Розрахунок резистора для світлодіодів: приклади, онлайн калькулятор

При підключенні світлодіодів невеликої потужності найчастіше використовується резистор. Це найбільш проста схема підключення, яка дозволяє отримати необхідну яскравість без використання дорогих драйверів. Однак, при всій її простоті, для забезпечення оптимального режиму роботи необхідно провести розрахунок резистора для світлодіода.

Світлодіод як нелінійний елемент

Розглянемо сімейство вольт-амперних характеристик (ВАХ) для світлодіодів різних кольорів:

Ця характеристика показує залежність струму, що проходить через світловипромінювальних діод, від напруги, прикладеного до нього.

Як видно на малюнку, характеристики мають нелінійний характер. Це означає, що навіть при невеликій зміні напруги на декілька десятих доль вольта, струм може змінитися в кілька разів.

Однак при роботі зі світлодіодами зазвичай використовують найбільш лінійний ділянку (т.зв. робочу область) ВАХ, де струм змінюється не так різко. Найчастіше виробники вказують в характеристиках світлодіоди положення робочої точки, тобто значення напруги і струму, при яких досягається заявлена ??яскравість світіння.

На малюнку показані типові значення робочих точок для червоних, зелених, білих і блакитних світлодіодів при струмі 20 мА. Тут можна помітити, що led різних кольорів при однаковому струмі мають різний падіння напруги в робочій області. Цю особливість слід враховувати при проектуванні схем.

Представлені вище характеристики були отримані для світлодіодів, включених в прямому напрямку. Тобто негативний полюс живлення підключений до катода, а позитивний – до анода, як показано на зображенні справа:

Повна ж ВАХ виглядає наступним чином:

Тут видно, що зворотне включення безглуздо, оскільки Світлодіоди не буде випромінювати, а при перевищенні деякого порога зворотного напруги вийде з ладу в результаті пробою. Випромінювання ж відбувається тільки при включенні в прямому напрямку, причому інтенсивність світіння залежить від струму, що проходить через led. Якщо цей струм нічим не обмежувати, то led перейде в область пробою і перегорить. Якщо потрібно встановити робочий світлодіод чи ні, то Вам буде корисна стаття детально розкриває всі способи перевірки led.

Як підібрати резистор для одиночного світлодіода

Для обмеження струму светоизлучающего діода можна використовувати резистор, включений таким чином:

Тепер визначаємо, який резистор потрібен. Для розрахунку опору використовується формула:

де U піт – напруга живлення,

U пад- падіння напруги на світлодіоді,

I – необхідний струм світлодіода.

При цьому потужність, що розсіюється на резисторі, буде пропорційна квадрату струму:

Наприклад, для червоного світлодіода Cree C503B-RAS типове падіння напруги становить 2.1 В при струмі 20 мА. При напрузі живлення 12 В опір резистора становитиме

З стандартного ряду опорів Е24 підбираємо найбільш близьке значення номіналу – 510 Ом. Тоді потужність, що розсіюється на резисторі, складе

Таким чином, буде потрібно резистор номіналом 510 Ом і потужністю розсіювання 0.25 Вт.

Може скластися враження, що при низькій напрузі харчування можна підключати led без резистора. На цьому відео наочно показано, що станеться зі светоизлучающим діодом, включеного таким чином, при напрузі всього 5 В:

Світлодіод спочатку буде працювати, але через кілька хвилин просто перегорить. Це викликано нелінійним характером його ВАХ, про що говорилося на початку статті.

Ніколи не підключайте світлодіод без резистором навіть при низькій напрузі харчування. Це веде до його вигоряння і, в кращому випадку, до обриву ланцюга, а в гіршому – до короткого замикання.

Розрахунок резистора при підключенні декількох світлодіодів

Підключити кілька led можна двома способами: послідовно і паралельно. Схеми включення показані нижче. Не забудьте почитати більш детально про способи підключення світлодіодів.

При послідовному з’єднанні використовується один резистор, що задає однаковий струм всьому ланцюжку led. При цьому слід враховувати, що джерело живлення повинен забезпечувати напругу, що перевищує загальне падіння напруги на діодах. Тобто при з’єднанні 4 світлодіодів з падінням 2.5 В потрібно джерело напругою понад 10 В. Струм при цьому для всіх буде однаковим. Опір резистора в цьому випадку можна розрахувати за формулою:

де – напруга живлення,

– сума падінь напруги на світлодіодах,

– струм споживання.

Так, 4 зелених світлодіода Kingbright L-132XGD напругою 2.5 В і струмом 10 мА при харчуванні 12 В зажадають резистора опором

При цьому він повинен розсіювати потужність

При паралельному підключенні кожному светоизлучающему диоду ток обмежує свій резистор. У такому випадку можна використовувати низьковольтний джерело живлення, але струм споживання всього ланцюга буде складатися з струмів, які споживаються кожним світлодіодом. Наприклад, 4 жовтих світлодіода BL-L513UYD фірми Betlux Electronics зі споживанням 20 мА кожен, зажадають від джерела струм не менше 80 мА при паралельному включенні. Тут опір і потужність резисторів для кожної пари «резистор – led» розраховуються так само, як при підключенні одиночного світлодіода.

Зверніть увагу, що і при послідовному, і при паралельному з’єднанні використовуються джерела живлення однакової потужності. Тільки в першому випадку буде потрібно джерело з великою напругою, а в другому – з великим струмом.

Не можна підключати паралельно кілька світлодіодів до одного резистору, тому що або вони всі будуть горіти дуже тьмяно, або один з них може відкритися трохи раніше за інших, і через нього піде дуже великий струм, який виведе його з ладу.

Програми для розрахунку опору

При великій кількості підключаються led, особливо якщо вони включені і послідовно, і паралельно, розраховувати опір кожного резистора вручну може бути проблематичним.

Найпростіше в такому випадку скористатися однією з численних програм розрахунку опору. Дуже зручним у цьому плані є онлайн калькулятор на сайті cxem.net:

http://cxem.net/calc/ledcalc.php

Він включає в себе невелику базу даних найпоширеніших світлодіодів, тому не обов’язково вручну набирати значення падіння напруги і струму, досить вказати напруга живлення і вибрати зі списку потрібний світловипромінювальних діод. Програма розрахує опір і потужність резисторів, а також намалює схему підключення або принципову схему.

Наприклад, за допомогою цього калькулятора був розрахований резистор для трьох світлодіодів CREE XLamp MX3 при напрузі живлення 12 В:

Також програма має дуже корисною функцією: вона підкаже кольорове маркування необхідного резистора.

Ще одна проста програма для розрахунку опору поширена на просторах інтернету розроблена Сергієм Войтевічем з порталу ledz.org.

http://ru.e-neon.ru/prog/ledz.rar

Тут вже вибере ручний режим спосіб підключення світлодіодів, напруга і струм. Програма не вимагає установки, досить розпакувати її в будь-яку директорію.

висновок

Резистор – найпростіший обмежувач струму для світлодіодної ланцюга. Від його підбору залежить струм, а значить, інтенсивність світіння і довговічність led. Однак слід пам’ятати, що при великих токах на резисторі буде виділятися значна потужність, тому для живлення потужних світлодіодів краще застосовувати драйвери.

Ссылка на основную публикацию