Mpk-prometey.ru

МПК Прометей
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подключение светодиода через резистор и его расчет

Подключение светодиода через резистор и его расчет

Диод с резистором

Светодиодное освещение и индикация, за счёт этого полупроводникового прибора считается одной из самых надёжных. При организации освещения светодиодные светильники производят качественный световой поток, при этом являются экологически чистыми источниками света не требующими утилизацию и не потребляющими много электроэнергии. Светодиод работает только от постоянного напряжения и пропускает ток только в одном направлении, как и обыкновенный диод.

Диод излучающий свет является прибором с определённым, чётко регламентированным, протекающим током как максимальным, так и минимальным. Если превысить максимальный допускаемый прямой ток или подводящее к нему напряжение, то он обязательно выйдет из строя, простыми словами «сгорит». Данные о светодиоде можно найти:

  1. В справочнике или технической литературе;
  2. На страницах интернета;
  3. При покупке у продавца-консультанта.

Не зная рабочего напряжения и максимального прямого тока подобрать сопротивление резистора для ограничения тока достаточно проблематично. Разве что имея ли автотрансформатор, или переменный резистор. При этом можно спалить несколько таких полупроводниковых элементов. Этот способ скорее теоретический, чем практический, и применяется он может только в экстренных ситуациях. Резистор — это пассивный элемент, применяющийся в электрических цепях, он обладает определённым значением сопротивления. Выпускается переменный, с регулировочной ручкой, или постоянный резистор. Для резистора характерно понятие мощности, которое тоже стоит учитывать при его расчете в электрических цепях.

Итак, каждый светодиод имеет рабочее напряжение и прямой проходящий и засвечивающий его ток. Если U источника питания, допустим, 1,5 вольта, и по паспорту диод должен подключаться именно к такому напряжению, то ограничивающий резистор не требуется. Или же есть возможность подключить три светодиода с рабочим напряжением 0,5 вольта, последовательно источнику питания. При этом все эти полупроводниковые элементы должны быть одинакового типа и марки. Однако такая ситуация случается крайне редко, а зачастую величина питания значительно больше, чем рабочее напряжение одного светодиода.

Как произвести расчет сопротивления для светодиодов, которое не только ограничивает ток в цепи, но и создаёт падение напряжения. Токоограничивающий резистор для светодиода рассчитывается на основе всем известного закона Ома I=U/R. Отсюда можно выделить и значение сопротивления R=U/I. Где U — напряжение, I — величина постоянного тока.

Схема с диодом и резистором

Вот простейшая схема подключения одного светодиода.

Сила тока при последовательном соединении будет одинакова, а напряжение питания светодиода должно быть определённой величины, зачастую оно значительно ниже питающего всю цепь. Поэтому резистор должен погасить часть напряжения, чтобы приложенное к светодиоду уже было определённого значения, указанного в его паспорте как рабочее напряжение. То, есть I (ток) в цепи известна и будет равна I, потребляющему диодом, а U падения на сопротивлении будет равно разности U питания и U светодиода. Зная U на резисторе и I, который через него проходит, согласно тому же закону Ома можно найти его сопротивление. Для этого напряжение падения на резисторе разделить на протекающий по цепи ток.

После расчета резистора светодиода, он ещё должен соответствовать мощности, для этого U на нём нужно умножить на известный I всей цепи. Ток в любом участке цепи будет одинаковым и поэтому максимальная сила тока, проходящая через светодиод, не будет превышать проходящий через ограничивающий резистор. При этом рекомендуется подбирать резистор с немного большим номиналом, нежели с меньшим, это касается и сопротивления, и его мощности. Зная закон Ома можно также рассчитать сопротивление через R светодиода.

Последовательное подключение

Если нет подходящего резистора с нужным сопротивлением его можно получить подключив несколько таких элементов последовательно или параллельно. При этом для последовательного соединения, всеобщее сопротивление всех резисторов будет равно сумме всех входящих в эту цепь.

Читайте так же:
Сетевая розетка для интернет кабеля

Параллельное подключение

А при параллельном рассчитывается по такой вот формуле

формула парал. соединение

Нужно учесть, что всё это рассчитывается исходя из напряжения питания, так как при его увеличении увеличится и сила тока во всей цепи. Так что источник питания, должен выдавать не только качественно выпрямленное, но и стабилизированное напряжение.

Шунтирование светодиода резистором

О таком подключении светодиода и резистора стоит рассуждать при последовательном соединении двух и более излучающих свет элементов. Даже с одинаковой маркировкой и типом характеристики каждого светодиода могут немножко отличаться. Если через него протекает I, то он имеет своё внутреннее R. При этом в режиме когда вентиль (диод) проводит его, и не проводит, сопротивление внутреннее будет значительно отличаться. То есть при обратном включении вентиля именно в таком режиме сопротивление будет отличаться уже значительно. Соответственно и обратное напряжение тоже будет очень разниться, что может привести к перегоранию (пробою).

Шунт резистором

Для предотвращения таких ситуаций рекомендуется шунтировать светодиод маломощным резистором с большим R в несколько сотен Ом. Такое подключение обеспечит выравнивание обратного напряжения на соединенных в одну цепь полупроводниковых приборах выдающих световой поток.

Соединение светодиодов. Последовательное, параллельное включение оптоэлектронных приборов, оптронов, оптопар, твердотельных реле

В схемах нередко приходится объединять в группы светоизлучающие полупроводниковые приборы (светодиоды и устройства на их основе). В таких группах нужно обеспечить, чтобы все, соединенные светодиоды имели приблизительно одинаковую яркость свечения. Соединение светодиодов обычно применяется для повышения суммарной яркости. Оптопары и твердотельные реле необходимо включать в группы, чтобы обеспечить одновременное управление несколькими гальванически развязанными выходами. Далее мы будет говорить ‘светодиод’, понимая, что на входе оптоэлектронных приборов и твердотельных реле стоит светодиод, и все, что сказано для светоизлучающих диодов, верно и для входных цепей оптоэлектроники.

Параллельное включение

Когда возникает описанная выше задача, первое, что приходит в голову — соединить параллельно. Но такое лобовое решение на самом деле неприемлемо. Дело в том, что напряжение, при котором светодиод начинает светиться, разное у разных светодиодов даже одного типа и одной производственной партии. Разброс может составлять несколько процентов, а отклонение питающего напряжения от оптимального на несколько процентов приводит к изменению яркости свечения в разы.

Вашему вниманию подборка материалов:

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Светодиод ведет себя, как стабилитрон. Ток через него практически не идет, когда напряжение ниже номинального и экспоненциально нарастает при превышении напряжением этого значения. Таким образом яркость светодиодов, соединенных параллельно, может отличаться в разы. Соединенные таким образом оптроны или реле ведут себя странно. Одно реле открывается, а другое принципиально не хочет. Теперь Вам стала понятна причина этого явления.

Но на самом деле все намного хуже. Напряжение отпирания сильно снижается при даже небольшом росте температуры. Так что тот светодиод, который с самого начала горит ярче, еще и сильнее нагревается, начинает отбирать все больший ток, и светиться еще ярче, в то время, как его соседи совсем перестают работать.

Решение есть. В любом случае светодиоды нельзя подключать к источнику напряжения напрямую, так как напряжение источника может отличаться от напряжения отпирания. Применяется токоограничивающий резистор. При параллельном включении светодиодов нужно применять отдельный резистор на каждый светодиод, а параллельно включать уже пары светодиод — резистор. Резисторы выровняют силу тока через разные светодиоды и обеспечат стабильную работу.

Такой подход хорошо работает, если напряжение питания в разы превышает напряжение включения светодиода. Тогда можно выбрать резистор довольно большого сопротивления и получить относительно стабильный ток через светодиод.

Читайте так же:
Tp ms3463s pa583 уменьшить ток подсветки

[Сопротивление токоограничивающего резистора, кОм] = ([Напряжение питания, В] — [Рабочее напряжение светодиода, В]) / [Рабочий ток светодиода, мА]

Что делать, если напряжение питания превышает рабочее напряжение светодиода всего на 1 — 2 вольта. Есть такое оригинальное решение использующее, что ток коллектора биполярного транзистора пропорционален току базы и мало зависит от напряжения коллектор — эмиттер. При этом напряжение насыщения коллектор — эмиттер может составлять десятые доли вольта, так что предлагаемая схема работает при условии превышения питающего напряжения над рабочим напряжением светодиода всего на несколько десятых вольта.

Коэффициент передачи тока транзистора имеет большой разброс, так что сопротивление резистора в цепи базы нужно подбирать в широких пределах для каждого конкретного транзистора, чтобы получить нужный ток коллектора. Чтобы не спалить транзистор и светодиод, начинать подбор нужно со следующего значения.

[Сопротивление резистора в цепи базы, кОм] = [Напряжение питания, В] * [Максимально возможный для этого транзистора коэффициент передачи тока] / [Рабочий ток светодиода, мА]

При параллельном включении каждый светодиод обвязывается описанным способом, а потом такие блоки включаются параллельно.

Если нам нужно включить только один светодиод, то опять же подход зависит от напряжения питания. Если оно довольно велико, используем резистор, если близко к рабочему напряжению, то — токозадающую цепь на транзисторе.

Описанная схема с транзистором хороша тем, что позволяет проектировать цепи питания светодиодов с напряжением, очень близким к рабочему напряжению светодиода, а значит — высоким КПД. Потери на питание цепи базы при выборе транзистора с высоким коэффициентом передачи, минимальные.

Последовательное соединение

А вот последовательно соединять светодиоды очень легко. Через всю цепь будет течь одинаковый ток. Все светодиоды будут светить с одинаковой яркостью (яркость свечения зависит именно от силы тока), а напряжение питания автоматически правильно распределится между светодиодами. При этом суммарное рабочее напряжение цепи будет равно сумме рабочих напряжений светодиодов. Полученная цепь будет вести себя, как один светодиод с большим рабочим напряжением.

Для полученной цепи верны все соображения по питанию одиночного светодиода. Необходимы токоограничивающие цепи, резисторная или другая. Такие цепочки можно дальше соединять параллельно (с учетом сказанного выше для одиночных элементов). Получится параллельно — последовательное соединение.

1 2

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Как не спутать плюс и минус? Защита от переполярности. Описание.
Схема защиты от неправильной полярности подключения (переполюсовки) зарядных уст.

Резонансный инвертор, преобразователь напряжения повышающий. Принцип р.
Сборка и наладка повышающего преобразователя напряжения. Описание принципа работ.

Расчет теплоотвода (радиатора охлаждения) силового элемента (транзисто.
Как рассчитать систему отвода тепла от силового элемента электронной схемы.

Расчет светодиодов — калькулятор

Внимание! При подключении соблюдайте полярность светодиодов. О том, как определить полярность читайте здесь и здесь.

Светодиоды большой мощности необходимо питать через LED драйвер. Читайте форум по питанию светодиодов и источников света.

Комментарии (141) | Подписаться

0

-1

-1

0
0

0

0

0

0

0

0

0

0
0

0

0

0

0

0

0

0

0

0
0

0

0
0

0
0

0
+1
0
0

0

0

0

0

600-700mAh.
Подавать питание хочу через блок питания от ноутбука или любой другой. Я так полагаю, что данные, указанные на них — это пиковые данные, например 4,6ампер на 95W, где ПОСТОЯННОЕ напряжение

19,5 (зависит от блока).
Можно ли вообще так сделать? Или всё равно нужно паять по резистору на линию?
Хочу взять блок питания с запасом, разумеется. Не будут ли пытаться резисторы брать на себя с блока питания оставшийся «запас»? Или они просто отрегулируют потребление тока на каждую линию из последовательно подключенных диодов?
Всё ли правильно я понял, и можно ли брать резистор «с запасом»? Я так понимаю, что запас кроется в его мощности?

Читайте так же:
Tp ms3663s pa671 уменьшить ток подсветки

0

0

Особенности параллельного и последовательного соединений светодиодов

светодиодная матрица Почему нельзя подключать источник напряжения к светодиоду Светодиод 2835 (характеристики)

Если коротко ответить на вопрос, вынесенный в качестве подзаголовка, то ответ будет звучать так: никакие! Неспециалисту такой ответ покажется парадоксальным, ведь в продаже имеются светодиоды, которые, как заявляют продавцы, рассчитаны на питание от источника 12 вольт.

Возьмемся утверждать, что на конкретное напряжение могут быть рассчитаны только изделия на основе светодиодов. Говорить о конкретном рабочем напряжении LED не корректно. Это связанно с физическими процессами, протекающими в нем при испускании света.

Главными характеристиками этих процессов являются рабочий ток и максимально допустимый ток прибора. В справочниках и даташитах указывают напряжения на светодиодах при протекании рабочего тока. Эти величины используют для расчетов LED конструкций, а не для выбора источника питания.

Кстати, напряжение в рабочем режиме лежит всего лишь в пределах от 1.5 В до 3.5 В. Величина зависит, в основном, от цвета испускаемого LED. Меньшие напряжения падают на красных светодиодах, большие значения относятся к сверхъярким. Имеющиеся в продаже светоизлучающие диоды на 12 вольт не являются единичными приборами.

Двенадцативольтовые LED это матрицы, состоящие из нескольких светоизлучающих диодов. Матрицы представляют собой светодиодные сборки, собранные из цепочек последовательно подключенных приборов.

В каждой матрице имеется несколько цепочек, которые подключены параллельно между собой. Когда говорят, что светодиод рассчитан на двенадцать вольт, то подразумевают, что падение напряжения на последовательной цепочке из них при протекании рабочего тока составляет примерно 12 В.

светодиодная матрица



Недостатки низковольтной системы подсветки

Освещение на 12 вольт имеет большое количество положительных сторон. Но, как и везде, здесь нельзя говорить только о преимуществах использования, не упомянув о недостатках. К ним следует отнести:

  • необходимость покупки и установки в схему питания трансформатора. Он усложняет цепь, трансформатор обладает своим КПД, что приводит к снижению надежности схемы;
  • необходимость эффективной маскировки преобразователя напряжения с одновременным его хорошим охлаждением;
  • трансформатор следует правильно подобрать, чтобы он мог удовлетворить потребность в мощности подключаемых к нему осветительных приборов. В противном случае освещение как таковое будет невозможным.

Вариант трансформатора для 12-ти вольтной системы освещения

Обратите внимание! Расчет преобразователя напряжения проводится с учетом совокупной мощности, которую будут потреблять подключаемые к нему светильники.

Кроме этого такая сеть низкого напряжения будет потреблять большой ток, а это приводит к значительно большему падению напряжения в проводах системы. По этой причине все светильники должны подключаться к трансформатору проводами практически одинаковой длины.

Обратите внимание! Если длина проводов будет разной, то удаленные светильники будут светить менее ярко.

Как видим, все перечисленные недостатки следует отнести к особенностям монтажа низковольтной системы освещения. Но если все правильно и четко рассчитать и установить, то никаких проблем не останется, а будут только плюсы от эксплуатаций подсветки в любом помещении дома или квартиры.



Подключение сверхярких и мощных LED к 12В

Сначала рассмотрим способ подключения одного мощного сверхъяркого светодиода к 12 Вольтам. Допустим, в нашем распоряжении имеется прибор, рабочий ток которого 350 мА. При этом падение напряжения на нем в рабочем режиме составляет примерно 3.4 Вольта. Нетрудно подсчитать, что потребляемая мощность такого прибора составляет 1 W.

Понятно, что подключать его напрямую к 12 Вольтам нельзя. Нам придется, каким-то образом, «погасить» часть напряжения. В простейших случаях для этих целей применяются гасящие (токоограничивающие) резисторы. Его соединяют со светодиодом последовательно. Схема питания одного LED показана на фото.

Чтобы рассчитать номинал токоограничивающего резистора пользуются формулой:

Вооружившись калькулятором легко подсчитать, что сопротивление будет составлять около 25 Ом. На нем будет рассеиваться мощность, которую рассчитывают по формуле:

Читайте так же:
Что лучше одножильный кабель или провод

В нашем примере мощность составит около 3 ватт. Найти сопротивление такой мощности довольно трудно, поэтому в качестве гасящего резистора можно применить два резистора по 100 Ом мощностью 2 Вт, соединенные параллельно.

В принципе на основе этих расчетов уже можно создавать практическую конструкцию. Выполнив подключение светодиода к 12В через выключатель, можно организовать дополнительную подсветку подкапотного пространства автомобиля, багажника или перчаточного бокса.

Мы показали, что создание такой схемы возможно, но применение ее нерационально. Нетрудно заметить, что две трети мощности потребляемой конструкцией приходится на гасящий резистор и, следовательно, тратится впустую. Ниже мы расскажем, как избежать ненужных потерь.



Сколько LED можно подключить к 12В?

Очевидно, что по простейшей схеме к источнику 12 Вольт можно подключить сколько угодно. Главное, чтобы у подключаемого источника питания хватало мощности. Однако мы видели, что при такой схеме подключения много энергии расходуется бесполезно.

Простейшим выходом из этой ситуации является снижение мощности рассеиваемой на токоограничивающем резисторе. Для снижения бесполезно рассеиваемой мощности, несколько светодиодов подключают последовательно и питают через один гасящий резистор. В этом случае падение напряжения на сопротивлении оказывается значительно меньше. Следовательно, существенно снижаются потери энергии. Расчет сопротивления для последовательного подключения светоизлучающих диодов выполняют по формуле:

Где n – количество последовательно подключенных LED.

В случае источника 12 Вольт разумно подключать последовательно три светодиода и один гасящий резистор. Падение напряжения на светодиодах не превысит 10.5 Вольта и на долю резистора останется всего 1,5 Вольт.

Такое техническое решение широко применяют, когда количество подключаемых к 12 Вольтам светодиодов кратно трем. Т. е. так можно подключить 6, 9, 12, …, 3N LED. Например, так поступают производители светодиодных лент. В них светодиоды сгруппированы по три и питаются через одно общее сопротивление.

Если нужно подключить 4 светодиода к 12 Вольтам, то целесообразно сгруппировать их по 2, и каждую пару питать через токоограничивающий резистор.

Последовательно следует подключать светодиоды с одинаковым рабочим током. Иначе разные приборы будут светить с различной яркостью или будет превышен ток какого-либо LED, и он выйдет из строя.

Что касается подключения светодиодов «рассчитанных на 12 В» то лучше установить их «рабочее напряжение» опытным путем. Для этого их надо подключить к лабораторному блоку питания и, постепенно поднимая напряжение, контролировать потребляемый ток. Напряжение, при котором рабочий ток будет достигнут, можно использовать для расчета токоограничивающего резистора.


Принципы подключения

Светоизлучающие диоды активно применяются в подсветке, индикации. Своими руками можно создать устройства, поэтому важно знать, как производить соединение светодиодов.

К основным способам подключения относятся:

  • параллельное;
  • последовательное;
  • комбинированное.

Основные причины выхода из строя светодиодных цепочек:

  • неправильное соединение;
  • некачественные диоды или блоки питания.

Конструкция излучающего диода подразумевает его подключение к источнику постоянного тока. При соединении важно соблюдать полярность компонента – если перепутать катод и анод, диод не будет излучать световой поток.

Важно! Любой компонент имеет техдокументацию, в которой указывается полярность. Ее узнать можно по маркировке компонента или визуально.

Полярность

Определить, какой из электродов является плюсом, а какой – минусом, можно несколькими способами.

Первый – конструктивно. Обычный LED компонент имеет две ножки, длинная является плюсом (анодом), а короткая – катодом.

При помощи тестера. Для этого нужно взять мультиметр, перевести его в положение «Прозвонка» и прикладывать щупы к электродам. Когда красный щуп коснется анода, а черный катода – светодиод загорится. Если при перестановке на шкале высвечивается и не меняется «бесконечное» сопротивление, есть неполадка с элементом. Так что мультитестер используется и для проверки работоспособности излучающих приборов.

Читайте так же:
Светящиеся наклейки для выключателя

Визуальный осмотр. Можно посмотреть внутрь колбы. Широкая часть – это катод, а узкая – анод. Мощные светодиоды сверхъяркого типа имеют маркировку выводов «+» и «–». Компоненты для поверхностного монтажа обычно имеют специальный скос, который указывает на катод.

Включение в источник питания. Диод можно подключить к аккумулятору, батарее или другому блоку. Нужно постепенно повышать электропитание, которое вызовет свечение. Если компонент не горит, полярность следует поменять. Собирается такая схема проверки обязательно с использованием токоограничивающего резистора.

По технической документации. В паспорте прибора будет написано, какая полярность.

После определения плюса и минуса электродов нужно разобраться с методом подсоединения.

Как подключить LED к 3 или 5 вольтам

Большинство маломощных светодиодов нормально работают и от 3 и тем более от 5 вольт. Выполнить для них расчет токоограничивающих сопротивлений можно по приведенной выше формуле.

При изготовлении конструкций с автономными источниками питания, особенно если в них используются сверхъяркие «мощные» LED, такой подход не приемлем. Мощность, рассеиваемая на гасящем резисторе, значительно сокращает время работы устройства.

Поэтому в современных ручных фонарях, работающих от низковольтных батарей применяют электронные преобразователи напряжения – драйверы. Потери в драйверах намного ниже, чем на токоограничивающих резисторах. Сейчас драйверы доступны и их можно легко найти в магазинах.

Имея некоторые познания в электронике и навыки работы с паяльником, простой драйвер можно изготовить самостоятельно. Одна из простых схем преобразователя для мощного светодиода приведена ниже.

схема простого драйвера светодиода

Как подключить к 12 вольтам автомобиля

Подключение светодиодов к бортовой сети автомобиля не имеет существенных отличий от подключения к другим источникам питания. Просто не нужно забывать, что аккумуляторная батарея автомобиля в нормальном состоянии выдает не 12 Вольт, а примерно 14 Вольт.

Еще при подключении надо помнить, что не в каждом автомобиле надежно работает система стабилизации напряжения бортовой сети. Поэтому при расчетах гасящих резисторов лучше принимать напряжение питания равным 15 – 17 вольт. Это несколько снизит яркость свечения, но зато значительно продлит срок службы, так как светодиод будут работать в «щадящем» режиме.

Распространенные ошибки при подключении

Самые часто встречающиеся ошибки при соединении светодиодов:

  1. Выбор резистора не того номинала – если подобрать слишком маленькое сопротивление, светодиод может перегореть. При большом значении светить диод будет не в полную силу.
  2. Подключение напрямую к источнику питания без токоограничивающего резистора. Излучающий компонент сразу сгорит.
  3. Соединение по параллельной схеме с одним резистором для всех диодов. Компоненты начнут выходить из строя, так как рабочий ток у каждого различный.
  4. Соединение по последовательной схеме светодиодов, рассчитанных на разный ток. В таком случае часть диодов перегорит, а часть будет светить тусклее.
  5. Подключение напрямую к сети 220 В без защиты.

Важно! Совершение описанных ошибок повлечет за собой негативные последствия в виде поломки диода или нанесения себе травм.

Итоги

В заключении можно сказать, что при подключении сверхъярких светодиодах нужно принимать во внимание следующие соображения:

  • важнейшим параметром светодиода является его рабочий ток;
  • на гасящих резисторах бесполезно рассеивается энергия;
  • применяя последовательное подключение можно уменьшить потери, одновременно уменьшив количество и мощность применяемых резисторов;
  • в бортовой сети автомобиля не 12 Вольт, а несколько больше, и для надежной работы подключаемых светоизлучающих диодов нужно обязательно учитывать этот фактор.

Запомнив все вышеперечисленные аспекты подключения, Вы с легкостью запитаете любой светодиод, в любом количестве, от любого источника питания постоянного тока 12 Вольт.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector