Výpočet rezistoru omezujícího proud pro LED, vzorce a kalkulačku

Při výrobě různých zařízení je často potřeba používat LED a LED indikátory. Budeme předpokládat, že víte, co je to LED a co to je.

LED je ke zdroji připojena zpravidla přes odpor omezující proud (zhášecí odpor). Níže jsou uvedeny zásady a vzorce pro výpočet zhášecího odporu a také malá kalkulačka pro rychlé výpočty.

Výpočet zhášecího odporu pro LED

Nejprve si ujasněme, jak vypočítat odpor zhášecího rezistoru, na čem závisí a jaký výkon by měl mít rezistor pro napájení LED ze zdroje.

Rýže. 1. Schéma připojení LED ke zdroji energie přes rezistor.

Jak můžeme vidět z diagramu, proud (I) protéká rezistorem a LED ze stejného zdroje. Napětí na rezistoru se rovná rozdílu mezi napájecím napětím a napětím na LED (VS-VL). Zde musíme vypočítat odpor rezistoru (R), při kterém obvodem poteče napětí I a přes LED poteče napětí VL.

Řekněme, že budeme LED napájet z baterie napětí 5VToto napájecí napětí se zpravidla používá k napájení obvodů mikrokontroléru a dalších digitálních zařízení.

Pojďme počítat hodnota napětí na zhášecím rezistoru, k tomu potřebujeme znát úbytek napětí na LED, to lze nalézt v referenční knize pro konkrétní LED.

Přibližné hodnoty poklesu napětí pro LED diody (AL307 a další nízkopříkonové v podobném balení):

• červená – 1,8. 2B;
• zelená a žlutá – 2V;
• bílá a modrá – 3. 3,5V.

Řekněme, že používáme modrá LED úbytek napětí na něm je 3V.

Vypočítáme napětí na zhášecím odporu:

Udream = Upit – Ulight = 5V – 3V = 2V.

pro výpočet odporu zhášecího odporu potřebujeme znát proud přes LED. Jmenovitý proud konkrétního typu LED lze nalézt v referenční knize. U většiny LED s nízkým výkonem (jako AL307) je jmenovitý proud v rozsahu 10-25 mA.

Řekněme, že pro naši LED jmenovitý proud pro jeho dostatečně jasný svit je 20mA (0,02A). Ukazuje se, že na rezistoru zhasne napětí 2V a projde proud 20mA. Proveďme výpočet pomocí vzorce Ohmova zákona:

R = U / I = 2 V / 0,02 A = 100 Ohm.

Ve většině případů je vhodný nízkopříkonový rezistor s výkonem 0,125-0,25 W (MLT-0,125 a MLT-0,25). Pokud se proud a pokles napětí na rezistoru velmi liší, nebude to na škodu výpočet výkonu rezistoru:

P = U * I = 2 V * 0,02 A = 0,04 W.

0,04 W je tedy zřetelně méně než jmenovitý výkon i pro odpor s nejnižším výkonem MLT-0,125 (0,125 W).

Udělejme výpočet pro červená LED (napětí 2V, proud 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.

Jednoduchá kalkulačka pro výpočet zhášecího odporu

Nyní víte, jak pomocí vzorců vypočítat zhášecí odpor pro napájení LED. Pro usnadnění výpočtů byla napsána jednoduchá online kalkulačka:

Formulář zaslal Michail Ivanov.

Závěr

Při připojování LED nezapomeňte, že mají polaritu. Pro určení polarity LED můžete použít multimetr v režimu spojitosti nebo ohmmetr.

Použití zhášecích odporů je opodstatněné pro napájení LED s nízkým výkonem, při napájení vysoce výkonných LED je třeba použít speciální LED ovladače a stabilizátory.

• Schéma sady elektroniky pro vlastní potřebu
• Jednoduchý výpočet usměrňovače se síťovým transformátorem
• Obvody LED nadproudu
• Ekonomická lineární LED stupnice

Zde jsem slíbil mluvit o tom, jak můžete vypočítat hodnotu odporu, aby palubní síť vašeho auta nespálila LED diody, které k ní připojíte.
Nejprve si definujme terminologii (lidé znalí elektroniky mohou přeskočit na další bod).

Pokles napětí – Napětí U (měřeno ve voltech, V) – který žere LED (ano, úplně drze to žere!).
Je to stejné – napájecí napětí. Nezaměňovat s napětím zdroj výživa.
Provozní proud – aktuální I (měřeno v ampérech, А. budeme měřit v miliampérech – 1 mA = 0.001 A).
Odpor – R měřeno v ohmech – Ohm. Právě v těchto jednotkách se měří rezistory (odpor).
Napájecí napětí — v našem případě je napětí palubní sítě automobilu přibližně 12 V při vypnutém motoru a 14 V při běžícím motoru (za předpokladu, že generátor pracuje správně).

Zdá se, že s terminologií je vše v pořádku. Přejděme k teorii.
Zde je přibližný úbytek napětí pro každou z primárních barev LED.

Červená – 1,6-2,03
Oranžová – 2,03-2,1v
Žlutá – 2,1-2,2v
Zelená – 2,2-3,5v
Modrá – 2,5-3,7v
Fialová – 2,8-4v
Bílá – 3-3,7v

Skutečné hodnoty mohou mírně kolísat jedním nebo druhým směrem. Informace o tom, jak přesně zjistit, kolik konkrétní LED spotřebuje, naleznete na níže uvedeném odkazu.
Rozdíl je způsoben použitím různých krystalových materiálů v nich, což ve skutečnosti dává jinou vyzařovanou vlnovou délku a také jinou barvu.

Průměrný provozní proud u LED s nízkým výkonem je cca. 0.02A = 20mA.
V čem, ptáte se, je ten háček? Vše je jednoduché – připojte LED polarita a svítí pro vás.
Ano, to je všechno pravda, ale LED je tmavý předmět a není zajímavé ho studovat.
Zatímco absorbuje přesně tolik napájecího napětí, kolik potřebuje, proud, který překročí jeho provozní proud, krystal jednoduše spálí.

Vezměme si příklad. Je zde oranžová LED, která má dle tabulky výše napájecí napětí cca 2,1V a provozní proud 20mA. Pokud na něj stáhneme plný výkon palubní sítě našeho auta, klesne napětí v obvodu, do kterého je zapojen, o ~2.1V, ale přebytečný proud ho okamžitě spálí.
Co když například potřebujeme nainstalovat LED pro osvětlení spínače zapalování?
Je to jednoduché – potřebujete to zbavte část obvodu, ve které je LED připojena, přebytečný proud.

Jak? – ptáte se. Je to jednoduché. Byl jeden strýc Georg Ohm, který odvodil vzorec známý každému středoškolskému studentovi (Ohmův zákon pro část řetězu) – U=I*R (kde U je napětí, I je proud, R je odpor.)
Pojďme to obrátit Krásná vzorec, který dává R=U/I.
V našem případě R je odpor (hodnota rezistoru), který budeme potřebovat; U je napětí v obvodu, I je provozní proud naší LED.
Vs – napájecí napětí
Vl – napájecí napětí LED
Tak R = (Vs-Vl)/I=(12-2.1)/0.02=9.9/0.02=495 Ohm – hodnota rezistoru, který musí být zapojen do obvodu, aby se LED při vypnutém motoru přímo připojila k palubní síti.
Pro provoz se zapnutým motorem počítáme totéž, pouze bereme Vs na 14V.
Důrazně doporučuji provádět výpočty pro auto pomocí 14V palubního napětí, jinak vaše LED rychle selžou.

Pokud vezmete vyšší hodnotu, například 550-600 Ohmů, bude LED svítit o něco méně jasně.
Pokud je nominální hodnota nižší, pak „světlo vaší hvězdy bude krátké, i když velmi jasné“.

Spolehlivě zjistíte, kolik voltů spotřebovává konkrétní LED dioda, když ji připojíte ke zdroji konstantního napětí 3-5 voltů, zapojíte voltmetr do série (můžete použít elektronický multimetr, zapnete jej v příslušném režimu) a poté vypočítejte, o kolik pokleslo napětí v obvodu. A na základě těchto konkrétních údajů vypočítejte odpor, který potřebujete. Přečtěte si více o této metodě zde. (stejným způsobem lze vypočítat aktuální spotřebu).

Na závěr vám to chci říct vřele doporučuji použijte hodnotu odporu o něco vyšší, než je vypočtená, což nepochybně prodlouží životnost LED.
Pro určení rezistoru podle barevného značení (tak se označují moderní rezistory, s výjimkou těch v SMD pouzdrech), doporučuji použít tento online kalkulátor.
www.chipdip.ru/info/rescalc

Děkuji, že čtete můj blog, moc mě to těší. Pokud máte nějaké dotazy, neváhejte se zeptat, všem odpovím.