Как рассчитать и выбрать токоограничивающий резистор для светодиодов

Расчет резистора для светодиода

Светодиод — это устройство, преобразующее протекающий через него ток в световое излучение. Применяются для освещения в прожекторах и лампах, для украшения гирлянд, в автомобильных фарах. В следующей статье вы узнаете, как правильно подключить светодиод и чем отличаются разные типы подключений. А также зачем нужен резистор для подключения и как рассчитать, какой резистор вам нужен.

Когда следует подключать светодиод через резистор

Есть несколько случаев, когда такая схема подключения уместна. Во-первых, стоит использовать токоограничивающий резистор, если КПД схемы не является приоритетом. Примером может служить использование светодиода в качестве индикатора в устройствах. В этом случае важно само свечение, а не его яркость.

Во-вторых, применение резистора оправдано в тех случаях, когда необходимо выяснить полярность и работоспособность светодиодного элемента. Один из способов — подключить устройство к электросети. В этом качестве часто используются батарейки или батарейки сотового телефона. Напряжение на них может достигать 12 В. Это очень высокое значение, и прямое подключение светодиода приведет к повреждению. Для ограничения напряжения в цепь ставится резистор.

В-третьих, резистор используется в исследовательских целях, чтобы изучить, как работают новые образцы светодиодов.

В остальных случаях можно использовать драйвер, устройство, стабилизирующее ток.

Особенности подключения светодиода

Основная особенность подключения светодиода к источнику питания — низкое внутреннее сопротивление. То есть при прямом подключении к сети ток будет слишком большим и светодиод может перегореть. Светодиодный кристалл подключается с помощью медных или золотых проводов. Они выдерживают небольшие всплески тока, но при значительном превышении допустимого значения перегорают, отключая питание элемента. Поэтому для их подключения используется резистор, ограничивающий протекание тока, чтобы он соответствовал заявленной характеристике диода при номинальном значении.

Также при подключении ограничителей тока необходимо помнить о соблюдении полярности и подключать отрицательный анод к отрицательному полю, а катод — к положительному.

Параллельное и последовательное включение светодиодов

Ледяные луковицы подключаются к источнику питания 220 В или к источнику питания с постоянным напряжением (током), величина которого может быть разной (не обязательно 12 вольт, это может быть 3, 4,5 или 5 В).

Особенности, характеристики и лучшие модели светодиодных ламп для ногтей Читайте также

Последовательное соединение — это цепочка, в которой катоды диодов припаяны к анодам. Электрический ток проходит одинаково, напряжение складывается из падений напряжения на лампочках. Количество диодов ограничено падением напряжения. Например, если батарея на 12 В, последовательно можно подключить только 4 диода с падением напряжения 3 В.

При последовательном соединении цепь перестает работать при выходе из строя ледяной лампы. Если вы хотите сделать цепочку из большого количества относительно мощных источников света, вам понадобится мощный источник питания.

При параллельном подключении ситуация меняется: напряжение на лампочках такое же, ток меняется. Это означает, что для каждого светодиода требуется отдельный резистор. Если есть только один резистор, каждый диод получает разный ток. Если он ниже оптимального, лампа тусклая, если выше — диод перегорает. Еще хуже, если лампа вышла из строя. Остальное получает больше тока и заканчивается.

В чистом виде последовательное и параллельное подключение практически не используется, если лампочек больше 2 или 3. Оптимальный вариант — смешанная схема, при которой диоды разделены на группы, соединенные последовательно, группы соединены параллельно.

Интересно! Схемы подключения и формулы расчета не меняются в зависимости от мощности ламп. Если по 1-5 Вт, то в цепь дополнительно подключают стабилизатор напряжения (для защиты от колебаний в сети).

Особенности дешёвых LED

При выборе светодиода на рынке можно встретить совершенно разные цены. В чем разница между дорогими диодами и дешевыми диодами?
Светодиоды разной стоимости отличаются не только внешними характеристиками, но и техническими характеристиками. У дешевых светодиодов параметры сильно отличаются друг от друга, у дорогих они постепенно уменьшаются при изменении силы тока или напряжения в сети. Кроме того, более дешевые аналоги могут длиться недолго, и свет будет более тусклым или будет резать глаза. На что нужно обратить внимание при покупке светодиодной лампы и о том, как ее установить, читайте здесь.

Вычисление светодиодного резистора с использованием Закон Ома

Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I, где V = напряжение на резисторе (в данном случае V = S — VL), I = ток на резисторе. Итак, R = (VS — VL) / I. Если вы хотите подключить несколько светодиодов одновременно, вы можете сделать это последовательно. Это снижает энергопотребление и позволяет одновременно подключать большое количество диодов, например, как своего рода гирлянду. Все последовательно подключенные светодиоды должны быть одного типа. Блок питания должен иметь достаточную мощность и обеспечивать правильное напряжение.

Пример расчета: красный, желтый и зеленый диоды: при последовательном подключении требуется напряжение питания не менее 8 В, поэтому 9-вольтовая батарея будет практически идеальным источником. VL = 2V + 2V + 2V = 6V (три диода, их напряжения складываются). Если напряжение питания VS равно 9 В, а ток диода = 0,015 А, сопротивление R = (VS — VL) / I = (9-6) / 0,015 = 200 Ом. Возьмите резистор 220 Ом (ближайшее стандартное значение, которое больше).

Избегайте параллельного подключения светодиодов!

Можно ли обойтись без резисторов

Если подключить светодиоды без резистора, при небольшом изменении напряжения в сети ток, подаваемый на диод, изменится в несколько раз. Даже если было подключено несколько диодов и они работают без резистора, нет гарантии, что напряжение в сети не превысит допустимое значение. Поэтому, если вы не хотите, чтобы диоды перегорели, вам нужно использовать токоограничивающий резистор или использовать драйвер.

Ссылка! драйвер — блок питания для светодиодов, стабильно поддерживает определенный выходной ток. Драйверы часто используются в качестве источника питания для светодиода.

Расчет резистора светодиода (по формулам)

При расчете рассчитываются два значения:

• Сопротивление (номинал) резистора;
• рассеиваемая мощность p.

Источники напряжения, питающие светодиоды, имеют разное выходное напряжение. Чтобы выбрать резистор для светодиода, вам необходимо знать напряжение источника (Ust), падение рабочего напряжения на диоде и его номинальный ток. Формула расчета следующая:

R = (Усть — Ун) / В

Вычитая номинальное падение напряжения на светодиоде из напряжения источника, мы получаем падение напряжения на резисторе. Разделив полученное значение на ток, по закону Ома получим номинал токоограничивающего резистора. Подставляем напряжение, выраженное в вольтах, на ток в амперах, и получаем номинальное значение, выраженное в омах.

Электрическая мощность, рассеиваемая демпфирующим резистором, рассчитывается по следующей формуле:

P = (В) 2 ⋅ R

По полученному значению подбирается мощность балластного резистора. Для надежной работы устройства оно должно быть выше расчетного. Возьмем пример расчета.

Пример расчета резистора для светодиода 12 В

Рассчитаем сопротивление для светодиода, питаемого от источника постоянного напряжения 12В.

Допустим, у нас есть популярный сверхъяркий SMD 2835 (2,8 мм x 3,5 мм) с рабочим током 150 мА и падением напряжения 3,2 В. SMD 2835 имеет электрическую мощность 0,5 Вт. Подставляем исходные значения в формулу.

R = (12 — 3,2) / 0,15 ≈ 60

Получаем, что подойдет демпфирующий резистор сопротивлением 60 Ом. Ближайшее значение стандартной серии Е24 — 62 Ом. Итак, для выбранного нами светодиода можно применить балласт сопротивлением 62 Ом.

Теперь давайте посчитаем рассеиваемую мощность на резисторе.

P = (0,15) 2 62 ≈ 1,4

Выбранный нами резистор рассеивает почти полтора ватта электроэнергии. Итак, для наших целей можно использовать резистор с максимально допустимой рассеиваемой мощностью 2 Вт.

Осталось приобрести резистор подходящего номинала. Если у вас есть старые платы, из которых вы можете паять детали, вы можете выбрать резистор, исходя из цветового кода. Пожалуйста, воспользуйтесь формой ниже.

В каких случаях допускается подключение светодиода через резистор

В некоторых случаях возможно подключение светодиодов не через драйвер, а через токоограничивающий резистор.

• Если свечение нужно как индикатор, где не важно, насколько ярко горит диод, важен сам факт свечения.
• Для проверки работоспособности диодов их подключают через резистор к высоковольтной батарее, в результате чего может сломаться элемент ДВС. Резистор ограничивает напряжение, подаваемое на диод, и его работоспособность может быть проверена без риска повреждения деталей.
• Для определения отрицательного и положительного полей светодиода.
• При исследовании того, как будет работать новый светодиод, используются ограничивающие резисторы, чтобы элемент не сгорел при тестировании.

Расчет резистора для светодиода при последовательно-параллельном соединении

Последовательно-параллельные светодиоды включаются в светильники большой мощности. Подключение универсальное: используется как постоянный, так и переменный ток.
В этом случае последовательно соединенные гирлянды светодиодов соединяются параллельно.

Для успешного подключения в каждой цепочке должно быть одинаковое количество диодов.

Подтягивающий резистор нужно выбирать с учетом того, что все параллельные ветви будут иметь одинаковое напряжение. Поэтому для расчета необходимо рассчитать только сопротивление резистора в любой цепи:
R = (Un * ULED) / ULED,
где n — количество светодиодов на ответвлении.
Предел количества диодов на ветви определяется по формуле: n = (U = ULED) / ULED.
После проведения необходимых расчетов можно гибридным способом подключать диоды.

Плюсы гибридного подключения:

• Если один диод выходит из строя, остальная часть схемы будет продолжать работать в полном объеме, и перенапряжения не будет.
• Для работы требуется меньше резисторов, чем при других подключениях.

Вычисление сопротивления при параллельном соединении светодиодов

Параллельное соединение используется, если общее количество подключенных к источнику питания диодов больше, чем напряжение источника. То есть, если при последовательном включении диодов не хватает питания и они не работают.
При параллельном соединении несколько ветвей с диодами включаются параллельно, каждая из них имеет свой резистор.

В этом случае напряжение будет изменяться одинаково по всему устройству, а проходящий ток может быть разным на каждой из ветвей.

Расчеты производятся для каждой отдельной ветки.
Для начала нужно рассчитать сопротивление резистора по закону Ома:
U = I * R,
I — допустимый ток для устройства, значение можно взять из характеристик устройства.
Теперь нужно рассчитать мощность резистора:
P = U2 / R.
Его можно сократить: P = I * U.

Преимущества параллельного подключения:

• Если горит один светодиод, остальные цепи продолжат работу;
• вы можете добавить больше светодиодов, чем серия;
• Может использоваться для двухцветных лампочек. В этом случае цвет диодов меняется при изменении направления тока.
  

  Добавив импульсный модулятор с двумя параллельно включенными диодами, можно получить широкий диапазон цветовых вариаций.

Недостатки:

• Увеличьте нагрузку на остальные элементы, если один перестает работать;
• Для подключения требуется большое сопротивление.

Подбор токоограничивающего резистора для светодиода

Рассчитав необходимое сопротивление резистора, нужно определиться с выбором подходящей детали. Здесь могут быть некоторые сложности. Дело в том, что не всегда удается подобрать резистор для светодиода, полностью соответствующий расчетным параметрам.

Проблему можно решить двумя способами:

Первый способ.

необходимо подобрать для светодиода резистор, сопротивление которого будет выше необходимого. При этом не стоит переоценивать этот параметр. Дело в том, что с увеличением сопротивления будет потеряна световая мощность источника, т.е.он будет менее ярким, но при этом прослужит намного дольше. Оптимальный — превышение необходимого значения на 20-30%.

 

Подключение мигающих и многоцветных светодиодов

Внешне мигающие светодиоды ничем не отличаются от обычных аналогов и могут мигать одним, двумя или тремя цветами по заданному производителем алгоритму. Внутреннее отличие заключается в наличии под корпусом другой подложки, на которой расположен интегрированный генератор импульсов. Номинальный рабочий ток обычно составляет менее 20 мА, а падение напряжения может варьироваться от 3 до 14 В. Поэтому перед подключением мигающего светодиода необходимо ознакомиться с его характеристиками. Если их нет, можно экспериментально узнать параметры, подключив к регулируемому блоку питания на 5-15 В через резистор сопротивлением 51-100 Ом.

Корпус разноцветного светодиода RGB содержит 3 независимых кристалла зеленого, красного и синего цветов. Поэтому при расчете номиналов резисторов следует помнить, что каждому цвету свечения соответствует свое падение напряжения.

Здесь я обещал поговорить о том, как можно рассчитать номинал резистора, чтобы бортовая сеть вашего автомобиля не сжигала светодиоды, которые вы к нему подключаете.
Во-первых, давайте определимся с терминологией (люди, знакомые с электроникой, могут перейти к следующему пункту).

Падение напряжения — это напряжение U (измеряется в вольтах, В) — которое потребляет светодиод (да-да, совсем нахально его съедает!).
это также напряжение питания. Не путать с напряжением питания.
Рабочий ток — ток I (измеряется в амперах, А будем измерять в миллиамперах — 1 мА = 0,001 А).
Сопротивление — R измеряется в Ом — Ом. Именно в этих единицах измеряются резисторы (сопротивления).
Напряжение источника питания — в нашем случае напряжение бортовой сети автомобиля составляет около 12 В при выключенном двигателе и 14 В при работающем двигателе (при условии исправной работы генератора).

Вроде все с терминологией. Перейдем к теории.
Вот примерное падение напряжения для каждого из основных цветов светодиода.

Красный — 1,6-2,03
Оранжевый — 2,03-2,1 В
Желтый — 2,1-2,2 В
Зеленый — 2,2-3,5 в
Синий — 2,5-3,7 в
Фиолетовый — 2,8-4в
Белый — 3-3,7 В

Фактические значения могут незначительно отличаться в одну или другую сторону. Как узнать, сколько именно потребляет тот или иной светодиод — по ссылке ниже.
Разница связана с использованием в них разных кристаллических материалов, что, по сути, дает разную длину излучаемой волны, а также другой цвет.

Средний рабочий ток для маломощных светодиодов составляет примерно 0,02 А = 20 мА.
В чем прикол, спросите вы? Все просто: вы подключили светодиод соблюдая полярность, и он вам светит.
Да, вот и все, но светодиоды — темная тема, неинтересная для изучения.
Хотя он принимает напряжение питания точно так, как ему нужно, ток, превышающий его рабочий ток, просто сожжет кристалл.

Возьмем пример. Имеется оранжевый светодиод, который, согласно приведенной выше таблице, имеет напряжение питания около 2,1 В и рабочий ток 20 мА. Если вырубить всю мощность бортовой сети нашего автомобиля, то напряжение в цепи, в которую он включен, уменьшится на

2,1 В, однако перегрузка по току тут же сожжет…
Что, если, например, нам нужно установить светодиод для освещения замка зажигания?
все просто: нужно лишить перегрузки по току участок цепи, где горит светодиод.

Нравиться? — ты спрашиваешь. Это просто. Был такой дядя, Георг Ом, который вывел формулу, известную любому старшекласснику (закон Ома для участка цепи) — U = I * R (где U — напряжение, I — ток, R — сопротивление.)
Давайте перевернем эту красивую формулу вверх дном, получив R = U / I.
В нашем случае R — это необходимое нам сопротивление (номинал резистора); U — напряжение на участке цепи, I — рабочий ток нашего светодиода.
Vs — напряжение питания
Vl — напряжение питания светодиода
Итак, R = (Vs-Vl) / I = (12-2.1) /0.02=9.9/0.02=495 Ом — это значение сопротивления, которое должно быть включено в схему, чтобы иметь возможность напрямую подключить светодиод к бортовой сети подача к мотору изношена.
Для работы с работающим двигателем рассчитываем так же, только Vs уже 14V.
Настоятельно рекомендую произвести расчеты для автомобиля, принимая за напряжение бортовой сети 14В, иначе ваши светодиоды быстро выйдут из строя.

Если взять большее значение, например 550-600 Ом, светодиод будет светить чуть менее ярко.
Если номинал меньше, то «свет вашей звезды будет кратковременным, хотя и очень ярким».

Достоверно узнать, сколько вольт потребляет тот или иной светодиод, можно, подключив его к источнику постоянного напряжения 3-5 вольт, последовательно подключив вольтметр (можно использовать электронный мультиметр, включив его в соответствующем режиме), затем посчитайте, насколько упало напряжение в цепи. И исходя из этих конкретных данных рассчитайте необходимый вам резистор. Подробнее об этом методе читайте здесь.

Напоследок хочу вам сказать, что настоятельно рекомендую использовать значение сопротивления немного выше расчетного, что, несомненно, продлит срок службы светодиодов.
Для определения резистора по цвету (именно так маркируются все современные резисторы) рекомендую воспользоваться этим онлайн-калькулятором.
www.chipdip.ru/info/rescalc

Спасибо, что прочитали мой БЖ, очень доволен. Если у вас есть вопросы — не стесняйтесь спрашивать — я отвечу на них все.

Светодиодное освещение и индикация, благодаря этому полупроводниковому устройству, считается одним из самых надежных. Светодиодные лампы при обустройстве освещения производят качественный световой поток, при этом являются экологически чистыми источниками света, не требуют вторичной переработки и не потребляют много электроэнергии. Светодиод работает только при постоянном напряжении и пропускает ток только в одном направлении, как обычный диод.

Светоизлучающий диод — это устройство с определенным, четко регулируемым током, как максимальным, так и минимальным. Если вы превысите максимально допустимый постоянный ток или напряжение, которое питает его, он обязательно выйдет из строя, проще говоря «сгорит». Светодиодные данные можно найти:

1. В справочнике или технической литературе;
2. На Интернет-страницах;
3. При покупке у продавца.

Не зная рабочего напряжения и максимального прямого тока, выбрать сопротивление резистора для ограничения тока довольно проблематично. Будь то автотрансформатор или переменный резистор. В этом случае можно сжечь несколько таких полупроводниковых элементов. Этот метод носит скорее теоретический, чем практический характер и может применяться только в экстренных ситуациях. Резистор — это пассивный элемент, используемый в электрических цепях, он имеет определенное значение сопротивления. Доступна переменная с ручкой регулировки или постоянное сопротивление. Для резистора характерно понятие мощности, которое также следует учитывать при его расчете в электрических схемах.

Таким образом, каждый светодиод имеет рабочее напряжение и постоянный ток, который проходит и зажигает его. Если U блока питания, например, 1,5 вольта, и по паспорту диод должен быть подключен именно к этому напряжению, то ограничивающий резистор не нужен. Или можно подключить три светодиода с рабочим напряжением 0,5 В последовательно с блоком питания. Кроме того, все эти полупроводниковые элементы должны быть одного типа и марки. Однако такая ситуация возникает очень редко, и часто напряжение питания намного превышает рабочее напряжение светодиода.

Как рассчитать сопротивление светодиодов, которое не только ограничивает ток в цепи, но и создает падение напряжения. Токоограничивающее сопротивление светодиода рассчитывается по закону Ома I = U / R. Таким образом, можно выделить значение сопротивления R = U / I. Где U — напряжение, I — величина постоянного тока.

Вот простейшая схема подключения светодиода.

Сила тока во время последовательного подключения будет одинаковой, а напряжение питания светодиода должно иметь определенное значение, часто намного ниже, чем то, которое питает всю цепь. Поэтому резистор должен гасить часть напряжения, чтобы подаваемое на светодиод напряжение уже было определенной величины, указанной в его паспорте как рабочее напряжение. То есть I (ток) в цепи известен и будет равен I, потребляемому диодом, а падение U на сопротивлении будет равно разнице между источником питания U и U светодиода. Зная U о резисторе и проходящем через него I, по собственному закону Ома можно найти его сопротивление. Для этого нужно разделить падение напряжения на резисторе на ток, протекающий по цепи.

После расчета сопротивления светодиода, он все равно должен соответствовать мощности, так как это U на нем нужно умножить на ноту I всей цепи. Ток в любой части схемы будет одинаковым, поэтому максимальный ток, проходящий через светодиод, не будет превышать ток, проходящий через ограничительный резистор. В этом случае рекомендуется выбирать резистор с чуть более высоким номиналом, чем более низкий, это касается как сопротивления, так и его мощности. Зная закон Ома, вы также можете рассчитать сопротивление через светодиод R.

Если подходящего резистора с требуемым сопротивлением нет, этого можно добиться, подключив несколько элементов этого типа последовательно или параллельно. В этом случае при последовательном включении общее сопротивление всех резисторов будет равно сумме всех включенных в эту схему.

А с параллелью рассчитывается по этой формуле

При этом следует учитывать, что все это рассчитывается исходя из напряжения питания, так как с его увеличением ток во всей цепи также будет увеличиваться. Так что блок питания должен обеспечивать не только качественное выпрямленное напряжение, но и стабилизированное.

Определения и формулы для расчета

Одиночный светодиод

Светоизлучающий диод — это полупроводниковый источник излучения в оптическом поле с двумя или более проводниками. Монохромные светодиоды обычно имеют два контакта, двухцветные светодиоды — два или три контакта, а трехцветные светодиоды — четыре контакта. Светодиод излучает свет, когда на его вывод подается постоянное напряжение.

Обычный инфракрасный светодиод и его обозначение на принципиальных схемах (на российских схемах светодиоды изображены без разрыва жилы). На отрицательном электроде (катоде) установлен квадратный светодиодный кристалл. Кристалл соединен с положительным электродом (анодом) тонким проводником.

Для подключения светодиода к источнику питания можно использовать простую схему с последовательно соединенным токоограничивающим резистором. Резистор необходим, потому что падение напряжения на светодиоде является постоянным в относительно большом диапазоне рабочих токов.

Цвета светодиодов, полупроводниковый материал, длина волны и падение напряжения
Цвет	Полупроводниковый материал	Длина волны	Падение напряжения
Инфракрасный	Арсенид галлия (GaAs)	850-940 нм
Красный	Фосфид арсенида галлия (GaAsP)	620-700 нм	1,6-2,0 В
Апельсин	Фосфид арсенида галлия (GaAsP)	590-610 нм	2,0-2,1 В
Желтый	Фосфид арсенида галлия (GaAsP)	580-590 нм	2,1-2,2 В
Зеленый	Фосфид алюминия-галлия (AlGaP)	500-570 нм	1,9-3,5 В
Синий	Нитрид индия-галлия (InGaN)	440-505 нм	2,48-3,6 В
Белый	Диоды с люминофором или триколором RGB	Широкий диапазон	2,8-4,0 В

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

Вольт-амперные характеристики типовых светодиодов различных цветов

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

Если прямое напряжение на светодиоде низкое, его сопротивление очень высокое и светодиод не горит. При превышении порогового уровня, указанного в технических характеристиках, светодиод начинает светиться, и его сопротивление быстро уменьшается. Если приложенное напряжение превышает рекомендуемое прямое напряжение, которое может находиться в диапазоне 1,5-4 В для светодиодов разного цвета, ток через светодиод резко возрастает, что может привести к его выходу из строя. Чтобы ограничить этот ток, последовательно со светодиодом вставлен резистор, который ограничивает ток, чтобы он не превышал рабочий ток, указанный в характеристиках светодиода.

Формулы для расчетов

Прямоугольный светодиод с плоским верхом используется, например, для индикаторов уровня

Ток через ограничительный резистор R

s можно рассчитать по формуле закона Ома, в которой из напряжения питания
В
s прямое падение напряжения на светодиоде вычитается
В
f:

Здесь V

s напряжение источника питания в вольтах (например 5 В от шины USB),
В
f прямое падение напряжения на светодиоде e
То
постоянный ток через светодиод в амперах. Ценности
В
fe
То
f указаны в технических характеристиках светодиода. Типичные значения
В
f показаны в таблице выше. Типичный ток светодиодных индикаторов составляет 20 мА.

После расчета сопротивления резистора из ряда значений сопротивления выбирается ближайшее ближайшее стандартное значение. Например, если расчет показывает, что нужен резистор R

s = 145 Ом, мы (и калькулятор) подберем резистор
Р
s = 150 Ом.

Токоограничивающий резистор рассеивает определенную мощность, которая рассчитывается по формуле

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

Для надежной работы резистора его мощность выбирается вдвое больше расчетной. Например, если формула окажется 0,06 Вт, мы выберем резистор 0,125 Вт.

Теперь давайте посчитаем КПД нашей схемы (ее КПД), который покажет, какой процент мощности, подаваемой блоком питания, потребляется светодиодом. Мощность, рассеиваемая светодиодом:

Таким образом, общее потребление будет равно

КПД схемы переключения светодиода с ограничивающим резистором:

Чтобы выбрать источник питания, необходимо рассчитать ток, который он должен подавать в цепь. Делается это по формуле:

Светодиодная лента с LED типом 5050; цифры 50 и 50 указывают длину и ширину микросхемы в миллиметрах; На ленте уже установлены токоограничивающие резисторы 150 Ом последовательно со светодиодами

Расчет мощности рассеивания

Условные обозначения резисторов на схемах

В любом из вариантов при выборе электрического сопротивления цепи необходимо выставить чуть меньший ток, чтобы продлить срок службы светодиода. Чтобы избежать теплового повреждения, продукт используется в рекомендуемом температурном диапазоне. Для Epistar 1W HP — от -40 ° С до + 80 ° С. При необходимости воспользуйтесь установкой на специализированный радиатор типа «звезда». Это добавление увеличивает эффективную площадь рассеивания тепла.

Для точного подбора оценивается рассеиваемая мощность резистора: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 Вт. Запас по этому параметру составляет не менее 20-25%. Номинальной мощности в 1 Вт недостаточно, поэтому в стандартной строке выбран следующий рейтинг: 2 Вт.

Работоспособность собранной схемы подтверждается соотношением Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Итог показывает, что в этом случае тратится больше половины электроэнергии. На самом деле индикатор еще хуже, так как не вся потребляемая мощность расходуется светодиодом на излучение в видимой части спектра. Значительную часть составляют электромагнитные волны ИК-диапазона.

Основные параметры

Разница в характеристиках кристалла для экономичного ДВС

Кроме того, при расчете светодиодов необходимо учитывать разброс параметров, у дешевых они будут максимальными, у дорогих — примерно такими же. Чтобы проверить этот параметр, необходимо включить их при одинаковых условиях, то есть по порядку. Уменьшая ток или напряжение, уменьшите яркость до слегка ярких пятен. Визуально вы сможете оценить, одни засияют ярче, другие потускнеют. Чем равномернее горят, тем меньше разброс. Калькулятор резисторов для светодиода предполагает, что характеристики светодиодных микросхем идеальны, то есть разница равна нулю.

Падение напряжения для обычных маломощных моделей мощностью до 10 Вт может составлять от 2 В до 12 В. По мере увеличения мощности количество кристаллов в диоде COB увеличивается, каждый из которых имеет падение. Кристаллы соединены в цепочки последовательно, поэтому они объединяются в параллельные цепочки. При мощности от 10 Вт до 100 Вт снижение увеличивается с 12 В до 36 В.

Этот параметр обязательно указывается в технических характеристиках светодиодного чипа и зависит от назначения:

• цвета синий, красный, зеленый, желтый;
• rGB триколор;
• четырехцветный rGBW;
• двухцветный, теплый и холодный белый.

Пример расчета сопротивления резистора при последовательном подключении

Диоды можно соединять последовательно в цепочку. Для этого необходимо соединить анод устройства с катодом другого, а затем продолжить цепочку до тех пор, пока не будет достигнут желаемый размер. Подключение осуществляется через резистор, который ограничивает ток, протекающий к элементам, во избежание их повреждения.
Зная закон Ома, можно найти сопротивление включенного в цепь резистора:
R = (U-ULED1 +… + ULEDn) / ILED
Где U — напряжение сети;
ULED1– ULEDn — сумма напряжений, включенных в цепь светодиода.
ILED — оптимальный ток для светодиодов.
Мощность резистора рассчитывается по формуле:
P = I2 * R

лучше поставить резистор с удвоенной мощностью, чем требуется, чтобы прибор продолжал исправно работать при падении напряжения.

Преимущества последовательного подключения:

• В цепи есть ток;
• Быстрое и простое подключение;
• Возможное количество светодиодов ограничено уровнем напряжения;
• При выходе из строя одного диода перестает работать вся цепочка.

Как подключить светодиод к 220в через резистор

Светодиоды пропускают через них ток в одном направлении. При переменном напряжении его направление меняется 2 раза за период, то есть в одном случае ток течет через диод, а в другом — нет. Поскольку ток протекает в половине случаев, для определения среднего значения тока, протекающего через диод, необходимо разделить U пополам.
Следовательно, U = 110В.
Допустим, у диода есть собственное сопротивление: 1,7 Ом.

Ток, проходящий через диод:
I = U / ULED
110 / 1,7 = 65 А.

Большой ток, проходящий через полупроводник, сожжет его, поэтому необходимо использовать дополнительное устройство с резистором, чтобы по принципу рассеяния оно уменьшало величину тока, подаваемого на диод.

При большом токе использовать параллельное соединение нельзя, так как если одна из цепей перестанет работать, значение тока в остальных увеличится и устройство сгорит.

• Дополнительный светодиодный элемент может использоваться для блокировки обратного напряжения.

• При антипараллельном соединении диодов с резистором:

Чтобы прибор работал исправно, необходимо учитывать, что ток должен проходить через все диоды, а значит, нужно выбирать элементы с одинаковыми характеристиками.

После подключения пересчитайте емкость конденсатора, так как напряжение на светодиодах должно возрасти.

Какой резистор нужен для светодиода на 12 вольт

12-вольтная система входит в стандартную комплектацию автомобиля. В подключении светодиодного элемента к системе на 12 вольт нет ничего сложного. Важно правильно рассчитать сопротивление диода на токоограничивающем резисторе.
Перед тем как приступить к расчетам, необходимо узнать характеристики имеющихся светодиодов — падение напряжения и требуемый для них ток.
Сопротивление резистора рассчитывается по формуле:
R = U / I

• 1 светодиод
  ULED = 3,3 В
  ILLED = 0,02 А
  С таким внутренним сопротивлением диода он будет отлично работать в системе, напряжение которой ограничено до 3,3 вольт.
  Натяжение берем с запасом, так как бывают скачки до максимального значения 14,5.
  Максимально возможное напряжение отличается от допустимого для правильной работы светового элемента на 11,2 Вольт. Это означает, что перед включением диода необходимо на это значение уменьшить подводимый к нему ток.

Для начала нужно рассчитать необходимое сопротивление резистора:
R = U / I. R = 560 Ом.
Чтобы расчеты были более надежными, необходимо рассчитать мощность резистора:
P = U * I Мощность — 0,224 Вт.
При выборе резистора необходимо округлить значения и выбрать более мощный вариант.

• 2 и 3 светодиода
  Рассчитанное таким же образом напряжение светодиода будет умножено на количество световых элементов
• С 4 светодиодами
  При подключении к такой сети более трех светодиодов резистор не понадобится, так как напряжение не будет намного превышать допустимое значение, и светодиоды будут работать исправно.

вы можете установить резисторы как на положительном, так и на отрицательном полюсе, независимо от того, когда они используются.

Онлайн калькулятор для расчета светодиодов

Для автоматического расчета требуются следующие данные:

• напряжение источника или блока питания, В;
• номинальное прямое напряжение устройства, В;
• номинальный прямой рабочий ток, мА;
• количество светодиодов в цепи или параллельно;
• схема подключения светодиодов).

Исходные данные можно взять из паспорта диода.

После их ввода в соответствующие окна калькулятора нажмите кнопку «Рассчитать» и получите номинал резистора и его мощность.

Тип соединения	Один светодиод Последовательное соединение Параллельное соединение
Напряжение питания		Вольт
Светодиод постоянного напряжения		Вольт
Светодиодный ток		Миллиампер
Количество светодиодов		pZ.
Точное значение резистора		Ом
Стандартное значение сопротивления		Ом
Минимальная мощность сопротивления		Ватт
Общее потребление энергии		Ватт

Светодиод как нелинейный элемент

Рассмотрим семейство вольт-амперных характеристик (ВАХ) светодиодов разного цвета. Эта характеристика показывает зависимость тока, проходящего через светодиод, от приложенного к нему напряжения. Как вы можете видеть на рисунке, характеристики не линейны.

Это означает, что даже при небольшом изменении напряжения в несколько десятых вольта ток может измениться в несколько раз. Однако при работе со светодиодами обычно используется наиболее линейный участок (так называемая рабочая область) ВАХ, на котором ток не меняется так резко. Чаще всего производители указывают в характеристиках светодиода расположение рабочей точки, то есть значения напряжения и тока, при которых достигается заявленная яркость.

Приведенные выше характеристики были получены для светодиодов прямого включения. То есть отрицательный полюс блока питания подключен к катоду, а положительный полюс — к аноду

Подбор резисторов по цветовой маркировке онлайн

Сопротивление:

На заметку! В приведенном выше примере резистор ограничения тока рассеивает почти в три раза больше энергии, чем светодиод. Это означает, что с учетом световой отдачи светодиода эффективность нашей конструкции составляет менее 25%.

Для уменьшения потерь энергии лучше всего использовать источник с более низким напряжением. Например, для источника питания можно использовать преобразователь постоянного / переменного тока 12/5 В. Даже с учетом КПД преобразователя потери будут значительно ниже.

Теория

Чтобы светодиоды не перегорели, важно правильно рассчитать ограничивающий резистор.

Математический расчёт

Вы можете произвести необходимые расчеты самостоятельно; при низких значениях калькулятор не нужен. Или с помощью специальной программы, которая сделает за вас математику.
При расчете сопротивления демпфирующего резистора нужно знать закон Ома.
R = U-ULED / ILED
U — напряжение сети;

ULED — оптимальное значение напряжения для работы диода
Светодиод — это сила тока, на которую рассчитан элемент
Чтобы избежать перегрева резистора во время работы, необходимо дополнительно рассчитать оптимальную мощность для этого напряжения.
P = (U-ULED) * ILED

В этой схеме к катоду светового элемента подключен резистор.

Расчёт ограничительного резистора

Глядя на вольт-амперную характеристику светодиода, становится понятно, насколько важно не ошибиться при расчете ограничивающего резистора.
Даже небольшое увеличение номинального тока приведет к перегреву кристалла и, как следствие, к сокращению срока службы. Выбор резистора производится по двум параметрам: сопротивлению и мощности. Сопротивление рассчитывается по формуле:

• U — напряжение питания, В;
• ULED — прямое падение напряжения на светодиоде (паспортное значение), В;
• I — номинальный ток (паспортное значение), А.

Полученный результат следует округлить до ближайшего значения серии E24, а затем рассчитать мощность, которую резистор должен рассеять:

R — сопротивление резистора, принятого в установке, Ом.

Более подробную информацию о расчетах с практическими примерами можно получить в статье о расчете резистора для светодиода. А те, кто не хочет углубляться в нюансы, могут быстро рассчитать параметры резистора с помощью онлайн-калькулятора.