Какой резистор нужен для светодиода на 12 вольт


Подключение светодиода к 12 В

полупроводники светодиод

Подключение светодиода к источнику питания 12 В может быть осуществлено несколькими способами. Первым вариантом решения задачи является увеличение последовательно соединенных светодиодов в цепи. Второй способ связан с применением токоограничивающего резистора.

Содержание

  • Расчет резистора на примере одного светодиода
  • Подключение 3-х светодиодов к 12 В

Рассмотрим оба способа.

Расчет резистора на примере одного светодиода

Большинство светодиодов имеют прямое падение напряжения при допустимом токе 1,8 – 3,6 В. Следовательно, для подключения к источнику 12 В нам необходимо понизить напряжение на светодиоде, в противном случае он сгорит. Это выполняется при помощи токоограничивающего резистора. При правильно подобранном сопротивлении которого светодиод будет работать исправно. Чтобы узнать где катод, а где анод светодиода прочтите эту статью.

Допустим, что у нас имеется белый светодиод, параметры которого следующие:

Расчет резистора проводится согласно следующей формуле:

где Uп – это напряжение питания, Uсв – прямое падение напряжения на светодиоде, а  I – ток светодиода, 0,75 – коэффициент надежности светодиода.

Если неизвестен ток светодиода, но известна его мощность, формула приобретает вид:

В нашем случае, ток светодиода известен.

Исходя из наших расчетов, нам необходим ближайший по номиналу резистор на 620 Ом. В случае если рассчитанное сопротивление выйдет таким, что резистор подобрать будет сложно, то есть смысл использовать несколько параллельно соединенных резисторов.

Чтобы резистор не сгорел, необходимо правильно подобрать его по мощности. Для этого сделаем расчет мощности выделяемой на резисторе.

Рассчитываем сопротивление светодиода:

Затем рассчитываем общий ток в цепи с учетом добавленного сопротивления резистора:

Подставляем получившееся значение в формулу мощности постоянного тока:

Делаем вывод, что нам нужен резистор, рассчитанный как минимум на 0,25 Вт мощности. Если у вас не имеется такого резистора под рукой, можно выйти из ситуации при помощи двух подключенных параллельно резистора по 0,125 Вт каждый или просто поставив увеличить номинал резистора на 15-20%(в данном случае это возможно, но при этом яркость светодиода снизится).

Подключение 3-х светодиодов к 12 В

Подключение трех светодиодов к источнику питания 12 В, позволяет использовать резистор с меньшей мощностью, так как суммарное падение напряжения на трех светодиодах будет больше в 3 раза.

Допустим, что у нас имеется желтый светодиод со следующими параметрами:

Рассчитаем сопротивление балластного резистора по уже известной формуле:

Ближайший резистор, подходящий по номиналу 510 Ом, определим требуемую мощность

Рассчитываем сопротивление светодиода:

Общий ток в цепи с учетом добавленного сопротивления резистора:

Подставляем получившееся значение в формулу мощности постоянного тока:

По сравнению с предыдущим примером, в данном случае нам требуется менее мощный резистор, а значит, выбираем на 0,125 Вт.

Данная схема подключения используется в светодиодных лентах на 12 В, с той лишь разницей, что там таких цепочек несколько и между собой они соединены параллельно.

Этот способ имеет существенный недостаток – при сгорании одного из светодиодов, остальные перестают работать.

  • Просмотров:
  • Подключение светодиода к 12 вольтам в машине (расчет сопротивления) (видео)

     Светодиоды - это современные, экономичные, надежные радиоэлементы, применяемые для световой индикации. Мы думаем об этом знает каждый и все! Именно исходя из этого опыта, столь высоко желание применить именно светодиоды, для конструирования самых различных электрических схем, как в бытовой электронике, так и для автомобиля. Но здесь возникают определенный трудности. Ведь самые распространенные светодиоды имеют напряжение питания 3…3,3 вольта, а бортовое напряжение автомобиля в номинале 12 вольт, при этом порой поднимается и до 14 вольт. Само собой здесь всплывает закономерное умозаключение, что для подключения светодиодов к 12 вольтовой сети машины, необходимо будет понизить напряжение. Именно этой теме, подключению светодиода к бортовой сети автомобиля и понижению напряжения, будет посвящена статья.

    Содержание статьи:

    1. Как понизить напряжение на светодиоде
    2. Подключение светодиода через резистор
    3. Подключение светодиода через стабилизатор
    4. Видео по теме
    5. Калькулятор для расчета сопротивления

    Два основных принципа о том как можно подключить светодиод к 12 вольтам или понизить напряжение на нагрузке

     Прежде, чем перейти к конкретным схемам и их описаниям, хотелось бы сказать о двух принципиально разных, но возможных вариантах подключения светодиода к 12 вольтовой сети.

      Первый, это когда напряжение падает за счет того, что последовательно светодиоду подключается дополнительное сопротивление потребителя, в качестве которого выступает микросхема-стабилизатор напряжения. В этом случае определенная часть напряжения теряется в микросхеме, превращаясь в тепло. А значит вторая, оставшаяся, достается непосредственно нашему потребителю - светодиоду. Из-за этого он и не сгорает, так как не все суммарное напряжение проходит через него, а только часть. Плюсом применения микросхемы является тот факт, что она способна в автоматическом режиме поддерживать заданное напряжение. Однако есть и минусы. У вас не получиться снизить напряжение ниже уровня, на которое она рассчитана. Второе. Так как микросхема обладает определенным КПД, то падение относительно входа и выхода будет отличаться на 1-1,5 вольта в меньшую сторону. Также для применения микросхемы вам необходимо будет применить хороший рассеивающий радиатор, установленный на ней. Ведь по сути тепло выделяемое от микросхемы, это и есть невостребованные нами потери. То есть то, что мы отсекли от большего потенциала, чтобы получить меньший.

     Второй вариант питания светодиода, когда напряжение ограничивается за счет резистора. Это сродни тому, если бы большую водопроводную трубы взяли бы и сузили. При этом поток (расход и давление) снизились бы в разы. В этом случае до светодиода доходит лишь часть напряжения. А значит, он также может работать без опасности быть сожженным. Минусом применения резистора будет то, что он также имеет свой КПД, то есть также тратит невостребованное напряжение в тепло. В этом случае бывает трудно установить резистор на радиатор.  В итоге, он не всегда подойдет для включения в цепь. Также минусом будет являться и то обстоятельство, что резистор не поддерживает автоматического удержания напряжение в заданном пределе. При падении напряжения в общей цепи, он подаст настолько же меньшее напряжение и на светодиод. Соответственно обратная ситуация произойдет при повышении напряжения в общей цепи.

     Конечно, тот и другой вариант не идеальны, так при работе от портативных источников энергии каждый из них будет тратить часть полезной энергии на тепло. А это актуально! Но что сделать, таков уж принцип их работы. В этом случае источник питания будет тратить часть своей энергии не на полезное действие, а на тепло. Здесь панацеей является использование широтно-импульсной модуляции, но это значительно усложняет схему… Поэтому мы все же остановимся на первых двух вариантах, которые и рассмотрим на практике.

    Подключение светодиода через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

    Начнем, как и в абзаце выше, с варианта подключения светодиода к напряжению в 12 вольт через резистор. Для того чтобы вам лучше было понять как же происходит падение напряжение, мы приведем несколько вариантов. Когда к 12 вольтам подключено 3 светодиода, 2 и 1.

    Подключение 1 светодиода через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

     Итак, у нас есть светодиод. Его напряжение питания 3,3 вольта. То есть если бы мы взяли источник питания в 3,3 вольта и подключили к нему светодиод, то все было бы замечательно. Но в нашем случае наблюдается повышенное напряжение, которое не трудно посчитать по формуле.  14,5-3,3= 11,2 вольта. То есть нам необходимо первоначально снизить напряжение на 11,2 вольта, а затем лишь подать напряжение на светодиод.  Для того чтобы нам рассчитать сопротивление, необходимо знать какой ток протекает в цепи, то есть ток потребляемый светодиодом. В среднем это около 0,02 А. При желании можете посмотреть номинальный ток в даташите к светодиоду. В итоге, по закону Ома получается. R=11,2/0,02=560 Ом. Сопротивление резистора рассчитано. Ну, а уж схему нарисовать и того проще.

    Мощность резистора рассчитывается по формуле  P=UI=11.2*0,02=0,224 Вт. Берем ближайший согласно стандартного типоряда.

    Подключение 2 светодиодов через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

    По аналогии с предыдущим примером все высчитывается также, но с одним условием. Так как светодиода уже два, то падение напряжения на них будет 6,6 вольта, а оставшиеся 14,5-6,6=7,9 вольта останутся резистору. Исходя из этого, схема будет следующей.

    Так как ток в цепи не изменился, то мощность резистора остается без изменений.

    Подключение 3 светодиодов через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

    И еще один вариант, когда практически все напряжение гасится светодиодами. А значит, резистор по своему номиналу будет еще меньше. Всего 240 Ом. Схема подключения 3 светодиодов к бортовой сети машины прилагается.

    Напоследок нам лишь осталось сказать, что при расчетах было использовано напряжение не 12, а 14,5 вольт. Именно такое повышенное напряжение обычно возникает в электросети машины, когда она заведена.
     Также не трудно прикинуть, что при подключении 4 светодиодов, вам и вовсе не потребуется применение какого либо резистора, ведь на каждый из светодиодов придется по 3,6 вольта, что вполне допустимо.

    Подключение светодиода через стабилизатор напряжения к 12 вольтам в машине (через микросхему)

     Теперь перейдем к стабилизированной схеме питания светодиодов от 12 вольт. Здесь, как мы уже и говорили, существует схема, которая регулирует собственное внутреннее сопротивление. Таким образом, питание светодиода будет осуществляться устойчиво, независимо от скачков напряжения бортовой сети.  К сожалению минусом применения микросхемы является тот факт, что минимальное стабилизированное напряжение, которое возможно добиться будет 5 вольт. Именно с таким напряжением можно встретить наиболее широко известные микросхемы – стабилизаторы КР142 ЕН 5Б или иностранный аналог L7805 или L7805CV. Здесь разница лишь в производителе и номинальном рабочем токе от 1 до 1,5 А.

     Так вот, оставшееся напряжение с 5 до 3,3 вольт придется гасить все по тому же примеру что и в предыдущих случаях, то есть с помощью применения резистора. Однако снизить напряжение резистором на 1,7 вольта это уже не столь критично как на 8-9 вольт. Стабилизация напряжения в этом случае все же будет наблюдаться! Приводим схему подключения микросхемы стабилизатора.
    Как видите, она очень простая. Реализовать ее может каждый. Не сложнее чем припаять тот же резистор. Единственное условие это установка радиатора, который будет отводить тепло от микросхемы. Его установить нужно обязательно. На схеме написано что микросхема может питать 10 цепочек со светодиодом, на самом деле этот параметр занижен. По факту, если через светодиод проходит около 0,02 А, то она может обеспечивать питанием до 50 светодиодов. Если вам необходимо обеспечить питание большего количества, то используйте вторую такую же независимую схему. Использование двух микросхем подключенных параллельно не правильно. Так как их характеристики немного, да будут отличаться друг от друга, из-за индивидуальных особенностей. В итоге, у одной из микросхем будет шанс перегореть намного быстрее, так как режимы работы у нее будут иные - завышенные.
     О применение аналогичных микросхем мы уже рассказывали в статье "Зарядное устройство на 5 вольт в машине". Кстати, если вы все же решитесь выполнить питание для светодиода на ШИМ, хотя это вряд ли того стоит, то эта статья также раскроет вам все секреты реализации такого проекта.

    Подводя итог о подключение светодиода к 12 вольтам в машине своими руками

     Подводя итог о подключении светодиода к 12 вольтовой сети можно сказать о простоте выполнения схемотехники. Как со случаем где применяется резистор, так и с микросхемой – стабилизатором. Все это легко и просто. По крайней мере, это самое простое, что может вам встретиться в электронике. Так что осилить подключение светодиода к бортовой сети машины в 12 вольт  должен каждый и наверняка. Если уж и это не «по зубам», то за более сложное и вовсе браться не следует.

    Видео по подключению светодиода к сети в автомобиле

    ... а теперь чтобы вам было легче прикинуть какой номинал сопротивления нужен и какой мощностью для вашего конкретного случая, можете воспользоваться калькулятором подбора резистора

      Онлайн калькулятор для расчета номинала и мощности токоограничивающего резистора  
    Напряжение источника питания U, В:
    Напряжение падения на одном LED, В:
      Кол-во последовательно включенных LED, шт:  
    Максимально допустимый ток через LED, мА:

    Как рассчитать номинал резистора для светодиодного освещения

    Определить номинал резистора для светодиодного освещения просто и понятно, но мы должны учитывать цвет светодиода, а также номинальную мощность требуемого резистора и количество светодиодов. в цепи. Мы надеемся, что чтение «Как рассчитать номинал резистора для светодиодного освещения» даст вам то, что вам нужно для вашего проекта.

    Светодиоды становятся все более и более популярными для различных проектов и нужд освещения. Это связано с превосходной энергоэффективностью и увеличенным сроком службы светодиодов по сравнению с лампами накаливания. Кроме того, по мере совершенствования технологии и увеличения производства стоимость продолжает снижаться.

    Выполните следующие действия, чтобы рассчитать номинал резистора для светодиодного освещения на 12 В постоянного тока:
    1. Определите напряжение и ток, необходимые для вашего светодиода.
    2. Мы будем использовать следующую формулу для определения номинала резистора: Резистор = (Напряжение батареи — напряжение светодиода) / требуемый ток светодиода.
    3. Для типичного белого светодиода, требующего 10 мА при питании от 12 В, значения следующие: (12-3,4)/0,010=860 Ом.
    4. Чтобы использовать несколько светодиодов параллельно, просуммируйте текущие значения. Из приведенного выше примера, если мы используем 5 белых светодиодов, потребляемый ток составляет 10 мА x 5 = 50 мА. Итак, (12-3,4)/0,050=172 Ом.
    Объясните идею расчета номинала резистора для светодиодного освещения

    8x8x8 RGB LED Cube по GPL3+

    LED — это аббревиатура от Light Emitting Diode. Это означает, что светодиод имеет определенную полярность, которая должна быть применена, чтобы он излучал свет. Несоблюдение этого требования полярности может привести к катастрофическому повреждению светодиода. Это связано с тем, что светодиод имеет относительно низкое допустимое значение напряжения обратной полярности (обычно около 5 вольт). Поскольку светодиод по сути является диодом, он имеет максимальное значение тока, которое не может быть превышено в течение любого периода времени.

    Применение светодиодов

    Имея это в виду, мы рассмотрим требования к ограничивающему резистору, который должен использоваться в цепи светодиодов. Поскольку светодиоды доступны в различных цветах, требуемое значение сопротивления будет варьироваться в зависимости от цвета светодиода. Это связано с тем, что цвет светодиода определяется материалами, из которых он изготовлен, и эти различные материалы имеют разные характеристики напряжения. Значение прямого напряжения — это напряжение, необходимое для того, чтобы светодиод загорелся. Типичные красные, зеленые, оранжевые и желтые светодиоды имеют прямое напряжение примерно 2,0 вольта; но белые и синие светодиоды имеют значение прямого напряжения 3,4 вольта. Из-за этого изменения значение сопротивления резистора будет варьироваться в зависимости от цвета светодиода.

    Процедура заключается в выборе номинала резистора, который будет генерировать правильный ток, протекающий через светодиод, на основе этого значения прямого напряжения и значения источника питания, питающего цепь.

    Так как автомобильные приложения являются одним из самых популярных применений светодиодов, я приведу пример проекта светодиодного освещения, в котором в качестве источника питания используется 12 вольт. Требуемая формула - это закон Ома, который гласит, что сопротивление равно напряжению, деленному на ток. Здесь важно отметить, что значение напряжения используется при расчете. Разница между напряжением источника питания (батареи) и значением прямого напряжения светодиода. Это потому, что мы хотим, чтобы резистор «понизил» напряжение от источника питания до значения прямого напряжения светодиода.

    Формула
    Резистор = (Напряжение батареи – напряжение светодиода) / требуемый ток светодиода.

    Итак, предположим 12-вольтовый источник питания и белый светодиод с нужным током 10 мА; Формула принимает вид Резистор = (12-3,4)/0,010, что составляет 860 Ом. Поскольку это не стандартное значение, я бы использовал резистор на 820 Ом. Нам также необходимо определить номинальную мощность (Вт) необходимого резистора. Это вычисляется путем умножения значения напряжения, падающего на резистор, на значение тока, протекающего в нем. Для нашего примера выше (12-3,4) X 0,010 = 0,086, поэтому мы можем безопасно использовать резистор мощностью ¼ Вт в этом приложении, поскольку мы должны использовать следующую по величине стандартную номинальную мощность.

    Если требуется более одного светодиода, несколько светодиодов (одного цвета) можно подключить параллельно. Это сохранит то же требование к напряжению, но значение тока будет увеличиваться прямо пропорционально количеству светодиодов. Также может увеличиться номинальная мощность резистора. В качестве примера возьмем тот же белый светодиод, но подключим 5 светодиодов параллельно. Следовательно, требуемое значение тока будет равно 10 мА, умноженному на 5 (0,010 X 5 = 0,050). Используя это в нашей формуле ; (12-3,4)/0,050= 172 Ом. Используйте стандартное значение 180 Ом. Номинальная мощность теперь будет выше (12-3,4) X 0,050 = 0,43, поэтому в этом случае нам нужно использовать резистор не менее ½ Вт.

    Заключение

    Два примера будут повторены для красных светодиодов. Для одного красного светодиода: (12-2,0)/0,010 = 1000 Ом, что составляет 1 кОм, а номинальная мощность составляет (12-2,0) X (0,010) = 0,100, поэтому ¼ ватта достаточно. Для 5 красных светодиодов, включенных параллельно: (12-2,0)/0,05 = 200 Ом, что является стандартным значением, а номинальная мощность составляет (12-2,0) X 0,050 = 0,5, поэтому я бы использовал резистор на 1 Вт, чтобы дать нам некоторый допуск для компенсации колебаний напряжения питания и т. д.

    Как мы видим, определение номинала резистора для осветительных светодиодов является простым и понятным, но мы должны учитывать цвет светодиода, а также номинальную мощность требуемый резистор и количество светодиодов в цепи. Вы можете посетить наш магазин для разнообразного выбора светодиодов и резисторов.

    Как подключить светодиоды для 12 В

    ••• Hemera Technologies/Photos.com/Getty Images

    Обновлено 24 апреля 2017 г. . Светодиоды излучают свет одной длины волны (цвета) с яркостью, пропорциональной подаче тока.

    Различные типы светодиодов имеют разные рабочие характеристики. Светодиоды могут работать от нескольких напряжений, но для ограничения тока в цепи требуется последовательный резистор. Слишком большой ток в светодиоде разрушит устройство.

    Как и все диоды, светодиоды пропускают ток только в направлении от анода к катоду.

      Изучите спецификацию светодиодов, которые вы хотите использовать в своей схеме. Определите значения максимального прямого тока (If) и типичного падения прямого напряжения (Vf).

      Рассчитайте необходимое падение напряжения на резисторе. Это будет равняться подаваемым 12 вольтам за вычетом прямого падения на светодиоде.

      Vres=12 вольт - Vf

      Если в цепи два или более диода, сложите все прямые напряжения вместе и вычтите сумму из 12 вольт.

      Рассчитайте ток через последовательный резистор. Максимальный ток будет регулироваться величиной тока, которую может выдержать светодиод, заданной как If.

      Для надежной работы выберите ток, равный 60% от максимально допустимого тока светодиода.

      Определите номинал последовательного резистора.

      Пример: Определить резистор, необходимый для светодиода с If = 20 мА и Vf = 2 В

      Vres=12 вольт питания - 2 вольта (Vf) Vres=10 вольт

      Rseries=Vres/Ires Rseries=10 вольт / (60% X 20 мА) Rseries = 833 Ом

      Резисторы обычно доступны со стандартными значениями 5 %. (резисторы серии Е24). Выберите следующее наибольшее значение стандартного резистора. Список резисторов E24 можно найти в разделе ресурсов.

      Пример: 833 Ом.

      Следующее по величине значение — 910 Ом.

      Подключите положительную клемму источника питания 12 В к одной стороне резистора.

      Подключите другой конец резистора к аноду светодиода.

      Проверьте спецификацию светодиода, чтобы определить анод и катод. Катод обычно представляет собой более короткий вывод и расположен ближе всего к любой плоской стороне светодиода.

      Подключите катод светодиода к отрицательной клемме источника питания 12 В.

      Вещи, которые вам понадобятся
      • Светодиод и техническое описание
      • Источник постоянного тока 12 В
      • Резистор
      • Провод
      • Калькулятор
      • Если светодиод не загорается, попробуйте перевернуть его. В обратном подключении светодиода нет опасности, но он будет гореть только в правильной ориентации.

        Если светодиод слишком тусклый, попробуйте резистор меньшего номинала.

        Подача большего тока, чем светодиод может безопасно выдержать, в результате слишком малого номинала резистора приведет к выходу из строя светодиода. Светодиоды ремонту не подлежат.

      Предупреждения
      • В зависимости от цвета и размера светодиода падение напряжения и максимальный ток могут существенно различаться.

    Связанные статьи

    Ссылки

    • "Простые, недорогие проекты в области электроники"; Фред Блехман; 1998

    Советы

    • Если светодиод не горит, попробуйте перевернуть его. В обратном подключении светодиода нет опасности, но он будет гореть только в правильной ориентации.
    • Если светодиод слишком тусклый, попробуйте резистор меньшего номинала.
    • Подача большего тока, чем светодиод может безопасно выдержать, в результате слишком малого номинала резистора приведет к выходу из строя светодиода. Светодиоды ремонту не подлежат.

    Предупреждения

    • В зависимости от цвета и размера светодиода падение напряжения и максимальный ток могут существенно различаться.

    Об авторе

    Эндрю Хэзлтон пишет на внештатной основе более 20 лет, его работы публиковались в национальных, региональных и внутренних изданиях.


    Learn more