resistore a diodi. Calcolo e selezione della resistenza per il LED. Parametri importanti dei LED

Un piccolo LED ordinario sembra una lente conica di plastica su gambe conduttive, all'interno delle quali si trovano un catodo e un anodo. Nel diagramma, il LED è rappresentato come un diodo convenzionale, dal quale la luce emessa è indicata da frecce. Quindi il LED serve a produrre luce, quando gli elettroni si spostano dal catodo all'anodo, viene emessa luce visibile.

Quando scegliere un resistore personalizzato?

Pertanto, abbiamo bisogno di un resistore con una potenza nominale di almeno 140 mW. La regola pratica è trovare un resistore con il doppio della potenza. Di solito puoi usare il resistore più economico che puoi trovare con il wattaggio corretto. Perché per alcuni circuiti, conta anche il tipo effettivo di resistore. Quale tipo di resistore scegliere, quale applicazione esula dallo scopo di questo articolo. Se stai costruendo uno di questi tipi di circuiti, controlla se i circuiti indicano il tipo di resistore. In caso contrario, forse questo articolo ti aiuterà.

L'invenzione del LED risale ai lontani anni '70, quando le lampade a incandescenza venivano utilizzate per produrre luce. Ma oggi, all'inizio del 21° secolo, i LED hanno finalmente preso il posto delle più efficienti fonti di luce elettrica.

Dov'è il "più" del LED e dov'è il "meno"?

Per collegare correttamente il LED alla fonte di alimentazione, è necessario prima osservare la polarità. L'anodo del LED è collegato al più "+" della fonte di alimentazione e il catodo - al meno "-". Il catodo collegato al meno ha un'uscita corta, l'anodo, rispettivamente, è lungo - la gamba lunga del LED - al più "+" della fonte di alimentazione.

Per la maggior parte dei circuiti standard, non devi preoccuparti dei tipi di resistori che scegli. Tutto ciò di cui devi preoccuparti è il valore della resistenza e quanta potenza può richiedere. Se si guasta dopo un po', dovresti sostituirlo con una potenza nominale più alta. Forse devi anche impegnarti per calcolare un costo decente 😉.

Calcolo del valore del resistore richiesto

Trovi difficile scegliere una resistenza? Un resistore limitatore di corrente è un resistore utilizzato per ridurre la corrente in un circuito. Se non riesci a trovare la scheda tecnica, puoi controllarla. Hai un alimentatore da 5V che vorresti accendere. Che valore di resistenza ti serve?

Dai un'occhiata all'interno del LED: l'elettrodo grande è il catodo, è per il meno, l'elettrodo piccolo, che sembra solo l'estremità della gamba, è per il più. E accanto al catodo, la lente LED ha un taglio piatto.

Non tenere a lungo il saldatore sulla gamba

Saldare i cavi del LED con cura e rapidità, perché la giunzione del semiconduttore ha molta paura del calore in eccesso, quindi è necessario toccare brevemente il saldatore con la sua punta sulla gamba saldata, quindi mettere da parte il saldatore. È meglio tenere la gamba saldata del LED con una pinzetta durante il processo di saldatura per garantire che il calore venga rimosso dalla gamba per ogni evenienza.

Per trovare il valore di un resistore, iniziamo trovando la caduta di tensione attraverso il resistore. Pertanto, il valore richiesto per il resistore di limitazione della corrente è 200 ohm. Quindi sai che hai bisogno di una resistenza da 200 ohm. Bene, l'unica cosa che devi sapere è la potenza nominale del componente. Che effetto può avere una resistenza?

Quindi devi capire quale effetto verrà dissipato nel tuo resistore. Per trovarlo, usi la seguente formula per calcolare la potenza. Afferma che la potenza è uguale alla corrente per la tensione. Ciò significa che la tua resistenza deve essere in grado di gestire almeno 45 mW.

Resistenza richiesta durante il test del LED

Veniamo alla cosa più importante: come collegare il LED a una fonte di alimentazione. Se si desidera testare le prestazioni del LED, non collegarlo direttamente alla batteria o all'alimentazione. Se l'alimentazione è di 12 volt, utilizzare una resistenza da 1 kΩ in serie con il LED in prova per la rete di sicurezza.

In genere, la maggior parte dei resistori funziona a 250 mW e oltre, quindi è facile trovare il resistore giusto. Calcola la resistenza del resistore a 6 bande. Il resistore è forse l'elemento costitutivo più comune utilizzato nei circuiti. I resistori sono disponibili in molte forme e dimensioni. Questo strumento viene utilizzato per decodificare le informazioni per i resistori di colore assiali.

Il numero di bande è importante perché la decodifica cambia a seconda del numero di bande di colore. Esistono tre tipi comuni: resistori a 4 intervalli, 5 intervalli e 6 bande. Il gruppo 1 è la prima cifra significativa. Le prime 4 bande sono valore nominale resistenza. I primi 3 gruppi sono numeri significativi, dove:. nero - 0 marrone - 1 rosso - 2 arancione - 3 giallo - 4 verde - 5 blu - 6 viola - 7 grigio - 8 bianco - 9.

Non dimenticare la polarità: un cavo lungo a un vantaggio, un cavo da un grande elettrodo interno a un meno. Se non si utilizza un resistore, il LED si brucerà rapidamente se si supera accidentalmente Tensione nominale, una grande corrente scorrerà attraverso la giunzione p-n e il LED si guasterà quasi immediatamente.

Un esempio di valore di resistenza. Fascia 1 = arancione = 3, fascia 2 = giallo = 4, fascia 3 = verde = 5, fascia 4 = blu = 1M. La quinta banda è una tolleranza e rappresenta il caso peggiore che ci si può aspettare dal valore nominale. Codice colore per approvazione:. marrone - 1% rosso - 2% arancione - 3% giallo - 4% verde -5% blu 25% viola 1% grigio 05% oro - 5% argento - 10%.

Coefficiente di temperatura di resistenza

Un esempio di calcolo dell'intervallo di valori del resistore. I valori del resistore possono cambiare con la temperatura. La 6a corsia rappresenta coefficiente di temperatura o temperatura ed è un valore che cambierà con la temperatura. I colori del gruppo rappresentano quanto segue.

I LED sono disponibili in una varietà di colori, ma il colore del bagliore non è sempre determinato dal colore della lente del LED. Bianco, rosso, blu, arancione, verde o giallo - l'obiettivo può essere trasparente e accenderlo - risulterà essere rosso o blu. I LED blu e bianchi sono i più costosi. In generale, il colore del bagliore del LED è influenzato principalmente dalla composizione del semiconduttore e, come fattore secondario, dal colore della lente.

Limitazione della corrente che scorre attraverso il LED

Inizieremo eseguendo esperimenti che dimostrano come la tensione e la resistenza influiscono sulla corrente, quindi dimostreremo quei risultati con un po' di matematica. Offriamo un alimentatore diverso in modo da poter provare a sperimentare, ma puoi anche utilizzare le batterie nel portabatterie! Sono luminosi e bagnati, o morbidi ed eleganti. Sono ovunque e sono molto divertenti.

Una lampada luminosa o trasparente protegge l'emettitore di luce. Un filo è l'anodo e l'altro è il catodo. Uno va a tensione positiva e l'altro va a tensione negativa. È tutto un po' confuso: spesso dobbiamo pensare a cosa mangiare.

Trovare il valore della resistenza per il LED

La resistenza è collegata in serie con il LED. La funzione del resistore è di limitare la corrente, avvicinarla al valore nominale del LED, in modo che il LED non si bruci istantaneamente e funzioni nella normale modalità nominale. Prendiamo in considerazione i seguenti dati iniziali:

LED senza resistenza

Se aiuta, fare riferimento a queste foto e diagrammi o stamparli come riferimento. Verde, rosso, blu e infrarossi. Quindi, il rosso, ad esempio, è fatto con arseniuro di gallio. Da allora, gli scienziati hanno sperimentato molti altri materiali e hanno scoperto come creare altri colori come il verde e il blu, oltre al viola e il bianco.

Collegamento in parallelo di LED

Possono essere buoni indicatori, ma raramente li vediamo come oblò. Illuminazione significa "brillare di luce su qualcosa", come una torcia o dei fari. Vuoi che i tuoi fari siano luminosi come l'inferno. Le luci dei freni dovrebbero essere abbastanza luminose da poter vedere, ma non illuminare la strada!

Vps - tensione di alimentazione;

Vdf è la caduta di tensione diretta attraverso il LED in modalità normale;

Se- corrente nominale LED in modalità normale.

Ora, prima di trovare , notiamo che la corrente nel circuito in serie sarà costante, la stessa in ogni elemento: la corrente If attraverso il LED sarà uguale alla corrente Ir attraverso la resistenza di limitazione.

Indicazione significa "indicare qualcosa", come un indicatore di direzione o le luci dei freni di un'auto. Non vuoi che l'indicatore di direzione della tua auto sia cieco! Entrambi hanno la stessa resistenza. Devi seguire scorrendo uno di essi. È un po' difficile spiegare quanto sia luminoso qualcosa con il testo o anche con le foto.

La prima cosa utile che troverai sono le informazioni sul "batch" dimensionale. La scheda tecnica indica anche quale pin è il catodo e altre lunghezze e dimensioni. Allora troverai questo tavolino. Questa opzione è piuttosto standard.

Quindi Ir = Se. Ma Ir = Ur/R - secondo la legge di Ohm. E Ur \u003d Vps-Vdf. Quindi R = Ur/Ir = (Vps-Vdf)/If.

Cioè, conoscendo la tensione dell'alimentatore, la caduta di tensione attraverso il LED e la sua corrente nominale, è possibile selezionare facilmente il resistore di limitazione appropriato.

Se il valore di resistenza trovato non può essere selezionato dalla serie standard di valori di resistore, viene preso un resistore di valore leggermente maggiore, ad esempio, invece dei 460 Ohm trovati, prendono 470 Ohm, che sono sempre facili da trovare. La luminosità del LED diminuirà leggermente.

Più avanti nella stessa pagina c'è una tabella delle caratteristiche elettriche. Le prime due righe parlano di "lunghezza d'onda" - è un modo speciale per specificare un colore. Dopotutto, "rosso super brillante" è una descrizione molto soggettiva. Con la lunghezza d'onda, possiamo sapere esattamente quale colore viene emesso. La terza riga dice fondamentalmente "quanto colore cambia con la lunghezza d'onda". La quarta riga non è così importante, la salteremo.

In ogni "ciclo" i circuiti di tensione devono essere bilanciati: quantità generata = quantità utilizzata. Questa legge del "Loop Voltage" è stata scoperta da un uomo di nome Kirchhoff. E vediamo il loop sopra, dove una parte è costituita da una batteria da 9 volt. Quindi cambiamo un po' il nostro diagramma. Questa è la tensione che deve essere "assorbita" dal resistore. Quindi passeremo a un'altra importante legge chiamata Legge di Ohm - e descrive come funzionano i resistori.

Esempio di selezione del resistore:

Diciamo che c'è un alimentatore da 12 volt e un LED che necessita di 1,5 volt e 10 mA per accendersi normalmente. Scegliamo un resistore di spegnimento. Il resistore dovrebbe scendere di 12-1,5 = 10,5 volt e la corrente nel circuito in serie (alimentatore, resistore, LED) dovrebbe essere 10 mA, quindi dalla legge di Ohm: R = U / I = 10,5 / 0,010 = 1050 ohm. Scegliamo 1,1 kOhm.

C'è una notazione abbreviata più generale che vedrai molto spesso. O altri due modi per scrivere per una soluzione per la corrente o la resistenza. Sfortunatamente, 100 anni qui stanno lavorando contro di noi, quindi continua così. Se ho un resistore da 3 ohm con 5 ampere che lo attraversa. Qual è la tensione ai capi del resistore. La legge di Ohm è molto importante e ci vuole un po' di tempo per familiarizzarla. Proponiamo di trovare altri numeri di corrispondenza di resistenze, correnti e tensioni e di usarli per risolvere il valore sconosciuto.

La formula per calcolare la resistenza di un calcolatore online di resistori

Se stai lavorando con un amico, fai quiz e controlla le tue risposte! Ci sono anche "calcolatrici" su Internet che puoi controllare tu stesso. Il nostro grafico sta diventando un po' denso, ma abbiamo fatto molto. Quindi ci sono buone ragioni per voler controllare la luminosità se dici di avere una batteria piccola e vuoi che la luce duri a lungo.

Quanto dovrebbe essere grande la resistenza? Se R \u003d 1100 Ohm e la corrente è 0,01 A, secondo la legge di Joule-Lenz, ogni secondo verrà assegnato al resistore energia termica Q \u003d I * I * R \u003d 0,11 J, che equivale a 0,11 W. Un resistore da 0,125 W andrà bene, rimarrà anche un margine.

Collegamento seriale dei LED

Se il tuo obiettivo è collegare più LED in un'unica fonte di luce, è meglio collegarli in serie. Ciò è necessario affinché ogni LED non disponga di una propria resistenza, in modo da evitare inutili perdite di energia. Più adatto per connessione seriale LED dello stesso tipo, dello stesso lotto.

Puoi vederlo nel foglio dati di cui abbiamo parlato prima. Dal momento che è così importante per te mettere in pratica queste leggi che hai appena appreso, avremo un altro quiz. Prova a risolvere i problemi usando i diagrammi sopra. Sì, ci sono calcolatori online che lo faranno per te, ma alcuni dei dispositivi elettronici educativi possono fare i calcoli anche su un'isola deserta.

Quanta corrente scorre attraverso la resistenza da 100 ohm?

Non hai tradito? Questa breadboard utilizzava 3 diverse tensioni e la stessa resistenza. Scommetto che sai cosa c'è dopo! La risposta sta nel modo in cui viene utilizzata la potenza. La resistenza non si accende, si riscalda. Poiché è inefficiente pompare semplicemente tutta l'energia della batteria nell'aria sotto forma di calore, dobbiamo sfruttare al massimo la potenza utilizzata dal resistore e Il modo migliore per fare questo è mantenere la tensione bassa.

Supponiamo di dover collegare in serie 8 LED da 1,4 volt con una corrente di 0,02 A per il collegamento a una fonte di alimentazione da 12 volt. Ovviamente, la corrente totale sarà 0,02 A, ma la tensione totale sarà 11,2 volt, quindi 0,8 volt a una corrente di 0,02 A dovrebbero essere dissipati dal resistore. R \u003d U / I \u003d 0,8 / 0,02 \u003d 40 ohm. Selezioniamo un resistore da 43 ohm di potenza minima.

Andare più in basso, cosa non suggerita perché la tensione diretta può cambiare e le resistenze possono cambiare e la batteria può cambiare e tutte quelle piccole deviazioni di 2 volt circa si sommano e non otterrai la luminosità che desideri. Concluderemo introducendo un altro pezzo che è nella borsa del kit. Questo è un potenziometro.

Schemi di collegamento LED

Bene, dopotutto non è una cosa così immaginaria, anzi sono abbastanza comuni. I potenziometri sono una resistenza che si regola con una manopola. Tratteremo i potenziometri in modo più dettagliato nel prossimo tutorial, quindi dai un'occhiata a questa nuova introduzione!

Il collegamento in parallelo di stringhe di LED non è l'opzione migliore

Se è possibile scegliere, è meglio collegare i LED in serie, non in parallelo. Se si collegano più LED in parallelo attraverso un resistore comune, quindi a causa della diffusione dei parametri dei LED, ognuno di essi non sarà sullo stesso piano degli altri, alcuni si illumineranno di più, prendendo più attuale, e alcuni - al contrario, più deboli. Di conseguenza, alcuni dei LED si bruceranno prima a causa del rapido degrado del cristallo. Meglio per collegamento in parallelo I LED, se non ci sono alternative, applicano un resistore di limitazione a ciascuna catena.

I potenziometri, come i resistori, hanno un valore in ohm. Ad esempio, questo potenziometro è 2 kΩ. I potenziometri hanno tre pin, due pin "esterni" e un pin "centrale". Il perno centrale è talvolta chiamato tergicristallo. Puoi capire perché si chiama detergente per vetri aprendo la pentola, è letteralmente come un detergente per vetri! Quando il tergicristallo si sposta da un'estremità all'altra, la resistenza tra questo perno e il perno destro o sinistro cambia, più il tergicristallo è vicino al perno laterale, minore è la resistenza.

Calcolo della resistenza simile

Quando la pentola è girata completamente a destra, è l'opposto. La resistenza tra i due pin esterni è sempre la stessa. La resistenza tra il perno centrale e il perno sinistro o destro cambia! Test veloce! Il simbolo del circuito per il potenziometro sembra che ci sia un resistore e poi una freccia che punta al centro è un tergicristallo.

Abbastanza spesso, molti radioamatori principianti hanno problemi con il calcolo della resistenza di un resistore per un LED. E spesso non lo sanno. In questo articolo cercheremo di chiarire questo problema e, per semplicità, lo presentiamo calcolatrice online per calcolare la resistenza del resistore LED.

Parametri importanti dei LED

Dal punto di vista del problema della selezione di un resistore per un LED, ci interessano principalmente solo due parametri del LED:

Si noti che ci stiamo collegando al tergicristallo e a un'estremità, non a entrambe le estremità. Perché abbiamo anche 100 ohm? Non possiamo semplicemente regolare il potenziometro per ottenere una sorta di resistenza che vogliamo? Per questo motivo abbiamo una resistenza aggiuntiva da 100 ohm, che ci permette di resistere costantemente fino a 100 ohm.

Un esempio di calcolo della resistenza di un resistore in collegamento in serie

È stata una lezione lunga e ricca di matematica. Queste luci sono usate per rappresentare molte cose. Molto spesso, vengono utilizzati per informarti che l'alimentazione viene fornita al tuo dispositivo. Sarà inoltre necessario selezionare il valore corretto del resistore da utilizzare.

I F - corrente diretta del LED
V F - tensione diretta del LED (tensione di esercizio)

Diamo un'occhiata a questo utilizzando il LED L-53IT come esempio. Ecco le sue brevi caratteristiche:

Materiale: sussulto/spazio
Colore chiaro: rosso
Lunghezza d'onda: 625 nm
Tensione diretta massima: 2,5 V
Tensione inversa massima: 5 V
Corrente diretta massima: 30 mA
Temperatura di lavoro: -40…85С

Nella scheda tecnica del LED L-53IT, nella sezione "Valori Massimi Assoluti" (valori che non devono essere superati), troviamo informazioni sulla massima continua DC, che può scorrere attraverso un determinato LED senza causare danni (30 mA):

Quindi controlliamo il foglio dati per quale sia la tipica tensione diretta del LED (caduta di tensione attraverso il diodo):

e vediamo che:

i dati di prova sono forniti per la corrente I F = 20 mA,
la tensione diretta tipica è V F = 2V.

Una corrente di 20 mA ci fornisce un buon flusso luminoso, e poiché i LED non durano per sempre e il flusso luminoso emesso diminuisce nel tempo, nella maggior parte dei casi questa corrente sarà sufficiente per un determinato LED.

LED senza resistenza

Per prima cosa, diamo un'occhiata a cosa succede se colleghiamo un LED a una fonte di alimentazione senza un resistore limitatore di corrente. Useremo un alimentatore da 5V come esempio.

In questo caso, secondo la seconda legge di Kirchhoff:

la somma delle cadute di tensione in anello chiuso è zero

Si scopre che tutta la tensione di alimentazione è concentrata sul nostro LED:

Cosa significa la comparsa di una tensione di 5V sul nostro LED? Diamo un'occhiata a un grafico della corrente del LED rispetto alla tensione nella direzione in avanti:

Cioè, quando si superano i 2,05 volt, la corrente crescerà molto rapidamente, raggiungendo un valore elevato.

Nel nostro caso, l'alimentazione del LED senza resistenza di limitazione genererà più corrente di quella consentita (30 mA), che a sua volta lo danneggerà.

Va aggiunto qui che il motivo che distrugge il LED non è la corrente in quanto tale, ma la potenza rilasciata sotto forma di calore.

Limitazione della corrente che scorre attraverso il LED

Quindi dobbiamo limitare la corrente del LED. Abbiamo due opzioni:

utilizzare un'alimentazione di corrente stabile (non superiore a 30 mA secondo la specifica tecnica del LED)
limitare la corrente in modo diverso.

In questo articolo ci occuperemo del secondo metodo, ovvero collegheremo un resistore in serie al LED. Una parte della tensione di alimentazione cadrà attraverso questo resistore, che indicheremo come V R:

In accordo con la seconda legge di Kirchhoff sopra, la distribuzione delle sollecitazioni sarà determinata dalla formula:

V CC = V R + V F

Nel nostro caso, conosciamo il valore di tensione tipico del nostro LED, che è di 2 volt, nonché la tensione di alimentazione di 5 volt:

Pertanto, possiamo calcolare la caduta di tensione richiesta attraverso il resistore R in modo che il diodo abbia solo i 2 volt richiesti:

V R = V CC - V F

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

cioè, miriamo alle seguenti tensioni nel nostro circuito:

Ora usiamo la prima legge di Kirchhoff:

la somma dei valori della forza delle correnti che entrano nel nodo è uguale alla somma dei valori della forza delle correnti che scorrono da questo nodo

Il nostro nodo è la giunzione del resistore e del LED, il che significa che la stessa corrente scorrerà attraverso il resistore come attraverso il LED. Poiché abbiamo ipotizzato che una corrente I F \u003d 20 mA possa fluire attraverso il LED, quindi:

La resistenza del resistore viene calcolata utilizzando la legge di Ohm:

ovvero, nel nostro caso:

e infine, possiamo ricavare la formula generale:

Dopo aver calcolato la resistenza, viene selezionata una resistenza dall'intervallo nominale. Nel nostro caso, questo resistore è esattamente lo stesso calcolato, ovvero 150 ohm, disponibile nelle serie nominali E24, E12 ed E6.

Ma cosa fare quando la resistenza del resistore non corrisponde a nessun valore della serie nominale? In questo caso va scelta una delle due più vicine alla resistenza di progetto, tenendo conto di quanto segue:

Se la resistenza è inferiore al previsto, ciò aumenterà il valore della corrente che scorre attraverso il LED.

Se la resistenza è maggiore del previsto, ciò ridurrà l'emissione di luce emessa dal LED.