сгорая). Путем простейших арифметических операций по закону Ома рассчитывается величина ограничительного сопротивления (R = Uпит- U светодиода/I).

таблица напряжений светодиодов

Таблица примерных напряжений светодиодов в зависимости от цвета

Так, при подключении светодиода белого свечения к аккумулятору автомобиля 12-14 Вольт, например, на резисторе должно оставаться 11 Вольт (по максимуму питания). Если учесть, что оптимальный ток для данного светодиода – 0,02 Ампера (смотрите его характеристики), то величина R=11/0,02=500 Ом. Останется лишь подобрать ближайший к полученному результату номинал из стандартного ряда сопротивлений (510 Ом).

Если с цифровыми надписями более-менее все понятно – то разобраться с цветовой маркировкой, нанесенной на обычные дискретные резисторы совсем непросто. Она выполняется в виде набора цветных полосок, располагаемых вдоль всего корпуса элемента. Каждая из них означает определенный показатель, используемый при расчете номинала того или иного сопротивления.

Резисторы

Резисторы с цветовой маркировкой

Данные обозначения также отличаются количеством знаков (в данном случае – полосок), указывающих на следующие их особенности:

  • Наличие 3-х колец означает самый низкий класс точности 20%; при этом первые две полоски означают кратность номинала, последняя – множитель (показатель десятичной степени) как и в случае с SMD элементами.
  • Маркировка из 4-х полос применяется при обозначении сопротивлений с допуском 5-10%, причем для информирования о номинале берутся только три полосы.
  • При обозначении в виде 5-ти полос информация о номинале заключена в 3-х кольцах, тогда как 4-ый – это множитель, а 5-ый – допустимое отклонение.
  • Если на резисторе нанесено 6 полос – ко всему рассмотренному добавляется температурный коэффициент, определяющий тепловую устойчивость элемента.

Тройное обозначение очень просто расшифровывается по специальным таблицам, одна из которых приведена ниже.

Маркировка резисторов

Цветовая схема резисторов

Нестандартные маркировки из 6-ти колец встречаются крайне редко.

Рекомендуем прочитать:

  • Расчет освещенности помещения в зависимости от площади и типа ламп
  • Общая емкость конденсаторов в параллельном соединении
  • Общая емкость конденсаторов при последовательном соединении

Последовательное соединение светодиодов

Часто несколько светодиодов подключают последовательно к одному источнику напряжения. При последовательном соединении одинаковых светодиодов их общий ток потребления равняется рабочему току одного светодиода, а общее напряжение равно сумме напряжений падения всех светодиодов в цепи.

Поэтому, в данном случае, нам достаточно использовать один резистор для всей последовательной цепочки светодиодов.

Пример расчета сопротивления резистора при последовательном подключении.

В этом примере два светодиода соединены последовательно. Один красный светодиод с напряжением 2В и один ультрафиолетовый светодиод с напряжением 4,5В. Допустим, оба имеют номинальную силу тока 30 мА.

Из правила Кирхгофа следует, что сумма падений напряжения во всей цепи равна напряжению источника питания. Поэтому на резисторе напряжение должно быть равно напряжению источника питания минус сумма падения напряжений на светодиодах.

Используя закон Ома, вычисляем значение сопротивления ограничительного резистора:

Резистор должен иметь значение не менее 183,3 Ом.

Обратите внимание, что после вычитания падения напряжений у нас осталось еще 5,5 вольт. Это дает возможность подключить еще один светодиод (конечно же, предварительно пересчитав сопротивление резистора)

Важные параметры светодиодов

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

Портативный паяльник TS80P

TS80P- это обновленная версия паяльника TS80 Smart, работающий от USB…

  1. IF — прямой ток светодиода
  2. VF — 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):

  • тестовые данные указаны для тока IF= 20мА,
  • типичное прямое напряжение составляет VF = 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.

Параллельное соединение светодиодов

Так же можно подключить светодиоды и параллельно, но это создает больше проблем, чем при последовательном соединении.

Ограничивать ток параллельно соединенных светодиодов одним общим резистором не совсем хорошая идея, поскольку в этом случае все светодиоды должны иметь строго одинаковое рабочее напряжение. Если какой-либо светодиод будет иметь меньшее напряжение, то через него потечет больший ток, что в свою очередь может повредить его.

Читайте так же:
Ms63083 zc01 01 уменьшить ток подсветки

И даже если все светодиоды будут иметь одинаковую спецификацию, они могут иметь разную вольт-амперную характеристику из-за различий в процессе производства. Это так же приведет к тому, что через каждый светодиод будет течь разный ток. Чтобы свести к минимуму разницу в токе, светодиоды, подключенные в параллель, обычно имеют балластный резистор для каждого звена.

Расчет мощности рассеивания

Определить сопротивление – это только полдела. Еще резистор характеризуется важным параметром, который называется мощность рассеивания P – это мощность, которую он способен выдержать длительное время, при этом, не перегреваясь выше определенной температуры. Она зависит ток в квадрате, так как последний протекая в цепи, вызывает нагрев ее элементов.

Визуально резистор более высокой Р отличается большими размерами.

Резисторы с разной мощностью рассеивания

Выполним расчет P для всех 4-х резисторов:

Расчетные мощности рассеивания резисторов

Из стандартного ряда мощностей выбираем ближайшие номиналы в сторону увеличения: первые три сопротивления можно взять с мощностью рассеивания 0,125 Вт, а четвертый – с 0,250 Вт.

Запишем общий расчет резистора для светодиода. Следует определить всего три параметра:

1) падение напряжения

3) мощность рассеивания.

Как видно, понять и запомнить данный алгоритм достаточно просто. Теперь, в случае применения специальных калькулятор, вы будете понимать, что и как они считают. Кстати, алгоритмы многих подобных калькуляторов не учитывают стандартный ряд номинальных значений, поэтому будьте внимательны, а лучше считайте все сами – это очень полезно делать для приобретения ценного опыта.

Правильный расчет резистора для светодиода, подбор резистора по цветовой маркировке + онлайн калькулятор

Светодиод (светоизлучающий диод) — излучает свет в тот момент, когда через него протекает электрический ток. Простейшая схема для питания светодиодов состоит из источника питания, светодиода и резистора, подключенного последовательно с ним.

Такой резистор часто называют балластным или токоограничивающим резистором. Возникает вопрос: «А зачем светодиоду резистор?». Токоограничивающий резистор необходим для ограничения тока, протекающего через светодиод, с целью защиты его от сгорания. Если напряжение источника питания равно падению напряжения на светодиоде, то в таком резисторе нет необходимости.

Профессиональный цифровой осциллограф

Количество каналов: 1, размер экрана: 2,4 дюйма, разрешен…

Расчет резистора для светодиода

Сопротивление балластного резистора легко рассчитать, используя закон Ома и правила Кирхгофа. Чтобы рассчитать необходимое сопротивление резистора, нам необходимо из напряжения источника питания вычесть номинальное напряжение светодиода, а затем эту разницу разделить на рабочий ток светодиода:

  • V — напряжение источника питания
  • VLED — напряжение падения на светодиоде
  • I – рабочий ток светодиода

Ниже представлена таблица зависимости рабочего напряжения светодиода от его цвета:

Умный ПДУ для светодиодной ленты Контроллер для RGBW/RGB/Dual White. Управление по радиоканалу, WIFI…

Светодиодный драйвер на PT4115 Для светодиодов 3 Вт 700mA / 1 Вт 350mA

Инфракрасный включатель для светодиодной ленты Напряжение: 12/24В, ток: 5А, расстояние срабатыва…

Драйвер для светодиодной ленты 220В/12В, мощность: 18 Вт / 36 Вт / 72 Вт / 100 Вт…

Светодиодный драйвер Мощность: 3 Вт, 4 Вт, 5 Вт, 7 Вт, Напряжение: 3…12В, выходной ток…

Контроллер светодиодной ленты Bluetooth — WiFi контроллер для 5050, WS2811, WS2812B сведодиодной ленты…

Хотя эта простая схема широко используется в бытовой электронике, но все же она не очень эффективна, так как избыток энергии источника питания рассеивается на балластном резисторе в виде тепла. Поэтому, зачастую используются более сложные схемы (драйверы для светодиодов) которые обладают большей эффективностью.

Давайте, на примере выполним расчет сопротивления резистора для светодиода.

  • источник питания: 12 вольт
  • напряжение светодиода: 2 вольта
  • рабочий ток светодиода: 30 мА

Рассчитаем токоограничивающий резистор, используя формулу:

Получается, что наш резистор должен иметь сопротивление 333 Ом. Если точное значение из номинального ряда резисторов подобрать не получается, то необходимо взять ближайшее большее сопротивление. В нашем случае это будет 360 Ом (ряд E24).

Расчет резистора для светодиода при 5 В Расчет сопротивления резистора для светодиода при 5 В Маркировка резисторов Схема соединения светодиода с резистором

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:

Читайте так же:
Регулятор освещения с розеткой

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.


Последовательное соединение светодиодов

Часто несколько светодиодов подключают последовательно к одному источнику напряжения. При последовательном соединении одинаковых светодиодов их общий ток потребления равняется рабочему току одного светодиода, а общее напряжение равно сумме напряжений падения всех светодиодов в цепи.

Поэтому, в данном случае, нам достаточно использовать один резистор для всей последовательной цепочки светодиодов.

Пример расчета сопротивления резистора при последовательном подключении.

В этом примере два светодиода соединены последовательно. Один красный светодиод с напряжением 2В и один ультрафиолетовый светодиод с напряжением 4,5В. Допустим, оба имеют номинальную силу тока 30 мА.

Из правила Кирхгофа следует, что сумма падений напряжения во всей цепи равна напряжению источника питания. Поэтому на резисторе напряжение должно быть равно напряжению источника питания минус сумма падения напряжений на светодиодах.

Используя закон Ома, вычисляем значение сопротивления ограничительного резистора:

Резистор должен иметь значение не менее 183,3 Ом.

Обратите внимание, что после вычитания падения напряжений у нас осталось еще 5,5 вольт. Это дает возможность подключить еще один светодиод (конечно же, предварительно пересчитав сопротивление резистора)

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.

вах

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 (Imax), 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:

Параллельное соединение светодиодов

Так же можно подключить светодиоды и параллельно, но это создает больше проблем, чем при последовательном соединении.

Ограничивать ток параллельно соединенных светодиодов одним общим резистором не совсем хорошая идея, поскольку в этом случае все светодиоды должны иметь строго одинаковое рабочее напряжение. Если какой-либо светодиод будет иметь меньшее напряжение, то через него потечет больший ток, что в свою очередь может повредить его.

И даже если все светодиоды будут иметь одинаковую спецификацию, они могут иметь разную вольт-амперную характеристику из-за различий в процессе производства. Это так же приведет к тому, что через каждый светодиод будет течь разный ток. Чтобы свести к минимуму разницу в токе, светодиоды, подключенные в параллель, обычно имеют балластный резистор для каждого звена.

Онлайн-калькулятор расчета сопротивления

Задача усложняется, если вы хотите подключить не один, а несколько диодов.

Для облегчения самостоятельных расчетов мы подготовили онлайн-калькулятор расчета сопротивления резисторов. Если подключать несколько светодиодов, то нужно будет выбрать между параллельным и последовательным соединениями между ними. И для этих схем нужны дополнительные расчеты для источника питания. Можно их легко найти в интернете, но мы советуем воспользоваться нашим калькулятором.

Вам понадобится знать:

  1. Напряжение источника питания.
  2. Характеристику напряжения диода.
  3. Характеристику тока диода.
  4. Количество диодов.

А также нужно выбрать параллельную или последовательную схему подключения. Рекомендуем ознакомиться с разницей между соединениями в главах, которые мы подготовили ниже.

Как подобрать резистор для одиночного светодиода

Для ограничения тока светоизлучающего диода можно использовать резистор, включенный таким образом:

схема подключения светодиода через резистор

Теперь определяем, какой резистор нужен. Для расчета сопротивления используется формула:

где U пит — напряжение питания,

U пад- падение напряжения на светодиоде,

I — требуемый ток светодиода.

При этом мощность, рассеиваемая на резисторе, будет пропорциональна квадрату тока:

Например, для красного светодиода Cree C503B-RAS типовое падение напряжения составляет 2.1 В при токе 20 мА. При напряжении питания 12 В сопротивление резистора будет составлять

Из стандартного ряда сопротивлений Е24 подбираем наиболее близкое значение номинала – 510 Ом. Тогда мощность, рассеиваемая на резисторе, составит

Таким образом, потребуется гасящий резистор номиналом 510 Ом и мощностью рассеивания 0.25 Вт.

Может сложиться впечатление, что при низких напряжениях питания можно подключать led без резистора. На этом видео наглядно показано, что произойдет со светоизлучающим диодом, включенного таким образом, при напряжении всего 5 В:

Читайте так же:
Электрический ток приборы осветительной сети

Светодиод сначала будет работать, но через несколько минут просто перегорит. Это вызвано нелинейным характером его ВАХ, о чем говорилось в начале статьи.

Никогда не подключайте светодиод без гасящего резистора даже при низком напряжении питания. Это ведет к его выгоранию и, в лучшем случае, к обрыву цепи, а в худшем – к короткому замыканию.

Расчет резистора для светодиода

Вот так светодиод выглядит в жизни : светодиод
А так обозначается на схеме : светодиод на схеме

Для чего служит светодиод?
Светодиоды излучают свет, когда через них проходит электрический ток.

свето диоды

Были изобретены в 70-е года прошлого века для смены электрических лампочек, которые часто перегорали и потребляли много энергии.

Подключение и пайка
Светодиоды должны быть подключены правильным образом, учитывая их полярность + для анода и к для катода Катод имеет короткий вывод, более короткую ножку. Если вы видите внутри светодиода его внутренности — катод имеет электрод большего размера (но это не официальные метод).

цоколёвка светодиода
Светодиоды могут быть испорчены в результате воздействия тепла при пайке, но риск невелик, если вы паяете быстро. Никаких специальных мер предосторожности применять не надо для пайки большинства светодиодов, однако бывает полезно ухватиться за ножку светодиода пинцетом – для теплоотвода.

Проверка светодиодов
Никогда не подключайте светодиодов непосредственно батарее или источнику питания!
Светодиод перегорит практически моментально, поскольку слишком большой ток сожжет его. Светодиоды должны иметь ограничительный резистор.Для быстрого тестирования 1кОм резистор подходит большинству светодиодов если напряжение 12V или менее. Не забывайте подключать светодиоды правильно, соблюдая полярность!
проверка светодиода

Цвета светодиодов
Светодиоды бывают почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, желтый, зеленый, синий и белый. Синего и белого светодиода немного дороже, чем другие цвета.
Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса. Светодиоды любых цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать только включив его…

цвета светодиодов

Многоцветные светодиоды
Устроен многоцветный светодиод просто, как правило это красный и зеленый объединенные в один корпус с тремя ножками. Путём изменения яркости или количества импульсов на каждом из кристаллов можно добиваться разных цветов свечения.
многоцветный светодиод

Расчет светодиодного резистора
Светодиод должен иметь резистор последовательно соединенный в его цепи, для ограничения тока, проходящего через светодиод, иначе он сгорит практически мгновенно.
Резистор R определяется по формуле :
R = (V S — V L ) / I

формула для расчёта светодиодного резистора

V S = напряжение питания
V L = прямое напряжение, расчётное для каждого типа диодов (как правилоот 2 до 4волт)
I = ток светодиода (например 20мA), это должно быть меньше максимально допустимого для Вашего диода
Если размер сопротивления не получается подобрать точно, тогда возьмите резистор большего номинала. На самом деле вы вряд-ли заметите разницу… совсем яркость свечения уменьшится совсем незначительно.
Например: Если напряжение питания V S = 9 В, и есть красный светодиод (V = 2V), требующие I = 20мA = 0.020A,
R = (- 9 В) / 0.02A = 350 Ом. При этом можно выбрать 390 Ом (ближайшее стандартное значение, которые больше).

Вычисление светодиодного резистора с использованием Закон Ома
Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I, где :
V = напряжение через резистор (V = S — V L в данном случае)
I = ток через резистор
Итак R = (V S — V L ) / I

Последовательное подключение светодиодов.
Если вы хотите подключить несколько светодиодов сразу – это можно сделать последовательно. Это сокращает потребление энергии и позволяет подключать большое количество диодов одновременно, например в качестве какой-то гирлянды.
Все светодиоды, которые соединены последовательно, долдны быть одного типа. Блок питания должен иметь достаточную мощность и обеспечить соответствующее напряжение.

расчёт резистора светродиода
Пример расчета :
Красный, желтый и зеленый диоды — при последовательном соединении необходимо напряжение питания — не менее 8V, так 9-вольтовая батарея будет практически идеальным источником.
V L = 2V + 2V + 2V = 6V (три диода, их напряжения суммируются).
Если напряжение питания V S 9 В и ток диода = 0.015A,
Резистором R = (V S — V L ) / I = (9 — 6) /0,015 = 200 Ом
Берём резистор 220 Ом (ближайшего стандартного значения, которое больше).

Избегайте подключения светодиодов в параллели!
Подключение несколько светодиодов в параллели с помощью одного резистора не очень хорошая идея…

так нельзя подключать светодиод
Как правило, светодиоды имеют разброс параметров, требуют несколько различные напряжения каждый. что делает такое подключение практически нерабочим. Один из диодов будет светиться ярче и брать на себя тока больше, пока не выйдет из строя. Такое подключение многократно ускоряет естественную деградацию кристалла светодиода. Если светодиоды соединяются параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничительный резистор.

Мигающие светодиоды
Мигающие светодиоды выглядят как обычные светодиоды, они могут мигать самостоятельно потому, что содержат встроенную интегральную схему. Светодиод мигает на низких частотах, как правило 2-3 вспышки в секунду. Такие безделушки делают для автомобильных сигнализаций, разнообразных индикаторов или детских игрушек.

Цифробуквенные светодиодные индикаторы
Светодиодные цифробуквенные индикаторы сейчас применяются очень редко, они сложнее и дороже жидкокристаллических. Раньше, это было практически единственным и самым продвинутым средством индикации, их ставили даже на сотовые телефоны 🙂

светодиодный индикаторсветодиодный 7-сегментный индикаторсветодиодная матрица

При последовательном соединении надо учитывать падение напряжения на каждом диоде, эту сумму сложить и из напряжения питания вычесть вышеозначенную сумму и уже для неё посчитать ток, еа который рассчитан один светодиод. При параллельном несколько сложнее, когда ставишь в параллель второй диод, резистор, необходимый для одного, делишь пополам, а когда три — тогда номинал резистора для двух диодов надо умножить на 0.7, когда четыре диода — номинал для трёх умножаешь на 0.69, для пяти — номинал для четырёх умножаешь на 0.68 и т.д. При последовательном соединении мощность резистора как для одного диода, независимо от колиества, а при параллельном, при каждом добавлении диода, мощность надо пропорционально увеличивать. Только в параллельном и последовательном соединении должны быть диоды одного типа. Но я всегда ставлю на каждый диод свой резистор, потому как диоды имеют довольно большой разброс параметров. И, как показывет практика, обязательно находится слабое звено.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector