Формула и пример расчета ограничительного резистора для светодиода

Светодиоды для индикации и освещения используются для снижения затрат на электроэнергию.

Чтобы составить схему подключения любого блока питания, нужно рассчитать ограничивающий резистор для светодиодов.

Мощность и сопротивления рассчитываются по простым формулам с учетом цвета ламп и типа цепи.

Особенности подключения светодиода

Светодиод — это полупроводник, кристалл кремния, способный проводить напряжение и ток только в одном направлении. Ледяная лампа (как и диодная) имеет 2 выхода: анод («+») и катод («-»), при подключении важно соблюдать полярность — ток должен течь от анода к катоду. На аноде должно быть положительное напряжение, а на катоде — отрицательное.

Основное отличие от других источников света — невозможность прямого подключения к источнику питания. Это связано с другой особенностью — потреблением всего количества передаваемой энергии. Поэтому требуется последовательное включение в цепь токоограничивающего устройства (сопротивления) с использованием избыточного напряжения и электрического тока.

Формула и пример расчета предельного сопротивления светодиода

Светодиод подключается к источнику питания и резистору:

  • параллельный;
  • комбинированный.
  • постоянно;

Для подключения к домашней электросети существуют специально разработанные схемы и формулы для расчетов.

Важно! Идеальный источник питания для ледяных фонарей — драйвер промышленного производства. Если стоит дороже лампы, покупать нецелесообразно. Намного выгоднее выбрать другой блок питания в сочетании с ограничивающим элементом.

Другое обстоятельство затрудняет разработку схемы и расчетов. Ни один производитель не может указать точные параметры для каждого диода, поэтому он определяет среднее напряжение при оптимальном уровне электрического тока для производимой партии. Это означает, что в процессе разработки схемы и при расчетах по формулам точные значения лучше всего определять с помощью мультиметра.

Формула и пример расчета предельного сопротивления светодиода

Существует ряд правил, которые необходимо соблюдать при сборке схемы:

  • входное напряжение не должно превышать 35В;
  • в цепь рекомендуется включать предохранители.
  • если диодов много, потребуется радиатор;
  • ноги нельзя сгибать под большим углом (у основания они не должны менять положение);
  • требуется оргстекло или другая диэлектрическая плита (предварительно просверливаются отверстия, соответствующие диаметру ламп);
  • цепь собирается из ламп одного производителя с одинаковыми параметрами;
  • для пайки нужно использовать пинцет и качественный маломощный паяльник с максимальной температурой до 260oC;

Важно! На параметры электрического тока влияет температура окружающей среды, поэтому при расчетах оптимальный показатель следует определять на 2-3 вольта меньше. При этом практически не теряется яркость, увеличивается срок службы.

Параллельное и последовательное включение светодиодов

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

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

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

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

Формула и пример расчета предельного сопротивления светодиода

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

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

Формулы расчета резистора для светодиода

Чтобы рассчитать сопротивление светодиода, нужно рассчитать напряжение и мощность.

Напряжение зависит от цвета лампочек:

  • 2 В (в основном 1,8-2,4 В) — желтый и красный;
  • 3В (в основном 3-3,5В) — синий, зеленый, белый.

Согласно закону Ома (U = R * I) формула для расчета сопротивления последовательного разрядника: R = U / I, где:

  • U — напряжение питания;
  • I — ток лампочки.

Внимание! Чаще всего полученное значение не соответствует показателям резисторов, предлагаемых розничной сетью, следует выбирать деталь с наиболее близким номиналом.

Цель расчета рассеиваемой мощности — определить количество тепла, выделяемого резистором, и оптимальную нагрузку (напряжение).

Формула расчета мощности: P = U * I.

Эти формулы позволяют определить, какой резистор нужен для конкретного светодиода (или схемы).

При параллельном подключении номиналы ограничивающих резисторов рассчитываются отдельно для каждой лампы.

Примеры расчета резистора для светодиода

Как рассчитать показатели для светодиодов, доступных для выбора ограничителя (или более)?

Пример: есть блок питания 12 В и небольшая партия ламп 0,02 А.

Расчет сопротивления ограничителя (для одного диода): R = U / I = 12 / 0,02 = 600 Ом.

Расчет оптимальной нагрузки по демпфирующему сопротивлению: P = U * I = 12 * 0,02 = 0,24 В.

Это означает, что продавец должен запросить резистор на 600 Ом с мощностью 0,5 В (чтобы был запас).

По мере увеличения мощности размер детали увеличивается.

При параллельном включении 3-х диодов с U = 2 В и I = 0,03 А электрический ток будет равен сумме тока всех лампочек, т.е. I = 0,09 А.

Пример: есть 3 гирлянды по 3 диода на 0,03 А и источник питания 12 В, цепочки нужно соединить параллельно.

необходимо рассчитать не только параметры 4 резисторов (на каждой цепи и общие для схемы), но и параметры ламп.

Сопротивление светодиода — это соотношение напряжения и тока: Rd = U / I = 2 / 0,03 = 66,7 (принято 70) Ом.

В последовательной цепи сопротивление ограничителя составляет: R1 = R2 = R3 = U / I = 12 / 0,03 = 400 Ом.

Мощность: P = U * I = 12 * 0,03 = 0,36 В

Сопротивление лампочек складывается с сопротивлением резисторов, чтобы получить сопротивление цепи: 400 + 70 + 70 + 70 = 610 Ом.

Сопротивление цепи общего ограничителя: 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 = 3 / R1 или R = R1 / 3 = 610/3 = 23,33 Ом.

Входной ток: 3 * 0,03 = 0,09 В

Входная мощность ограничителя: P = U * I = 12 * 0,09 = 1,08 В

вам нужно покупать детали на 400 Ом и 0,5 В, одну на 24 Ом и 1,5 В.

Основные выводы

Приведенные выше формулы необходимо адаптировать на практике. Даже в одной партии светодиоды имеют разные индикаторы. Для получения точных результатов рекомендуется вводить в формулы числа, полученные во время теста ледяной луковицы.

также необходимо учитывать температуру окружающей среды. Это означает, что расчеты для внутреннего использования выполняются иначе, чем для внешнего использования. Если в цепь включены предохранители, учитывается и их сопротивление. Ведь он есть в любой бытовой технике.

Оцените статью
Добавить комментарий