Ток при последовательном соединении светодиодов: Последовательное соединение светодиодов

Зачем соединять светодиоды параллельно



Так соединять
светодиоды параллельно
нельзя

Светодиоды параллельно соединяют тогда, когда надо включить одновременно несколько светодиодов от низковольтного источника питания. Лучшим вариантом было бы соединить светодиоды последовательно, но нет источника напряжения, от которого можно было бы их запитать. И в этом случае есть одно большое НО! Соединять все светодиоды параллельно и запитывать их через один резистор (как показано на рисунке справа) НЕЛЬЗЯ! И дело тут вот в чём. Расчёт сопротивления для параллельных светодиодов (в нашем случае — двух) будет производиться из расчёта удвоенного значения потребляемого тока. Т.е., соответственно, резистор будет иметь в два раза меньшее сопротивление, чем при одном светодиоде. А идеально одинаковых светодиодов не бывает. Все они имеют некоторый разброс по потребляемому току, т.е. по внутреннему сопротивлению. Тот светодиод, который будет иметь меньшее сопротивление, «возьмёт» на себя и больший ток. Получится этакий перекос. Этот светодиод будет светить сильнее, а другой, соответственно, слабее. И разница будет на столько большой, на сколько они будут различаться по параметрам. Может получиться критическое превышение тока и светодиод, который имеет меньшее сопротивление, перегорит. Но это ещё не всё. Т.к. резистор рассчитан на двойное потребление тока, то при перегорании одного светодиода получается ситуация, при которой на второй светодиод начинает идти удвоенное напряжение и удвоенный ток. Он тоже этого «не перенесёт». В результате оба светодиода перегорят. Можно даже представить ситуацию, при которой соединили значительно больше светодиодов параллельно через один резистор и после перегорания одного, все они перегорят по очереди. Ибо с перегоранием каждого будет расти напряжение на всех остальных.


Правильное соединение
светодиодов параллельно

Правильное соединение светодиодов параллельно

показано на рисунке слева. Можно видеть, что от предыдущего варианта этот отличается тем, что каждый светодиод соединяется в параллель через свой резистор. При таком соединении не возникает никакого перекоса. При перегорании любого светодиода также не получается увеличения напряжения на остальные.

В заключение надо сказать о плюсах и минусах параллельного подключения. Плюс состоит в том, что при правильном параллельном подключении при перегорании любого количества светодиодов, остальные продолжают светить. При последовательном соединении перегорание любого из них приведёт к тому, что вся гирлянда отключится. А минус в том, что появляются дополнительные элементы — резисторы. При большом количестве элементов всё получается довольно громоздко. Сделать таким образом ёлочную гирлянду вообще практически невозможно, т.к. придётся «тащить» отдельный провод к каждой паре светодиод-резистор. Для ёлочной гирлянды лучше найти возможность для питания последовательно соединённых светодиодов.

 


Расчет резистора (сопротивления) для светодиода

Светодиод – это полупроводниковый элемент электрической схемы. Его особенностью является нелинейная вольт-амперная характеристика. Стабильность и срок службы прибора во многом обусловлены силой тока. Малейшие перегрузки приведут к ухудшению качества светодиода (деградации)  или его поломке.

Зачем резистор перед светодиодом.

В идеале для работы диоды следует подключать к источнику постоянного тока. В этом случае элемент будет работать стабильно. Но на практике для подключения чаще всего используют более распространенные блоки питания с постоянным напряжением. При этом для ограничения силы тока, которая протекает через LED элемент, нужно включать в электрическую цепь дополнительное сопротивление − резистор. В статье рассмотрены методы расчета резистора для светодиода.

Когда следует подключать светодиод через резистор

Существует несколько случаев, когда такая электрическая схема уместна. Во-первых, токоограничивающий резистор стоит использовать, если эффективность схемы не первоочередная задача. В качестве примера можно привести применение светодиода в качестве индикатора в приборах. В таком случае важно самом свечение, а не его яркость.

Во-вторых, применение резистора оправдано в случаях, когда необходимо выяснить полярность и работоспособность LED элемента. Одним из методов является подключение прибора к блоку питания. В этом качестве часто используют аккумуляторы от мобильных телефонов или батарейки. Напряжение на них может достигать 12 В. Это очень высокая величина, и прямое подключение светодиода приведет к поломке. Для ограничения напряжения в цепь вставляют резистор.

В-третьих, резистор используют в исследовательских целях для изучения работы новых образцов светодиодов.

В других случаях можно воспользоваться драйвером – прибором, стабилизирующим ток.

Математический расчет.

Для подбора сопротивления придется вспомнить школьный курс физики.

На рисунке представлена простая последовательная электрическая схема соединения резистора и диода. На схеме применены следующие обозначения:

  • U – входное напряжение блока питания;
  • R – резистор с падением напряжения UR;
  • LED – светодиод с падением напряжения ULED (паспортное значение) и дифференциальным сопротивлением RLED;

Поскольку элементы соединены последовательно, то сила тока I в них одинакова.

По второму закону Кирхгофа: 

U =  UR + ULED.   (1)

 Одновременно используем закон Ома:

U=I*R.   (2)

Подставим формулу (2) в формулу (1) и получим:

U = I*R + I*RLED.   (3)

Путем простых математических преобразований из формул (1) и (3) найдем искомое сопротивление резистора R:

R = (U — ULED) / I.   (4)

Для более точного подбора можно рассчитать мощность рассеивания резистора Р.

Р = U*I.   (5)

Примем напряжение блока питания U = 10 В.

Характеристики диода: ULED

  = 2В, I = 40 мА = 0,04A.

Подставим нужные цифры в формулу (4), получим: R = (10 — 2) / 0,04 = 200 (Ом).

Стоит учесть, что если полученной величины нет в стандартном ряду сопротивлений, то следует выбирать более высокоомный элемент.

Мощность рассеивания (5): составит Р = (10 – 2) * 0,04 = 0,32 (Вт).

Графический расчет.

При наличии вольт-амперной характеристики несложно определить сопротивление резистора графическим способом. Метод применяется редко, но полезно про него знать.

Для определения искомого сопротивления нужно знать ток нагрузки ILED и напряжение блока питания U. Далее следует перпендикуляр, соответствующий значению тока, до пересечения с вольт-амперной кривой. Затем через точку на графике и значению U провести прямую, которая покажет на оси тока максимальное его значение IMAX. Эти цифры подставляем в закон Ома (2) и вычисляем сопротивление резистора.

Например, ILED = 10 мА, а U = 5 В. По графику I

MAX  примерно равна 25 мА.

По закону Ома (2) R = U / IMAX = 5 / 0,025 = 200 (Ом).

Примеры вычислений сопротивления для светодиода.

Разберем некоторые наглядные случаи вычисления сопротивления элемента в конкретных схемах.

Вычисление токоограничивающего сопротивления при последовательном соединении нескольких светодиодов.

Из курса физики известно, что в такой схеме значение тока постоянное, а напряжение на LED элементах суммируется.

Возьмем напряжение источника питания U = 12 В.

Характеристики диодов одинаковы: ULED  = 2В, ILED = 10 мА.

Преобразуем формулу (4), учитывая три LED элемента.

R = (U – 3*ULED) / I.

R = (12 – 3* 2) / 0,01 = 600 (Ом).

Мощность рассеивания (5) составит: Р = (12 – 2 * 3) * 0,01 = 0,6 (Вт).

Вычисление сопротивления при параллельном соединении светодиодов.

В этом случае постоянным сохраняется напряжение, а силы тока складываются. Поэтому при тех же входных данных (напряжение источника питания U = 12 В, напряжение и ток на диодах  ULED  = 2В, I

LED = 10 мА), расчет будет несколько другим.

Используем формулу (4), учитывая три LED элемента.

R = (U – ULED) /3* I.

R = (12 – 2) / 3*0,01 = 333,3 (Ом).

Мощность рассеивания (5) составит: Р = (12 – 2) * 3*0,01 = 0,3 (Вт).

Однако данное подключение не стоит применять на практике. Даже светодиоды из одной партии не гарантируют одинакового падения напряжений. Из-за этого ток на отдельном LED элементе может превысить допустимый, что может спровоцировать выход элементов из строя.

Для параллельного соединения светодиодов необходимо к каждому из них подключать свой резистор.

Вычисление сопротивления при параллельно-последовательном соединении LED элементов.

Для подключения большого количества светодиодов уместно использовать параллельно-последовательную электрическую схему. Поскольку в параллельных ветках напряжение одинаковое, то достаточно узнать сопротивление резистора в одной цепи. А количество веток не имеет значения.

Напряжение блока питания U = 12 В.

Характеристики диодов одинаковы: U

LED  = 2В, ILED = 10 мА.

Максимальное количество LED элементов n для одной ветки рассчитывается так:

n = (U — ULED) / ULED   (6)

В нашем случае n = (12 — 2) / 2 = 5 (шт).

Сопротивление резистора для одной ветки:

R = (U — n* ULED) / ILED .   (7)

Для трех светодиодов оно составит: R = (12 – 3*2)/ 0,01 = 600 (Ом).


 

Параллельное включение полупроводниковых приборов

Параллельное соединение проводников

Параллельное соединение проводников выглядит вот так.

параллельное соединение резисторов

Ну что, думаю, начнем с сопротивления.

Сопротивление при параллельном соединении проводников

Давайте пометим клеммы как А и В

В этом случае общее сопротивление RAB будет находиться по формуле

Если же мы имеем только два параллельно соединенных проводника

То в этом случае можно упростить длинную неудобную формулу и она примет вид такой вид.

Напряжение при параллельном соединении проводников

Здесь, думаю ничего гадать не надо. Так как все проводники соединяются параллельно, то и напряжение у всех будет одинаково.

Получается, что напряжение на R1 будет такое же как и на R2, как и на R3, так и на Rn

Сила тока при параллельном соединении проводников

Если с напряжением все понятно, то с силой тока могут быть небольшие затруднения. Как вы помните, при последовательном соединении сила тока через каждый проводник была одинакова. Здесь же совсем наоборот. Через каждый проводник будет течь своя сила тока. Как же ее вычислить? Придется опять прибегать к Закону Ома.

Чтобы опять же было нам проще, давайте рассмотрим все это дело на реальном примере. На рисунке ниже видим параллельное соединение трех резисторов, подключенных к источнику питания U.

Как мы уже знаем, на каждом резисторе одно и то же напряжение U. Но будет ли сила тока такая же, как и во всей цепи? Нет. Поэтому для каждого резистора мы должны вычислить свою силу тока по закону Ома I=U/R. В результате получаем, что

I1 = U/R1

I2 = U/R2

I3 = U/R3

Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них

In = U/Rn

В этом случае, сила тока в цепи будет равна:

Задача

Вычислить силу тока через каждый резистор и силу тока в цепи, если известно напряжение источника питания и номиналы резисторов.

Решение

Воспользуемся формулами, которые приводили выше.

I1 = U/R1

I2 = U/R2

I3 = U/R3

Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них

In = U/Rn

Следовательно,

I1 = U/R1 = 10/2=5 Ампер

I2 = U/R2 = 10/5=2 Ампера

I3 = U/R3 = 10/10=1 Ампер

Далее, воспользуемся формулой

чтобы найти силу тока, которая течет в цепи

I=I1 + I2 + I3 = 5+2+1=8 Ампер

2-ой способ найти I

I=U/Rобщее

Чтобы найти Rобщее мы должны воспользоваться формулой

Чтобы не париться с вычислениями, есть онлайн калькуляторы. Вот один из них. Я за вас уже все вычислил. Параллельное соединение 3-ех резисторов номиналом в 2, 5, и 10 Ом равняется 1,25 Ом, то есть Rобщее = 1,25 Ом.

I=U/Rобщее = 10/1,25=8 Ампер.

Параллельное соединение резисторов в электронике также называется делителем тока, так как резисторы делят ток между собой.

Ну а вот вам бонусом объяснение, что такое последовательное и параллельное соединение проводников от лучшего преподавателя России.

Последовательное соединение — диод

Последовательное соединение диодов без их шунтирования возможно при условии соединения диодов только одной группы, подобранной по величине наибольшего обратною тока.

Последовательное соединение диодов используется очень часто. Однако с дальнейшим увеличением ( / обр цены за каждый отдельно взятый диод заметно возрастают. В находится в пределах 10 дол.

Последовательное соединение диодов может производиться без специального подбора, если диоды шунтированы сопротивлениями.

Последовательное соединение диодов не допускается.

Допускается последовательное соединение диодов при условии шунтирования каждого диода резистором сопротивлением 100 кОм на каждые 100 В.

Допускается последовательное соединение диодов одного типономинала при условии обеспечения на каждом диоде значения максимально допустимого обратного напряжения для данного типономинала.

Допускается последовательное соединение одинаковых диодов для увеличения допустимого обратного напряжения и параллельное — для увеличения допустимого выпрямляемого тока. При последовательном соединении диодов обратное напряжение будет распределяться не равномерно, а пропорционально обратным сопротивлениям диодов, которые могут существенно отличаться по величине. Для выравнивания распределения напряжения на диодах параллельно каждому диоду включают сопротивление порядка 0 1 — н — т — 0 5 Мом. При параллельном включении диодов для исключения неравномерности нагрузки в них последовательно с каждым из них включают выравнивающее сопротивление в 10 — ь 50 ом.

При последовательном соединении диодов рекомендуется шунтировать диод резистором с сопротивлением 10 — 15 кОм на каждые 100 В амплитуды обратного напряжения.

При последовательном соединении диодов с целью увеличения выпрямленного напряжения рекомендуется применять диоды одного типа и шунтировать каждый прибор сопротивлением 10 — 15 кОм на каждые 100 В амплитуды обратного напряжения.

При последовательном соединении диодов с целью увеличения выпрямленного напряжения рекомендуется применять диоды одного типа и шунтировать каждый диод сопротивлением 10 — 15 кОм на каждые 100 В амплитуды обратного напряжения.

При последовательном соединении диодов с целью увеличения выпрямленного напряжения рекомендуется применять диоды одного типа и шунтировать каждый диод сопротивлением 10 — IS кОм на каждые 100 В амплитуды обратного напряжения.

При последовательном соединении диодов или тиристоров вследствие неодновременного окончания протекания обратного тока напряжение между вентилями не распределяется равномерно и воздействие перенапряжений на отдельные вентили усиливается.

При последовательном соединении диодов рекомендуется шунтировать диод резистором с сопротивлением 10 — 15 кОм на каждые 100 В амплитуды обратного напряжения.

При последовательном соединении диодов рекомендуется шунтировать диод резистором с сопротивлением 10 — 15 кОм на каждые 100 В амплитуды обратного напряжения.

При последовательном соединении диодов рекомендуется шунтировать диод резистором с сопротивлением 10 — 15 кОм на каждые 100 В амплитуды обратного напряжения.

Принципы подключения

Светоизлучающие диоды активно применяются в подсветке, индикации

Своими руками можно создать устройства, поэтому важно знать, как производить соединение светодиодов

К основным способам подключения относятся:

  • параллельное;
  • последовательное;
  • комбинированное.

Основные причины выхода из строя светодиодных цепочек:

  • неправильное соединение;
  • некачественные диоды или блоки питания.

Конструкция излучающего диода подразумевает его подключение к источнику постоянного тока

При соединении важно соблюдать полярность компонента – если перепутать катод и анод, диод не будет излучать световой поток

Полярность

Определить, какой из электродов является плюсом, а какой – минусом, можно несколькими способами.

Первый – конструктивно. Обычный LED компонент имеет две ножки, длинная является плюсом (анодом), а короткая – катодом.

При помощи тестера. Для этого нужно взять мультиметр, перевести его в положение «Прозвонка» и прикладывать щупы к электродам. Когда красный щуп коснется анода, а черный катода – светодиод загорится. Если при перестановке на шкале высвечивается и не меняется «бесконечное» сопротивление, есть неполадка с элементом. Так что мультитестер используется и для проверки работоспособности излучающих приборов.

Визуальный осмотр. Можно посмотреть внутрь колбы. Широкая часть – это катод, а узкая – анод. Мощные светодиоды сверхъяркого типа имеют маркировку выводов «+» и «–». Компоненты для поверхностного монтажа обычно имеют специальный скос, который указывает на катод.

Включение в источник питания. Диод можно подключить к аккумулятору, батарее или другому блоку. Нужно постепенно повышать электропитание, которое вызовет свечение. Если компонент не горит, полярность следует поменять. Собирается такая схема проверки обязательно с использованием токоограничивающего резистора.

По технической документации. В паспорте прибора будет написано, какая полярность.

После определения плюса и минуса электродов нужно разобраться с методом подсоединения.

Какие светодиоды можно подключить к 12 Вольтам

Продавцы уверяют, что продают светодиоды, которые возможно подключить к источнику питания на 12 В. На самом деле это утверждение некорректно. У лед-лампочки нет строго определенного рабочего вольтажа, поэтому можно говорить только об источнике света, изготовленном из диодов.

Следует определить, что происходит в лед-лампочке во время свечения. В данном процессе самые важные 2 параметра: максимальный и рабочий (необходимый для свечения) ток. Они учитываются в производстве лед-матриц, но не при выборе источника тока.

Напряжение на лампочке чаще всего от 1,5 до 3,5 вольт, цифра зависит от цвета лампочки. Меньшее значение – красные диоды, самое большое – сверхяркие. Светящийся диод на 12 вольт – это матрица (сборка), в состав которой может входить любое количество кристаллов, соединенных последовательно. Подобных цепочек может быть несколько, они соединяются друг с другом параллельно.

Параллельное соединение резисторов онлайн калькулятор

Соединение резисторов, при котором одноименные выводы каждого из элементов собираются в одну точку, называется параллельным. При этом ко всем резисторам подводится один и тот же потенциал, но величина тока через каждый из них будет отличаться

Для составления схем или при замене резисторов в уже существующих цепях важно знать их суммарное сопротивление, как показано на рисунке:

Данный калькулятор позволяет рассчитать суммарное сопротивление параллельно соединенных резисторов с любым количеством элементов.

Для этого вам необходимо:

  • Указать в графе “количество резисторов” их число, в нашем примере их три;
  • После того, как вы укажите количество элементов, в поле ниже появится три окошка для ввода значения сопротивления каждого из элементов, к примеру, у вас резисторы сопротивлением 20, 30 и 60 Ом;
  • Далее нажмите кнопку “рассчитать” и в окошке “параллельное сопротивление в цепи” вы получите значение сопротивления в 10 Ом.

Чтобы рассчитать другую цепь или при подборе других элементов, нажмите кнопку “сбросить”, чтобы обнулить значение параллельно включенных элементов калькулятора.

  Подключение магнитного пускателя через кнопочный пост видео

Для расчета суммарного сопротивления калькулятором используется такое соотношение:

  • Rсум – суммарное сопротивление параллельно соединенных элементов
  • R1 – сопротивление первого резистора;
  • R2 – сопротивление второго резистора;
  • R3 – сопротивление третьего резистора;
  • Rn – сопротивление n-ого элемента.

Таким образом, в рассматриваемом примере параллельно включены три резистора, поэтому формула для определения суммарного сопротивления будет иметь такой вид:

Чтобы выразить величину суммарного сопротивления необходимо умножить обе половины уравнения на произведение сопротивлений всех трех резисторов. После этого перенести составляющие элементы по правилу пропорции и получить значение сопротивления:

Как видите, расчет параллельного сопротивления резисторов вручную требует немалых усилий, поэтому куда проще его сделать на нашем онлайн калькуляторе.

Обратите внимание, при наличии элементов с сопротивлением в разной размерности Ом, кОм, МОм, их необходимо привести к одной величине, прежде чем производить расчет. К примеру, в Ом и указывать в поле калькулятора для расчета параллельного соединения резисторов значение непосредственно в Омах

Онлайн калькулятор для расчета параллельного сопротивления позволит установить общее эквивалентное сопротивление в цепи R1 + R2 +Rn. Данный калькулятор можно смело назвать одним из самых простых и эффективных.

  Литейная машина под давлением

Для получения результатов вам необходимо ввести:

  • Количество резисторов.
  • Указать мощность каждого резистора (Ом).
  • Нажать кнопку «Расчитать».

В результате вы сможете получить точно сопротивление резисторов в сети

Калькулятор для расчета параллельного сопротивления позволит безошибочно все определить, а это очень важно, так как ручной расчет считается достаточно сложным и трудоемким процессом. Наш калькулятор с легкостью поможет вам справиться со всем

Для того чтобы определить общее эквивалентное сопротивление, можно воспользоваться точным и удобным калькулятором. Где, внеся данные по количеству резисторов, калькулятор произведет расчет в автоматическом режиме.

Данное соединение является одним из 2-ух видов, в данном случае оба вывода 1-го из резисторов соединяются с выводами 2-го резистора. В иных случаях их принято соединять параллельно или последовательно, чтобы можно было создать схемы сложного типа.

  Многофункциональный станок своими руками чертежи

Для того чтобы найти ток, который протекает через определенный резистор, следует использовать формулу: Произведем расчеты согласно примеру Разрабатывается устройство, в котором есть необходимость использовать резистор, которое имеет сопротивление 8Ом. Исходя из того, что номинальный ряд согласно стандартным значениям таких резисторов не имеет, выходом будет использование 2-ух резисторов соединенных параллельно.

Для такого способа производятся следующие расчеты: Данная формула показывает, что в случае когда R1 = R2, R будет составлять ровно половину сопротивления 1-го из 2-ух резисторов. И если R=8Ом, то соответственно R1 и R2 = 2*8=16Ом.

Предложения и пожелания пишите на [email protected]

Поделитесь этим калькулятором на форуме или в сети!

Это помогает делать новые калькуляторы.

Параллельное подключение светодиодов

Здесь у нас всё наоборот. Силу тока нужно умножить на количество светодиодов, а падение напряжения посчитать только 1 раз.
Сила тока: I = 0,025 * 15 =0,375 А
Нам потребуется источник питания, способный выдать максимальный ток в 0,375 А. Округлим до 0,35 (помните, что лучше «недолить»?). По напряжению тоже укладываемся: 12 — 2 = 10. Остаётся с большим запасом.

Пытливый читатель, запнувшийся парой абзацев ранее, может воскликнуть: «Погодите! Так зачем нам 12 вольт, если мы можем обойтись и пятью?». «Можем!» — ответим ему мы. Но не торопитесь с выводами, это ещё не конец.

Мы определились, что светодиоды будут подключены параллельно. Необходимо ограничить ток в цепи. Допустим, специального драйвера у нас нет. Возьмём резистор. Рассчитаем необходимое сопротивление по давно известной формуле: 12 В * 0,35 А = 4,2 Ом. Подключим его между источником питания и анодами светодиодов:

Неправильное параллельное подключение трёх светодиодов

Вот, казалось бы, и всё. Но есть проблема:

ТАК ДЕЛАТЬ НЕЛЬЗЯ!!!

Как отмечалось выше, светодиоды не обязательно имеют те характеристики, которые заявлены производителем. Всегда есть разброс. И вот мы задали ток в 0,35 ампер и смотрим на светящуюся линейку светодиодов. Но всем им нужен разный ток. Одному , как мы и рассчитывали 25мА, другому — 20мА, третьему 21мА, а вот нашёлся совсем кривой светодиод, ему нужно всего 15мА. А мы пропускаем через него 25 — почти в 2 раза больше. Светодиод греется и быстро перегорает. В линейке стало на 1 светодиод меньше. Теперь для питания оставшихся светодиодов нам требуется 35мА. Пока всё не выглядит особенно плохо. Мы ограничили ток с запасом. Мы молодцы. Но не выдержал ещё один светодиод. Осталось 13. Теперь весь наш ток делится не на 15, а на 13 светодиодов. На каждый из них приходится по 26мА. Теперь абсолютно все светодиоды работают на повышенном токе. Очень скоро перегреется следующий. Самые стойкие получат уже по 29мА — 116% от номинала. Всего 2 перегоревших светодиода запустили цепную реакцию. Скоро вся линейка перегорит, а вы так и не поймёте почему (ну или поймёте, мы же только что всё разобрали). Собственно, избавиться от такого печального сценария просто. Нужно к каждому светодиоду поставить по собственному токоограничительному резистору. Для тока в 25мА и напряжения 12В нужен резистор на 480 Ом. Это не спасёт от проблемы «кривых» светодиодов, но их перегорание никак не повлияет на остальные.

Достоинства: высочайшая надёжность.Недостатки: высокое потребление тока, высокая стоимость схемы.

Правильное параллельное подключение трёх светодиодов

Параллельное подключение светодиодов — идеальный вариант. Всегда стремитесь к тому, чтобы подключать светодиоды параллельно и ограничивать ток каждого светодиода по отдельности своим резистором.  Если вы используете светодиодные драйверы (стабилизаторы тока), то каждому светодиоду нужно подключать свой драйвер. Именно поэтому параллельные схемы с большим количеством светодиодов становятся слишком дорогими. В реальности приходится идти на компромисс и объединять светодиоды в цепочки.

Последовательное и параллельное соединения диодов.

Если для выпрямительной схемы нельзя выбрать нужный тип диода в соответствии с заданным значением обратного напряжения или прямого тока, то используют два или более однотипных диодов с меньшими значениями параметров, включая эти диоды последовательно или параллельно.

Параллельное соединение диодов

Параллельное соединение диодов

При параллельном соединении диодов из-за возможного разброса параметров их токи будут неодинаковыми. Один из этих токов может превысить максимально допустимое значение, что приведёт к выходу из строя сначала одного, а затем и другого диода. Более равномерное распределения тока между параллельно соединёнными диодами достигается включением последовательно с каждым из них одинаковых по номиналу резисторов Rд. Сопротивление резисторов Rд должно быть в 5…10 раз больше, чем сопротивление диода в прямом направлении. В мощных выпрямительных устройствах для этой же цели используются индуктивные выравниватели токов.

Расчёт параллельного соединения диодов

Для начала расчёта необходимо определить требуемое количество параллельно соединённых диодов, исходя из того, что ток, проходящий через один диод не должен превышать значения максимально допустимого значения тока для данного типа диода, тогда количество параллельно соединённых диодов будет равно

, где

mTnp

При дробных значениях расчётного количества диодов округление ведётся в большую сторону.

Значение сопротивления добавочных резисторов определяется по формуле

, где

np.cp

Расчитаное сопротивление добавочных резисторов округляют до ближайшего стандартного сопротивления.

Пример расчёта параллельного соединения диодов

Рассчитать выпрямительную цепь, позволяющую получить выпрямленный ток Iвыпр = 550 мА, если используются диоды Д226Б.

Так как средний прямой ток диода Д226Б Iпр. ср = 300 мА, то необходимо применить несколько параллельно соединённых диодов с добавочными резисторами. Рассчитаем количество параллельно соединённых диодов, примем kT = 0,8

Возьмём n = 3.

Найдём значение сопротивлений добавочных резисторов

Выберем резистор из стандартного ряда сопротивлений Е24 (± 5%) Rдоб = 6,2 Ом

Последовательное соединение диодов

Последовательное соединение диодов

Для обеспечения возможности работы выбранного типа диода в схеме выпрямителя с обратным напряжением, превышающим его максимально допустимое значение, следует соединять однотипные диоды последовательно. Если параметры не совпадают, то один из диодов оказывается под значительно большим напряжением, чем другой. Это может привести к пробою одного, а затем и другого диода. Выравнивание обратного напряжения на последовательно соединенных диодах достигается шунтированием каждого из диодов резистором Rш. Ток, протекающий через эти резисторы, должен быть в 5…10 раз больше максимально возможного обратного тока диодов. В мощных высоковольтных выпрямительных устройствах для этой же цели диоды шунтируют конденсаторами Сш или RC-цепью.

Расчёт последовательного соединения диодов

Для начала расчёта необходимо определить количество последовательно соединенных диодов, исходя из того что падение напряжения на каждом отдельно взятом диоде не должно превышать амплитудного значения напряжения, тогда количество последовательно включённых диодов будет равно

, где

Um — амплитудное значение напряжения проходящее через диод, kH – коэффициент нагрузки по напряжению (может принимать значения от 0,5 до 0,8), Uobp max — максимально допустимое обратное напряжение диода.

При дробных значениях расчётного количества диодов округление ведётся в большую сторону.

Значение сопротивлений шунтирующих резисторов определяется по формуле

, где

Iобp max — максимально допустимый обратный ток диода при максимальной температуре.

Пример расчёта последовательного соединения диодов

Рассчитать выпрямительную цепь для напряжения с амплитудным значением 700В, используя диоды Д226Б.

Так как максимально допустимое обратное напряжение диода Uобр.max = 300В, то для выпрямления необходимо применить цепочку из последовательно соединённых диодов с шунтирующими резисторами. Рассчитаем количество последовательных диодов, примем kH = 0,7

Возьмём n = 4

Найдём значение сопротивлений шунтирующих резисторов

Выберем резистор из стандартного ряда сопротивлений Е24 (± 5%) Rш = 1 MОм

Включение дополнительных и шунтирующих резисторов неизбежно связано с увеличением потерь мощности и уменьшением КПД выпрямительной схемы.

Основные выводы

При подключении светодиодной лампы к любому блоку питания учитывается:

  • рабочий ток лампочки;
  • сопротивление и мощность стабилизирующего элемента;
  • для подключения к аккумулятору автомашины при расчетах используется не 12 В, а 14,5 В.

Схема подключения не меняется зависимости от мощности светодиода

При соединении с другими элементами схемы важно учесть полярность, так как ток в этих источниках света течет только в одном направлении

Если используется драйвер, то перед подключением желательно проверить его мощность (особенно, если деталь китайская)

Важно так же учесть, что падение напряжения на лед-лампах зависит от их цвета

Предыдущая
СветодиодыОсобенности устройства и схема светодиодных ламп на 220 В
Следующая
СветодиодыЧто такое светодиод: описание и характеристики

Оцените статью:

Как подключить светодиод к 12В и к 220В | Статьи

Подключение к драйверу

Для начала ответим на вопрос: «как подключить драйвера к светодиодам?». Подключение осуществляется с соблюдением полярности всех элементов цепи по следующим схемам:

  • Последовательно. Для питания цепи нам потребуется драйвер с такой же силой тока, как и у светодиодов. Мощность устройства зависит от суммарных показателей напряжения цепи. Например, для питания 6 диодов по 2V необходим драйвер мощностью 12V.
  • Параллельно. При параллельном подключении драйвер можно взять в два раза слабее, чем при последовательном, но сила тока должна быть в два раза выше.
  • Последовательно по два. Для питания цепи используется такой же драйвер, как и при параллельном соединении. Очевидный недостаток схемы ­– возможные проблемы с распределением тока в паре диодов при включении.

Общая схема сборки цепи

Алгоритм работы включает следующие этапы:

  • Вычисляем мощность электрической цепи.
  • Если цепь не заводская, то вычисляем мощность каждого диода и составляем схему подключения (с учетом резисторов, если подключаем к источнику напряжения).
  • Собираем цепь, учитывая полярность диодов.
  • Прикрепляем цепь к радиатору и источнику питания.
  • Включаем светодиоды в электрическую сеть, наблюдая за их работой.
  • Тестируем работу электроцепи, корректируя напряжение, измеряя теплопотери.
  • Прогреваем в течение получаса.

Рассчитать охлаждение для светодиодов малой мощности (1-5V) сложно, поэтому их рекомендуем покупать на специальной подложке, прикрепляемой к радиатору.

Как подключить светодиод к 220в?

Схема предполагает наличие стабилизирующего устройство (драйвер, блок питания) и последовательной схемы соединения частей цепи. При таком типе подключения ток распределяется равномерно, но выход из строя одного элемента отключает всю цепь.

Как подключить светодиод к 12 вольтам?

Схема с использованием 12-вольтного источника питания включает резисторы или низковольтные драйвера. Типичная схема подключения рассчитана на последовательное соединение 3 светодиодов.

Выключатели со светодиодом, как подключить правильно?

Диод подключается к электрической цепи параллельно с включателем и применением резистора. Для правильного подключения необходимо верно рассчитать силу сопротивления и мощность лампочки. В позиции «включено» ток по сети проходит мимо светодиода. 

Новиков Максим Глебович — Подключение светодиодов к сети 220 вольт, к автомобильному аккумулятору 12 вольт, расчёт сопротивления ограничивающего ток шунтирующего резистора

Содержание

Введение
Напряжение питания
Ток
Параллельное и последовательное включение светодиодов
Часто задаваемые вопросы

Введение

Ранее я уже писал о том, как правильно подключать светодиоды. Статья получилось подробной, большой, но трудной для восприятия. Люди в основной своей массе не хотят вникать в суть вещей, и хватают информацию лишь сверху. А потом тратят уйму времени на задавание вопросов, уже пояснённых в статье. Сейчас я постараюсь изложить основное, не углубляясь в разъяснение причин тех или иных правил, а если что будет непонятно, отсылаю вас к своей предыдущей статье.

[Вернуться в начало]

Напряжение питания

Напряжение, указанное на упаковке светодиодов — это не напряжение питания. Это величина падения напряжения на светодиоде. Эта величина необходима, чтобы вычислить оставшееся напряжение, «не упавшее» на светодиоде, которое принимает участие в формуле вычисления сопротивления резистора, ограничивающего ток, поскольку регулировать нужно именно его.

[Вернуться в начало]

Ток

Величина тока для светодиода является основным параметром, и как правило, составляет 10 или 20 милиампер. Неважно, какое будет напряжение. Главное, чтобы ток, текущей в цепи светодиода, соответствовал номинальному для светодиода. А ток регулируется включённым последовательно резистором, номинал которого вычисляется по формуле:

R = (Uпит. − Uпад.) / (I * 0,75)

  • R — сопротивление резистора в омах.
  • Uпит. — напряжение источника питания в вольтах.
  • Uпад.— прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются.
  • I — максимальный прямой ток светодиода в амперах (указывается в характернистиках и составляет обычно либо 10, либо 20 миллиамперам, т.е. 0,01 или 0,02 ампера). При последовательном соединении нескольких светодиодов прямой ток не увеличивается.
  • 0,75 — коэффициент надёжности для светодиода.

Не следует также забывать и о мощности резистора. Вычислить мощность можно по формуле:

P = (Uпит. − Uпад.)2 / R

  • P — мощность резистора в ваттах.
  • Uпит. — действующее (эффективное, среднеквадратичное) напряжение источника питания в вольтах.
  • Uпад.— прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются. .
  • R — сопротивление резистора в омах.

[Вернуться в начало]

Параллельное и последовательное включение светодиодов

Параллельное включение светодиодов с общим резистором — плохое решение. Светодиоды имеют разброс характеристик, в результате чего по ним потекут разные токи. Более того, при выходе из строя одного из светодиодов по другим потечет больший ток. Всё это нехорошо.

При последовательном подключении светодиодов сопротивление ограничивающего резистора рассчитывается также, как и с одним светодиодом, просто падения напряжений всех светодиодов складываются между собой. Так, к автомобильному аккумулятору 12 вольт можно подключить 12 / 2 = 6 светодиодов с падением напряжения 2 вольта. В этом случае теоретически можно обойтись вообще без резистора, однако из-за расброса характеристик светодиодов проверить ток в цепи будет не лишним. Он не должен превышать номинального тока светодиода. Если ток выше, следует включить в цепь резистор сопротивлением несколько ом.

[Вернуться в начало]

Часто задаваемые вопросы

1. Я знаю электротехнику и уверяю вас, что ток прекрасно регулируется напряжением! Мне не нужен резистор, я отрегулирую ток напряжением источника питания, и запитаю от него сразу несколько светодиодов!

Было бы хорошо, если помимо электротехники Вы бы знали и электронику. Регулировка тока напряжением — мероприятие довольно грубое. Изменение напряжение питания всего на одну десятую вольта у условного светодиода (с 1,9 до 2 вольт) вызовет пятидесятипроцентное увеличение тока, протекающего через светодиод (с 20 до 30 милиампер). Поэтому вам будет необходим очень точный источник питания. Кроме того, включив в него параллельно несколько диодов и померив их токи, Вы сможете убедиться, что они будут иметь существенный разброс. Это результат расброса характеристик полупроводниковых приборов.

2. Я втыкал один и тот же светодиод и в 2 и в 3 вольта, и он нормально светился и не перегорал! Нафига мне мерить ток, если всё и так работает?

Весь вопрос в том, как долго светодиод должен быть исправным. Если Вам достаточно нескольких дней (недель, при качественных светодиодах — месяцев), то втыкайте их как хотите. Если вам нужно надёжное изделие, стабильно работающее годами, потрудитесь посчитать резисторы.

3. Я правильно подсчитал резистор для питания светодиода от сети 220 вольт переменного тока. Однако светодиоды постоянно перегорают.

Ваши светодиоды не выдерживают постоянный электрический пробой обратным полупериодом. В результате происходит необратимый тепловой пробой. Чтобы этого избежать, параллельно светодиоду, но с обратной полярностью, включите любой кремниевый диод, например КД522Б. Он пропустит через себя обратный полупериод, не давая ему пробить светодиод в обратном направлении. Также обратите внимание на то, что в расчёте номинала резистора следует использовать не среднеквадратичное напряжение 220 вольт, а амплитудную его величину 311 вольт. При расчёте же мощности резистора используем привычное нам среднеквадратичное значение напряжения в 220 вольт.

4. У меня светодиоды подключены вместо контрольных ламп в системе автоматики. Из-за большой длинны кабельной линии они постоянно подсвечиваются от наводок. Как этого избежать?

Самый удачный способ избежать свечения отключенных светодиодов — занулить питающий провод при снятии напряжения питания со светодиода. Обычно это делается на противоположной светодиоду стороне переключающим реле. Общий контакт реле подключается к жиле, питающей светодиод, нормально замкнутый контакт зануляется, а на нормально разомкнутый подаётся напряжение. Теперь срабатывание реле зажжёт светодиод, а при его отключении питающая жила будет занулена и все наводки стекут в ноль.

Часто такое подключение требует переделки схемы автоматики. Если на это пойти нельзя, можно придумать альтернативные варианты. Например, использовать рядом со светодиодами промежуточные реле, или извратиться и включить две связки «светодиод-диод-резистор» последовательно — один на стороне автоматики, другой на удалённой панели индикации, поставить их под напряжение, а отключение производить замыканием средней точки на ноль. Тогда светодиод на стороне панели индикации погаснет, а на стороне автоматики загорится ярче. Минусы такого подключения — дополнительные детали (светодиод, диод и резистор), а также более тусклое горение основного индикатора. Можно также попробовать погасить паразитное подсвечивание светодиода резистором, включённым параллельно связке «светодиод-диод-резистор».

5. У меня есть светодиод, но я не знаю его марку, а значит, мне неизвестен ни его ток, ни величина прямого падения напряжения на нём.

Для простейшего способа определения характеристик светодиода вам понадобится источник питания постоянного тока с плавно регулируемым выходным напряжением (например, от 0 до 12 вольт, хотя в большинстве случаев подойдет  диапазон 1,5—2,5 вольта), вольтметр и амперметр. Ставим регулятор напряжения на минимум и, соблюдая полярность, подключаем светодиод к блоку питания. В цепь последовательно со светодиодом включаем амперметр, а параллельно источнику питания — вольтметр.

Напряжение: регулятором медленно поднимаем напряжение до тех пор, пока светодиод не начнет приемлемо светиться. При этом следим, чтобы ток случайно не превысил 20 миллиампер (максимум для большинства светодиодов). Смотрим напряжение (например, 1,82 В). Округляем его до десятых вольта (1,8). Это и будет величина прямого падения напряжения.

Ток: теперь проверяем разницу свечения светодиода при токах 5, 10 и 20 миллиампер (наиболее распространенные величины), аккуратно выставляя их регулятором напряжения. Интуитивно по характеру изменения свечения определяем, какой ток для светодиода будет оптимальным. При этом если разница в свечении не существенна, выбираем меньшее значение тока (чаще всего используется 10 миллиампер).

Сегодня также существуют светодиоды повышенной яркости, которые рассчитаны на токи в сотни миллиампер. Поэтому, если светодиод горит тускло при 20 миллиамперах, пробуем увеличивать ток далее. При этом если при увеличении тока светодиод перестаёт увеличивать яркость, значит, вы уже слишком сильно превысили его токовый предел, и он близок к тепловому пробою. Срочно снижаем ток.

6. Я подключил светодиоды к аккумулятору в автомобиле, но когда двигатель работает — они горят ярче. Это не опасно?

Опасно. Генератор автомобиля при работе двигателя даёт напряжение в бортовую сеть 13,6—14,7 вольта, и светодиоды могут быстро выйти из строя. Кроме того, это напряжение постоянно изменяется и сильно падает при пуске двигателя. Поэтому необходимо стабилизировать это напряжение, например, на 9 вольтах специальной микросхемой КРЕН8А (КР142ЕН8А, 7809) с максимальным током 1,5 ампера или КРЕН8Г (КР142ЕН8Г) с максимальным током 1 ампер, и расчёт резисторов производить уже относительно этого напряжения. Не забывайте, что при большом токе микросхема будет греться, поэтому её следует устанавливать на радиатор.

Калькулятор резисторов для светодиодов онлайн

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

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

Примечание: 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.

Источник: www.joyta.ru

Конвертер величин

Калькулятор светодиодов. Расчет ограничительных резисторов для одиночных светодиодов и светодиодных массивов

Калькулятор нарисует принципиальную и монтажную схему одного светодиода с ограничительным резистором или светодиодного массива, состоящего из нескольких параллельных ветвей светодиодов, с последовательно включенным ограничительным резистором. Если вы только начинаете изучать электронику или учитесь в техническом университете, вы можете использовать этот калькулятор для изучения светодиодов. Если же вы не в первый раз разрабатываете массив светодиодов, воспользуйтесь им для проверки своих расчетов. И конечно, этот и другие калькуляторы на TranslatorsCafe.com пригодятся всем, кто хочет изучить технический английский, так как все они есть и в английской версии.

Пример: Рассчитать последовательно-параллельный массив, состоящий из 30 красных светодиодов с прямым напряжением 2 В и прямым током 20 мА для напряжения источника 12 В.

Определения и формулы для расчета

Одиночный светодиод

Светодиод (светоизлучающий диод) — полупроводниковый источник излучения в оптическом диапазоне с двумя или более выводами. Монохромные светодиоды обычно имеют два вывода, двухцветные — два или три вывода, трехцветные снабжены четырьмя выводами. Светодиод излучает свет, если к его вывода приложено определенное прямое напряжение.

Для подключения светодиода к источнику питания можно использовать простую схему с последовательно включенным токоограничительным резистором. Резистор необходим в связи с тем, что падение напряжение на светодиоде является постоянным в относительно широком диапазоне рабочих токов.

Цвета светодиодов, материал полупроводника, длина волны и падение напряжения
Цвет Материал полупроводника Длина волны Падение напряжения
Инфракрасный Арсенид галлия (GaAs) 850-940 нм
Красный Арсенид-фосфид галлия (GaAsP) 620-700 нм 1.6—2.0 В
Оранжевый Арсенид-фосфид галлия (GaAsP) 590-610 нм 2.0—2.1 В
Желтый Арсенид-фосфид 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 трехцветные RGB Широкий спектр 2.8—4.0 В

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

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

Если прямое напряжение на светодиоде невелико, его сопротивление очень большое и светодиод не горит. При превышении указанного в технических характеристиках порогового уровня светодиод начинает светиться и его сопротивление быстро падает. Если приложенное напряжение превышает рекомендуемую величину прямого напряжения, которое может быть в пределах 1,5—4 В для светодиодов различных цветов, ток через светодиод резко растет, что может привести к выходу его из строя. Для ограничения этого тока, последовательно со светодиодом включают резистор, который ограничивает ток таким образом, что он не превышал рабочий ток, указанный в характеристиках светодиода.

Формулы для расчетов

Ток через ограничительный резистор Rs можно рассчитать по формуле закона Ома, в которой из напряжения питания Vs вычитается прямое падение напряжения на светодиоде Vf:

Здесь Vs напряжение источника питания в вольтах (например, 5 В от шины USB), Vf прямое падение напряжения на светодиоде и I прямой ток через светодиод в амперах. Значения Vf и If приводятся в технических характеристиках светодиода. Типичные значения Vf показаны выше в таблице. Типичный ток индикаторных светодиодов 20 мА.

После расчета сопротивления резистора, из ряда номиналов сопротивлений выбирается ближайшее большее стандартное значение. Например, если расчет показывает, что нужен резистор Rs = 145 ом, мы (и калькулятор) выберем резистор Rs = 150 ом.

Токоограничительный резистор рассеивает определенную мощность, которая рассчитывается по формуле

Для надежной работы резистора его мощность выбирается вдвое выше расчетой. Например, если по формуле получилось 0,06 Вт, мы выберем резистор на 0,125 Вт.

А теперь рассчитаем эффективность работы нашей схемы (ее КПД), который покажет какой процент мощности, отдаваемой источником питания, потребляется светодиодом. На светодиоде рассеивается такая мощность:

Тогда общее потребление будет равно

КПД схемы включения светодиода с ограничительным резистором:

Для выбора источника питания необходимо рассчитать ток, который он должен отдавать в схему. Это делается по формуле:

Светодиодные массивы

Одиночный светодиод можно зажигать с помощью токоограничительного резистора. Однако для питания светодиодных массивов, которые все чаще используются для освещения, подсветки в телевизорах и компьютерных мониторах, в рекламе и для других целей, необходимы специализированные источники питания. Мы все привыкли к источникам, выдающим стабилизированное напряжение питания. Однако, для питания светодиодов нужны источники, в которых стабилизируется ток, а не напряжение. Однако и с такими источниками ограничительные резисторы все равно устанавливают.

Если нужно изготовить светодиодный массив, используют несколько последовательных светодиодных цепей, соединенных параллельно. Для цепи из последовательных светодиодов необходим источник питания с напряжением, которое превышает сумму падений напряжений на отдельных светодиодах. Если его напряжение выше этой суммы, необходимо включить в цепь один токоограничительный резистор. Через все светодиоды течет одинаковый ток, что (до определенной степени) позволяет получить одинаковую яркость.

Однако если один из светодиодов в цепи откажет так, что он будет в обрыве (именно такой отказ чаще всего и происходит), вся цепочка светодиодов погаснет. В некоторых схемах и конструкциях для предотвращения таких отказов вводят особый шунт, например, ставят стабилитрон параллельно каждому диоду. Когда диод сгорает, напряжение на стабилитроне становится достаточно высоким и он начинает проводить ток, обеспечивая работу исправных светодиодов. Этот подход хорош для маломощных светодиодов, однако в схемах, предназначенных для наружного освещения, нужны более сложные решения. Конечно, это приводит к увеличению стоимости и габаритов устройств. Сейчас (в 2018 году) можно наблюдать, что светодиодные фонари на улицах, при планируемом сроке службы в 10 лет служат не более года. То же относится и к бытовым светодиодным лампам, в том числе и производителей с известными именами.

При расчете требуемого сопротивления токоограничительного резистора Rs, все падения напряжения на каждом светодиоде складываются. Например, если падение напряжения на каждом из пяти соединенных последовательно горящих светодиодов составляет 2 В, то полное падение напряжение на всех пяти будет 2 × 5 = 10 В.

Несколько идентичных светодиодов можно соединять и параллельно. У параллельно соединенных светодиодов прямые напряжения Vf должны быть одинаковыми — иначе в них не будут протекать одинаковые токи и их яркость будет различной. Если светодиоды соединяются параллельно, очень желательно ставить токоограничительный резистор последовательно с каждым из них. При параллельном соединении отказ одного светодиода, при котором он будет в обрыве, не приведет к выходу из строя всего массива — он будет работать нормально. Другой проблемой параллельного соединения является выбор эффективного источника питания, обеспечивающего большой ток при низком напряжении. Такой источник питания будет стоить намного больше, чем источник той же мощности, но на высокое напряжение и меньший ток.

Расчет токоограничительных резисторов

Если количество светодиодов в последовательной цепи NLEDs in string (обозначенное Ns в поле ввода) введено, то максимальное количество светодиодов в цепи последовательно соединенных светодиодов NLEDs in string max определяется как

Если количество светодиодов в последовательной цепи NLEDs in string (обозначенное Ns в поле ввода) введено, то максимальное количество светодиодов в цепи последовательно соединенных светодиодов NLEDs in string max определяется как

Количество цепей с максимальным количество светодиодов в цепи Nstrings:

Количество светодиодов в дополнительной цепи с остатком светодиодов Nremainder LEDs:

Если Nremainder LEDs = 0, то дополнительной цепи не будет.

Определим сопротивление токоограничительного резистора в цепи с максимальным количеством светодиодов:

Определим сопротивление токоограничительного резистора в цепи с количеством светодиодов меньше максимального:

Общая мощность PLED, рассеиваемая всеми светодиодами:

Мощность, потребляемая всеми резисторами:

Номинальная мощность резисторов определяется с учетом двойного запаса k = 2, который обеспечивает надежную работу резистора. Выбираем из ряда значений мощности : 0.125; 0.25; 0.5; 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 16, 25, 50 W резистор с мощностью вдвое выше, чем расчетная.

Рассчитаем общую мощность, потребляемую всеми резисторами:

Рассчитаем общую мощность, потребляемую светодиодным массивом:

Рассчитаем ток, который должен обеспечить источник питания:

И наконец, рассчитаем КПД нашего массива:

Возможно, вас заинтересуют конвертеры Яркости, Силы света and Освещенности.

Источник: www.translatorscafe.com

Расчет и подбор сопротивления для светодиода

Светодиод является полупроводниковым прибором с нелинейной вольт-амперная характеристикой (ВАХ). Его стабильная работа, в первую очередь, зависит от величины, протекающего через него тока. Любая, даже незначительная, перегрузка приводит к деградации светодиодного чипа и снижению его рабочего ресурса.

Чтобы ограничить ток, протекающий через светодиод на нужном уровне, электрическую цепь необходимо дополнить стабилизатором. Простейшим, ограничивающим ток элементом, является резистор.

Важно! Резистор ограничивает, но не стабилизирует ток.

Расчет резистора для светодиода не является сложной задачей и производится по простой школьной формуле. А вот с физическими процессами, протекающими в p-n-переходе светодиода, рекомендуется познакомиться ближе.

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. 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:

В каких случаях допускается подключение светодиода через резистор?

Подключать светодиод через резистор можно, если вопрос эффективности схемы не является первостепенным. Например, использование светодиода в роли индикатора для подсветки выключателя или указателя сетевого напряжения в электроприборах. В подобных устройствах яркость не важна, а мощность потребления не превышает 0,1 Вт. Подключая светодиод с потреблением более 1 Вт, нужно быть уверенным в том, что блок питания выдаёт стабилизированное напряжение.

Если входное напряжение схемы не стабилизировано, то все помехи и скачки будут передаваться в нагрузку, нарушая работу светодиода. Ярким примером служит автомобильная электрическая сеть, в которой напряжение на аккумуляторе только теоретически составляет 12 В. В самом простом случае делать светодиодную подсветку в машине следует через линейный стабилизатор из серии LM78XX. А чтобы хоть как-то повысить КПД схемы, включать нужно по 3 светодиода последовательно. Также схема питания через резистор востребована в лабораторных целях для тестирования новых моделей светодиодов. В остальных случаях рекомендуется использовать стабилизатор тока (драйвер). Особенно тогда, когда стоимость излучающего диода соизмерима со стоимостью драйвера. Вы получаете готовое устройство с известными параметрами, которое остаётся лишь правильно подключить.

Примеры расчетов сопротивления и мощности резистора

Чтобы помочь новичкам сориентироваться, приведем пару практических примеров расчета сопротивления для светодиодов.

Cree XM–L T6

В первом случае проведем вычисление резистора, необходимого для подключения мощного светодиода Cree XM–L к источнику напряжения 5 В. Cree XM–L с бином T6 имеет такие параметры: типовое ULED = 2,9 В и максимальное ULED = 3,5 В при токе ILED=0,7 А. В расчёты следует подставлять типовое значение ULED, так как. оно чаще всего соответствует действительности. Рассчитанный номинал резистора присутствует в ряду Е24 и имеет допуск в 5%. Однако на практике часто приходится округлять полученные результаты к ближайшему значению из стандартного ряда. Получается, что с учетом округления и допуска в 5% реальное сопротивление изменяется и вслед за ним обратно пропорционально меняется ток. Поэтому, чтобы не превысить рабочий ток нагрузки, необходимо расчётное сопротивление округлять в сторону увеличения.

Используя наиболее распространённые резисторы из ряда Е24, не всегда удаётся подобрать нужный номинал. Решить эту проблему можно двумя способами. Первый подразумевает последовательное включение добавочного токоограничительного сопротивления, который должен компенсировать недостающие Омы. Его подбор должен сопровождаться контрольными измерениями тока.

Второй способ обеспечивает более высокую точность, так как предполагает установку прецизионного резистора. Это такой элемент, сопротивление которого не зависит от температуры и прочих внешних факторов и имеет отклонение не более 1% (ряд Е96). В любом случае лучше оставить реальный ток немного меньше от номинала. Это не сильно повлияет на яркость, зато обеспечит кристаллу щадящий режим работы.

Мощность, рассеиваемая резистором, составит:

Рассчитанную мощность резистора для светодиода обязательно следует увеличить на 20–30%.

Вычислим КПД собранного светильника:

Пример с LED SMD 5050

По аналогии с первым примером разберемся, какой нужен резистор для SMD светодиода 5050. Здесь нужно учесть конструкционные особенности светодиода, который состоит из трёх независимых кристаллов.

Если LED SMD 5050 одноцветный, то прямое напряжение в открытом состоянии на каждом кристалле будет отличаться не более, чем на 0,1 В. Значит, светодиод можно запитать от одного резистора, объединив 3 анода в одну группу, а три катода – в другую. Подберем резистор для подключения белого SMD 5050 с параметрами: типовое ULED=3,3 В при токе одного чипа ILED=0,02 А. Ближайшее стандартное значение – 30 Ом.

Принимаем к монтажу ограничительный резистор мощностью 0,25 Вт и сопротивлением в 30 Ом ±5%.

У RGB светодиода SMD 5050 различное прямое напряжение каждого кристалла. Поэтому управлять красным, зелёным и синим цветом, придётся тремя резисторами разного номинала.

Онлайн-калькулятор

Представленный ниже онлайн калькулятор для светодиодов – это удобное дополнение, которое произведет все расчеты самостоятельно. С его помощью не придётся ничего рисовать и вычислять вручную. Всё что нужно – это ввести два главных параметра светодиода, указать их количество и напряжение источника питания. Одним кликом мышки программа самостоятельно произведёт расчет сопротивления резистора, подберёт его номинал из стандартного ряда и укажет цветовую маркировку. Кроме этого, программа предложит уже готовую схему включения.

Дополняя вышесказанное стоит отметить, что если прямое напряжение светодиода значительно ниже напряжения питания, то схемы включения через резистор малоэффективны. Вся лишняя энергия впустую рассеивается резистором, существенно занижая КПД устройства.

Источник: ledjournal.info

Онлайн калькулятор расчета резистора светодиода

Расчёт параметров резистора светодиода

Исходные данные: Тип соединения: Один светодиод
Последовательное соединение
Параллельное соединение Напряжение питания: Вольт Прямое напряжение светодиода: Вольт Ток через светодиод: Милиампер Количество светодиодов: шт. Результаты: Точное значение резистора: Ом Стандартное значение резистора: Ом Минимальная мощность резистора: Ватт Общая потребляемая мощность: Ватт

Не смотря на то, что всевозможные светодиоды сегодня используются практически во всех сферах жизни человека, среднестатистический потребитель, как правило, не задумывается о том, как и по каким законам они работают. И если такой человек сталкивается, к примеру, с необходимостью организации светодиодного освещения, у него возникает множество проблем и вопросов. И одним из наиболее распространенных вопросов является «что такое резисторы и зачем они нужны светодиоду?». Попробуем на этот вопрос ответить.

Резистор представляет собой элемент электрической сети, отличающийся пассивностью, который, в идеальном варианте, характеризуется исключительно своим сопротивлением электрическому току (то есть, в любой момент времени для него должен выполняться закон Ома). Основное назначение резистора – оказание активного сопротивления электрическому току, и сегодня такие элементы широко используются в организации искусственного освещения.

Теперь поговорим о том, зачем резистор необходим непосредственно светодиоду.

Многие из нас знают, что обыкновенная стандартная лампочка горит, если ее подключить напрямую к некоторому источнику питания. Она успешно функционирует и сгорает только в том случае, если из-за переизбытка напряжения происходит перегрев нити накала. Однако практически никто при этом не задумывается, что в данном случае лампочка сама выполняет роль резистора – ток через нее проходит с трудом, и тем легче ему преодолеть это препятствие, чем выше напряжение. И конечно, приравнивать такой сложный полупроводниковый прибор, как светодиод, к обыкновенной лампе накаливания никак невозможно.

Важно учитывать, что светодиод представляет собой токовый прибор, который, грубо говоря, в процессе работы выбирает для себя напряжение, а не силу тока. Таким образом, если светодиод, к примеру, выбирает напряжение 1,8V, а на него подается 1,9V, то он, скорее всего, сгорит (если, конечно, не сможет понизить напряжение источника до нужного ему значения). И для того чтобы этого не произошло, нужен резистор. Он стабилизирует используемый источник питания, чтобы его напряжение не испортило светодиод.

В связи с этим чрезвычайно важно разобраться, какой именно резистор необходим для того или иного светодиода, и нужно ли для каждого светодиода использовать отдельный резистор. Здесь немаловажно учитывать схему соединения, а также количество используемых светодиодов. Если речь идет, к примеру, о последовательной цепочке светодиодов, в которой они расположены друг за другом, то поскольку электрический ток в каждой точке данной цепи протекает один и тот же, для этих светодиодов будет достаточно только одного резистора с правильно рассчитанным сопротивлением.

Но если мы говорим о параллельном включении светодиодов, здесь каждый из них должен обладать собственным резистором, поскольку в противном случае все напряжение потянет так называемый «лимитирующий» светодиод (тот, которому напряжение нужно наименьшее). Он быстро перегорит, и теперь напряжение перейдет к следующему светодиоду, который также выйдет из строя. Это недопустимо, а значит, для параллельно подключенных светодиодов просто необходимо использовать достаточное количество правильно подобранных резисторов.

Теперь поговорим о том, как нужно осуществлять расчет сопротивления резистора, предназначенного для того или иного светодиода. Чаще всего осуществляется такой расчет с помощью специальных калькуляторов. И именно такой высокоэффективный онлайн калькулятор мы предлагаем нашим клиентам. Данный калькулятор позволяет рассчитать значение сопротивления и мощности резистора в цепи светодиодов. Для того чтобы рассчитать необходимое значение, вам следует ввести напряжение питания светодиода, номинальное напряжение светодиода, номинальный ток и выбрать схему соединения и количество светодиодов. Благодаря нашему калькулятору, вы сможете быстро получить достаточно точные сведения, способные оказать гарантированную помощь в организации искусственного освещения.

Кроме того, приступая к процессу расчета сопротивления резистора, необходимо учитывать несколько важных моментов. Во-первых, помните, что на светодиодах, как правило, пишут не напряжение питания, а напряжение падения (то есть то, которое они выбирают для себя), да и оно указывается приблизительно. Используется это число исключительно для определения минимального напряжения или для расчета резистора питания. То есть напряжение падения светодиода нужно отнимать от напряжения его питания, и мы получим напряжение на резисторе.

Ток же, протекающий через него, рассчитывается обычно делением оставшегося на резисторе напряжения на его сопротивление. Ну а для расчета сопротивления данного резистора, соответственно, оставшееся напряжение делится на ту величину тока, которая нам нужна. Человеку, далекому от электрики и физики, самостоятельно сделать расчеты практически невозможно. Поэтому вы еще раз можете оценить удобство и функциональность нашего онлайн калькулятора, который с легкостью выполнит подобную работу за вас.

Присоединяйтесь к нам!

Источник: newhtf.ru

Калькулятор резистора для светодиода

Один светодиод

Последовательное соединение светодиодов

Параллельное соединение светодиодов

Расчёт резистора для светодиода.

Тип соединения: Один светодиод
Последовательное соединение
Параллельное соединение
Напряжение питания: Вольт
Прямое напряжение светодиода: Вольт
Ток через светодиод: Милиампер
Количество светодиодов: шт.
Результаты:
Точное значение резистора: Ом
Стандартное значение резистора: Ом
Минимальная мощность резистора: Ватт
Общая потребляемая мощность: Ватт
Светодиоды. Виды, типы светодиодов. Подключение и расчёты..

Вот так светодиод выглядит в жизни :

А так обозначается на схеме :

Для чего служит светодиод?

Светодиоды излучают свет, когда через них проходит электрический ток.

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).

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!

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…

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.

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

V S = напряжение питания
V L = прямое напряжение, расчётное для каждого типа диодов (как правило от 2 до 4 вольт)
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, должны быть одного типа. Блок питания должен иметь достаточную мощность и обеспечить соответствующее напряжение.

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…

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.

Источник: xn----7sbgjfsnhxbk7a.xn--p1ai

Расчет резистора для светодиода

Автор rom-kor На чтение 9 мин. Просмотров 39 Опубликовано

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:

где:

  • 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.

Мы имеем:

  • 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.

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.

Светодиод как нелинейный элемент

Рассмотрим семейство вольт-амперных характеристик (ВАХ) для светодиодов различных цветов. Эта характеристика показывает зависимость тока, проходящего через светоизлучающий диод, от напряжения, приложенного к нему. Как видно на рисунке, характеристики имеют нелинейный характер.

Это означает, что даже при небольшом изменении напряжения на несколько десятых долей вольта, ток может измениться в несколько раз. Однако при работе со светодиодами обычно используют наиболее линейный участок (т.н. рабочую область) ВАХ, где ток изменяется не так резко. Чаще всего производители указывают в характеристиках светодиода положение рабочей точки, то есть значения напряжения и тока, при которых достигается заявленная яркость свечения.

Представленные выше характеристики были получены для светоизлучающих диодов, включенных в прямом направлении. То есть отрицательный полюс питания подключен к катоду, а положительный – к аноду

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. 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.

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 количества, 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 показывает практика, обязательно находится слабое звено.

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. 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:

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.

При подключении светодиодов не нужно забывать что они имеют полярность. Для определения полярности светодиода можно использовать мультиметр в режиме прозвонки или же омметр. Использование гасящих резисторов оправдано для питания маломощных светодиодов, при питании мощных светодиодов нужно использовать специальные LED-драйверы и стабилизаторы.

 


Расчет гасящего резистора для светодиода.

Не забываем учитывать и мощность токоограничивающего резистора, это его способность рассеивать определенное количество тепла.  Если она будет мала, то он перегреется и выйдет из строя, тем самым разорвав электрическую цепь.

Чтобы определить полярность можно подать небольшое напряжение или использовать функцию проверки диодов на мультиметре. Отличается от режима измерения сопротивления, обычно подаётся от 2В до 3В.

Отличие характеристик кристаллов для дешевых ЛЕД

Так же при расчёте светодиодов следует учитывать разброс параметров, для дешевых они будут максимальны, для дорогих они будут более одинаковыми.  Чтобы проверить этот параметр, необходимо включить их в равных условиях, то есть последовательно. Уменьшая тока или напряжение снизить яркость до слегка светящихся точек. Визуально вы сможете оценить, некоторые будут светится ярче, другие тускло.  Чем равномернее они горят, тем меньше разброс. Калькулятор расчёта резистора для светодиода подразумевает, что характеристики светодиодных чипов идеальные, то есть отличие равно нулю.

Напряжение падения для распространенных моделей маломощных до 10W может быть от 2В до 12В. С ростом мощности увеличивается количество кристаллов в COB  диоде, на каждом есть падение. Кристаллы включаются цепочками последовательно, затем они объединяются в параллельные цепи. На мощностях от  10W до 100W снижение растёт с 12В до 36В.

Этот параметр должен быть указан в технических характеристиках LED чипа  и зависит от назначения:

  • цвета синий, красный, зелёный, желтый;
  • трёхцветный RGB;
  • четырёхцветный RGBW;
  • двухцветный, теплый и холодный белый.

Особенности дешёвых ЛЕД

Прежде чем подобрать резистор для светодиода на онлайн калькуляторе, следует убедится в параметрах диодов. Китайцы на Aliexpress продают множество led, выдавая их за фирменные. Наиболее популярны модели  SMD3014, SMD 3528, SMD2835, SMD 5050, SMD5630, SMD5730. Всё самое плохое обычно делается под брендом Epistar.

Например, чаще всего китайцы обманывают на SMD5630 и SMD5730. Цифры в маркировке обозначают лишь размер корпуса 5,6мм на 3,0мм. В фирменных такой большой корпус используется для установки мощных кристаллов на 0,5W , поэтому у покупателей диодов СМД5630 напрямую ассоциируется с мощностью 0,5W. Хитрый китаец этим пользуется, и в корпус 5630 устанавливает дешевый и слабенький кристалл в среднем на 0,1W , при этом указывая потребление энергии 0,5W.

Китайские светодиодные лампы кукурузы

Наглядным примером будут автомобильные лампы и светодиодные кукурузы, в которых поставлено большое количество слабеньких и некачественных ЛЕД чипов. Обычный покупатель считает, чем больше светодиодов чем лучше светит и выше мощность.

Автомобильные лампы на самых слабых лед 0,1W

Чтобы сэкономить денежку, мои  светодиодные коллеги ищут приличные ЛЕД на Aliexpress. Ищут хорошего продавца, который обещает определённые параметры, заказывают , ждут доставку месяц. После тестов оказывается, что китайский продавец обманул, продал барахло. Повезёт, если на седьмой раз придут приличные диоды, а не барахло.  Обычно сделают 5 заказов, и не добившись результата и идут делать заказ в отечественный магазин, который может сделать обмен.

Резисторы

— Определение тока через светодиоды в последовательно-параллельной цепи

Я застрял, подтверждая, что ток в цепи будет 15 мА.

Если у меня есть гипотетические светодиоды, которые тянут 15 мА каждый от 1,8 В, и они включены параллельно (я знаю, что это не очень хорошая идея, но просто интересно, что произойдет, если есть) с входом питания 5 В, схема должна выглядеть примерно так это:

На схеме светодиоды на самом деле не 1,8 В 15 мА,

Принцип работы светодиодов заключается в том, что напряжение меняется очень мало, даже если ток сильно меняется.Это означает, что напряжение будет примерно 1,8 В для токов примерно в мА. Если вы установите ток точно на 1 мА или 10 мА, напряжение будет очень предсказуемым и составит около 1,8 В. Если вы установите напряжение точно на 1,8 В, вы не будете знать, какой будет ток, он может быть мкА, это может быть 100 мА. Это будет варьироваться в зависимости от температуры и конкретного диода.

Мы выражаем это так: светодиоды имеют очень низкое динамическое, инкрементное или дифференциальное сопротивление.

… но давайте просто скажем, что они есть. Поправьте меня, если я ошибаюсь: я подаю 5 В, резистор 213 Ом снижает напряжение на 3,2 В.

Если на светодиодах падает примерно 1,8 В, то на резисторе будет около 3,2 В.

Это означает, что при параллельном подключении мы имеем 1,8 В, что идеально подходит для освещения светодиодов с пренебрежимо малым сопротивлением.

Это номинальное прямое напряжение светодиода. Это не идеально для их освещения, это примерно то, что вы получаете, пропуская через них ток.

Светодиоды при этом напряжении потребляют 15 мА каждый.

Нет. Светодиоды именно при таком напряжении потребляют от мкА до 10 с мА. Светодиоды при 15 мА будут падать примерно на 1,8 В, в зависимости от температуры и конкретного светодиода.

Вот где мое понимание заканчивается: я знаю, что напряжение одинаково для каждой параллельной ветви, 1,8 В, но будет ли ток ADD вместе и общий вытягиваемый ток 60 мА из-за 4 ветвей?

Если бы светодиоды каким-то образом потребляли по 15 мА каждый, то четыре параллельных светодиода потребляли бы 60 мА.

Я попытался рассчитать ток цепи по закону Ома. В = ИК. 5 = I * 213, I = 23,5 мА. Действительно ли потребляемый ток составляет 23,5 мА, и ток «используется» резистором? Или мне рассчитать общий ток, вычитая резистор? (Я хочу убедиться, что я не вытягиваю> 40 мА для Arduino)

В расчетах вы использовали V = 5 В. На резисторе не 5 В, а всего около 3,2 В из-за падения напряжения на светодиоде, что дает примерно 15 мА через резистор.Затем он разделится на четыре светодиода, давая около 4 мА каждый (что дает цифру с точностью, которую гарантирует параллельное соединение светодиодов).

Вы можете получить 5 В на резисторе, замкнув дальний конец резистора на землю, но тогда у вас не будет напряжения для питания светодиодов. Когда вы позволяете дальнему концу резистора подняться до 1,8 В, чтобы включить светодиоды, напряжение на нем падает до 3,2 В, поэтому ток через него становится меньше.

Резистор не использует ток.Вы можете рассматривать это как «использование» разницы в напряжении между источником питания и светодиодами.

Резистор используется здесь для определения рабочего тока светодиодов. Резистор доминирует над очень низким добавочным сопротивлением светодиода с реальным высоким сопротивлением. Таким образом, при изменении напряжения питания или прямом падении напряжения на светодиодах ток останется примерно одинаковым.

Я знаю, что задал здесь много вопросов, и прошу прощения. Любая помощь будет оценена по достоинству.

Вот некоторые измерения некоторых диодов, которые я сделал некоторое время назад.

Вы увидите, что для красного светодиода (синий след, извините!) ток изменяется от 1 мА до 10 мА, диапазон 10:1, а напряжение остается на уровне около 1,8 В. Даже при 10 мкА, в 1000 раз меньше. , напряжение на светодиоде все еще составляет 1,6 В. Вот почему мы говорим, что светодиоды имеют «постоянное напряжение», в то время как ток через них меняется. Это не совсем постоянно, просто гораздо более постоянно, чем было бы в случае, если бы это был резистор.

При чтении данных этих графиков 998 мкА дает 1,825 В, а 10,01 мА дает 1,968 В. Это изменение напряжения на 143 мВ при десятилетнем изменении тока. Вы можете видеть, что график log/lin более или менее прямой в этом диапазоне, поэтому мы можем разумно выразить это отношение как напряжение = k.log(current_ratio).

К сожалению, кривая напряжения/тока светодиода НЕ воспроизводима, так как она меняется в зависимости от температуры и немного отличается от светодиода к светодиоду. Допустим, у одного красного светодиода прямое падение напряжения на 20 мВ меньше, чем у другого, и вы подключаете их параллельно.Используя светодиоды на графике, один будет потреблять на 40% больше тока, чем другой. Вот почему мы склонны использовать отдельный резистор для каждого светодиода. Мы можем безопасно использовать светодиоды в последовательных цепочках, поскольку все они вынуждены работать с одинаковым током.

В вашем конкретном случае у вас есть запас по напряжению для последовательного включения двух параллельных цепочек из двух светодиодов. Вы можете запустить каждую цепочку на 15 мА, чтобы общее потребление Arduino составило 30 мА. См. Ответ Транзистора для расчета резистора.

Допустим, один светодиод увеличил свое падение на те самые 20 мВ, которые мы рассматривали выше.Напряжение на резисторе теперь падает с 1,20 В до 1,18 В, что снижает общий ток с 15 мА до 14,75 мА. Это примерно «постоянное», а не дикое изменение в 40%, которое мы получили для случая параллельного светодиода.

Одиночный светодиод, последовательные светодиоды и параллельные светодиоды

В этом проекте мы создадим несколько простых светодиодных схем. В настоящее время люди вкладывают больше средств в светодиоды из-за их энергоэффективности. Домашнее освещение, офисное освещение, автомобильное освещение, уличное освещение и т. Д.все реализуются с использованием светодиодов.

Студенты, любители и производители часто работают со светодиодами в различных проектах. Некоторыми из распространенных светодиодных проектов являются светодиодные ходовые огни, светодиодные лампочки, светодиодные рыцари и светодиодные мигалки.

Светодиоды

являются очень чувствительными компонентами в отношении напряжения и тока, и они должны быть обеспечены номинальным значением тока и напряжения. Новички в электронике часто начинают со светодиодов, и первым проектом будет мигание светодиода.

Неправильное напряжение или ток на светодиодах приведет к их выгоранию.Для небольших проектов, таких как мигание светодиода, нам не нужно беспокоиться о перегорании светодиодов, поскольку мы можем подключить небольшой резистор (например, 330 Ом) последовательно со светодиодом (для питания 5 В).

Но по мере увеличения сложности схемы важно выбрать правильный резистор с правильной мощностью. Итак, в этом проекте, который является скорее учебным пособием, мы создадим несколько простых светодиодных схем, таких как простая схема с одним светодиодом, светодиоды последовательно, светодиоды параллельно и светодиоды высокой мощности.

Цепь 1 простых светодиодных цепей (одиночная светодиодная цепь)

Первая схема в простых светодиодных схемах представляет собой одиночную светодиодную цепь.Мы попробуем включить один белый светодиод диаметром 5 мм, используя источник питания 12 В. Принципиальная схема этой цепи показана ниже.

Необходимые компоненты
  • Источник питания 12 В
  • Белый светодиод 5 мм
  • Резистор 330 Ом 1/2 Вт
  • Соединительные провода
  • Макет
Принцип действия

На следующем рисунке показана установка одного светодиода, подключенного к источнику питания 12 В, и последовательного резистора, ограничивающего ток. Важным компонентом (кроме светодиода, конечно) является резистор.Подключение небольшого светодиода к источнику питания 12 В приведет к его сжиганию, и вы сразу увидите волшебный дым.

Таким образом, выбор правильного резистора с правильной мощностью очень важен. Сначала рассчитаем сопротивление.

Расчетный резистор серии

Значение последовательного резистора можно рассчитать по следующей формуле.

R СЕРИЯ = (V S – V LED ) / I LED

Здесь, В S — это напряжение источника или питания

В светодиод это падение напряжения на светодиоде и

I Светодиод — требуемый ток через светодиод.

В нашей простой светодиодной схеме, состоящей из одного светодиода, мы использовали белый светодиод диаметром 5 мм и источник питания 12 В.

Согласно спецификации белого светодиода диаметром 5 мм, прямое напряжение светодиода составляет 3,6 В, а прямой ток светодиода составляет 30 мА.

Следовательно, V S = 12 В, V LED = 3,6 В и I LED = 30 мА. Подставив эти значения в приведенное выше уравнение, мы можем рассчитать значение последовательного сопротивления как

.

R РЯД = (12 – 3.6) / 0,03 = 280 Ом. Поскольку резистора 280 Ом не будет, мы будем использовать следующий большой резистор, то есть 330 Ом. Следовательно, R SERIES = 330 Ом.

Теперь, когда мы рассчитали сопротивление последовательно включенного резистора, следующим шагом будет расчет номинальной мощности этого резистора.

Расчет мощности резистора

Номинальная мощность резистора указывает значение мощности, которое резистор может безопасно рассеять. Номинальную мощность резистора можно рассчитать по следующей формуле.

P RES = V RES * I RES

Здесь, В РЭС – падение напряжения на резисторе, а

I RES — ток через резистор.

Мы знаем, что напряжение питания составляет 12 В, а падение напряжения на светодиоде составляет 3,6 В. Таким образом, падение напряжения на последовательном резисторе равно

.

В РЭС = 12 – 3,6 = 8,4 В.

Ток через резистор такой же, как ток через светодиод, поскольку они соединены последовательно.Итак, ток через последовательный резистор равен

.

I RES = 30 мА.

Подставив эти значения в приведенную выше формулу, получим мощность, рассеиваемую резистором.

P RES = 8,4 * 0,03 = 0,252 Вт.

Чтобы быть в безопасности, мы всегда должны выбирать следующее возможное значение, поэтому мы выбрали резистор ½ Вт (0,5 Вт).

После того, как правильный резистор выбран, мы можем соединить резистор последовательно и подать питание 12 В на светодиод.

Цепь 2 простых светодиодных цепей (светодиоды последовательно)

Следующая схема в проекте Simple LED Circuits представляет собой последовательное соединение светодиодов. В этой схеме мы последовательно подключим три белых светодиода диаметром 5 мм с одним и тем же источником питания 12 В. На следующем изображении показана принципиальная схема последовательно соединенных светодиодов.

Принципиальная схема светодиодов серии

Компоненты, необходимые для светодиодов серии
  • Белые светодиоды 5 мм x 3
  • Резистор 47 Ом (1/4 Вт)
  • Источник питания 12 В
  • Соединительные провода
  • Макет
Принцип действия

Поскольку светодиоды соединены последовательно, ток через них будет одинаковым, т.е.е. 30 мА (для белого светодиода 5 мм). Поскольку три светодиода соединены последовательно, все светодиоды будут иметь падение напряжения 3,6 В, т. е. падение напряжения на каждом светодиоде составит 3,6 В.

В результате падение напряжения на резисторе упадет до 12 – 3*3,6 = 1,2В. Отсюда мы можем рассчитать сопротивление как R = 1,2 / 0,03 = 40 Ом. Итак, мы должны выбрать резистор 47 Ом (следующий доступный).

Что касается номинальной мощности резистора, то она равна 1,2 * 0,03 = 0,036. Это очень низкая номинальная мощность, и минимально доступная мощность составляет ¼ Вт.

После того, как все компоненты выбраны, мы можем соединить их на макетной плате и подать питание на схему с помощью источника питания 12 В. Все три светодиода в серии загорятся с максимальной интенсивностью.

Цепь 3 простых цепей светодиодов (параллельные светодиоды)

Последняя схема в простом учебнике по светодиодным схемам — это параллельное подключение светодиодов. В этой схеме мы попытаемся соединить три белых светодиода диаметром 5 мм параллельно и зажечь их с помощью источника питания 12 В. Принципиальная схема для светодиодов при параллельном соединении показана на следующем рисунке.

Схема подключения светодиодов параллельно

Компоненты, необходимые для параллельного подключения светодиодов
  • Источник питания 12 В
  • 3 белых светодиода 5 мм
  • Резистор 100 Ом (1 Вт)
  • Соединительные провода
  • Макет
Принцип действия

Для светодиодов, подключенных параллельно, падение напряжения на всех светодиодах составит 3,6 В. Это означает, что падение напряжения на резисторе составляет 8,4 В (12 В – 3,6 В = 8,4 В).4В).

Теперь, поскольку светодиоды подключены параллельно, ток, необходимый для всех светодиодов, в три раза больше, чем ток отдельного светодиода (который составляет 30 мА).

Следовательно, общий ток в цепи равен 3 * 30 мА = 90 мА. Этот ток также будет протекать через резистор. Следовательно, значение резистора можно рассчитать как R = 8,4 / 0,09 = 93,33 Ом. Ближайшее большее значение сопротивления составляет 100 Ом.

Мощность, рассеиваемая резистором, равна 8.4 В * 0,09 А = 0,756 Вт. Поскольку следующая более высокая мощность составляет 1 Вт, мы использовали резистор на 1 Вт.

Соедините три светодиода параллельно, а также последовательно подключите резистор 100 Ом (1 Вт) к источнику питания. При включении питания загораются все светодиоды.

Дополнительные цепи

Предупреждение: Очень опасно использовать питание 230 В переменного тока на макетной плате. Будьте предельно осторожны.

  • Еще одной интересной светодиодной схемой является самодельная светодиодная лампочка .В этом мы разработали светодиодную лампочку и использовали ее как обычную лампочку.

Предупреждение: Даже в этом проекте для питания светодиодной лампочки используется переменное напряжение 230 В. Будьте осторожны при обращении с сетевым питанием.

 

Зачем светодиодам нужны резисторы?

Светоизлучающий диод , также обычно называемый сокращенной формой LED , представляет собой электронный компонент, способный излучать свет (отсюда и название) под действием тока.

Он происходит из семейства Диод , но с дополнительной способностью излучать свет.

Светодиоды являются эффективными и экономичными источниками света для самых разных применений. Их можно найти в мобильных телефонах, светофорах, вспышках фотокамер, уличных фонарях и многих других.

Они также являются отличным вариантом для любителей из-за их низкой стоимости и доступности.

Но зачем светодиодам резисторы? Светодиодам нужны резисторы, чтобы ограничить ток, проходящий через них, чтобы они не были повреждены.Каждый светодиод имеет номинальный ток, который нельзя превышать, а резисторы могут ограничивать ток ниже максимально допустимого тока, допустимого для светодиода.

В этой статье мы углубимся в теорию того, зачем светодиодам нужны резисторы. Читайте дальше, если хотите узнать больше!

Более глубокий взгляд на светодиоды

Прежде чем мы рассмотрим, почему для светодиодов нужны резисторы, нам нужно рассмотреть несколько тем, которые помогут вам лучше понять данный вопрос (однако, если вы хорошо разбираетесь в LED вы можете пропустить этот раздел).

Давайте сначала поближе познакомимся со светодиодом.

Одним из величайших достижений в истории человечества стало изобретение лампочки благодаря некоему Томасу Эдисону .

До этого людям приходилось освещать свои дома и предприятия с помощью свечей, что было не самым эффективным способом освещения пространства.

Лампы были революционными и значительно облегчили задачу освещения.

Следующим большим прорывом стал светоизлучающий диод (LED) .

Подобно тому, как лампочка была более эффективной и действенной, чем свеча, светодиод является более эффективным и действенным, чем лампочка.

Принцип работы светодиода

В самом простом определении, когда через светодиод проходит ток, он излучает энергию в виде света. Но давайте подробнее рассмотрим, что происходит внутри светодиода.

Светодиод изготовлен из полупроводникового материала, состоящего из двух частей; Полупроводник P-типа и Полупроводник N-типа .

Сторона p-типа светодиода содержит большую концентрацию отверстий (положительный заряд) , тогда как сторона n-типа светодиода содержит большую концентрацию электронов (отрицательный заряд) .

Чтобы светодиод излучал свет, необходимо подать прямое напряжение . Это критическое значение, поскольку это напряжение, необходимое для объединения электронов и дырок в PN-переходе. Когда они объединяются в середине, излучается свет.Светодиоды

обычно имеют прямое напряжение 1,8–3,3 вольта. Но это число варьируется в зависимости от цвета и размера светодиода. Чем ниже цвет по частоте света, тем меньше падение его напряжения.

Кроме того, светодиоды бывают разных форм и размеров, которые во многом определяют их прямое напряжение.

Номинальные значения напряжения и тока для светодиодов

Напряжение и Номинальные токи имеют важное значение в мире электротехники и электроники.Он позволяет нам узнать диапазон значений напряжения и тока, необходимых для эффективной работы компонентов и устройств.

В большинстве случаев (если не всегда) приведенные рейтинги указывают максимально допустимые значения, с которыми они могут работать. Превышение этих значений может повредить компонент или устройство (иногда навсегда).

Светодиод ничем не отличается. Он имеет набор номиналов, которые позволяют узнать, какое идеальное напряжение и ток для их работы.

Эту информацию можно найти в паспорте светодиода (каждый электрический/электронный компонент сопровождается паспортом).

Несмотря на множество рейтингов, два из них имеют первостепенное значение; Прямое напряжение и Прямой ток .

Aa мы кратко видели выше, прямое напряжение говорит нам, какое напряжение необходимо для того, чтобы светодиод излучал свет. В техническом описании обычно указываются еще два значения прямого напряжения ; минимальное прямое напряжение и максимальное прямое напряжение .

Чтобы излучать свет, необходимо напряжение, которое находится между этими двумя значениями. Подача напряжения ниже минимального не включит светодиод, а подача напряжения выше максимального приведет к повреждению светодиода.

Прямой ток — это значение, указывающее, какой ток светодиод может выдерживать непрерывно. Минимального значения нет. Приведенное значение является максимально допустимым током.

Однако яркость светодиода во многом определяется величиной подаваемого на него тока.Таким образом, питание светодиода при номинальном прямом токе, указанном в техническом описании, заставит светодиод светиться максимально ярко.

Но, как и в случае с максимальным прямым напряжением, превышение этого значения приведет к повреждению светодиода.

Зачем светодиодам нужны резисторы

Итак, зачем вся эта возня с добавлением резистора к светодиоду?

Возможно, вы знаете поговорку: «с большой силой приходит большая ответственность» .

К несчастью для светодиода, он не знает об этой великой мудрости.

При прямом подключении к источнику тока он будет потреблять столько энергии, сколько ему разрешено (что приведет к его падению).

Как мы только что видели, светодиоды имеют номинальные значения напряжения и тока, которые не должны превышаться. Особенно это касается течения.

Здесь резистор протягивает руку помощи.

Резистор — это пассивный электрический компонент, способный ограничивать протекание тока. Чем выше его сопротивление, тем меньший ток может протекать, а чем ниже его сопротивление, тем больший ток может протекать.

Итак, основная причина, по которой в светодиодах используется резистор, заключается в ограничении величины тока до значения, которое находится в диапазоне номинальных значений прямого тока, но не выше.

Резисторы защитят светодиод от повреждений.

Всегда ли для светодиодов требуются резисторы?

В некоторых случаях резистор может не потребоваться при подключении светодиода к источнику напряжения. В частности, когда источник напряжения (используемый для питания светодиода) равен прямому падению напряжения светодиода.

В этом сценарии токоограничивающий резистор не требуется.

Например, если у вас есть светодиод с падением напряжения в прямом направлении 3 вольта, и питание также подает 3 вольта, вы можете подключить их без резистора.

Как правильно выбрать резистор для светодиода

Светодиоды бывают разных форм, размеров, цветов и т. д. Это означает, что прямой ток будет разным для разных типов светодиодов.

Таким образом, не будет одного конкретного резистора, который можно использовать для всех типов светодиодов.Кроме того, существует множество различных источников питания с разными значениями напряжения, которые можно использовать для питания светодиода.

Итак, как выбрать правильный резистор для работы?

Выбор правильного резистора сводится к небольшой математике и обычно используемому в электронике уравнению, известному как Закон Ома (см. ниже)

Где В равно напряжению , R сопротивление а I это текущий .

Ниже показана простая последовательная цепь, содержащая источник напряжения, резистор и светодиод.

Чтобы рассчитать сопротивление требуемого резистора, нам понадобятся несколько значений, в том числе;

  • Значение напряжения источника питания
  • Прямое напряжение светодиода (макс.)
  • Прямой ток светодиода

1.8 вольт, а его прямой ток 30 мА.

Ранее мы только что видели уравнение закона Ома. Но нам нужно найти сопротивление, поэтому изменение формулы дает нам следующее уравнение:

Где V S напряжение источника питания , V F — это светодиодный передний напряженное напряжение , а I F Светодиод прямого тока .

Затем мы подставляем значения в перестроенное уравнение.

Обратите внимание, прямой ток светодиода указан в миллиамперах (мА) . Однако при использовании в уравнении с вольтами (не милливольтами) его необходимо преобразовать в ампер (А). Для этого просто разделите 30 мА на 1000, что даст нам 0,03 А.

После расчета получаем значение 106 Ом . Если нет резистора 106 Ом, просто перейдите к следующему максимальному доступному значению сопротивления.

Выбор резистора при последовательном и параллельном включении нескольких светодиодов

Что делать, если в цепь добавляются дополнительные светодиоды? Как найти нужный резистор?

Прежде чем ответить на этот вопрос, нам нужно сделать шаг назад и взглянуть на два типа конфигураций цепей; Серия и Параллельная .

Предыдущий пример выбора резистора для светодиода был для последовательной цепи. Но если бы мы добавили еще один светодиод, мы могли бы сделать это в конфигурации серии или параллельной конфигурации .

Ниже показаны обе конфигурации цепей, если бы мы добавили два светодиода. Светодиоды

являются поляризованными компонентами, что означает, что они имеют положительную сторону, известную как Анод , и отрицательную сторону, называемую Катод .

Вы можете видеть в конфигурации серии , светодиоды соединены последовательно (отрицательная сторона первого светодиода соединена с положительной стороной второго светодиода).Мы бы следовали этому шаблону, если бы добавили больше светодиодов.

В параллельной конфигурации светодиоды соединены друг с другом. Положительная сторона первого светодиода соединена с положительной стороной второго светодиода (и то же самое с отрицательной стороной). Если бы мы добавили больше светодиодов, мы бы продолжили этот шаблон.

Напряжение и Ток — это две переменные, которые изменяются в этих двух типах конфигурации схемы.

В цепи серии ток остается одинаковым для всех светодиодов (или других компонентов) независимо от того, сколько вы их добавили. Тем не менее, напряжение является общим.

В параллельной схеме напряжение остается одинаковым для всех светодиодов (или других компонентов) независимо от того, сколько их добавлено. Тем не менее, ток является общим.

Рассмотрим выбор резистора для различных конфигураций схемы при добавлении более одного светодиода.

Выбор резистора для последовательной цепи с несколькими светодиодами

Рассмотрим последовательную цепь.

Когда дело доходит до выбора резистора для последовательной цепи с несколькими светодиодами, процесс не слишком отличается от того, что мы видели ранее с одним светодиодом.

Мы по-прежнему используем то же уравнение, однако на этот раз вместо прямого напряжения одного светодиода нам понадобится сумма всех прямых напряжений используемых светодиодов.

Небольшой пример прояснит любую путаницу.

Допустим, мы последовательно подключаем 3 светодиода, как показано на рисунке ниже.

Как видите, все светодиоды имеют разное прямое напряжение.Чтобы рассчитать сопротивление необходимого резистора, нам просто нужно сложить все прямые напряжения, что дает нам общее напряжение 4 вольта.

Теперь мы просто подставляем это значение в то же уравнение, которое мы использовали ранее для одного светодиода;

А как насчет текущего значения? Все три светодиода имеют разные значения прямого тока. Итак, какой из них мы выбираем?

Вам необходимо выбрать наименьшее значение прямого тока из трех светодиодов (в данном случае 20 мА). Если вы выберете значение тока 30 мА, светодиод с максимальным номинальным прямым током 20 мА будет поврежден.

Из уравнения получаем значение сопротивления 200 Ом .

Одно важное замечание, которое следует сделать в будущем, заключается в том, что если сумма всех прямых напряжений ваших светодиодов больше, чем напряжение питания, вам необходимо увеличить напряжение питания, иначе светодиоды не загорятся.

Итак, если три светодиода выше каждого имели прямое напряжение 2 вольта, это означает, что сумма их напряжений равна 6 вольтам, что больше, чем напряжение питания 5В.

Вам потребуется увеличить напряжение питания до 6 В или выше.

Выбор резистора для параллельной цепи с несколькими светодиодами

Выбор резистора для параллельной цепи — дело непростое. В отличие от последовательной схемы, где требуется только один резистор, параллельная схема требует резистора для каждого светодиода.

Это связано с тем, что напряжение одинаково для всех светодиодов в параллельной конфигурации. При подключении нескольких светодиодов с разным прямым напряжением напряжение на светодиодах ограничивается прямым напряжением светодиода с наименьшим значением.

Даже если прямое напряжение одинаковое, а светодиоды из одной партии и одного производителя, будет небольшое отклонение в их напряжении (скажем, 0,1 вольта), что вызовет проблемы.

Если вы не совсем понимаете теорию, просто поймите, что во избежание проблем лучше всего использовать отдельный резистор для каждого светодиода.

Давайте посмотрим, как мы выбираем правильный резистор для каждого светодиода.

Ниже показана параллельная схема с использованием трех светодиодов с теми же значениями, которые мы только что видели в последовательной схеме.

Как видите, у каждого светодиода свой резистор. Чтобы рассчитать сопротивление каждого резистора, мы просто рассматриваем каждый светодиод и его резистор как собственную петлю с источником питания, которая, по сути, становится последовательной цепью, и мы используем то же уравнение, которое используем для последовательной цепи, для расчета каждого резистора для каждого. петля.

Итак, LED 1 имеет прямое напряжение 1 вольт, и прямой ток 20мА. Следовательно, значение его резистора будет 5 – 1/0,02, что равно 200 Ом (или ближайшему доступному сопротивлению).

Светодиод 2 имеет прямое напряжение 1,2 В и прямой ток 30 мА. Следовательно, значение его резистора будет 5-1,2/0,03, что равно 126 Ом (или ближайшему доступному сопротивлению).

Светодиод 3 имеет прямое напряжение 1,8 В и прямой ток 30 мА. Следовательно, номинал его резистора будет 5 – 1,8/0,03, что равно 106 Ом (или ближайшему доступному сопротивлению).

Если вы добавите больше светодиодов, просто выполните тот же процесс.

Вы подключаете резисторы к положительному или отрицательному выводу светодиода?

Мы вкратце коснулись того факта, что светодиоды имеют полярность (или поляризованы). Не вдаваясь в подробности, полярность определяет компонент, имеющий два полюса; положительный и отрицательный .

Компоненты, имеющие полярность, включают батареи, светодиоды, поляризованные конденсаторы, двигатели и т. д.

Поляризованные компоненты должны быть правильно подключены к цепи.Их полюса должны совпадать с клеммами источника питания (плюс к плюсу, минус к минусу).

С другой стороны, неполярные компоненты не имеют полярности и, следовательно, могут быть подключены к цепи в любой ориентации.

Резистор является неполяризованным компонентом.

Итак, имеет ли значение подключение токоограничивающего резистора к положительной или отрицательной стороне светодиода? Нет, не имеет значения, с какой стороны светодиода вы подключаете резистор.Он по-прежнему будет выполнять работу по ограничению тока.

Для всех ли типов светодиодов требуются резисторы

Существует множество различных типов светодиодов, которые наполнят ваш следующий проект светом. Они включают;

  • Традиционные сквозные светодиоды
  • Светодиоды SMD
  • RGB-светодиоды
  • Циклические светодиоды
  • Инфракрасные светодиоды
  • Светодиоды высокой мощности
Светодиод типа 900, который имеет встроенный резистор типа

. Этот светодиод имеет крошечный резистор SMD, который заключен внутри светодиода.

Для этого типа светодиодов не требуется резистор.

Проектирование светодиодных схем — Как проектировать светодиодные схемы

Светодиодная схема. Узнайте, как проектировать светодиодные схемы. Как рассчитать размер резистора, как защитить светодиод, как долго батарея будет питать цепь, как рассчитать номинальную мощность резистора, как подключить светодиод и многое другое.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.

LED

Это светодиоды или светоизлучающие диоды. Если мы пропустим ток через один, он производит свет.Но если мы превысим его ограничение по напряжению и току, он будет немедленно уничтожен. Внутри светодиода есть крошечный провод, который может выдерживать только определенное количество тока, проходящего через него. Когда мы смотрим на разрушение светодиода под микроскопом, мы видим, как внутри него взрывается крошечная проволока. Итак, как мы подключаем светодиоды, как мы уменьшаем ток, чтобы обеспечить безопасность светодиодов, и как долго батарея будет питать нашу схему. Именно об этом мы подробно расскажем в этой статье.

Защита светодиодов

Для защиты наших светодиодов мы используем резистор.Резистор затруднит прохождение электронов. Электроны будут сталкиваться, и это приведет к выделению тепла. Резистор станет горячим, и мы можем увидеть это с помощью тепловизионной камеры. Например, этот более 150 градусов Цельсия при всего 12В с током 6миллиампер, так что мы точно не хотим его трогать.

Резистор можно разместить с любой стороны светодиода. Хотя мы традиционно устанавливаем это с положительной стороны. Причина, по которой его можно установить с любой стороны, заключается в том, что резистор ограничивает количество электронов, протекающих в этой простой последовательной цепи.Резистор действует как пробка, уменьшая количество электронов, которое может пройти. Большинство людей ошибочно полагают, что он действует как лежачий полицейский и что электроны должны замедляться прямо перед резистором, а затем снова ускоряться. Скорость электронов остается постоянной, меняется количество протекающих электронов.

Чем выше значение используемого резистора, тем ниже будет ток и тем тусклее будет светиться светодиод.

Мы должны помнить, что светодиоды пропускают ток только в одном направлении.С плюсом, подключенным к длинному проводу, и минусом, подключенным к короткому проводу. Если мы подключим светодиод наоборот, он просто заблокирует ток, и светодиод не загорится. Вы можете проверить схему самостоятельно, возьмите КРАСНЫЙ светодиод, батарею на 9 В, резистор от 360 до 390 Ом, еще один резистор большего номинала от 3 кОм до 9,1 кОм и мультиметр.

Подключите низкоомный резистор и светодиод к аккумулятору последовательно, и светодиод загорится.Я использую для этого макетную плату, что позволяет очень быстро и легко тестировать электрические цепи, но вы также можете просто скрутить провода вместе, припаять их или использовать какие-то разъемы, и все это будет отлично работать для этого простого эксперимента. .

Обратите внимание: если мы повернем светодиод, мы увидим, что он блокирует ток, поэтому он не загорается. Он работает только в одном направлении. Если мы заменим резистор резистором высокого номинала 9,1 кОм, мы увидим, что светодиод очень тусклый. Мы также можем подключить их параллельно, чтобы сравнить яркость.Итак, теперь с резистором 360 Ом и светодиодом последовательно мы можем подключить наш мультиметр к цепи, убедившись, что мультиметр находится в режиме текущего считывания. Мы должны увидеть где-то между 17 и 20 мА в зависимости от того, какой светодиод и резистор вы использовали. Мы можем поменять местами светодиод и резистор, он будет работать нормально и даст нам такое же показание тока.

Теперь отключите мультиметр от цепи и переведите мультиметр в режим постоянного напряжения.

Измерьте на двух дальних концах цепи, и мы должны увидеть около 9 вольт.Это то, что батарея обеспечивает для нашей цепи, и это также равно общему падению напряжения в цепи. Теперь измерьте светодиод, и мы должны увидеть около 2 вольт. Это падение напряжения на светодиоде, он снимает два вольта с нашей схемы. Теперь измерьте резистор, и мы должны увидеть падение напряжения для оставшихся 7 вольт. Таким образом, 2 вольта плюс 7 вольт составляют 9 вольт, что соответствует нашей батарее. Вы могли заметить, что измеренные значения не были точно 2 вольта, 7 вольт или даже 9 вольт.Всегда будет разница между дизайном и реальными измерениями. Например, этот резистор был рассчитан на 390 Ом, но когда мы его измерили, на самом деле это 386 Ом. Каждый компонент, включая ваш мультиметр, будет иметь допуск на погрешность, он будет близок к расчетному значению, но никогда не будет точно таким. Для большинства схем, подобных этим простым, это не имеет значения. Мы можем предположить, что расчетные значения верны. Просто помните, что значения, которые мы рассчитываем, всегда будут немного отличаться от наших фактических измерений.

Нам также необходимо знать о прямом напряжении. По сути, это просто падение напряжения, которое мы измерили ранее.

Производитель предоставляет подобную этой диаграмму, которая показывает прямой ток при заданном прямом напряжении. Таким образом, если мы подключим источник напряжения к проводам и подадим 2 В, мы должны увидеть 20 миллиампер тока. Если бы мы приложили 1,6 В, мы бы увидели 0 миллиампер, потому что светодиод был бы выключен. Диаграмма для этого светодиода начинается примерно с 1,7 вольта, поэтому мы знаем, что нам нужно обеспечить минимум 1.7 вольт, чтобы светодиод начал светиться.

Мы можем проверить минимальное напряжение открытия нашего светодиода с помощью мультиметра. Если вы выберете режим диода на мультиметре, а затем подключите красный провод к длинному аноду, а черный провод к короткому катоду красного светодиода, мы должны увидеть что-то вроде 1,7 В, так что это минимальное напряжение, необходимое для включения светодиод горит.

Большинство стандартных светодиодов рассчитаны на ток 20 миллиампер или 0,02 ампер. Мы хотим попытаться придерживаться этого значения. Если мы опустимся ниже этого значения, то светодиод будет тусклым, если мы зайдем слишком далеко, то светодиод будет уничтожен.Мы можем подняться выше 20 мА, но срок службы светодиода будет сокращаться, чем выше мы поднимаемся. Чуть позже в статье мы увидим, как это вычислить.

КРАСНЫЙ светодиод обычно имеет падение напряжения или прямое напряжение 2 вольта, что приводит к току в нашей цепи 20 миллиампер. Мы можем проверить это с источником питания постоянного тока, когда я устанавливаю постоянное напряжение 2 В, мы видим 20 миллиампер тока. Но не все светодиоды созданы одинаково, этот не достигает 20 миллиампер, пока не будет подано 2,1 вольта, а этот не достигает 20 миллиампер до 3.Подается 7 вольт. Это отклонение связано с используемыми материалами, а также с производственным процессом. Таким образом, вы должны стараться использовать светодиоды из одной партии, а также от надежных производителей.

Светодиоды

бывают разных цветов, и каждый цвет также имеет разное падение напряжения, поэтому вам нужно будет проверить это или вы можете просто посмотреть это по таблице типичных значений, подобной этой.

Светодиоды

также бывают разных цветов, и каждый цвет имеет разное падение напряжения.Таким образом, вам нужно будет найти эти значения в данных производителей, или вы также можете проверить их самостоятельно, или вы можете использовать эти типичные значения из этих стандартных диаграмм, но они могут не соответствовать светодиоду, который у вас есть.

Хорошо, это основные принципы, так что давайте продолжим и создадим несколько примеров схем.

Простые схемы светодиодов

Допустим, у нас есть источник питания 3 вольта, и мы хотим подключить этот единственный КРАСНЫЙ светодиод. Какой резистор нам нужен? Ну, мы знаем, что этот провод на 3 вольта, а этот — наш провод заземления, который будет на 0 вольт.

Падение напряжения на светодиоде около 2 вольт. И поэтому нашему резистору нужно снять остатки напряжения. Итак, 3 вольта минус 2 вольта = 1 вольт. Мы знаем, что для светодиода требуется ток около 20 миллиампер, поэтому 1 вольт, деленный на 0,02 ампер, равняется сопротивлению 50 Ом. Убедитесь, что вы конвертируете миллиампер в ампер для этого расчета. Чтобы упростить задачу, на нашем веб-сайте есть калькулятор, где вы можете просто ввести свои значения, проверьте это ЗДЕСЬ .

Хорошо, теперь ты попробуй решить это раньше меня.Допустим, у нас есть батарея на 9 вольт, и мы хотим подключить желтый светодиод, который имеет падение напряжения 2 вольта и требует 20 миллиампер тока. Так какой размер резистора требуется? Ну, у нас есть источник питания 9 вольт, поэтому вычтите 2 вольта для светодиода, и у нас останется падение 7 вольт для резистора. Ток равен 20 миллиампер, поэтому 7 разделить на 0,02 ампер равно 350 Ом сопротивления.

Теперь проблема в том, что у нас нет резистора на 350 Ом. У нас есть только 330 Ом или 390 Ом, так какой из них мы должны использовать? Как мы видели ранее, нам нужно убедиться, что ток не превышает 20 миллиампер, поэтому мы должны рассчитать, какой резистор нам подходит лучше всего.

Для этого мы просто разделим требуемое падение напряжения 7 вольт на номинал резистора 330 Ом, чтобы получить 0,021 ампер, а затем, если мы сделаем то же самое для резистора 390 Ом, мы получим 0,018 ампер. Оба эти значения очень близки, и оба будут работать, но для безопасности мы выбираем резистор 390 Ом, так как наш светодиод будет работать дольше. Мы также можем комбинировать резисторы, чтобы получить точное значение, которое нам нужно, и я объясню это позже в статье.

Нам также нужно будет выбрать номинальную мощность резистора.Мы можем рассчитать это по формуле: Мощность = ток в квадрате X на сопротивление, поэтому 0,018 ампер в квадрате, умноженные на 390 Ом, дают нам 0,126 Вт, поэтому для этой схемы подойдет резистор с номиналом ¼ Вт.

Как долго батарея будет питать нашу схему? Допустим, эта батарея рассчитана на типичные 500 миллиампер-часов, мы просто делим это на общий ток нашей цепи, который в данном случае составляет 18 миллиампер. Таким образом, 500 миллиампер-часов, разделенные на 18 миллиампер, дадут нам около 27 часов. Хотя это самый максимум, на который он мог бы запитать нашу схему, на самом деле он, вероятно, не достигнет этого.

Хорошо, а что, если нам нужно несколько светодиодов? Один из вариантов — соединить их последовательно.

В этой конструкции падение напряжения каждого светодиода суммируется. Таким образом, общее падение напряжения в цепи не должно превышать напряжения батареи.

Таким образом, 3-вольтовой батареи достаточно для питания только 1 светодиода при токе 20 миллиампер, а 9-вольтовой батареи достаточно для питания 4 светодиодов.

Если мы подключим 4 светодиода и подключим их к нашему настольному блоку питания постоянного тока, мы увидим, что они не включаются, пока их суммарное комбинированное минимальное прямое напряжение не достигнет значения около 6.3 вольта, однако оптимальные 20 миллиампер тока не будут достигнуты до 8,6 вольт. При 9 В ток составляет около 35 миллиампер, что явно слишком много, поэтому нам понадобится резистор.

Если мы подключим 5 светодиодов, они не включатся примерно до 8,3 вольт. При 9 вольтах они все включены, но ток очень низкий, поэтому светодиоды тусклые, потому что напряжения недостаточно для полного питания светодиодов. В этом примере оптимальные 20 мА не достигаются до 10,7 вольт.

Таким образом, мы можем использовать этот метод, но мы ограничены напряжением батареи.

Что делать, если нам нужно больше светодиодов? Что ж, нам нужно соединить их параллельно.

Мы можем либо поместить резистор на каждый светодиод, либо использовать один резистор для питания всех светодиодов. Начнем с первого примера.

Отдельные резисторы для параллельной цепи

Эта конструкция позволяет использовать светодиоды разных цветов. Хотя легче вычислить, если они все одного цвета.

Допустим, мы хотим подключить 6 светодиодов к этой 9-вольтовой батарее. Каждый светодиод имеет падение напряжения 2 вольта и потребляет 20 миллиампер.Вся эта шина 9 вольт, а вся эта шина 0 вольт. Таким образом, на каждый светодиод будет приходиться 9 вольт. Это явно слишком много, поэтому нам нужно разместить резистор напротив каждого светодиода. Таким образом, у нас есть 9 вольт, вычитаем 2 вольта для светодиода, что оставляет нам 7 вольт. Итак, нам нужно сбросить 7 вольт на ответвлении. Мы рассчитываем номинал резистора на 7 вольт, деленных на 0,02 ампера, что равняется 350 Ом. А затем мы находим номинальную мощность, поэтому 0,02 ампера в квадрате, умноженные на 350 Ом, дают нам 0,14 Вт, поэтому будет использоваться резистор мощностью ¼ Вт.

Затем нам нужно сложить все токи в каждой ветке. Таким образом, 0,02 ампера, умноженные на 6 светодиодов, дают нам 0,12 ампер.
9-вольтовая батарея имеет емкость около 500 миллиампер-часов, а наша схема использует 120 миллиампер, поэтому 500, деленное на 120, дает нам около 4 часов времени работы.

Мы видим, что на каждой ветви все еще достаточно напряжения для подключения большего количества светодиодов. Допустим, мы размещаем по 3 светодиода на каждой ветке. Таким образом, каждая ветвь имеет снижение на 6 вольт, поэтому 9 вольт вычесть 6 вольт равно 3 вольтам падения на резисторе.Таким образом, 3 вольта, разделенные на 0,02 ампера, дают нам резистор 150 Ом. Обратите внимание, что общий ток в каждой ветви не увеличился, поэтому мы можем добавить больше светодиодов, пока не будет достигнуто максимальное напряжение.

Если мы хотим использовать светодиоды разных цветов, мы размещаем разные светодиоды на разных ветвях и находим подходящий резистор. Например, у нас может быть красный, синий и зеленый светодиод.
Каждый светодиод имеет одинаковую потребляемую мощность 20 миллиампер, но падение напряжения красного светодиода составляет 2 вольта, синего — 3,4 вольта, а зеленого — 3 вольта.Таким образом, резистор для красного светодиода составляет 9 вольт, вычесть 2 вольта, что дает нам 7 вольт, 7 вольт, разделенных на 0,02 ампер, приведет нас к резистору 350 Ом. Синий светодиод — это 9 вольт вычесть 3,4 вольта, что дает нам 5,6 вольта, поэтому 5,6 вольта, разделенные на ток 0,02 ампера, дает нам резистор 280 Ом. И зеленый светодиод будет 9 вольт вычесть 3 вольта, что оставляет нам 6 вольт, 6 вольт разделить на ток дает нам резистор 300 Ом. Таким образом, общий ток составляет 60 миллиампер. Таким образом, батарея будет работать около 8 часов.

Общие резисторы для параллельной цепи

Другой способ, которым мы можем соединить светодиоды, состоит в том, чтобы соединить их параллельно, а затем использовать один резистор для ограничения общего тока. Для этой конструкции вы должны использовать только светодиоды одного цвета или одного номинала, мы вскоре увидим, почему это так, в этой статье.

Допустим, у нас есть 9-вольтовая батарея и 3 красных светодиода, все с падением напряжения 2 вольта, и каждый из них требует 20 миллиампер тока. Итак, мы просто суммируем токи вместе, чтобы получить 60 миллиампер, этот ток должен протекать через этот резистор.

Теперь, когда они соединены параллельно, все они будут иметь одинаковую разницу напряжений между собой. Поэтому мы вычисляем резистор: 9 Вольт вычитаем 2 Вольта и получаем 7 Вольт. Затем, поскольку весь ток протекает через этот один резистор, нам нужно будет разделить 7 вольт на 60 миллиампер, и это даст нам резистор на 116 Ом. Расчетная мощность получается 0,49 Вт, поэтому будет использоваться резистор на полватта.

Причина, по которой нам необходимо использовать светодиоды с одинаковыми характеристиками, заключается в том, что разница напряжений здесь составляет всего 2 Вольта.Поэтому, если мы используем светодиоды с одинаковыми параметрами, все они загорятся. Но если мы поместим в цепь синий светодиод, для этого потребуется более высокое напряжение, которого он не сможет получить, поэтому этот светодиод не включится.

Хитрости резисторов

Теперь, когда мы имеем дело с этими схемами, мы часто обнаруживаем, что рассчитанного нами номинала резистора не существует или его просто нет на складе. Итак, мы можем комбинировать резисторы, чтобы получить нужное нам значение. Например, если нам нужен резистор на 200 Ом, мы могли бы установить два резистора на 100 Ом последовательно, или мы могли бы поставить 2 резистора на 50 Ом и резистор на 100 Ом.Значения резисторов просто складываются последовательно, что позволяет очень легко увеличить значение резистора.

Чтобы уменьшить номинал резистора, мы просто ставим их параллельно. Затем мы делаем некоторые математические действия, чтобы найти эквивалентное сопротивление.

Допустим, у нас есть два резистора по 10 Ом, мы вычисляем их по этой формуле. Это намного проще, чем кажется, просто введите это в свой калькулятор, и мы увидим, что это дает нам эквивалентное сопротивление 5 Ом.

Два резистора по 5 Ом дадут нам 2.5 Ом полного сопротивления.

Резистор на 200 Ом и резистор на 50 Ом дадут нам сопротивление 40 Ом.

Три резистора по 10 Ом дадут нам сопротивление 3,33 Ом.

Чтение значений резисторов

Как определить номинал резистора? Что ж, эти цветные полосы на корпусе скажут нам значение, но нам нужно посмотреть его на графике. Обычно мы можем получить 4- или 5-полосные резисторы, поэтому давайте рассмотрим некоторые из них.

При типе с 4 полосами первые 2 полосы представляют собой цифры, которые мы комбинируем, третья полоса — множитель, а 4-я полоса — допуск.

Например, этот 4-полосный резистор коричневый, черный, коричневый, золотой. Диапазон 1 равен 1, диапазон 2 равен 0, что дает нам 10. Диапазон 3 — это множитель, который равен 10, поэтому 10, умноженное на 10, равно 100 Ом. Тогда золото является допуском 5%. Таким образом, это может быть как 95 Ом, так и 105 Ом. Когда мы измеряем это с помощью мультиметра, мы видим 98,2 Ом, что находится в пределах допуска. Итак, мы увидели, что предыдущий резистор был не очень точным.

Если мы хотим большей точности, нам нужен меньший допуск, например, допуск 1%, 5-полосный тип.В этом типе первые 3 полосы являются цифрами, 4   – это множитель, а 5   – допуск.

Этот оранжевый, оранжевый, черный, черный, коричневый. Итак, это 3, это 3, это 0 с множителем, равным единице, что дает нам 330 Ом, а допуск составляет 1%. Таким образом, оно может быть между 327 Ом и 333 Ом. Когда я измеряю это с помощью мультиметра, мы видим, что он показывает 329,9 Ом, так что он идеален.


Схема подключения светодиодов

и процедура подключения — последовательно, параллельно

Эй, в этой статье мы увидим схему подключения светодиодов и процедуру подключения как в последовательной, так и в параллельной комбинации.Светодиод означает, что светоизлучающий диод представляет собой полупроводниковое устройство, которое излучает световую энергию из своего перехода, когда на него подается прямое напряжение. В настоящее время светодиодный свет является наиболее используемым источником света в наших домах, офисах. Светодиод – это устройство с очень низким энергопотреблением. Основными преимуществами светодиодов являются низкие потери мощности, высокая эффективность, более высокая надежность, низкое рабочее напряжение и ток и т. д. Кроме того, светодиоды вызывают очень низкое энергетическое загрязнение. Светодиодные светильники бывают в виде лампочек, светодиодных лент, проекционных светильников, держателей и т. д.

Простое подключение светодиода

Здесь показано простое подключение светодиода к батарее.

Здесь светодиод имеет номинал 3,5 В, 10 мА. Таким образом, для правильной работы светодиода мы должны подать на светодиод питание 3,5 В постоянного тока. А ток полной нагрузки светодиода составляет 10 мА, что означает, что он может потреблять максимальный ток 10 мА. Здесь мы взяли аккумулятор на 12 В. Поэтому нам нужно подключить резистор последовательно со светодиодом и батареей, иначе светодиод сгорит. Теперь вопрос, как подобрать номинал резистора для светодиода.Это очень просто. Формула для нахождения значения резистора: Значение резистора = (напряжение батареи — напряжение светодиода) / ток светодиода.

Итак, здесь напряжение батареи 12 В, напряжение светодиода 3,5 В, а ток светодиода 10 мА или 0,001 А. Теперь значение резистора будет R = (12-3,5)/0,001 = 850 Ом. Это общий метод определения номинала резистора. Но мы можем использовать резистор номиналом от 750 Ом до 850 Ом. Помните, что если вы используете резистор более 850 Ом, яркость светодиода уменьшится, а если вы используете резистор менее 750 Ом, светодиод может сгореть.

При подключении светодиода к источнику питания в первую очередь учитывайте номинальное напряжение и ток светодиода, а также напряжение источника питания. Затем рассчитайте номинал резистора. Помните, что светодиод будет работать только тогда, когда он подключен только в прямом направлении, что означает, что его положительный вывод должен быть подключен к положительному выводу батареи или источника питания, а отрицательный вывод светодиода должен быть подключен к отрицательному. клемма аккумулятора или источника питания. Кроме того, помните, что светодиод будет работать правильно только с источником питания постоянного тока, если вы подключите светодиод к источнику переменного тока, он будет мерцать в соответствии с частотой источника питания переменного тока.

Читайте также:  

Последовательное подключение нескольких светодиодов

Здесь вы можете увидеть схему, чтобы понять, как последовательно подключать светодиоды.

Напряжение аккумулятора 12В. Так как светодиоды соединены последовательно, то общее напряжение цепи будет (2,75 + 2,75 + 2,75 + 2,75) = 11В. Таким образом, схема может быть подключена к батарее без подключения какого-либо резистора. Если вы соедините два или три светодиода последовательно, вы должны подключить резистор, иначе светодиоды сгорят.Чтобы узнать значение резистора, подсчитайте суммарное напряжение каждого светодиода и возьмите максимальный номинальный ток любого светодиода.

Параллельное подключение нескольких светодиодов

Здесь вы можете увидеть схему, чтобы понять, как подключить светодиоды параллельно.

При параллельном соединении напряжение на каждом светодиоде будет одинаковым. На приведенной выше диаграмме все светодиоды имеют одинаковое номинальное напряжение и ток. Вот почему резисторы, подключенные ко всем светодиодам, имеют одинаковое значение.Если вы подключаете светодиоды с разным номинальным напряжением и током, рассчитывайте номинал резистора индивидуально и подключайте к схеме.

Читайте также:  

Благодарим Вас за посещение сайта. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений. Драйвер светодиодов

, Boost, 10 светодиодов, серия

%PDF-1.4 % 1 0 объект > эндообъект 6 0 объект /Title (CAT4238 — Драйвер светодиодов, Boost, 10 светодиодов, серия) >> эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект > поток 2016-04-26T13:15:32-07:00BroadVision, Inc.2020-08-24T11:34:20+02:002020-08-24T11:34:20+02:00Acrobat Distiller 10.1.16 (Windows)application/pdf

  • CAT4238 — драйвер светодиодов, Boost, 10 светодиодов, серия
  • ПО Полупроводник
  • CAT4238 — повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный, обеспечивающий точный постоянный ток идеально подходит для управления светодиодами. Работа на фиксированной частота переключения 1 МГц позволяет использовать устройство с небольшими значение внешних керамических конденсаторов и катушки индуктивности. светодиоды, подключенные в серии управляются регулируемым током, задаваемым внешним резистором Р1.Токи светодиодов до 40 мА могут поддерживаться в широком диапазоне входное напряжение питания до 5,5 В, что делает устройство идеальным для приложения с питанием от батареи. Высоковольтный выход CAT4238 сцена идеально подходит для управления дисплеями среднего и большого размера содержащих последовательно до десяти белых светодиодов. Регулировка яркости светодиодов может осуществляться с помощью напряжения постоянного тока, логического сигнала или сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Входной контакт выключения позволяет перевести устройство в режим пониженного энергопотребления с «нулем» ток покоя.В дополнение к тепловой защите и ограничению тока перегрузки, устройство также переходит в режим работы с очень низким энергопотреблением во время «Открытия». состояния неисправности светодиода. Устройство размещено в низком профиле (1 мм максимальная высота) Тонкий корпус SOT23 с 5 выводами для критических требований к пространству Приложения.
  • uuid: 32a08ea3-18b8-431e-9154-b8e0d37be035uuid: 0ad1184f-826d-4650-a4c1-684a64d29c52Print конечный поток эндообъект 5 0 объект > эндообъект 7 0 объект > эндообъект 8 0 объект > эндообъект 9 0 объект > эндообъект 10 0 объект > эндообъект 11 0 объект > эндообъект 12 0 объект > эндообъект 13 0 объект > эндообъект 14 0 объект > эндообъект 15 0 объект > эндообъект 16 0 объект > эндообъект 17 0 объект > эндообъект 18 0 объект > эндообъект 19 0 объект > эндообъект 20 0 объект > эндообъект 21 0 объект > эндообъект 22 0 объект > эндообъект 23 0 объект > эндообъект 24 0 объект > поток HV[o6~ׯ4I Ai5″3:[v$i(] |9zL8aq»eNrMu!HJM»(9yg$9{s}k$/85)Y&(p6矜]#(AU.hXƶy9i-‘FgY-ؑ%ǍUqe&$Pny$!d,R*Cg1H>|Hf{ %dHz>L2С:I].Ny8/!rk|/vWWӲ_»».Vx+&94Ͽ~ ٿIwr;J~чrSV5qbЭi

    Создание схемы на макетной плате для начинающих в области электроники

    Дата создания: 27 июля 2012 г.

    В этом учебном пособии показано, как построить очень простую схему, которая зажигает один светодиод (LED).

    Вы узнаете:

    • О резисторах
    • О светодиодах
    • Как читать электрическую схему
    • Как собрать схему на макетной плате

    Предпосылки

    Перед тем, как приступить к этому руководству, вам необходимо ознакомиться с инструментами и электронными компонентами — если вы еще не читали «Начните электронику сейчас!». статью, то прочитайте ее сейчас.

    Узнайте о батареях, резисторах и светодиодах, прежде чем приступить к этому руководству.

    Компоненты

    Кол-во Деталь Обозначение Примечания Тип
    1 Резистор 1 кОм (1000 Ом, коричневый-черный-красный) Р1 1/4 Вт, 5% или выше Резисторы
    1 Красный светодиод 5 мм Д1 Также можно использовать светодиоды других цветов и размеров, например.грамм. Зеленый светодиод 3 мм Полупроводники

    Вам также понадобится:

    1. Макет
    2. Проводные звенья макета
    3. Батарея 9 В (батарея на девять вольт)
    4. Зажим для аккумулятора
    Зажим батареи, светодиод, резистор и проводная связь

    Книги, которые могут вас заинтересовать:

    Чтение схемы

    Принципиальная схема (также известная как принципиальная схема) показана ниже:

    Диаграмма цепи светодиодов

    На этой схеме показано (по часовой стрелке от батареи): Подсоедините положительную клемму батареи (красный провод зажима батареи) к резистору 1 кОм.Подключите другой вывод резистора к аноду светодиода. Подсоедините катод светодиода к отрицательной клемме аккумулятора (черный провод зажима аккумулятора).

    Часто аккумулятор или источник питания не показаны на принципиальной схеме. Он будет представлен текстом, который покажет, какое напряжение должно быть подключено к цепи. На этой схеме показана альтернативная схема:

    Альтернативная принципиальная схема

    Построение электрической цепи

    Подготовьте детали и инструменты:

    Детали и инструменты для макетной платы светодиодов

    Этот видеоклип покажет вам, что вы будете делать — пошаговые инструкции следуют:

    Шаг 1. Вставьте светодиод в макетную плату

    Начните с изгиба более длинного провода светодиода, как показано на предыдущей фотографии.Вставьте более длинный вывод (анод) светодиода в верхнюю направляющую макетной платы, а другой вывод в отверстие в основной части макетной платы, как показано на рисунке:

    . Шаг 1: Вставьте светодиод в макетную плату

    Шаг 2: Вставьте резистор в макетную плату

    Используйте бокорезы, чтобы удалить резистор 1k из цепочки резисторов, если они склеены вместе. Обрежьте провод резистора как можно ближе к ленте. Не пытайтесь удалить ленту, так как это оставит липкое месиво на конце провода резистора, который затем окажется на вашей макетной плате.

    Согните выводы резистора, как показано ниже. Вставьте один из выводов резистора в отверстие непосредственно под катодным выводом светодиода, а другой вывод в отверстие под средним каналом макетной платы. Это соединяет катод светодиода с одним из выводов резистора. Не имеет значения, с какой стороны резистор подключен к макетной плате.

    Шаг 2. Вставьте резистор 1 кОм в макетную плату

    . Шаг 3. Вставьте проводное соединение в макетную плату

    .

    Вставьте разъем провода в отверстие непосредственно под выводом резистора и в нижнюю направляющую макетной платы.

    Шаг 3: Вставьте проводное соединение

    Шаг 4: Вставьте зажим батареи в макетную плату

    Вставьте красный (плюсовой) провод зажима батареи в верхнюю направляющую макетной платы. Вставьте черный (отрицательный) провод зажима батареи в нижнюю направляющую макетной платы.

    Шаг 4. Вставьте зажим батареи в макетную плату

    . Шаг 5. Вставьте батарею в зажим батареи

    .

    Наконец, вставьте батарею в зажим для батареи, чтобы включить цепь и включить светодиод.Убедитесь, что аккумуляторный зажим правильно подсоединен к аккумулятору. Противоположный тип разъема на зажиме для батареи должен быть подключен к клеммам батареи, т. е. у батареи и на зажиме для батареи есть пара клемм, и они будут соединяться друг с другом только одним способом. Если вы попытаетесь соединить их неправильным образом, они не защелкнутся, но они на мгновение изменят полярность цепи, что может разрушить цепь, поэтому в первый раз обязательно подключите батарею правильно.

    Шаг 5: Подключите аккумулятор к макетной плате

    Вы можете помочь сайту Starting Electronics, сделав пожертвование:

    Любое пожертвование высоко ценится и используется для оплаты текущих расходов этого веб-сайта. Нажмите кнопку ниже, чтобы сделать пожертвование.


    Как работает макетная плата и схема

    Красные линии на фотографии ниже показывают внутреннее соединение макетной платы. На рисунке показаны только некоторые вертикальные соединения, они повторяются, как показано.

    Внутренние соединения или проводка макетной платы

    Верхняя и нижняя части макетной платы идентичны и имеют четыре горизонтальные соединительные полосы. Середина макетной платы имеет вертикальные соединительные полосы, разделенные горизонтальным каналом посередине.

    Каждая отдельная красная линия или соединительная полоса электрически изолированы от всех остальных полос.

    Любой вывод компонента, подключенный к отверстию или «точке присоединения» на макетной плате, будет подключен к тому, что подключено к отверстию той же соединительной планки, которая отмечена красным на фотографии.

    Вы можете помочь сайту Starting Electronics, сделав пожертвование:

    Любое пожертвование высоко ценится и используется для оплаты текущих расходов этого веб-сайта. Нажмите кнопку ниже, чтобы сделать пожертвование.


    На этой фотографии показана схема, построенная в этом руководстве, с соединительными полосками макетной платы, которые используются в схеме, выделенными синим цветом.

    Протекание тока в цепи светодиода

    Красный провод от батареи соединяется со светодиодом через верхнюю горизонтальную полосу макетной платы.Светодиод подключается к резистору с помощью верхней вертикальной полосы. Резистор не закорочен, потому что он перескакивает через средний изолированный канал макетной платы на вертикальную соединительную полосу внизу. Проволочная перемычка соединяет нижний вывод резистора с нижней горизонтальной соединительной полосой, которая затем соединяется с черным проводом батареи.

    Я надеюсь, что вам понравился этот урок и вы сочли его полезным. Это руководство было сделано простым для ознакомления с некоторыми основными электронными компонентами и для того, чтобы вы могли узнать, как работает макетная плата, прежде чем приступать к более сложным схемам.

    Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках:

    5. Список покупок для начинающих. Учебник 2. Схема транзисторного таймера
    . .

    0 comments on “Ток при последовательном соединении светодиодов: Последовательное соединение светодиодов

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.