Почему светодиод нужно подключать через резистор
На светодиодной ленте есть резисторы, на печатных платах (где светодиоды служат индикаторами) есть резисторы, даже в светодиодных лампах — и то есть резисторы. В чем же дело? Почему светодиод обычно подключен через резистор? Для чего светодиоду резистор?
На самом деле все очень просто: светодиоду для работы необходимо очень маленькое постоянное напряжение, а если подать больше — светодиод перегорит. Если даже подать немного больше, на 0,2 вольта больше номинала — ресурс светодиода уже начнет стремительно уменьшаться, и очень скоро жизнь этого полупроводникового источника света закончится плачевно.
Например, красному светодиоду для нормальной работы нужно ровно 2,0 вольта, при этом ток его потребления составляет 20 миллиампер. А если подать 2,2 вольта — наступит пробой p-n-перехода.
У разных производителей светодиодов, в зависимости от применяемых полупроводников и технологии создания светодиодов, рабочее напряжение может чуть-чуть в ту или иную сторону отличаться. Однако, взгляните для примера на вольт-амперную характеристику красного SMD светодиода одного известного производителя:
Здесь видно, что уже при 1,9 вольта светодиод начинает слабо светиться, а при подаче на его выводы ровно 2 вольт, свечение получится достаточно ярким, это его номинальный режим. Если теперь увеличивать напряжение до 2,1 вольт — светодиод начнет перегреваться, и стремительно терять свой ресурс. А при подаче более 2,1 вольта — светодиод перегорит.
Теперь вспомним Закон Ома для участка цепи: сила тока в участке цепи прямопропорциональна напряжению на концах этого участка, и обратно пропорциональна его сопротивлению:
Следовательно, если у нас сила тока через светодиод равна 20 мА при напряжении на его выводах в 2,0 В, значит какое светодиод имеет сопротивление в рабочем состоянии, исходя из этого закона? Правильно: 2,0/0,020 = 100 Ом. Светодиод в рабочем состоянии по своим характеристикам эквивалентен резистору номиналом 100 Ом, мощностью 2*0,020 = 40 мВт.
А что если в наличии на плате имеется лишь напряжение 5 вольт или 12 вольт? Как питать светодиод таким высоким напряжением, и чтобы он при этом бы не перегорел? Вот разработчики всюду и решили, что удобнее всего применить дополнительный резистор.
Почему резистор? Потому что это — наиболее выгодный, наиболее экономичный, наименее затратный по ресурсам и рассеиваемой мощности, путь решения проблемы ограничения тока через светодиод.
Итак, если в наличии 5 вольт, а необходимо получить 2 вольта на «резисторе» в 100 Ом, значит необходимо разделить эти 5 вольт между нашим полезным светящимся резистором в 100 Ом (в роли которого выступает ДАННЫЙ светодиод), и другим резистором, номинал которого сейчас предстоит вычислить исходя из того, что имеется в распоряжении:
В данной цепи ток постоянный, не переменный, элементы все в установившемся режиме линейные, следовательно ток по всей цепи будет одной и той же величины, в нашем примере 20 мА — так нужно светодиоду. Следовательно выберем резистор R1 такой величины, чтобы ток через него составил бы тоже 20 мА, а напряжение бы на него пришлось как раз 3 вольта, которые нужно куда-то деть.
Итак: по закону Ома I=U/R, отсюда R=U/I = 3/0,02 = 150 Ом. А мощность? P=U 2 /R = 9/150 = 60 мВт. Подойдет резистор на 0,125 Вт, чтобы не сильно грелся. Теперь всем ясно, для чего светодиоду резистор.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Для чего нужен резистор на светодиоде
Посидел я на форуме и когда мне надоело отвечать на вопрос «зачем нужны резисторы светодиодам» и поправлять каждый раз, когда кто-то заявляет что его диод рассчитан на напряжение ПИТАНИЯ в 3v и т.п. — я решил написать этот пост.
Попробую вам объяснить на пальцах что, как и почему, чтоб в будущем вы не задавали глупых вопросов.
Вот вам для начала самый главный закон электротехники в более доходчивой форме — образной. Знакомьтесь. Закон Ома :
Мало кто из нас не знаком с основной задачей коробки передач в автомобиле. Она нужна для более быстрого разгона т.к. на первых передачах мы получаем большую тягу, а соответственно и ускорение. Но мы не можем развить большой скорости. На последних же передачах наоборот. Если нам нужно набрать большую скорость на ровной дороге — нам не требуется большой тяги. Нам важнее обороты. Если же мы едим по каким-то огородам после дождя — нам для такой же скорости потребуется гораздо большая тяга. Грунт сопротивляется движению и нам приходится его пропахивать бампером. Если же у нас не хватит тяги — начнут падать обороты. Причём мы заглохнем, если не понизим передачу.
То же самое происходит и в груде лампочек с проводами. Провода — автострада, а лампочки — огород. Тяга это напряжение (вольты), а скорость — ток (амперы). Именно ток нам и нужен всегда. Так же как и от автомобиля нам требуется не тяга, а скорость, которую мы получаем необходимой тягой.
Коробку передач можно представить в электронике как трансформатор, резистор как сцепление, светодиод как тормоз, а двигатель как розетку.
Общего достаточно много для сравнения.
Почему напряжение не столь существенно? Да потому что нам требуется его столько, чтоб ток смог преодолеть препятствие — сопротивление. Если напряжения будет больше — оно всё равно упадёт до нужного нам значения. Какая разница между Жигулём и Хамером, если нам надо ехать по городу не нарушая правил? У Хамера запас больше, вот и всё. На скорость это не повлияет. А вот если ток не контролируется и его нагрузка может брать столько, сколько ей дадут, то брать она будет столько, на сколько хватит напряжения. Это всё равно что выжать педаль газа до упора, а регулировать скорость сцеплением. Казалось бы бред, но в схемах резисторов, которые и являются сцеплением, обычно больше всех остальных деталей. Это потому что педали газа (импульсное управление током) в электронике делать сложнее и дороже сцепления. Поэтому лучше использовать источник питания с как можно меньшим, необходимым для работы прибора, напряжением. Чтоб меньше приходилось «палить диски». Тогда больше ценной энергии пойдёт на нужное дело, а не на нагрев «сцепления».
Поняли что из себя представляют эти всякие вольты и амперы?
Вольт – напряжение – тяга автомобиля
Ампер – ток – скорость автомобиля
Ом – сопротивление – трение дороги, воздуха, тормозных колодок, сцепления и т.п. Именно в различных видах сопротивления электрическая энергия выполняет свою работу.
Вот эти три строки вам надо на время чтения, того что ниже, запомнить.
Ну а теперь о самой сути:
Зачем нужен резистор светодиоду?
Все мы привыкли к тому, что лампочка горит, если её напрямую подключить к источнику питания. Сгорает она только от перегрева нити накала, если перестараться с напряжением. Это происходит потому, что лампочка сама как резистор. Ток через неё пробирается с трудом и ему тем легче, чем выше напряжение. Но зря вы приравниваете сложный полупроводниковый прибор (в народе просто светодиод) с примитивным стеклянным пузырём с куском вольфрама внутри.
Дело в том, что светодиод токовый прибор. Если лампочка сама себе выберет ток, то светодиод выбирает себе напряжение. Т.е. если он выбирает для себя 1,8v, а мы подадим на него 1,9v, то ток вырастет на столько, что он сгорит. Это происходит потому, что он пытается удержать своё напряжение в 1,8v, а источник пытается выдать свои 1,9v. Вот такое соревнование. Если источник слабый и светодиод сумеет просадить на нём напряжение до нужного — он уцелеет, а нет — питальник выиграет смертельную для светодиода битву. Резистор ослабляет источник питания, работая как сцепление в автомобиле с заклинившей педалью газа, чтоб сбросить его скорость.
Зачем вешать на каждый светодиод по отдельному резистору?
Если у вас последовательная цепочка светодиодов (друг за другом), то хватит и одного резистора. Ток во всех точках этой цепи протекает один и тот же.
Но параллельное включение светодиодов не допустимое. Из-за их не идеального производства параметры от светодиода к светодиоду немного прыгают и весь ток, предназначенный для всех светодиодов, на себя потянет тот, который требует наименьшее напряжение. Он посадит напряжение до своей нормы, а остальным светодиодам его не хватит. В итоге получаем сгоревший светодиод. Дальше эстафета передаётся следующему по списку и так мы получаем груду поджаренных диодов.
Несколько замечаний и уточнений:
На светодиодах пишут не напряжение питания, а напряжение падения на них (то, которое они себе выбирают). И оно указывается приблизительное. Это число предназначено только для расчёта резистора и минимального напряжения питания. От напряжения питания нужно отнимать напряжение падения светодиода. Таким образом мы получаем напряжение на резисторе, а ток, который через него протекает, рассчитывается делением напряжения (оставшегося на нём) на его же сопротивление.
Если нужно рассчитать сопротивление этого резистора — делим напряжение, оставшееся на нём, на ток, который нам нужен. Все единицы в омах, вольтах и амперах. Если амперы променяем на миллиамперы, то сопротивление получаем в килоомах.
Современные сверх яркие синие, зелёные и белые светодиоды начали немного походить по свойствам на лампочки. Их можно запитывать напрямую от источника питания, но это ненадёжно т.к. они по прежнему остаются светодиодами и не лишены полностью своего порока. По сути это всё те же светодиоды, но со встроенным резистором где-то на 20 Ом. Ещё они боятся статики, но это отдельная история.
Светодиоды не такие уж и точные в плане удержания напряжения. Если поднимать ток — напряжение падения на них тоже немножечко подымается. Этим можно воспользоваться при параллельном подключении светодиодов с одной партии (у них разброс характеристик минимальный). Сверх яркие вообще можно запаралеливать просто однотипные. На однопартийность им всё равно.
Светодиоды можно отобрать и вручную обычной прозвонкой в мультиметре. Она показывает напряжение падения в милливольтах. Можно отобрать как можно более похожие. Их можно будет соединять параллельно, но все эти методы только для крайних случаев. Личные диетологи светодиодам не повредят.
Вот я и отписался. Надеюсь вы не заснули за клавиатурой, пока пытались осилить всю эту занудятину.
Со всеми жалобами на перегрев мозга обращайтесь ко мне (INFERIONу).
Последний раз редактировалось INFERION; 02.01.2009 в 16:30
| 02.01.2009, 16:12 | |
| Helpmaster | |
Зачем светодиоду резистор? И как его подобрать (резистор на светодиод)
вообщем то я захотел зделать светомузыку (выход с под динамика светодиода) и на ютубе видал как там просто тупо паяется светодиод с резистором к «+» и «-» на динамике а какой светодиод какой резистор ХЗ Может кто просветлит?
Лучший ответ
Все конечно интересно пишут. Нужно сначала посчитать выходное напряжение на динамиках.
U = (P*R)1/2
Расчет резистора для светодиода.
Из напряжения необходимо вычесть рабочее напряжение светодиода.
делим полученное напряжение на рабочий ток светодиода получаем значение резистора.
AAГуру (3123) 12 лет назад
это типа я смотрю на динамик, на нём написано мощность «стокото», сопротивление «стокото» , перемножаю их и делю пополам получаю напряжение на динамике, отнимаю от него напряжение светодиода и делю на ток светодиода. в итоге получю необходимое сопротивление. А как узнать силу тока и напряжение светодиода? или это написано на нём сразу?
НЕО АнуNaK Мыслитель (5986) Это типа ты смотришь на динамике сопротивление а в паспорте на предположим усилитель смотришь выходную мощность. Перемножаешь их (не делишь) извлекаешь квадратный корень. Параметры светодиода можно найти по марке светодиода в интернете.
Остальные ответы
Надо узнать макс ток светодиода и, зная напряжение, можно посчитать сопроотивление
AAГуру (3123) 12 лет назад
ну на светодиоде ток написан допустим, а как напряжение узнать?
A. F. ® Qualité Гений (50180) Напряжение узнать измерителем. Если у Вас его нет, то стоит он не дорого. Вообще полезный прибор.
Cчитай что светику надо 20 мА, а дальше закон Ома, учитывая выходную мощность ну и светику надо бы диод в обратном еще прилепить, хотя на практике работает и без диода
Резистор ограничиват МАХ ток светодиода . Хватит 100-500 Ом. Подбирать по яркости свечения диода на мах громкости.
Привет. Вообще, резистор для светодиода нужен, что бы он не перегорел и служил дольше. К каждому св. диоду сопротивление подбирается индивидуально. Смотря какая нужна степень свечения.. . В данном случае можно сделать удобнее. К каждому диоду подсоедините ПЕРЕМЕННЫЙ РЕЗИСТОР (регулировка) . А ещё эта затея зависит от мощности выхода на динамик и количества светодиодов. Удачи!
видищь на моем аватаре ссылку? качаешь книгу. Там есть калькулятор для рассчета резистора, да и ведомости разные интересные. пригодиться!
Как рассчитать ограничивающий резистор для светодиода?
Светодиод представляет собой не лампочку, а полупроводник, преобразующий ток в световое излучение. Поэтому для подключения данного осветительного прибора необходимо учитывать ряд нюансов. Неважно речь идет о крупном торговом центре или уютном ресторане – без обеспечения стабильного тока вы столкнетесь с тем, что устройство быстро выйдет из строя. Поэтому вы должны знать, как рассчитать резистор для светодиода, который является важнейшей частью схемы питания освещения.
Особенности расчета сопротивления резистора
Чтобы разобраться, как рассчитать резистор для светодиода достаточно знать формулу, составленную на основе закона Ома. Она выглядит следующим образом: R = (VS — VL) / I.
VS – это напряжение источника питания в вольтах, к которому будут подключаться светодиоды. VL – напряжение питания самого полупроводника. Для белых и цветных светодиодов оно чаще всего составляет от 2 до 4 вольт. Не стоит брать максимальное значение.
I – ток светодиода.
В каталоге компании ReLED вы найдете качественные светодиоды различных типов. Наиболее распространены изделия с одним кристаллом на 20 мА и с четырьмя кристаллами на 80 мА. Перед подстановкой в формулу значение тока нужно перевести из миллиампер в амперы. То есть, 20 мА будет равно 0,02 А.
Пример выбора резистора
Допустим, у вас в распоряжении девятивольтовый источник питания, 3 двухвольтовых светодиода на 20 мА. В таком случае с использованием выше предложенной формулы вы знаете, как рассчитать резистор для светодиода. Для начала суммируем напряжение полупроводников: VL = 2 + 2 + 2 = 6 Величина сопротивления резистора в этом случае будет равна: R = (9 – 6) / 0,02 = 150 Ом.
Если полученное значение не совпадает со стандартным номиналом, то выбирайте резистор с ближайшим большим сопротивлением. Теоретически возможно подключение к устройству со значительно отличающимся номиналом для экономии электроэнергии. Но это негативно скажется на яркости освещения.
+7 (953) 822-00-13
620102, г. Екатеринбург ул. Благодатская, 76, корпус Е, 103 (офис) / 102 (склад)