Чтобы низковольтные светильники долго и исправно работали, проводится расчет резистора для светодиода либо группы световых элементов. Рассмотрим, для чего это нужно и как выбрать нужный ограничитель. Также ознакомимся со схемами подключения диодов от источника питания с целью понимания того, почему и сколько подавителей напряжения необходимо устанавливать.
Резисторы для светодиодов
Для чего нужен резистор
От протекающего тока в цепи на том или ином участке светодиоды могут работать по-разному. Это проявляется в свечении. В частности, если:
- электричество не поступает – свет отсутствует;
- напряжение ниже номинального – яркость свечения меньше, но подсветка исправно работает;
- напряжение выше номинала – яркость свечения высокая, но в скором времени диод перегорает.
В зависимости от вида элемента и его цвета рабочие характеристики у изделий различаются. В таблице приведены общие сведения о номинальном напряжении для светодиодов:
| Цвет светодиодов | Номинальное напряжение (в В) |
| Белый | 3 – 3,7 |
| Красный | 1,6 – 2,03 |
| Зеленый | 2,2 – 3,5 |
| Синий | 2,5 – 3,7 |
| Оранжевый | 2,03 – 2,1 |
| Желтый | 2,1 – 2,2 |
| Фиолетовый | 2,8 – 4 |
| Инфракрасный | До 1,9 |
| Ультрафиолетовый | 3,1 – 4,4 |
Резисторы для светодиодов работающих от 12 В устанавливаются, чтобы ограничить ток на участке до предельно допустимого значения. Известно, что из-за сопротивления проводников частично напряжение падает по мере удаления от источника питания. Но этого недостаточно, чтобы на световой элемент приходилось равное номиналу либо меньшее количество энергии. Потому в схему обязательно включается резистор перед диодами.
Два способа определения нужного резистора
Существует два способа как рассчитать сопротивление для светодиода. Можно выполнить алгебраические вычисления самостоятельно либо воспользоваться специальной программой (онлайн-калькулятор). Рассмотрим детально каждый из вариантов.
Готовые формулы
Для самостоятельных вычислений нужно знать всего две формулы, что относятся к закону Ома и правилу Кирхгофа. На основании первого сила тока равна напряжению деленному на сопротивление: I=U/R. Согласно второму напряжение на источнике питания равно сумме падений этого напряжения на всех подключенных участках в цепи.
Правило Кирхгофа
Нам требуется выполнить расчет сопротивления резистора для светодиодов. Для этого сначала нужно определить, на сколько должно упасть напряжение. Согласно правилу, для этого нужно из входящего значения вычесть исходящие. После этого по закону Ома не сложно будет рассчитать искомое сопротивление.
Рассмотрим, как это будет выглядеть на примере. У нас есть источник питания на 12 В и три белых диодов с номиналом на 3,2 В. В конкретном случае нужно снизить напряжение на 12-3,2*3=2,4 В. Рабочий ток обычно равен 20 мА. Тогда сопротивление резистора должно быть не менее, чем 2,4/0,02=120 Ом.
Резисторы на 120 Ом
Нередко результаты бывают дробными или не кратными 5. На торговых площадках ограничители напряжения представлены в большом ассортименте, но их сопротивление имеет стандартизированные значения. В таком случае нужно выбирать модель с ближайшим показателем в сторону увеличения. Это может повлиять на снижение яркости подсветки, но исключит ее перегрев и выход из строя.
Программа
Онлайн-калькуляторы запрограммированы на работу с выше рассмотренной формулой для расчета сопротивления резистора. Для получения результатов нужно ввести данные о напряжении на источнике питания и диодах (суммарное), а также рабочий ток светоэлементов. Как правило, здесь же загружена информация о номинальных значениях ограничителей. То есть автоматически будет предложен оптимальный вариант резистора.
Две схемы подключения диодов
Светодиоды к источнику питания могут быть подключены последовательно либо параллельно. В первом случае можно установить всего один резистор. Однако, если выйдет из строя один диод, то последующие автоматически в скором времени выйдут из строя. Еще один минус состоит в том, что технически правильной будет установка светодиодов с идентичным номинальным током.
Схемы соединения светодиодов и расположения резисторов
Параллельно подключение светодиодов предусматривает установку ограничителя напряжения на каждое ответвление. Только такое решение позволяет пользоваться светильником даже в случае перегорания одного из диодов. Минус только в удорожании производства такого изделия, что оправдано сроком его службы.
Видео описание
В этом видео показан расчет резистора для светодиода с учетом мощности рассеивания:
Коротко о главном
Резистор – это ограничитель напряжения.
Светодиоды исправно работают только тогда, когда на них подается номинальное либо меньшее напряжение. При высоком значении диод перегревается и быстро перегорает. Поэтому в цепи между источником питания и световыми элементами устанавливается ограничительный резистор.
Расчет сопротивления резистора выполняется по закону Ома: Подавляемое напряжение делится на рабочий ток светодиода.
По правилу Кирхгофа определяется напряжение, которое нужно подавить – это разница между напряжением источника питания и тем, что требуется для диодов.