Головна »Довідник» Розрахунок резистора для світлодіода. онлайн калькулятор
Досить часто у багатьох початківців радіоаматорів виникає проблеми з розрахунком опору резистора для світлодіода. І часто вони не знають, для чого такий резистор взагалі потрібен. У даній статті спробуємо роз'яснити це питання і для полегшення наведемо онлайн калькулятор для розрахунку опору резистора світлодіоди.
Важливі параметри світлодіодів
З точки зору проблеми підбору резистора для світлодіода нас в першу чергу цікавлять лише два параметри світлодіодів:
- IF - прямий струм світлодіода
- VF - пряма напруга світлодіода (робоча напруга)
Розглянемо це на прикладі світлодіода L-53IT. Ось його короткі характеристики:
- Матеріал: gaasp / gap
- Колір світіння: червоний
- Довжина хвилі: 625нм
- Максимальна пряме напруга: 2,5 В
- Максимальна зворотна напруга: 5В
- Максимальний прямий струм: 30 мА
- Робоча температура: -40 ... 85С
У datasheet світлодіода L-53IT в розділі «Absolute Maximum Ratings» (значення, які не можна перевищувати) ми знаходимо інформацію про максимальний безперервному постійному струмі, який може протікати через даний світлодіод, не викликаючи її пошкодження (30мА):
Потім ми перевіряємо по datasheet, яке типове пряме напруга світлодіода (падіння напруги на діоді):
- тестові дані вказані для струму IF = 20мА,
- типове пряме напруга становить VF = 2В.
Струм 20мА забезпечує нам хороший світловий потік, а так як світлодіоди не вічні, і з часом випускається потік світла зменшується, то в більшості випадків для цього світлодіода цей струм буде достатній.
Світлодіод без резистора
Для початку розглянемо, що відбудеться, якщо ми підключимо світлодіод до джерела живлення без резистора обмежує струм. Як приклад ми будемо використовувати джерело живлення з напругою 5В.
У цьому випадку, відповідно до другого закону Кірхгофа:
сума падінь напруги в замкнутому контурі дорівнює нулю
Виходить, що всі напруга живлення зосереджено на нашому светодиоде:
Що означає поява напруги 5В на нашому светодиоде? Давайте подивимося на графік залежності струму світлодіода від напруги в прямому напрямку:
Тобто, при перевищенні 2,05 вольт, струм буде рости дуже швидко, досягнувши високого значення.
У нашому випадку, харчування світлодіода без обмежувального резистора призведе до генерації струму більшого, ніж допустимо (30 мА), що в свою чергу відбудеться його пошкодження.
Тут слід додати, що причиною, що руйнують світлодіод є не ток як такої, а виділяється потужність у вигляді тепла.
Обмеження струму що протікає через світлодіод
Таким чином, ми повинні обмежити струм світлодіода. У нас є два варіанти:
- використовувати харчування стабільним струмом (не більше 30 мА відповідно до технічної специфікації світлодіода)
- обмежити струм по-іншому.
У даній статті ми займемося другим способом, а саме, ми підключимо резистор послідовно з світлодіодом. На цьому резисторі буде відбуватися падіння частини напруги джерела живлення, який позначимо як VR:
Відповідно до наведеного вище другим законом Кірхгофа, розподіл напружень буде визначатися за формулою:
У нашому випадку ми знаємо типове значення напруги нашого світлодіода, яке становить 2 вольт, а також напруга живлення 5 вольт:
Таким чином, ми можемо обчислити необхідне падіння напруги на резисторі R, для того щоб на діоді було тільки необхідні 2 вольта:
VR = 5В - 2В = 3В
тобто, ми прагнемо до отримання наступних напруг в нашій схемі:
Тепер ми використовуємо перший закон Кірхгофа:
сума значень сили струмів, що входять у вузол дорівнює сумі значень сили струмів, що випливає з цього вузла
Нашим вузлом є місце з'єднання резистора і світлодіода, і це означає, що через резистор буде проходити той же струм, що і через світлодіод. Оскільки ми припустили, що через світлодіод може текти струм IF = 20мА, то:
Опір резистора обчислимо за допомогою Закону Ома:
тобто в нашому випадку:
і нарешті, ми можемо вивести загальну формулу:
Після розрахунку опору, вибирається резистор з номінального ряду. У нашому випадку це резистор точно такий же, як розрахували, тобто, 150 Ом, який є в номінальних рядах E24, E12 і E6.
А що робити, коли опір резистора не відповідає жодному значенню з номінального ряду? В цьому випадку слід вибрати одне з двох найближчих до розрахункового опору, при цьому необхідно враховувати наступне:
Якщо опір буде менше, ніж розраховували, то це збільшить значення струму, що протікає через світлодіод.
Якщо опір буде більше, ніж розраховували, то це зменшить світловий потік, що випускається світлодіодом.
Калькулятор розрахунку резистора для світлодіода
Нижче наводимо калькулятор для розрахунку опору резистора світлодіода: