Світлодіодне освітлення і індикація, за рахунок цього напівпровідникового приладу вважається однією з найнадійніших. При організації освітлення світлодіодні світильники виробляють якісний світловий потік, при цьому є екологічно чистими джерелами світла не вимагають утилізацію і не споживають багато електроенергії. Світлодіод працює тільки від постійної напруги і пропускає струм тільки в одному напрямку, як і звичайний діод.
Діод випромінює світло є приладом з певним, чітко регламентованим, струмом, що протікає як максимальним, так і мінімальним. Якщо перевищити максимальний допустимий прямий струм або підбиває до нього напруга, то він обов'язково вийде з ладу, простими словами «згорить». Дані про светодиоде можна знайти:
- У довіднику або технічній літературі;
- На сторінках інтернету;
- При купівлі у продавця-консультанта.
Не знаючи робочої напруги і максимального прямого струму підібрати опір резистора для обмеження струму досить проблематично. Хіба що маючи чи автотрансформатор, або змінний резистор. При цьому можна спалити кілька таких напівпровідникових елементів. Цей спосіб швидше теоретичний, ніж практичний, і застосовується він може тільки в екстрених ситуаціях. Резистор - це пасивний елемент, що застосовується в електричних ланцюгах, він володіє певним значенням опору. Випускається змінний, з регулювальної ручкою, або постійний резистор. Для резистора характерно поняття потужності, яке теж варто враховувати при його розрахунку в електричних ланцюгах.
Отже, кожен світлодіод має робочу напругу і прямий проходить і засвічує його струм. Якщо U джерела живлення, припустимо, 1,5 вольта, і по паспорту діод повинен підключатися саме до такої напруги, то обмежує резистор не потрібно. Або ж є можливість підключити три світлодіода з робочою напругою 0,5 вольта, послідовно джерела живлення. При цьому всі ці напівпровідникові елементи повинні бути однакового типу і марки. Однак така ситуація трапляється вкрай рідко, а найчастіше величина харчування значно більше, ніж робоча напруга одного світлодіода.
Як зробити розрахунок опору для світлодіодів, яке не тільки обмежує струм в ланцюзі, а й створює падіння напруги. Струмообмежуючі резистор для світлодіода розраховується на основі всім відомого закону Ома I = U / R. Звідси можна виділити і значення опору R = U / I. Де U - напруга, I - величина постійного струму.
Ось найпростіша схема підключення одного світлодіода.
Сила струму при послідовному з'єднанні буде однакова, а напруга живлення світлодіода має бути певної величини, часто воно значно нижче напруги весь ланцюг. Тому резистор повинен погасити частину напруги, щоб прикладена до светодиоду вже було певного значення, зазначеного в його паспорті як робоча напруга. Те, є I (струм) в ланцюзі відома і буде дорівнює I, що споживає діодом, а U падіння на опорі дорівнюватиме різниці U харчування і U світлодіода. Знаючи U на резисторі і I, який через нього проходить, згідно з тим же законом Ома можна знайти його опір. Для цього напруга падіння на резисторі розділити на протікає по ланцюгу струм.
Після розрахунку резистора світлодіода, він ще повинен відповідати потужності, для цього U на ньому потрібно помножити на відомий I всьому ланцюгу. Струм в будь-якій ділянці ланцюга буде однаковим і тому максимальна сила струму, що проходить через світлодіод, не перевищуватиме проходить через обмежує резистор. При цьому рекомендується підбирати резистор з трохи більшим номіналом, ніж з меншим, це стосується і опору, і його потужності. Знаючи закон Ома можна також розрахувати опір через R світлодіода.
Якщо немає відповідного резистора з потрібним опором його можна отримати підключивши кілька таких елементів послідовно або паралельно. При цьому для послідовного з'єднання, загальне опір всіх резисторів дорівнюватиме сумі всіх вхідних в цей ланцюг.
А при паралельному розраховується за такою ось формулою
Потрібно врахувати, що все це розраховується виходячи з напруги харчування, так як при його збільшенні збільшиться і сила струму у всій ланцюга. Так що джерело живлення, повинен видавати не тільки якісно випрямлена, а й стабілізовану напругу.
Шунтування світлодіода резистором
Про такому підключенні світлодіода і резистора варто міркувати при послідовному з'єднанні двох і більше випромінюючих світло елементів. Навіть з однаковим маркуванням і типом характеристики кожного світлодіода можуть трошки відрізнятися. Якщо через нього протікає I, то він має своє внутрішнє R. При цьому в режимі коли вентиль (діод) проводить його, і не проводить, опір внутрішнє буде значно відрізнятися. Тобто при зворотному включенні вентиля саме в такому режимі опір буде відрізнятися вже значно. Відповідно і зворотна напруга теж буде дуже різнитися, що може привести до перегорання (пробою).
Для запобігання таких ситуацій рекомендується шунтировать світлодіод малопотужним резистором з великим R в кілька сотень Ом. Таке підключення забезпечить вирівнювання зворотної напруги на з'єднаних в один ланцюг напівпровідникових приладах видають світловий потік.