Resistori per LED: calcolo corretto della resistenza. Calcolo della resistenza del resistore per i LED Calcolatore LED
Il funzionamento affidabile del LED dipende dalla corrente scorrendo attraverso di esso. Se i valori sono troppo bassi, semplicemente non brillerà, e se il valore corrente viene superato, le caratteristiche dell'elemento si deterioreranno, fino al punto della distruzione. Allo stesso tempo dicono che il LED è bruciato. Per eliminare la possibilità di guasto di questo semiconduttore, è necessario selezionarlo in un circuito con un resistore incluso al suo interno. Limiterà la corrente nel circuito a valori ottimali.
Resistenza LEDè non lineare. Ciò significa che quando la tensione applicata a questo elemento cambia, la corrente che lo attraversa cambierà in modo non lineare. Puoi verificarlo se trovi la caratteristica volt-ampere di qualsiasi diodo, compresi i diodi emettitori di luce. Quando l'alimentazione viene applicata al di sotto della tensione di apertura della giunzione p-n, la corrente attraverso il LED è bassa e l'elemento non funziona. Una volta superata questa soglia, la corrente che attraversa l'elemento aumenta rapidamente e questo inizia a brillare.
Se Alimentazione elettrica collegarsi direttamente al LED, il diodo fallirà, poiché non è progettato per un tale carico. Per evitare che ciò accada, è necessario limitare la corrente che scorre attraverso il LED con una resistenza di zavorra, oppure abbassare la tensione sul semiconduttore per noi importante.
Consideriamo lo schema di collegamento più semplice (Figura 1). La sorgente di alimentazione CC è collegata in serie tramite un resistore al LED desiderato, le cui caratteristiche devono essere note. Questo può essere fatto su Internet scaricando una descrizione (foglio informativo) per un modello specifico o trovando il modello desiderato nei libri di consultazione. Se non è possibile trovare una descrizione, è possibile determinare approssimativamente la caduta di tensione sul LED in base al suo colore:
- Infrarossi: fino a 1,9 V.
- Rosso – da 1,6 a 2,03 V.
- Arancione – da 2,03 a 2,1 V.
- Giallo – da 2,1 a 2,2 V.
- Verde – da 2,2 a 3,5 V.
- Blu – da 2,5 a 3,7 V.
- Viola – da 2,8 a 4 V.
- Ultravioletto - da 3,1 a 4,4 V.
- Bianco – da 3 a 3,7 V.
Figura 1 – Schema di collegamento del LED
La corrente nel circuito può essere paragonata al movimento di un liquido attraverso un tubo. Se è presente un solo percorso del flusso, l'intensità della corrente (portata) nell'intero circuito sarà la stessa. Questo è esattamente ciò che accade nel circuito di Figura 1. Secondo la legge di Kirchhoff, la somma delle cadute di tensione su tutti gli elementi inclusi in un circuito in cui scorre una corrente è uguale alla FEM di questo circuito (in Figura 1 indicata dalla lettera E ). Da ciò possiamo concludere che la caduta di tensione sul resistore limitatore di corrente dovrebbe essere uguale alla differenza tra la tensione di alimentazione e la sua caduta sul LED.
Poiché la corrente nel circuito deve essere la stessa, la corrente ottenuta sia attraverso il resistore che attraverso il LED è la stessa. Per il funzionamento stabile di un elemento a semiconduttore, aumentandone l'affidabilità e la durata, la corrente che lo attraversa deve corrispondere a determinati valori indicati nella sua descrizione. Se non è possibile trovare una descrizione, è possibile considerare il valore approssimativo della corrente nel circuito pari a 10 milliampere. Dopo aver determinato questi dati, puoi già calcolare il valore della resistenza per il LED. È determinato dalla legge di Ohm. La resistenza di un resistore è uguale al rapporto tra la caduta di tensione ai suoi capi e la corrente nel circuito. Oppure in forma simbolica:
R = U(R)/I,
dove U (R) è la caduta di tensione ai capi del resistore
I – corrente nel circuito
Calcolo di U (R) su un resistore:
U (R) = E – U (Led)
dove U (Led) è la caduta di tensione sull'elemento LED.
Usando queste formule otterrai il valore esatto della resistenza del resistore. Tuttavia, l'industria produce solo valori di resistenza standard, le cosiddette serie di valutazione. Pertanto, dopo il calcolo, dovrai selezionare il valore di resistenza esistente. È necessario selezionare un resistore leggermente più grande di quello calcolato, in questo modo avrai protezione contro sovratensioni accidentali nella rete. Se è difficile selezionare un elemento di valore vicino, puoi provare a collegare due resistori in serie o in parallelo.
Se scegli una resistenza con meno potenza di quella necessaria nel circuito, semplicemente fallirà. Calcolare la potenza di un resistore è abbastanza semplice; è necessario moltiplicare la caduta di tensione ai suoi capi per la corrente che scorre in questo circuito. Quindi è necessario selezionare una resistenza con una potenza non inferiore a quella calcolata.
Esempio di calcolo
Abbiamo una tensione di alimentazione di 12V, un led verde. È necessario calcolare la resistenza e la potenza del resistore limitatore di corrente. La caduta di tensione sul LED verde di cui abbiamo bisogno è di 2,4 V, la corrente nominale è di 20 mA. Da qui calcoliamo la caduta di tensione attraverso il resistore di zavorra.
U (R) = E – U (Led) = 12V – 2,4V = 9,6V.
Valore di resistenza:
R = U (R)/ I = 9,6 V/0,02 A = 480 Ohm.
Valore di potenza:
P = U (R) ⋅ I = 9,6 V ⋅ 0,02 A = 0,192 W
Da una serie di resistenze standard selezioniamo 487 Ohm (serie E96) e la potenza può essere selezionata a 0,25 W. Questa resistenza deve essere ordinata.
Se devi collegare più LED in serie, puoi anche collegarli alla fonte di alimentazione utilizzando un solo resistore, che sopprimerà la tensione in eccesso. Il suo calcolo viene eseguito utilizzando le formule di cui sopra, tuttavia, invece di una tensione diretta U (Led), è necessario prendere la somma delle tensioni dirette dei LED richiesti.
Se è necessario collegare più elementi che emettono luce in parallelo, per ciascuno di essi è necessario calcolare il proprio resistore, poiché ciascuno dei semiconduttori può avere la propria tensione diretta. I calcoli per ciascun circuito in questo caso sono simili al calcolo di un resistore, poiché sono tutti collegati in parallelo alla stessa fonte di alimentazione e il suo valore per il calcolo di ciascun circuito è lo stesso.
Passaggi di calcolo
Per effettuare i calcoli corretti è necessario effettuare le seguenti operazioni:
- Scoprire la tensione diretta e la corrente del LED.
- Calcolo della caduta di tensione sul resistore desiderato.
- Calcolo della resistenza del resistore.
- Selezione della resistenza dalla gamma standard.
- Calcolo e selezione della potenza.
Puoi eseguire questo semplice calcolo da solo, ma è più semplice ed efficiente in termini di tempo utilizzare una calcolatrice per calcolare un resistore per un LED. Se inserisci tale query in un motore di ricerca, troverai molti siti che offrono calcoli automatizzati. Tutte le formule necessarie sono già integrate in questo strumento e funzionano immediatamente. Alcuni servizi offrono anche immediatamente una selezione di elementi. Dovrai solo scegliere la calcolatrice più adatta per il calcolo dei LED e risparmiare così tempo.
Il calcolatore LED online non è l'unico modo per risparmiare tempo nei calcoli. Il calcolo di transistor, condensatori e altri elementi per vari circuiti è stato automatizzato da tempo su Internet. Non resta che utilizzare con competenza il motore di ricerca per risolvere questi problemi.
I LED sono la soluzione ottimale per molti problemi di illuminazione in casa, ufficio e produzione. Presta attenzione alle lampade Ledz. Questo è il miglior rapporto tra prezzo e qualità dei prodotti di illuminazione; utilizzandoli, non è necessario effettuare calcoli e assemblare da soli le apparecchiature di illuminazione.
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L'illuminazione e l'indicazione a LED, grazie a questo dispositivo a semiconduttore, è considerata una delle più affidabili. Quando si organizza l'illuminazione, le lampade a LED producono un flusso luminoso di alta qualità, pur essendo fonti di luce rispettose dell'ambiente che non richiedono smaltimento e non consumano molta elettricità. Il LED funziona solo a tensione costante e fa passare la corrente solo in una direzione, proprio come un normale diodo. 
Un diodo emettitore di luce è un dispositivo con un flusso di corrente specifico e chiaramente regolato, sia massimo che minimo. Se si supera la corrente continua massima consentita o la tensione ad essa fornita, fallirà sicuramente, in parole semplici "si brucerà". I dati sui LED possono essere trovati:
- In un libro di consultazione o letteratura tecnica;
- Nelle pagine Internet;
- Quando si acquista da un consulente di vendita.
Senza conoscere la tensione operativa e la corrente diretta massima, selezionare la resistenza del resistore per limitare la corrente è piuttosto problematico. A meno che tu non abbia un autotrasformatore o un resistore variabile. In questo caso, puoi bruciare molti di questi elementi semiconduttori. Questo metodo è più teorico che pratico e può essere utilizzato solo in situazioni di emergenza. Un resistore è un elemento passivo utilizzato nei circuiti elettrici; ha un certo valore di resistenza. È disponibile un resistore variabile, con manopola di regolazione, oppure un resistore costante. Un resistore è caratterizzato dal concetto di potenza, che dovrebbe essere preso in considerazione anche nel calcolo nei circuiti elettrici.
Quindi ogni LED ha una tensione operativa e una corrente continua che lo attraversa e lo illumina. Se U della fonte di alimentazione è, ad esempio, 1,5 volt e secondo la scheda tecnica il diodo dovrebbe essere collegato esattamente a questa tensione, non è necessario un resistore limitatore. Oppure è possibile collegare in serie alla fonte di alimentazione tre LED con tensione di funzionamento di 0,5 volt. Inoltre, tutti questi elementi semiconduttori devono essere dello stesso tipo e marca. Tuttavia, questa situazione si verifica estremamente raramente e spesso l'alimentazione è molto maggiore della tensione operativa di un LED.
Come calcolare la resistenza per i LED, che non solo limita la corrente nel circuito, ma crea anche una caduta di tensione. La resistenza di limitazione della corrente per un LED viene calcolata in base alla nota legge di Ohm I=U/R. Da qui possiamo selezionare il valore della resistenza R=U/I. Dove U è la tensione, I è l'entità della corrente continua.
Ecco lo schema più semplice per collegare un LED. 
L'intensità di corrente in una connessione in serie sarà la stessa e la tensione di alimentazione del LED deve essere di un certo valore, spesso notevolmente inferiore a quella che alimenta l'intero circuito; Pertanto, il resistore deve estinguere parte della tensione in modo che la tensione applicata al LED abbia già un certo valore, indicato nel suo passaporto come tensione operativa. Cioè, I (corrente) nel circuito è noto e sarà uguale al diodo che consuma I, e la caduta U attraverso la resistenza sarà uguale alla differenza tra l'alimentatore U e il LED U. Conoscendo U sul resistore e I, che lo attraversa, secondo la stessa legge di Ohm, puoi trovare la sua resistenza. Per fare ciò, dividere la caduta di tensione sul resistore per la corrente che scorre attraverso il circuito.
Dopo aver calcolato la resistenza del LED, essa deve comunque corrispondere alla potenza; per questo, U su di essa deve essere moltiplicata per la I nota dell'intero circuito. La corrente in qualsiasi parte del circuito sarà la stessa e quindi la corrente massima che passa attraverso il LED non supererà quella che passa attraverso il resistore limitatore. In questo caso, si consiglia di selezionare un resistore con un valore leggermente superiore a quello più piccolo, questo vale sia per la resistenza che per la sua potenza. Conoscendo la legge di Ohm, puoi anche calcolare la resistenza tramite R del LED.
Se non esiste un resistore adatto con la resistenza richiesta, è possibile ottenerlo collegando più elementi simili in serie o in parallelo. Inoltre, per un collegamento in serie, la resistenza totale di tutti i resistori sarà uguale alla somma di tutti quelli inclusi in questo circuito. 
E parallelamente viene calcolato utilizzando questa formula: 
Va tenuto presente che tutto ciò viene calcolato in base alla tensione di alimentazione, poiché all'aumentare di essa aumenterà anche la corrente nell'intero circuito. Pertanto la fonte di alimentazione deve fornire non solo tensione rettificata di alta qualità, ma anche stabilizzata.
Bypassare un LED con un resistore
Vale la pena discutere di tale connessione tra un LED e un resistore quando si collegano due o più elementi che emettono luce in serie. Anche con la stessa marcatura e tipologia, le caratteristiche di ciascun LED possono differire leggermente. Se I lo attraversa, allora ha la sua R interna. Inoltre, nella modalità in cui la valvola (diodo) lo conduce e non lo conduce, la resistenza interna sarà significativamente diversa. Cioè, quando la valvola viene riattivata in questa modalità, la resistenza differirà in modo significativo. Di conseguenza, anche la tensione inversa varierà notevolmente, il che può portare al burnout (guasto).
Per evitare tali situazioni, si consiglia di bypassare il LED con un resistore a bassa potenza con un R grande di diverse centinaia di ohm. Tale connessione garantirà l'equalizzazione della tensione inversa sui dispositivi a semiconduttore che producono il flusso luminoso collegato in un circuito.
Video di calcolo dei LED
Per determinare il valore del resistore di limitazione della corrente richiesto per uno o più LED, saranno necessari i seguenti dati:
Tensione di alimentazione;
- tensione diretta del LED e corrente per la quale è progettato;
- numero e schema di collegamento dei LED.
In assenza di dati di riferimento, la tensione diretta del LED può essere determinata in modo abbastanza accurato dal colore del suo bagliore utilizzando la tabella:
La maggior parte di questi moderni dispositivi a semiconduttore sono progettati per una corrente di 20 mA, ma esistono diodi progettati per correnti più elevate (150 mA o più). Pertanto, per determinare con precisione la corrente nominale, saranno necessari i dati tecnici del marchio del diodo.
In completa assenza di informazioni sulla marca e sulle caratteristiche tecniche del LED, si consiglia di considerare la corrente nominale di 10 mA e la tensione diretta di 1,5-2 V.
Il numero richiesto di resistori di spegnimento dipende dalla scelta dello schema di collegamento per i dispositivi a semiconduttore. Quindi, quando sono collegati in serie, basta una cosa: i valori della corrente che scorre in tutti i punti sono gli stessi.
Quando si collegano i diodi in parallelo, l'uso di un resistore di spegnimento comune è inaccettabile. Per il fatto che non esistono LED completamente identici nelle loro caratteristiche; Avendo una certa diffusione della resistenza e, di conseguenza, delle correnti consumate, un elemento con una resistenza inferiore consumerà più corrente, il che può causarne il guasto prematuro.
Pertanto, se uno dei numerosi LED collegati in parallelo si brucia, il resto, a causa della resistenza di un resistore progettato per un certo numero di diodi, riceverà una tensione maggiore per la quale non sono progettati, il che, a sua volta, causerà farli fallire.
Pertanto, quando si collegano i LED in parallelo, si consiglia di fornire una resistenza separata per ciascun elemento. Questa raccomandazione viene presa in considerazione nel calcolatore proposto.
Il calcolo viene effettuato utilizzando la formula:
R=Uquench/ILED;
Uquenching = Upower – ULED.
Importante! Assicurarsi di osservare la corretta polarità dei collegamenti LED. L'anodo (cavo più lungo) è collegato al positivo della fonte di alimentazione e il catodo è collegato al meno (sul lato del bulbo del diodo è presente un taglio caratteristico).
Spesso nella produzione di vari dispositivi è necessario utilizzare LED e indicatori LED. Il LED è collegato alla fonte di alimentazione, di norma, tramite un resistore di limitazione della corrente (resistenza di spegnimento). Di seguito sono riportati i principi e le formule per il calcolo del resistore di spegnimento, oltre a una piccola calcolatrice per calcoli rapidi.
Calcolo di un resistore di spegnimento per un LED
Prima di tutto, scopriamo come calcolare la resistenza del resistore di spegnimento, da cosa dipende e quale potenza dovrebbe essere la resistenza per alimentare il LED dalla fonte di alimentazione.
Riso. 1. Schema di collegamento di un LED a una fonte di alimentazione tramite un resistore.
Come possiamo vedere dal diagramma, la corrente (I) scorre attraverso il resistore e il LED dalla stessa sorgente. La tensione ai capi del resistore è uguale alla differenza tra la tensione di alimentazione e la tensione ai capi del LED (VS-VL). Qui dobbiamo calcolare la resistenza del resistore (R), alla quale la tensione I scorrerà attraverso il circuito e la tensione VL fluirà attraverso il LED.
Diciamo che alimenteremo il LED da una batteria tensione 5V Di norma, questa tensione di alimentazione viene utilizzata per alimentare i circuiti del microcontrollore e altre apparecchiature digitali.
Calcoliamo valore della tensione ai capi del resistore di spegnimento, per questo dobbiamo conoscere la caduta di tensione sul LED, che può essere trovata nel libro di consultazione di un LED specifico.
Valori approssimativi di caduta di tensione per LED (AL307 e altri a basso consumo in un pacchetto simile):
- rosso - 1,8...2V;
- verde e giallo - 2...2,4 V;
- bianco e blu - 3...3,5V.
Diciamo che usiamo LED blu , la caduta di tensione ai suoi capi è di 3 V.
Calcoliamo la tensione ai capi del resistore di spegnimento:
Udream = Upit - Ulight = 5V - 3V = 2V.
Per calcolo della resistenza del resistore di spegnimento dobbiamo conoscere la corrente attraverso il LED. La corrente nominale di un particolare tipo di LED può essere trovata nel libro di consultazione. Per la maggior parte dei LED a basso consumo (come AL307), la corrente nominale è compresa tra 10 e 25 mA.
Diciamo questo per il nostro LED corrente nominale poiché la sua luminosità sufficientemente luminosa è di 20 mA (0,02 A). Si scopre che attraverso il resistore si spegnerà una tensione di 2 V e passerà una corrente di 20 mA. Eseguiamo il calcolo utilizzando la formula della legge di Ohm:
R = U / I = 2 V / 0,02 A = 100 Ohm.
Nella maggior parte dei casi, è adatto un resistore a bassa potenza con una potenza di 0,125-0,25 W (MLT-0,125 e MLT-0,25). Se la corrente e la caduta di tensione attraverso il resistore sono molto diverse, non farà male calcolo della potenza del resistore:
P = U * I = 2 V * 0,02 A = 0,04 W.
Pertanto, 0,04 W sono chiaramente inferiori alla potenza nominale anche per il resistore di potenza più bassa MLT-0,125 (0,125 W).
Facciamo un calcolo per LED rosso (tensione 2V, corrente 15mA).
Udream = Upit - Ulight = 5V - 2V = 3V.
R = U / I = 3 V / 0,015 A = 200 Ohm.
P = U * I = 3 V * 0,015 A = 0,045 W.
Una semplice calcolatrice per calcolare un resistore di spegnimento
Un LED
Collegamento in serie dei LED
Collegamento in parallelo dei LED
Calcolo di un resistore per un LED.
| Tipo di connessione: | |
| Tensione di alimentazione: | Volt |
| Tensione diretta LED: | Volt |
| Corrente attraverso il LED: | Milliamp |
| Numero di LED: | pz. |
| Risultati: | |
| Valore esatto del resistore: | Ohm |
| Valore del resistore standard: | Ohm |
| Potenza minima del resistore: | Watt |
| Consumo energetico totale: | Watt |
LED. Tipi, tipi di LED. Collegamento e calcoli..
Ecco come appare il LED nella vita reale:
Ed ecco come è indicato nel diagramma:
A cosa serve il LED?
I LED emettono luce quando la corrente elettrica li attraversa.
Sono stati inventati negli anni '70 del secolo scorso per sostituire le lampadine, che spesso si bruciavano e consumavano molta energia.
Collegamento e saldatura
I LED devono essere collegati nel modo corretto, tenendo conto della loro polarità + per l'anodo e k per il catodo. Il catodo ha un cavo corto, un gambo più corto. Se vedi l'interno del LED, il catodo ha un elettrodo più grande (ma questo non è un metodo ufficiale).
I LED possono essere danneggiati dal calore della saldatura, ma il rischio è minimo se si salda rapidamente. Non è necessario prendere precauzioni speciali quando si salda la maggior parte dei LED, ma può essere utile afferrare la gamba del LED con una pinzetta per dissipare il calore.
Controllo dei LED
Non collegare mai i LED direttamente a una batteria o a una fonte di alimentazione!
Il LED si brucerà quasi istantaneamente perché troppa corrente lo brucerà. I LED devono avere un resistore di limitazione. Per un test rapido, un resistore da 1k ohm è adatto per la maggior parte dei LED se la tensione è 12V o inferiore. Non dimenticare di collegare correttamente i LED, rispettando la polarità!
Colori LED
I LED sono disponibili in quasi tutti i colori: rosso, arancione, ambra, ambra, verde, blu e bianco. I LED blu e bianchi sono leggermente più costosi degli altri colori.
Il colore dei LED è determinato dal tipo di materiale semiconduttore di cui è composto e non dal colore della plastica del suo alloggiamento. I LED di qualsiasi colore vengono forniti in una custodia incolore, nel qual caso il colore può essere scoperto solo accendendolo...
LED multicolori
Un LED multicolore è progettato in modo semplice; di norma è rosso e verde combinati in un unico alloggiamento con tre gambe. Modificando la luminosità o il numero di impulsi su ciascun cristallo, puoi ottenere diversi colori di bagliore.
Calcolo della resistenza LED
Un LED deve avere una resistenza collegata in serie nel suo circuito per limitare la corrente che passa attraverso il LED, altrimenti si brucerà quasi istantaneamente...
Il resistore R è determinato dalla formula:
R= (V S – V L ) / I
VS
= tensione di alimentazione
VL
= tensione diretta calcolata per ciascun tipo di diodo (solitamente da 2 a 4 volt)
IO
= Corrente LED (ad esempio 20 mA), dovrebbe essere inferiore al massimo consentito per il tuo diodo.
Se la dimensione della resistenza non può essere selezionata con precisione, prendere una resistenza di valore maggiore. In effetti, difficilmente noterai la differenza... la luminosità del bagliore diminuirà leggermente.
Ad esempio: Se la tensione di alimentazione è VS = 9V, ed è presente un LED rosso (V = 2V) che richiede I = 20mA = 0,020A,
R = (- 9 V) / 0,02 A = 350 Ohm. In questo caso è possibile selezionare 390 Ohm (il valore standard più vicino, che è maggiore).
Calcolo di una resistenza LED utilizzando la legge di Ohm
La legge di Ohm afferma che la resistenza di un resistore R = V/I,
Dove:
V= tensione ai capi del resistore (V = S – V L in questo caso)
IO= corrente attraverso il resistore
COSÌ R= (V S – V L ) / I
Collegamento seriale dei LED.
Se si desidera collegare più LED contemporaneamente, è possibile farlo in serie. Ciò riduce il consumo di energia e consente di collegare un gran numero di diodi contemporaneamente, ad esempio, come una sorta di ghirlanda. Tutti i LED collegati in serie devono essere dello stesso tipo. L'alimentatore deve avere potenza sufficiente e fornire la tensione adeguata.
Esempio di calcolo:
Diodi rossi, gialli e verdi: se collegati in serie, è necessaria una tensione di alimentazione di almeno 8 V, quindi una batteria da 9 volt sarà una fonte quasi ideale.
V L = 2V + 2V + 2V = 6V (tre diodi, le loro tensioni sono sommate).
Se la tensione di alimentazione VS è 9 V e la corrente del diodo = 0,015 A,
Resistenza R = (V S–VL)/I= (9 – 6) /0,015 = 200 Ohm
Prendiamo una resistenza da 220 Ohm (il valore standard più vicino, che è maggiore).
Evitare di collegare i LED in parallelo!
Collegare più LED in parallelo utilizzando un resistore non è una buona idea...
Di norma, i LED hanno una serie di parametri, ciascuno dei quali richiede tensioni leggermente diverse... il che rende tale connessione praticamente impraticabile. Uno dei diodi si illuminerà più intensamente e assorbirà più corrente finché non si guasta. Questa connessione accelera notevolmente il naturale degrado del cristallo LED. Se i LED sono collegati in parallelo, ogni LED deve avere la propria resistenza di limitazione.
LED lampeggianti
I LED lampeggianti sembrano normali LED, possono lampeggiare da soli perché contengono un circuito integrato integrato. Il LED lampeggia a basse frequenze, solitamente 2-3 lampeggi al secondo. Tali ciondoli sono realizzati per allarmi per auto, indicatori vari o giocattoli per bambini.