Світлодіод - це напівпровідниковий елемент, який застосовується для освітлення. Застосовується в ліхтарях, лампах, світильниках і інших освітлювальних приладах. Принцип його роботи полягає в тому, що при протіканні струму через світловипромінювальних діод відбувається вивільнення фотонів з поверхні матеріалу напівпровідника, і діод починає світитися.
Розрахунок резистора для світлодіода
Надійна робота світлодіода залежить від струму, що протікає через нього. При занижених значеннях, він просто не буде світити, а при перевищенні значення струму - характеристики елемента погіршаться, аж до його руйнування. При цьому говорять - світлодіод згорів. Для того щоб виключити можливість виходу з ладу цього напівпровідника необхідно підібрати в ланцюг з включеним в неї, резистором. Він буде обмежувати струм в ланцюзі на оптимальних значеннях.
Обчислення номіналу опору
Для роботи радіоелементу на нього потрібно подати харчування. Згідно із законом Ома, чим більше опір відрізка ланцюга, тим менший струм по ньому протікає. Небезпечна ситуація виникає, якщо в схемі тече більший струм, ніж належить, так як кожен елемент не витримує більшою струмового навантаження.
Опір світлодіода є нелінійним. Це означає, що при зміні напруги, що подається на цей елемент, струм, що протікає через нього, буде змінюватися нелінійно. Переконатися в цьому можна, якщо знайти вольт - амперна характеристику будь-якого діода, в тому числі і светоизлучающего. При подачі живлення нижче напруги відкриття p - n переходу, струм через світлодіод низький, і елемент не працює. Як тільки цей поріг перевищено, струм через елемент стрімко зростає, і він починає світитися.
Якщо джерело живлення з'єднувати безпосередньо з світлодіодом, діод вийде з ладу, тому що не розрахований на таке навантаження. Щоб цього не сталося - потрібно обмежити струм, що протікає через світлодіод баластних опором, або зробити зниження напруги на важливому для нас полупроводнике.
Розглянемо найпростішу схему підключення (малюнок 1). Джерело живлення постійного струму підключається послідовно через резистор до потрібного світлодіоду, характеристики якого потрібно обов'язково дізнатися. Зробити це можна в інтернеті, скачавши опис (інформаційний лист) на конкретну модель, або знайшовши потрібну модель в довідниках. Якщо знайти опис не представляється можливим, можна приблизно визначити падіння напруги на світлодіоді по його кольором:
- Інфрачервоний - до 1.9 В.
- Червоний - від 1.6 до 2.03 В.
- Помаранчевий - від 2.03 до 2.1 В.
- Жовтий - від 2.1 до 2.2 В.
- Зелений - від 2.2 до 3.5 В.
- Синій - від 2.5 до 3.7 В.
- Фіолетовий - 2.8 до 4 В.
- Ультрафіолетовий - від 3.1 до 4.4 В.
- Білий - від 3 до 3.7 В.
Малюнок 1 - схема підключення світлодіода
Струм в схемі можна порівняти з рухом рідини по трубі. Якщо є тільки один шлях протікання, то сила струму (швидкість течії) у всій ланцюга буде однакова. Саме так відбувається в схемі на малюнку 1. Відповідно до Закону Кірхгоффа, сума падінь напруги на всіх елементах, включених в ланцюг протікання одного струму, дорівнює ЕРС цього ланцюга (на малюнку 1 позначено літерою Е). Звідси можна зробити висновок, що напруга, падаюче на струмообмежуючі резистор має бути рівним різниці напруги живлення і падіння його на світлодіоді.
Так як струм в ланцюзі повинен бути однаковим, то і через резистор, і через світлодіод струм виходить одним і тим же. Для стабільної роботи напівпровідникового елемента, збільшення його показників надійності і довговічності, струм через нього повинен бути певних значень, зазначених в його описі. Якщо опис знайти неможливо, можна прийняти приблизне значення струму в ланцюзі 10 міліампер. Після визначення цих даних вже можна обчислити номінал опору резистора для світлодіода. Він визначається за законом Ома. Опір резистора дорівнює відношенню падіння напруги на ньому до току в ланцюгу. Або в символьній формі:
R = U (R) / I,
де, U (R) - падіння напруги на резисторі
I - струм в ланцюзі
Розрахунок U (R) на резисторі:
U (R) = E - U (Led)
де, U (Led) - падіння напруги на світлодіодному елементі.
За допомогою цих формул вийде точне значення опору резистора. Однак, промисловістю випускаються тільки стандартні значення опорів так звані ряди номіналів. Тому після розрахунку доведеться зробити вибір існуючого номіналу опору. Підібрати потрібно трохи більший резистор, ніж вийшло в розрахунку, таким чином, вийде захист від випадкового перевищення напруги в мережі. Якщо підібрати близький за значенням елемент складно, можна спробувати поєднати два резистора послідовно, або паралельно.
Підбір потужності резистора
Якщо підібрати опір меншої потужності, ніж потрібно в схемі, воно просто вийде з ладу. Розрахунок потужності резистора досить простий, потрібно падіння напруги на ньому помножити на струм, що протікає в цьому ланцюзі. Після чого потрібно вибрати опір з потужністю, що не меншою розрахованої.
приклад розрахунку
Маємо напруга живлення 12В, зелений світлодіод. Потрібно розрахувати опір і потужність струмообмежувального резистора. Падіння напруги на потрібному нам зеленому светодиоде одно 2, 4 У, номінальний струм 20 мА. Звідси обчислюємо напруження, падаюче на баластному резистори.
U (R) = E - U (Led) = 12В - 2, 4 В = 9, 6В.
Значення опору:
R = U (R) / I = 9, 6В / 0, 02 а = 480 Ом.
Значення потужності:
P = U (R) ⋅ I = 9, 6В ⋅ 0, 02 а = 0, 192 Вт
З ряду стандартних опорів вибираємо 487 Ом (ряд Е96), а потужність можна вибрати 0, 25 Вт. Такий резистор потрібно замовити.
У тому випадку, якщо потрібно підключити кілька світлодіодів послідовно, підключати їх до джерела живлення можна також за допомогою тільки одного резистора, який буде гасити надмірне напруження. Його розрахунок проводиться за вказаними вище формулами, однак, замість одного прямого напруги U (Led) потрібно взяти суму прямих напруг потрібних світлодіодів.
Якщо потрібно підключити кілька світловипромінюючих елементів паралельно, то для кожного з них потрібно розрахувати свій резистор, так як у кожного з напівпровідників може бути своє пряме напруга. Обчислення для кожного ланцюга в такому випадку аналогічні розрахунку одного резистора, так як всі вони підключаються паралельно до одного джерела живлення, і його значення для розрахунку кожної ланцюга одне і те ж.
етапи обчислення
Щоб зробити правильні обчислення, необхідно виконати наступне:
- З'ясування прямого напруги і струму світлодіода.
- Розрахунок падіння напруги на потрібному резистори.
- Розрахунок опору резистора.
- Підбір опору зі стандартного ряду.
- Обчислення і підбір потужності.
Онлайн-калькулятор світлодіодів
Цей нескладний розрахунок можна зробити самому, але простіше і ефективніше за часом скористатися калькулятором для розрахунку резистора для світлодіода. Якщо ввести такий запит в пошуковик, знайдеться безліч сайтів, що пропонують автоматизований підрахунок. Всі необхідні формули в цей інструмент вже вбудовані і працюють миттєво. Деякі сервіси відразу пропонують також і підбір елементів. Потрібно буде тільки вибрати найбільш підходящий калькулятор для розрахунку світлодіодів, і, таким чином, заощадити свій час.
Калькулятор світлодіодів онлайн - не єдиний засіб для економії часу в обчисленнях. Розрахунок транзисторів, конденсаторів і інших елементів для різних схем вже давно автоматизований в інтернеті. Залишається тільки грамотно скористатися пошуковою системою для вирішення цих завдань.
Світлодіоди - оптимальне рішення для багатьох завдань освітлення будинку, офісу і виробництва. Зверніть увагу на світильники Ledz. Це найкраще співвідношення ціни і якості освітлювальної продукції, використовуючи їх, вам не доведеться самим робити розрахунки і збирати світлотехніку.
# S3gt_translate_tooltip_mini (display: none! Important; )