Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Все про светодиоды » Как правильно рассчитать и подобрать резистор для светодиода
Количество просмотров: 176543
Комментарии к статье: 5


Как правильно рассчитать и подобрать резистор для светодиода


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

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

Как правильно рассчитать и подобрать резистор для светодиода

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

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

Анод и катод светодиода

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

Паяльник долго на ножке не держать

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

Резистор обязателен при проверке светодиода

Резистор при проверке светодиода

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

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

Цвет свечения светодиода

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

Цвет свечения светодиода

Многоцветные RGB светодиоды содержат в одном корпусе несколько излучающих свет p-n-переходов, каждый из которых дает свой цвет свечения. Комбинируя яркости компонентов токами или частотами импульсов токов (для красного, зеленого и синего кристаллов), можно получить любой оттенок. Здесь, конечно, балансирующие резисторы нужны на каждый цветовой канал.

Находим номинал резистора для светодиода

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

  • Vps – напряжение источника питания;

  • Vdf – прямое падение напряжения на светодиоде в нормальном режиме;

  • If – номинальный ток светодиода при нормальном режиме свечения.

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

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

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

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

Как определить номинал резистора для светодиода

Пример подбора резистора:

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

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

Последовательное соединение светодиодов

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

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

Параллельное соединение цепочек светодиодов — не лучший вариант

Параллельное соединение светодиодов

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

Смотрите также: Простые схемы подключения светодиодов

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Все про светодиоды

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Как проверить светодиод
  • Об использовании светодиодов, устройство светодиода, как зажечь светодиод
  • Как правильно подобрать драйвер для светодиодов
  • Что такое деградация светодиода
  • Как самому сделать выключатель с подсветкой
  • Хорошие и плохие схемы включения светодиодов
  • Применение светодиодов в электронных схемах
  • Основы электротехники для любителей компьютерного моддинга
  • RGB-светодиоды: как они работают, внутреннее устройство, как подключить, RG ...
  • Адресные светодиоды и светодиодные ленты - как устроены и работают, подключ ...
  • Категория: Все про светодиоды

    Светодиоды

      Комментарии:

    #1 написал: Алексей |

    Почему в примере подбора резистора не учитывается сопротивление самого светодиода? Однако в расчёте номинала резистора вы его вроде бы учли через падение напряжения на том же светодиоде.

      Комментарии:

    #2 написал: Артём |

    Всё хорошо. но про переменку забыли. скажем 220 в или 380, а там и пробой обратого напряжения...

      Комментарии:

    #3 написал: Ярослаа |

    Артём,
    Какрй смысл подавать на светодиод такое напряжение причем переменное? Для таких вещей существуют преобразователи напряжения
      Комментарии:

    #4 написал: Михаил |

    Цитата: Алексей
    Почему в примере подбора резистора не учитывается сопротивление самого светодиода?

    Сопротивление светодиода является внутренним параметром этого элемента и включено в его характеристики, такие как напряжение пробоя и ток, проходящий через светодиод при заданном напряжении. Для работы светодиода в схеме нужно подобрать такое напряжение и ток, чтобы он светился с нужной яркостью и не перегревался. Таким образом, при подборе резистора для светодиода необходимо учитывать напряжение питания, напряжение пробоя светодиода и требуемый ток, а не сопротивление самого светодиода. Резистор необходим для ограничения тока, проходящего через светодиод, и для создания оптимальных условий для его работы.
    Цитата: Артём
    Всё хорошо. но про переменку забыли. скажем 220 в или 380, а там и пробой обратого напряжения...

    Вы абсолютно правы, при работе со светодиодом на переменном токе необходимо учитывать еще ряд дополнительных параметров.

    Первым параметром, который нужно учитывать, является напряжение переменного тока. При работе со светодиодом на переменном токе необходимо учитывать, что максимальное напряжение на светодиоде будет примерно на 1,4 В меньше, чем напряжение в электросети. Это связано с тем, что светодиод является диодом и имеет напряжение пробоя, которое приблизительно равно 1,4 В.

    Вторым параметром, который нужно учитывать при работе со светодиодом на переменном токе, является напряжение пробоя обратного направления. Если в схеме присутствует диодный мост, например, для преобразования переменного тока в постоянный, то напряжение пробоя обратного направления может привести к повреждению светодиода. Для защиты светодиода от напряжения пробоя обратного направления, можно использовать дополнительный диод или конденсатор.

     

    Третьим параметром, который следует учитывать, является периодическое изменение напряжения во времени, свойственное переменному току. Если светодиод подключен напрямую к электросети переменного тока, то он будет мигать с частотой, равной частоте сети (обычно 50 Гц или 60 Гц). Чтобы избежать мерцания светодиода, можно использовать специальные источники питания, которые преобразуют переменный ток в постоянный.

      Комментарии:

    #5 написал: Эдуард |

    Для правильного рассчета и подбора резистора для светодиода необходимо учитывать следующие параметры:

    1. Напряжение питания: необходимо знать напряжение источника питания, к которому будет подключен светодиод.

    2. Напряжение светодиода: каждый светодиод имеет характеристики напряжения, при которых он будет работать.

    3. Ток светодиода: каждый светодиод имеет рекомендуемый ток, который необходимо подавать на него, чтобы он работал стабильно и долго.

    4. Мощность резистора: необходимо выбрать резистор, который сможет выдержать мощность, выделяемую на нем при прохождении тока.

    Для расчета необходимого сопротивления резистора используется следующая формула:

    R = (Uпитания - Uсветодиода) / Iсветодиода,

    где R - сопротивление резистора в Омах, Uпитания - напряжение источника питания в Вольтах, Uсветодиода - напряжение светодиода в Вольтах, Iсветодиода - рекомендуемый ток светодиода в Амперах.

    При выборе резистора необходимо учитывать его мощность. Мощность резистора можно рассчитать по формуле: P = U * I,

    где P - мощность резистора в Ваттах, U - напряжение на резисторе в Вольтах, I - ток, проходящий через резистор, в Амперах.

    При подборе резистора следует выбирать ближайшее стандартное значение, которое должно быть не менее, чем полученное значение. Например, если расчетное значение резистора составляет 150 Ом, то следует выбрать ближайшее стандартное значение, например, 180 Ом или 220 Ом.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.