Cálculo do resistor para alimentar o LED. Conectando um LED através de um resistor e calculando-o

Em circuitos com LEDs, eles são necessariamente utilizados para limitação. Eles protegem contra desgaste e falha prematura dos elementos LED. O principal problema está na seleção exata dos parâmetros necessários, por isso a calculadora para cálculo de resistência de LEDs é muito popular entre os especialistas. Para obter resultados mais precisos, serão necessários dados sobre a tensão da fonte de alimentação, sobre a tensão direta do próprio LED e sua corrente nominal, bem como o diagrama de conexão e o número de elementos.

Como calcular a resistência dos resistores limitadores de corrente

No caso mais simples, quando os dados iniciais necessários não estão disponíveis, a tensão direta dos LEDs pode ser determinada com alta precisão pela cor do brilho. Os dados típicos sobre este fenômeno físico estão resumidos em uma tabela.

Muitos LEDs têm uma corrente nominal de 20mA. Existem outros tipos de elementos nos quais este parâmetro pode atingir um valor de 150 mA e superior. Portanto, para determinar com precisão a corrente nominal, serão necessários dados sobre as características técnicas do LED. Se as informações necessárias estiverem completamente ausentes, a corrente nominal do elemento é condicionalmente considerada como 10 mA e a tensão direta é de 1,5-2 volts.

O número de resistores limitadores de corrente depende diretamente do esquema de conexão dos elementos semicondutores. Por exemplo, se usado, um resistor pode ser completamente dispensado, pois a intensidade da corrente em todos os pontos será a mesma.

No caso de uma conexão paralela, um resistor de extinção não será mais suficiente. Isso se deve ao fato de que as características dos LEDs não podem ser exatamente iguais. Todos eles possuem resistências próprias e os mesmos consumos de corrente diferentes. Ou seja, um elemento com resistência mínima consome mais corrente e pode falhar prematuramente.

Portanto, se pelo menos um dos LEDs conectados em paralelo falhar, isso levará a um aumento de tensão, para o qual os demais elementos não foram projetados. Como resultado, eles também deixarão de funcionar. Portanto, quando conectado em paralelo, cada LED possui seu próprio resistor.

Todos esses recursos são levados em consideração na calculadora online. Os cálculos são baseados na fórmula de determinação da resistência: R = Uexting / ILED. Por sua vez, Uextinção = Usupply - ULED.

Os diodos emissores de luz são caracterizados por vários parâmetros operacionais:

• Corrente nominal (de trabalho) - I n;
• queda de tensão na corrente nominal - U n;
• dissipação máxima de potência - P max ;
• a tensão reversa máxima permitida - U arr.

O mais importante desses parâmetros é corrente operacional.

Quando a corrente operacional nominal flui através do LED, o fluxo luminoso nominal, a tensão operacional e a dissipação de potência nominal são definidos automaticamente. Para definir o modo de operação do LED, basta definir a corrente nominal do LED.

Em teoria, os LEDs deveriam ser conectados a fontes de corrente contínua. Porém, na prática, os LEDs são conectados a fontes de tensão constante: baterias, transformadores com retificadores ou conversores eletrônicos de tensão (drivers).

Para definir o modo de operação do LED, é usada a solução mais simples - um resistor limitador de corrente é conectado em série com o LED. Eles também são chamados de resistências de amortecimento ou lastro.

Considere como é realizado o cálculo da resistência do resistor para o LED.

Cálculo do resistor LED (por fórmulas)

Ao calcular, duas quantidades são calculadas:

• Resistência (valor) do resistor;
• potência dissipada por ele P.

As fontes de tensão que alimentam o LED possuem diferentes tensões de saída. Para selecionar um resistor para um LED, você precisa conhecer a tensão da fonte (U ist), a queda de tensão operacional no diodo e sua corrente nominal. A fórmula para o cálculo é a seguinte:

R \u003d (U ist - U n) / I n

Ao subtrair a queda de tensão nominal no LED da tensão da fonte, obtemos a queda de tensão no resistor. Ao dividir o valor resultante pela corrente, obtemos, de acordo com a lei de Ohm, o valor do resistor limitador de corrente. Substituímos a tensão expressa em volts, a corrente em amperes e obtemos o valor nominal expresso em ohms.

A potência elétrica dissipada pela resistência de amortecimento é calculada usando a seguinte fórmula:

P \u003d (I n) 2 ⋅ R

Com base no valor obtido, é selecionada a potência do resistor de lastro. Para uma operação confiável do dispositivo, deve ser superior ao valor calculado. Vamos dar uma olhada em um exemplo de cálculo.

Um exemplo de cálculo de um resistor para um LED de 12 V

Calcule a resistência de um LED alimentado por uma fonte de tensão de 12 Vcc.

Suponha que tenhamos à nossa disposição um popular SMD 2835 ultrabrilhante (2,8 mm x 3,5 mm) com uma corrente operacional de 150 mA e uma queda de tensão de 3,2 V. SMD 2835 tem potência elétrica de 0,5 watts. Substitua os valores originais na fórmula.

R = (12 - 3,2) / 0,15 ≈ 60

Concluímos que um resistor de extinção com resistência de 60 ohms é adequado. O valor mais próximo da série E24 padrão é 62 ohms. Assim, para o LED que escolhemos, pode ser utilizado um reator com resistência de 62 ohms.

Agora vamos calcular a potência dissipada pela resistência.

P = (0,15) 2 ⋅ 62 ≈ 1,4

Quase um watts e meio de energia elétrica será dissipado na resistência que escolhemos. Portanto, para nossos propósitos, você pode usar um resistor com dissipação de potência máxima permitida de 2W.

Resta comprar um resistor com classificação adequada. Se você tiver placas antigas das quais pode dessoldar peças, poderá selecionar um resistor por código de cores. Use o formulário abaixo.

Em uma nota! No exemplo acima, o resistor limitador de corrente dissipa quase três vezes mais energia que o LED. Isto significa que tendo em conta a eficácia luminosa do LED, a eficiência do nosso design é inferior a 25%.

Para reduzir as perdas de energia, é melhor usar uma fonte com tensão mais baixa. Por exemplo, um conversor CA/CA CC de 12/5 volts pode ser usado para fonte de alimentação. Mesmo levando em consideração a eficiência do conversor, as perdas serão bem menores.

Conexão paralela

Muitas vezes é necessário conectar vários diodos a uma fonte. Teoricamente, um único resistor limitador de corrente pode ser usado para alimentar vários LEDs conectados em paralelo. Neste caso, as fórmulas ficarão assim:

R \u003d (U ist - U n) / (n ⋅ I n)

P = (n ⋅ Eu n) 2 ⋅ R

Ondené o número de LEDs conectados em paralelo.

Por que você não pode usar um resistor para vários diodos em paralelo

Mesmo em produtos "chineses", os fabricantes instalam um resistor limitador de corrente separado para cada LED. O fato é que no caso de um reator comum para vários LEDs, a probabilidade de falha dos diodos emissores de luz aumenta muitas vezes.

Em caso de ruptura de um dos semicondutores, sua corrente será redistribuída pelos demais LEDs. A potência dissipada por eles aumentará e começarão a aquecer intensamente. Devido ao superaquecimento, o próximo diodo falhará e então o processo assumirá um caráter de avalanche.

Conselho. Se por algum motivo você precisar conviver com uma resistência de têmpera, aumente seu valor em 20-25%. Isso proporcionará maior confiabilidade estrutural.

É possível fazer sem resistores?

Na verdade, em alguns casos, um resistor limitador de corrente não pode ser usado. O LED que consideramos pode ser alimentado diretamente por duas baterias de 1,5V. Como sua tensão de operação é de 3,2 V, a corrente que flui por ele será menor que a nominal e não necessitará de reator. É claro que, com tal fonte de alimentação, o LED não produzirá um fluxo luminoso completo.

Às vezes, em circuitos CA, capacitores são usados ​​​​em vez de resistores como elementos limitadores de corrente (mais sobre). Um exemplo são os interruptores iluminados, nos quais os capacitores são resistências "sem watt".

O cálculo para um LED é bastante simples, rápido e não contém nada de “militar”, apenas a lei de Ohm. Embora existam muitas calculadoras on-line na World Wide Web que ajudam a determinar vários parâmetros, mas, na minha opinião pessoal, é melhor descobrir por si mesmo e entender a física do processo uma vez do que usar cegamente essas calculadoras.

O exemplo mais comum é conectar um LED a uma fonte de alimentação de 5 V, como uma porta USB de um computador. O segundo exemplo é uma conexão a uma bateria de carro com tensão nominal de 12 V. Se um dispositivo semicondutor estiver conectado diretamente a tal fonte de energia, esta simplesmente falhará sob a influência de uma corrente que excede o valor permitido - um ocorrerá a quebra térmica do cristal semicondutor. Portanto, é necessário limitar a quantidade de corrente.

Para maior clareza, tomaremos dois tipos de LEDs com as características mais comuns:

tensão:

U VD 1 = 2,2 V;

U VD 2 = 3,5 V;

atual:

I VD 1 \u003d 0,01 A;

I VD 2 \u003d 0,02 A.

Cálculo do resistor para o LED

Vamos determinar a resistência R 1,5 para VD 1 em Uip = 5 V.

Para calcular o valor da resistência, de acordo com a lei de Ohm, você precisa conhecer a corrente e a tensão:

R=U/I.

A magnitude da corrente que flui no circuito, inclusive através de VD, é conhecida por nós a partir da condição dada I VD 1 \u003d 0,01 A, portanto, a queda de tensão em R 1,5 deve ser determinada. É igual à diferença entre a soma de Uip = 5 V e a queda de tensão no LED U VD 1 = 2,2 V:

Agora encontramos R 1,5

Da série padrão de resistências, selecionamos a mais próxima na direção de aumento, portanto tomamos R 1,5 \u003d 300 Ohm.

Da mesma forma, calculamos R para VD 2:

Faremos cálculos semelhantes para o valor Uip = 12 V.

Aceitar R 1,12 \u003d 1000 Ohm \u003d 1 kOhm.

Aceitamos R 2,12 = 430 ohms.

Por conveniência, escrevemos os valores obtidos das resistências de todos os resistores:

Deve-se notar que a resistência selecionada na faixa padrão excede a calculada, portanto a corrente no circuito será muito reduzida. No entanto, esta diminuição pode ser desprezada devido ao seu pequeno valor.

Cálculo de dissipação de energia

Determinar a resistência é apenas metade da batalha. O resistor também é caracterizado por um parâmetro importante, chamado potência de dissipação P - é a potência que ele pode suportar por muito tempo, sem superaquecer acima de uma determinada temperatura. Depende do quadrado da corrente, pois esta fluindo no circuito provoca aquecimento de seus elementos.

P = eu 2 R.

Visualmente, o resistor de P mais alto é grande.

Um LED

Conexão serial de LEDs

Conexão paralela de LEDs

Cálculo do resistor para o LED.

LEDs. Tipos, tipos de LEDs. Conexão e cobrança..

Esta é a aparência do LED na vida real:

E assim está indicado no diagrama:

Para que serve o LED?

Os LEDs emitem luz quando uma corrente elétrica passa por eles.

Eles foram inventados na década de 70 do século passado para substituir as lâmpadas, que muitas vezes queimavam e consumiam muita energia.
Conexão e soldagem

Os LEDs devem ser conectados de maneira correta, considerando sua polaridade + para o ânodo e k para o cátodo. O cátodo tem cabo curto, perna mais curta. Se você puder ver o interior do LED, o cátodo tem um eletrodo maior (mas este não é o método oficial).

Os LEDs podem ser danificados pelo calor da soldagem, mas o risco é baixo se você soldar rapidamente. Nenhuma precaução especial precisa ser tomada ao soldar a maioria dos LEDs, mas pode ser útil agarrar a perna do LED com uma pinça para dissipar o calor.

Teste de LED

Nunca conecte LEDs diretamente a uma bateria ou fonte de alimentação!
O LED queimará quase instantaneamente porque muita corrente irá queimá-lo. Os LEDs devem ter um resistor limitador. Para um teste rápido, um resistor de 1kΩ é adequado para a maioria dos LEDs, desde que a tensão seja de 12V ou menos. Não esqueça de conectar os LEDs corretamente, observando a polaridade!

Cores LED

Os LEDs vêm em quase todas as cores: vermelho, laranja, amarelo, amarelo, verde, azul e branco. O LED azul e branco é um pouco mais caro que as outras cores.
A cor dos LEDs é determinada pelo tipo de material semicondutor de que são feitos, e não pela cor do plástico em seu invólucro. LEDs de qualquer cor vêm em uma caixa incolor, caso em que a cor só pode ser reconhecida ligando-o ...

LEDs multicoloridos

Um LED multicolorido é organizado de forma simples, como regra, é vermelho e verde combinados em um corpo com três pernas. Ao alterar o brilho ou o número de pulsos em cada um dos cristais, você pode obter diferentes cores de brilho.

Cálculo do resistor LED

O LED deve ter um resistor em série em seu circuito para limitar a corrente através do LED ou ele queimará quase instantaneamente...
O resistor R é determinado pela fórmula:

R = (V S – V L ) / I

VS = tensão de alimentação
VL = tensão direta calculada para cada tipo de diodo (normalmente 2 a 4 volts)
EU = corrente do LED (por exemplo, 20mA), deve ser menor que o máximo permitido para o seu diodo.

Se o tamanho da resistência não puder ser selecionado com exatidão, escolha um resistor maior. Na verdade, você dificilmente notará a diferença... o brilho do brilho diminuirá bastante.

Por exemplo: Se a tensão de alimentação V S = 9V, e houver um LED vermelho (V = 2V) exigindo I = 20mA = 0,020A,
R = (- 9V) / 0,02A = 350 ohms. Neste caso, você pode escolher 390 ohms (o valor padrão mais próximo, que é maior).
Calculando um resistor de LED usando a lei de Ohm

A lei de Ohm afirma que a resistência de um resistor R=V/I Onde:
V= tensão através do resistor (V = S - V L neste caso)
EU= corrente através do resistor
Então R = (V S – V L ) / I
Conexão serial de LEDs.

Se quiser conectar vários LEDs ao mesmo tempo, isso pode ser feito em série. Isso reduz o consumo de energia e permite conectar um grande número de diodos ao mesmo tempo, por exemplo, como uma espécie de guirlanda. Todos os LEDs conectados em série devem ser do mesmo tipo. A fonte de alimentação deve ter potência suficiente e fornecer a tensão apropriada.

Exemplo de cálculo:

Diodos vermelhos, amarelos e verdes - quando conectados em série, é necessária uma tensão de alimentação de pelo menos 8 V, portanto, uma bateria de 9 volts será uma fonte quase ideal.

V L \u003d 2V + 2V + 2V \u003d 6V (três diodos, suas tensões são somadas).

Se a tensão de alimentação V S for 9V e a corrente do diodo = 0,015A,
Resistor R = (V S – V L ) / I\u003d (9 - 6) / 0,015 \u003d 200 ohms
Pegamos um resistor de 220 ohms (o valor padrão mais próximo, que é maior).

Evite conectar LEDs em paralelo!

Conectar vários LEDs em paralelo com um único resistor não é uma boa ideia...

Via de regra, os LEDs possuem uma variedade de parâmetros, requerem tensões ligeiramente diferentes cada um .., o que torna tal conexão praticamente inoperante. Um dos diodos brilhará mais forte e absorverá mais corrente até falhar. Tal conexão acelera enormemente a degradação natural do cristal LED. Se os LEDs estiverem conectados em paralelo, cada LED deverá ter seu próprio resistor limitador.

LEDs piscando

Os LEDs piscantes parecem LEDs comuns, eles podem piscar sozinhos porque contêm um circuito integrado integrado. O LED pisca em baixas frequências, normalmente 2 a 3 piscadas por segundo. Essas bugigangas são feitas para alarmes de carros, indicadores diversos ou brinquedos infantis.

(diodo emissor de luz) - emite luz no momento em que uma corrente elétrica passa por ele. O circuito mais simples para alimentar um LED consiste em uma fonte de alimentação, um LED e um resistor em série com ele.

Isso geralmente é chamado de reator ou resistor limitador de corrente. Surge a pergunta: “Por que o LED precisa de um resistor?”. Um resistor limitador de corrente é necessário para limitar a corrente que flui através do LED, a fim de protegê-lo contra queima. Se a tensão da fonte de alimentação for igual à queda de tensão no LED, esse resistor não será necessário.

Cálculo do resistor para o LED

A resistência de um resistor de lastro é fácil de calcular usando a lei de Ohm e as regras de Kirchhoff. Para calcular a resistência necessária do resistor, precisamos subtrair a tensão nominal do LED da tensão da fonte de alimentação e depois dividir essa diferença pela corrente operacional do LED:

• V é a tensão da fonte de alimentação
• V LED - Queda de tensão do LED
• I - Corrente operacional do LED

Abaixo segue uma tabela da dependência da tensão de operação do LED em sua cor:

Embora este circuito simples seja amplamente utilizado em produtos eletrônicos de consumo, ele ainda não é muito eficiente, pois o excesso de energia da fonte de alimentação é dissipado como calor no resistor de lastro. Portanto, são frequentemente usados ​​​​esquemas mais complexos () que são mais eficientes.

Vamos usar um exemplo para calcular a resistência de um resistor para um LED.

Nós temos:

• fonte de alimentação: 12 volts
• Tensão do LED: 2 volts
• Corrente operacional do LED: 30mA

Calcule o resistor limitador de corrente usando a fórmula:

Acontece que nosso resistor deveria ter uma resistência de 333 ohms. Se não for possível selecionar o valor exato, é necessário considerar a resistência maior mais próxima. No nosso caso, serão 360 ohms (linha E24).

Conexão serial de LEDs

Freqüentemente, vários LEDs são conectados em série à mesma fonte de tensão. Quando LEDs idênticos são conectados em série, seu consumo total de corrente é igual à corrente operacional de um LED e a tensão total é igual à soma das tensões de queda de todos os LEDs do circuito.

Portanto, neste caso, basta utilizarmos um resistor para toda a cadeia serial de LEDs.

Um exemplo de cálculo da resistência de um resistor em conexão em série.

Neste exemplo, dois LEDs estão conectados em série. Um LED vermelho a 2V e um LED UV a 4,5V. Digamos que ambos tenham corrente nominal de 30 mA.

Segue-se da regra de Kirchhoff que a soma das quedas de tensão em todo o circuito é igual à tensão da fonte de energia. Portanto, a tensão no resistor deve ser igual à tensão da fonte de alimentação menos a soma das quedas de tensão nos LEDs.

Usando a lei de Ohm, calculamos o valor da resistência do resistor limitador:

O resistor deve ter um valor de pelo menos 183,3 ohms.

Observe que depois de subtrair a queda de tensão, ainda restam 5,5 volts. Isso possibilita conectar outro LED (claro, após recalcular a resistência do resistor)

Conexão paralela de LEDs

Você também pode conectar LEDs em paralelo, mas isso cria mais problemas do que com uma conexão serial.

Limitar a corrente dos LEDs conectados em paralelo com um resistor comum não é uma boa ideia, pois neste caso todos os LEDs devem ter exatamente a mesma tensão de operação. Se algum LED tiver uma tensão mais baixa, mais corrente fluirá através dele, o que pode danificá-lo.

E mesmo que todos os LEDs tenham a mesma especificação, eles podem ter características volt-ampere diferentes devido a diferenças no processo de fabricação. Isso também resultará em uma corrente diferente fluindo através de cada LED. Para minimizar a diferença de corrente, os LEDs conectados em paralelo geralmente possuem um resistor de lastro para cada string.

Calculadora on-line de resistores de LED

Esta calculadora online irá ajudá-lo a encontrar o valor correto do resistor para um LED conectado assim:

nota: o décimo separador é um ponto, não uma vírgula

A fórmula para calcular a resistência de uma calculadora online de resistores

Resistência do resistor= (você– U F)/ SE

• você- fonte de energia;
• U F- tensão direta do LED;
• SEé a corrente do LED (em miliamperes).

Observação:É muito difícil encontrar um resistor com a resistência obtida durante o cálculo. Via de regra, os resistores são produzidos em valores padrão (faixa nominal). Se você não conseguir encontrar o resistor necessário, selecione o valor de resistência mais próximo que você calculou.

Por exemplo, se você obtiver uma resistência de 313,4 ohms, escolha o valor padrão mais próximo, que é 330 ohms. Se o valor mais próximo não estiver próximo o suficiente, você poderá obter a resistência necessária conectando vários resistores.