диоден резистор. Изчисляване и избор на съпротивление за светодиода. Важни параметри на светодиодите

Един обикновен малък светодиод изглежда като пластмасова конична леща на проводящи крака, вътре в които има катод и анод. На диаграмата светодиодът е изобразен като конвенционален диод, от който излъчваната светлина е показана със стрелки. Така че светодиодът служи за производство на светлина, когато електроните се движат от катода към анода, се излъчва видима светлина.

Кога да изберете персонализиран резистор?

Следователно се нуждаем от резистор с номинална мощност най-малко 140 mW. Основното правило е да намерите резистор с два пъти по-голяма мощност. Обикновено можете да използвате най-евтиния резистор, който можете да намерите с правилната мощност. Тъй като за някои вериги действителният тип резистор също има значение. Кой тип резистор да изберете, кое приложение е извън обхвата на тази статия. Ако изграждате някой от тези типове вериги, вижте дали веригите показват типа на резистора. Ако не, може би тази статия ще ви помогне.

Изобретяването на светодиода датира от далечната 1970 г., когато лампите с нажежаема жичка са били използвани за производство на светлина. Но днес, в началото на 21 век, светодиодите най-накрая заеха мястото на най-ефективните източници на електрическа светлина.

Къде е "плюсът" на светодиода и къде е "минусът"?

За да свържете правилно светодиода към източника на захранване, първо трябва да спазвате полярността. Анодът на светодиода е свързан към плюс "+" на източника на захранване, а катодът - към минус "-". Катодът, свързан към минуса, има къс изход, анодът, съответно, е дълъг - дългият крак на светодиода - към плюс "+" на източника на захранване.

За повечето стандартни схеми не е нужно да се притеснявате за видовете резистори, които избирате. Всичко, за което трябва да се притеснявате, е стойността на съпротивлението и колко мощност може да поеме. Ако след известно време се повреди, трябва да го замените с по-висока мощност. Може би дори трябва да положите усилия, за да изчислите прилична цена 😉.

Изчисляване на необходимата стойност на резистора

Трудно ли ви е да изберете резистор? Резисторът за ограничаване на тока е резистор, който се използва за намаляване на тока във верига. Ако не можете да намерите листа с данни, можете да го проверите. Имате 5V захранване, което искате да включите. Каква стойност на резистора ви трябва?

Погледнете вътре в светодиода: големият електрод е катодът, той е към минуса, малкият електрод, който изглежда само като края на крака, е към плюса. И до катода, LED лещата има плосък разрез.

Не дръжте поялника на крака дълго време

Запоявайте светодиодните проводници внимателно и бързо, тъй като полупроводниковият възел много се страхува от излишна топлина, така че трябва за кратко да докоснете поялника с върха му към запоения крак и след това да вземете поялника настрана. По-добре е да държите запоения крак на светодиода с пинсети по време на процеса на запояване, за да сте сигурни, че топлината се отстранява от крака за всеки случай.

За да намерим стойността на резистора, започваме с намирането на спада на напрежението върху резистора. Следователно необходимата стойност за резистора за ограничаване на тока е 200 ома. Така че знаете, че имате нужда от резистор 200 ома. Е, единственото нещо, което трябва да знаете, е номиналната мощност на компонента. Какъв ефект може да има един резистор?

Така че трябва да разберете какъв ефект ще бъде разсеян във вашия резистор. За да намерите това, използвате следната формула за изчисляване на мощността. Той заявява, че мощността е равна на тока по напрежението. Това означава, че вашият резистор трябва да може да издържи поне 45mW.

Необходим резистор при тестване на LED

Стигаме до най-важното - как да свържете светодиода към източник на захранване. Ако искате да тествате светодиода за производителност, тогава не трябва да го свързвате директно към батерията или към захранването. Ако вашето захранване е 12 волта, тогава използвайте резистор от 1 kΩ последователно с тествания светодиод за предпазна мрежа.

Обикновено повечето резистори работят при 250mW и повече, така че е лесно да се намери подходящият резистор. Изчислете съпротивлението на 6-лентовия резистор. Резисторът е може би най-често срещаният градивен елемент, използван във вериги. Резисторите се предлагат в много форми и размери. Този инструмент се използва за декодиране на информация за аксиални цветни резистори.

Броят на лентите е важен, защото декодирането се променя в зависимост от броя на цветните ленти. Има три често срещани типа: резистори с 4 диапазона, 5 диапазона и 6 ленти. Група 1 е първата значима цифра. Първите 4 ленти са номинална стойностсъпротива. Първите 3 групи са значими числа, където:. черно - 0 кафяво - 1 червено - 2 оранжево - 3 жълто - 4 зелено - 5 синьо - 6 виолетово - 7 сиво - 8 бяло - 9.

Не забравяйте за полярността - дълъг проводник към плюс, проводник от голям вътрешен електрод към минус. Ако не използвате резистор, светодиодът бързо ще изгори, ако случайно превишите Номинално напрежение, през p-n прехода ще тече голям ток и светодиодът почти веднага ще се повреди.

Пример за стойност на съпротивление. Лента 1 = оранжева = 3, лента 2 = жълта = 4, лента 3 = зелена = 5, лента 4 = синя = 1M. Петата лента е толеранс и представлява най-лошия случай, който може да се очаква от номиналната стойност. Цветов код за одобрение:. кафяво - 1% червено - 2% оранжево - 3% жълто - 4% зелено -5% синьо 25% лилаво 1% сиво 05% злато - 5% сребро - 10%.

Температурен коефициент на съпротивление

Пример за изчисляване на обхвата на стойностите на резистора. Стойностите на резистора могат да се променят с температурата. 6-та лента представлява температурен коефициентили температура и е стойност, която ще се променя с температурата. Груповите цветове представляват следното.

Светодиодите се предлагат в различни цветове, но цветът на сиянието не винаги се определя от цвета на LED лещата. Бяло, червено, синьо, оранжево, зелено или жълто - лещата може да бъде прозрачна и я включете - ще се окаже червена или синя. Сините и белите светодиоди са най-скъпи. Като цяло, цветът на блясъка на светодиода се влияе основно от състава на полупроводника и като вторичен фактор, цвета на лещата.

Ограничаване на тока, протичащ през светодиода

Ще започнем с провеждане на експерименти, които демонстрират как напрежението и съпротивлението влияят на тока, а след това ще докажем тези резултати с малко математика. Предлагаме различно захранване, така че можете да опитате да експериментирате, но можете дори да използвате батериите в държача за батерии! Те са ярки и мокри или меки и елегантни. Те са навсякъде и са много забавни.

Ярка или прозрачна лампа предпазва излъчвателя на светлина. Единият проводник е анодът, а другият е катодът. Единият отива към положително напрежение, а другият към отрицателно напрежение. Всичко това е малко объркващо – често ни се налага да мислим какво да ядем.

Намиране на стойността на резистора за светодиода

Резисторът е свързан последователно със светодиода. Функцията на резистора е да ограничи тока, да го направи близо до стойността на светодиода, така че светодиодът да не изгори моментално и да работи в нормален номинален режим. Вземаме предвид следните първоначални данни:

LED без резистор

Ако това помага, вижте тези снимки и диаграми или ги отпечатайте за справка. Зелено, червено, синьо и инфрачервено. И така, червеното, например, се прави с галиев арсенид. Оттогава учените са експериментирали с много други материали и са измислили как да направят други цветове като зелено и синьо, както и лилаво и бяло.

Паралелно свързване на светодиоди

Те може да са добри индикатори, но рядко ги виждаме като илюминатори. Осветление означава „осветяване на нещо“ - като фенерче или фарове. Искате фаровете ви да са адски ярки. Стоп светлините трябва да са достатъчно ярки, за да се виждат, но не осветявайте пътя!

Vps - захранващо напрежение;

Vdf е падането на напрежението в посока напред върху светодиода в нормален режим;

ако- номинален ток LED в нормален режим.

Сега, преди да намерим, отбелязваме, че токът в последователната верига ще бъде постоянен, еднакъв във всеки елемент: токът If през светодиода ще бъде равен на тока Ir през ограничителния резистор.

Индикация означава "показва нещо" - като мигач или стоп-светлини на автомобил. Не искате мигачът на колата ви да е сляп! И двата имат еднакъв резистор. Трябва да следвате, като плъзнете един от тях. Малко е трудно да се обясни колко ярко е нещо с текст или дори снимки.

Първото полезно нещо, което ще намерите, е информация за размерите на "партида". Листът с данни също така посочва кой щифт е катод и други дължини и размери. Тогава ще намерите тази малка масичка. Тази опция е доста стандартна.

Следователно Ir = If. Но Ir = Ur/R - според закона на Ом. И Ur \u003d Vps-Vdf. Така R = Ur/Ir = (Vps-Vdf)/If.

Тоест, знаейки напрежението на захранването, спада на напрежението на светодиода и неговия номинален ток, можете лесно да изберете подходящия ограничителен резистор.

Ако намерената стойност на съпротивлението не може да бъде избрана от стандартната серия от стойности на резистора, тогава се взема резистор с малко по-голяма стойност, например вместо намерените 460 ома, те вземат 470 ома, които винаги са лесни за намиране. Яркостта на светодиода ще намалее много леко.

По-късно на същата страница има таблица с електрически характеристики. Първите два реда говорят за "дължина на вълната" - това е специален начин за определяне на цвят. В крайна сметка "супер ярко червено" е много субективно описание. С дължината на вълната можем да знаем точно какъв цвят се излъчва. Третият ред основно казва "колко цвета се променя с дължината на вълната". Четвъртият ред не е толкова важен, ще го пропуснем.

Във всеки "цикъл" веригите на напрежението трябва да бъдат балансирани: генерирано количество = използвано количество. Този закон за "напрежението в кръга" е открит от човек на име Кирхоф. И виждаме веригата по-горе, където една част се състои от 9-волтова батерия. Нека променим малко нашата диаграма. Това е напрежението, което трябва да се "поеме" от резистора. След това ще преминем към друг важен закон, наречен закон на Ом - и той описва как работят резисторите.

Пример за избор на резистор:

Да кажем, че има захранване от 12 волта и светодиод, който се нуждае от 1,5 волта и 10 mA, за да свети нормално. Да изберем охлаждащ резистор. Резисторът трябва да падне 12-1,5 = 10,5 волта, а токът в серийната верига (захранване, резистор, светодиод) трябва да бъде 10 mA, следователно от закона на Ом: R = U / I = 10,5 / 0,010 = 1050 ома. Избираме 1,1 kOhm.

Има по-обща съкратена нотация, която ще виждате много често. Или два други начина да напишете решение за ток или съпротивление. За съжаление, 100 години тук работят срещу нас, така че просто продължете с това. Ако имам резистор 3 ома с 5 ампера, преминаващи през него. Какво е напрежението на резистора. Законът на Ом е много важен и отнема малко време, за да се запознаете с него. Предлагаме да измислим други съвпадащи числа на съпротивления, токове и напрежения и да ги използваме за решаване на неизвестната стойност.

Формулата за изчисляване на съпротивлението на резистор онлайн калкулатор

Ако работите с приятел, направете тест и проверете отговорите си! В интернет има и "калкулатори", които можете да проверите сами. Диаграмата ни става малко гъста, но направихме много. Така че има основателни причини да искате да контролирате яркостта, ако кажете, че имате малка батерия и искате светлината да издържи дълго време.

Колко голям трябва да е резисторът? Ако R \u003d 1100 Ohm и токът е 0,01 A, тогава, съгласно закона на Джаул-Ленц, всяка секунда ще бъде разпределена на резистора Термална енергия Q \u003d I * I * R \u003d 0,11 J, което е еквивалентно на 0,11 W. Резистор от 0,125 W ще свърши работа, дори марж ще остане.

Серийно свързване на светодиоди

Ако целта ви е да свържете няколко светодиода в един източник на светлина, тогава е най-добре да свържете последователно. Това е необходимо, за да няма всеки светодиод със собствен резистор, за да се избегнат ненужни загуби на енергия. Най-подходящ за серийна връзкаСветодиоди от същия тип, от същата партида.

Можете да видите това в листа с данни, за който говорихме по-рано. Тъй като за вас е толкова важно да практикувате тези закони, които току-що научихте, ще имаме още един тест. Опитайте се да разрешите задачи, като използвате диаграмите по-горе. Да, има онлайн калкулатори, които ще направят това вместо вас, но някои от образователните електроники могат да направят изчисленията дори когато сте на безлюден остров.

Колко ток протича през резистора 100 ома?

Не си изневерил? Този макет използва 3 различни напрежения и един и същ резистор. Обзалагам се, че знаете какво следва! Отговорът се крие в това как се използва силата. Резисторът не свети, а загрява. Тъй като е неефективно просто да изпомпваме цялата енергия на батерията във въздуха като топлина, трябва да се възползваме максимално от мощността, използвана от резистора, и По най-добрия начинза да направите това е да поддържате напрежението ниско.

Да предположим, че трябва да свържете последователно 8 светодиода от 1,4 волта с ток от 0,02 A, за да се свържете към източник на захранване от 12 волта. Очевидно общият ток ще бъде 0,02 A, но общото напрежение ще бъде 11,2 волта, така че 0,8 волта при ток от 0,02 A трябва да се разсее от резистора. R \u003d U / I \u003d 0,8 / 0,02 \u003d 40 ома. Избираме резистор от 43 ома с минимална мощност.

Слизане по-ниско, което не се препоръчва, защото напрежението в посока напред може да се промени и резисторите могат да се променят, и батерията може да се промени и всички тези малки отклонения от около 2 волта се натрупват и няма да получите яркостта, която искате. Ще завършим, като представим още едно парче, което е в чантата на комплекта. Това е потенциометър.

Схеми на свързване на светодиоди

Е, това не е толкова измислено нещо в крайна сметка, всъщност те са доста често срещани. Потенциометрите са резистор, който се регулира с копче. Ще разгледаме потенциометрите по-подробно в следващия урок, така че погледнете това ново въведение!

Паралелното свързване на LED струни не е най-добрият вариант

Ако има избор, тогава светодиодите са най-добре свързани последователно, а не паралелно. Ако свържете няколко светодиода паралелно през един общ резистор, тогава поради разпространението на параметрите на светодиодите, всеки от тях няма да бъде на равна нога с останалите, някои ще светят по-ярко, като по-актуален, а някои - напротив, димер. В резултат на това някои от светодиодите ще изгорят по-рано поради бързото разграждане на кристала. По-добре за паралелна връзкаСветодиодите, ако няма алтернатива, приложете ограничаващ резистор към всяка верига.

Потенциометрите, като резистори, имат стойност на ома. Например този потенциометър е 2 kΩ. Потенциометрите имат три щифта, два "външни" щифта и един "среден" щифт. Средният щифт понякога се нарича чистачка на предното стъкло. Можете да разберете защо се нарича препарат за стъкло, като отворите тенджерата, той е буквално като препарат за стъкло! Докато чистачката се движи от единия край към другия, съпротивлението между този щифт и десния или левия щифт се променя, колкото по-близо е чистачката до страничния щифт, толкова по-малко е съпротивлението.

Изчислението на съпротивлението е подобно

Когато гърнето е обърнато докрай надясно, неговата противоположност. Съпротивлението между двата външни щифта е винаги еднакво. Съпротивлението между средния щифт и левия или десния щифт се променя! Бърз тест! Символът на веригата за потенциометъра изглежда, че има резистор, а след това стрелка, сочеща надолу по средата, е чистачка.

Доста често много начинаещи радиолюбители имат проблеми с изчисляването на съпротивлението на резистор за светодиод. И често те не знаят за. В тази статия ще се опитаме да изясним този въпрос и за по-голяма простота представяме онлайн калкулаторза изчисляване на съпротивлението на LED резистора.

Важни параметри на светодиодите

От гледна точка на проблема с избора на резистор за светодиод, ние се интересуваме предимно само от два параметъра на светодиода:

Обърнете внимание, че свързваме към чистачката и единия край, а не двата края. Защо изобщо имаме 100 ома? Не можем ли просто да регулираме потенциометъра, за да получим някакъв вид съпротивление, което искаме? Поради тази причина имаме допълнителен резистор 100 ома, който ни позволява да съпротивляваме постоянно до 100 ома.

Пример за изчисляване на съпротивлението на резистор при серийно свързване

Беше дълъг и много натоварен с математика урок. Тези светлини се използват за представяне на много неща. Най-често те се използват, за да ви информират, че вашето устройство се захранва. Ще трябва също да изберете правилната стойност на резистора, която да използвате.

I F - преден ток на светодиода
V F - предно напрежение на светодиода (работно напрежение)

Нека да разгледаме това като използваме L-53IT LED като пример. Ето кратките му характеристики:

Материал: gaasp/gap
Цвят на светлината: червен
Дължина на вълната: 625nm
Максимално напрежение в права посока: 2.5V
Максимално обратно напрежение: 5V
Максимален преден ток: 30mA
Работна температура: -40…85С

В листа с данни на L-53IT LED, в раздела „Абсолютни максимални оценки“ (стойности, които не трябва да се превишават), намираме информация за максималната непрекъсната DC, които могат да преминат през даден светодиод, без да причиняват щети (30mA):

След това проверяваме листа с данни какво е типичното напрежение на светодиода (спад на напрежението върху диода):

и виждаме, че:

данните от изпитването са дадени за ток I F = 20mA,
типичното напрежение е V F = 2V.

Ток от 20 mA ни осигурява добър светлинен поток и тъй като светодиодите не са вечни, а излъчваният светлинен поток намалява с времето, в повечето случаи този ток ще бъде достатъчен за даден светодиод.

LED без резистор

Първо, нека да разгледаме какво се случва, ако свържем светодиод към източник на захранване без резистор за ограничаване на тока. Ще използваме 5V захранване като пример.

В този случай, според втория закон на Кирхоф:

сумата от спадовете на напрежението в затворен контур е нула

Оказва се, че цялото захранващо напрежение е концентрирано върху нашия светодиод:

Какво означава появата на напрежение от 5V на нашия светодиод? Нека да разгледаме графиката на светодиодния ток спрямо напрежението в посока напред:

Тоест, когато надвишава 2,05 волта, токът ще расте много бързо, достигайки висока стойност.

В нашия случай захранването на светодиода без ограничителен резистор ще генерира повече ток от допустимото (30 mA), което от своя страна ще го повреди.

Тук трябва да се добави, че причината, която разрушава светодиода, не е токът като такъв, а мощността, отделена под формата на топлина.

Ограничаване на тока, протичащ през светодиода

Така че трябва да ограничим тока на светодиода. Имаме две възможности:

използвайте стабилно захранване с ток (не повече от 30mA в съответствие с техническата спецификация на светодиода)
ограничават тока по различен начин.

В тази статия ще разгледаме втория метод, а именно ще свържем резистор последователно със светодиода. Част от захранващото напрежение ще падне през този резистор, което ще обозначим като V R:

В съответствие с втория закон на Кирхоф по-горе, разпределението на напрежението ще се определи по формулата:

V CC = V R + V F

В нашия случай знаем типичната стойност на напрежението на нашия светодиод, която е 2 волта, както и захранващото напрежение от 5 волта:

По този начин можем да изчислим необходимия спад на напрежението през резистора R, така че диодът да има само необходимите 2 волта:

V R = V CC - V F

V R \u003d 5V - 2V \u003d 3V

тоест, ние се стремим към следните напрежения в нашата верига:

Сега използваме първия закон на Кирхоф:

сумата от стойностите на силата на токовете, влизащи в възела, е равна на сумата от стойностите на силата на токовете, протичащи от този възел

Нашият възел е кръстовището на резистора и светодиода, което означава, че същият ток ще тече през резистора, както през светодиода. Тъй като предположихме, че ток I F \u003d 20mA може да тече през светодиода, тогава:

Съпротивлението на резистора се изчислява по закона на Ом:

тоест в нашия случай:

и накрая можем да изведем общата формула:

След изчисляване на съпротивлението се избира резистор от номиналния диапазон. В нашия случай този резистор е точно същият като изчисления, тоест 150 ома, който се предлага в номиналните серии E24, E12 и E6.

Но какво да правим, когато съпротивлението на резистора не съответства на нито една стойност от номиналната серия? В този случай трябва да се избере едно от двете най-близки до проектното съпротивление, като се вземе предвид следното:

Ако съпротивлението е по-малко от очакваното, тогава това ще увеличи стойността на тока, протичащ през светодиода.

Ако съпротивлението е по-голямо от очакваното, тогава това ще намали светлинния поток, излъчван от светодиода.