Схемы со светодиодами: Схемы со светодиодами

Три простые схемы со светодиодами

В настоящее время люди вкладывают больше средств в светодиоды из-за их энергоэффективности. Домашнее освещение, офисное освещение, автомобильное освещение, уличное освещение и т.д. — все это реализуется с использованием светодиодов. В этой статье мы соберем несколько простых схем со светодиодами.

Школьники, любители и производители часто работают со светодиодами в разработках различных проектов. Некоторыми из распространенных светодиодных проектов являются светодиодные ходовые огни, светодиодные лампочки, и светодиодные мигалки.

Светодиоды являются очень чувствительными компонентами по отношению к напряжению и току, и они должны иметь номинальные значения тока и напряжения. Новички в электронике часто начинают со светодиодов, и первым проектом у них всегда будет сборка схемы, в которой светодиод должен мигать.

Неправильное напряжение или ток на светодиоде сожжет элемент. Для небольших проектов, таких как мигание светодиода, нам не нужно беспокоиться о перегорании светодиодов, поскольку мы можем подключить небольшой резистор (например, 330 Ом) последовательно со светодиодом (для питания 5 В).

Но по мере увеличения сложности схемы важно выбрать правильный резистор с правильной мощностью. Итак, в этой статье, которая является скорее учебным пособием, чем статьей, мы создадим несколько простых светодиодных схем, таких как: схема с одним светодиодом, схема, где светодиоды будут соединены последовательно, схема, где светодиоды соединены параллельно, и схема со светодиодами высокой мощности.

Одиночная светодиодная схема

Первая схема представляет собой одиночную светодиодную цепь. Мы попробуем включить один белый светодиод диаметром 5 мм, используя источник питания 12 В. Принципиальная схема этой цепи показана ниже:

Требуемые компоненты

• Источник питания 12 В
• 5 мм белый светодиод
• Резистор 330 Ом 1/2 Вт
• Соединительные провода
• Макетная плата

Принцип действия

На следующей фотографии показан монтаж схемы с одним светодиодом, подключенного к источнику питания 12 В, и соединенного последовательно резистора, ограничивающего ток. Важным компонентом (кроме светодиода, конечно) является резистор. Подключение небольшого светодиода к источнику питания 12 В приведет к его выходу из строя.

Таким образом, выбор правильного резистора с правильной мощностью очень важен. Но для начала рассчитаем сопротивление.

Расчет последовательного резистора

Значение последовательного резистора можно рассчитать по следующей формуле:

R = (V _S – V _LED ) / I _LED

Здесь V_S — это напряжение источника или питания.

V_LED — падение напряжения на светодиоде.

I_LED – ток текущий через светодиод.

В нашей простой схеме, состоящей из одного светодиода, мы использовали белый светодиод диаметром 5 мм и источник питания 12 В.

Согласно техническому описанию белого светодиода диаметром 5 мм, прямое напряжение светодиода составляет 3,6 В, а прямой ток светодиода составляет 30 мА.

Следовательно, V_S = 12 В, V_LED = 3,6 В и I_LED = 30 мА.  Подставив эти значения в приведенное выше уравнение, мы можем рассчитать значение последовательного сопротивления:

R = (12 – 3,6) / 0,03 = 280 Ом

Поскольку резистора на 280 Ом не будет, мы будем использовать следующий по значению резистор, т.е. 330 Ом. Следовательно, R = 330 Ом.

Теперь, когда мы рассчитали сопротивление последовательно включенного резистора, следующим шагом будет расчет номинальной мощности этого резистора.

Расчет мощности резистора

Номинальная мощность резистора указывает на значение мощности, которое резистор может безопасно рассеять. Номинальную мощность резистора можно рассчитать по следующей формуле:

P _рез = V _рез * I _рез

Здесь _Vрез — падение напряжения на резисторе.

I _рез – это ток через резистор.

Мы знаем, что напряжение питания составляет 12 В, а падение напряжения на светодиоде составляет 3,6 В. Таким образом, падение напряжения на последовательно соединенном резисторе равно:

В _рез = 12 – 3,6 = 8,4 В.

Ток через резистор такой же, как и ток протекающий через светодиод, поскольку они соединены последовательно. Таким образом, ток через последовательно соединенный резистор равен:

I _рез = 30 мА.

Подставив эти значения в приведенную выше формулу, получим мощность, рассеиваемую резистором:

Pрез = _8,4 * 0,03 = 0,252 Вт.

Как только правильный резистор выбран, мы можем соединить резистор последовательно и подать питание 12 В на светодиод.

Последовательно соединенные светодиоды

Следующая схема — это последовательное соединение светодиодов. В этой схеме мы последовательно подключим три белых светодиода диаметром 5 мм с одним и тем же источником питания 12 В. На следующем изображении показана принципиальная схема последовательно соединенных светодиодов.

Необходимые компоненты

• Белые светодиоды 5 мм x 3
• Резистор 47 Ом (1/4 Вт)
• Источник питания 12 В
• Соединительные провода
• Макетная плата

Принцип действия

Поскольку светодиоды соединены последовательно, ток через них будет одинаковым, т.е. 30 мА (для белого светодиода 5 мм). Поскольку три светодиода соединены последовательно, все светодиоды будут иметь падение напряжения 3,6 В, т.е. падение напряжения на каждом светодиоде составит 3,6 В.

В результате падения, напряжения на резисторе упадет до 12 – 3*3,6 = 1,2В. Отсюда мы можем рассчитать сопротивление как R = 1,2 / 0,03 = 40 Ом. Итак, мы должны выбрать резистор 47 Ом (следующий доступный).

Что касается номинальной мощности резистора, то она равна 1,2 * 0,03 = 0,036. Это очень низкая номинальная мощность, и минимально доступная мощность составляет ¼ Вт.

После того, как все компоненты выбраны, мы можем подключить их к макетной плате и подать питание на схему с помощью источника питания 12 В. Все три светодиода загорятся с максимальной интенсивностью.

Параллельно подключенные светодиоды

Последняя схема — это параллельное подключение светодиодов. В этой схеме мы попытаемся соединить три белых светодиода диаметром 5 мм параллельно и зажечь их с помощью источника питания 12 В. Принципиальная схема для светодиодов при параллельном соединении показана на следующей фотографии:

Необходимые компоненты

• Источник питания 12 В
• 3 х 5 мм белые светодиоды
• Резистор 100 Ом (1 Вт)
• Соединительные провода
• Макетная плата

Принцип действия

Для светодиодов, соединенных параллельно, падение напряжения на всех светодиодах составит 3,6 В. Это означает, что падение напряжения на резисторе составляет 8,4 В (12 В – 3,6 В = 8,4 В).

Теперь, поскольку светодиоды подключены параллельно, ток, необходимый для всех светодиодов, в три раза больше, чем ток отдельного светодиода (который составляет 30 мА).

Следовательно, общий ток в цепи равен 3 * 30 мА = 90 мА. Этот ток также будет протекать через резистор. Следовательно, значение резистора можно рассчитать как R = 8,4 / 0,09 = 93,33 Ом. Ближайшее большее значение сопротивления составляет 100 Ом.

Мощность, рассеиваемая резистором, равна 8,4 В * 0,09 А = 0,756 Вт. Поскольку следующая более высокая мощность составляет 1 Вт, мы использовали резистор на 1 Вт.

Подключите три светодиода параллельно, а также последовательно подключите резистор 100 Ом (1 Вт) к источнику питания. При включении питания загораются все светодиоды.

Вывод

Помните: очень опасно использовать питание 220 В переменного тока на макетной плате. Будьте предельно осторожны.

Еще одна интересная светодиодная схема — это самодельная светодиодная лампочка. В этом мини-проекте, мы разработали и собрали светодиодную лампочку своими руками, используя старый корпус от нерабочей лампочки.

С Уважением, МониторБанк

Схемы на светодиодах

Схема со светодиодами встречается в бытовых приборах, элементах интерьера и даже произведениях искусства. При наличии необходимой элементной базы, амперметра и вольтметра, своими руками можно собрать множество таких практичных поделок на основе мультивибратора.

Содержание статьи

• 1 Схемы часов на светодиодах
• 2 Схемы со светодиодами для велосипедистов
  • 2.1 Установка светодиодов на спицы
  • 2.2 Монтаж светодиодной ленты на корпус или его элементы
• 3 Маячок на базе светодиода
• 4 Какие ещё схемы можно реализовать?

Схемы часов на светодиодах

Существует несколько способов реализации часов на светодиодах. Это могут быть уличные или настенные устройства. Сложность лишь в том, что не каждый пользователь сможет без подготовки справиться с программируемыми элементами.

Совет: Вольтметр и амперметр нужно освоить, наловчившись грамотно работать с паяльником. Разобраться в принципе работы микроконтроллера не таки сложно, но для начала лучше выбрать что-то более простое, без включения процессоров и контроллеров, постепенно усложняя поставленную задачу.

Примеры схем для часов:

1. Уличные часы. Для их реализации потребуется 2 дисплея, один из которых будет на самом корпусе, а второй может быть вынесен, куда потребуется. Кроме временной шкалы, схема часов может быть также рассчитана на обозначение даты и температурных показателей. Сложность заключается не только в программировании схемы, но также в её прошивке, поэтому данный вариант применения светодиода подходит лишь для уверенных в себе радиолюбителей.
2. Настенные часы. Исходником для светодиодных часов могут послужить обычные аналоговые. Стрелочные часы имеют один существенный недостаток – их показания довольно сложно разглядеть в темноте или с большого расстояния. Взяв на вооружение вольтметр, амперметр и светодиоды, эту ситуацию довольно просто исправить. На циферблате размещается 24 светодиода (по 12 для часов и минут соответственно), а касательные выполняют функции стрелок. Для включения освещения в вечернее время можно поставить таймер.

Схемы со светодиодами для велосипедистов

Светодиоды дают множество возможностей протюннинговать велосипед. Он будет не только интересно смотреться, удивляя каждого встречного необычной подсветкой, но самое главное – езда в темное время суток станет абсолютно безопасной.

Усовершенствовать велосипед с помощью включения в схему светодиода можно несколькими способами:

Установка светодиодов на спицы

Потребуется: сами светодиоды, провода для монтажа, изолента, батарейки или любой другой источник питания, выключатель, паяльник (иногда также вольтметр и амперметр).

• к выводам светодиодов припаять провода, накрепко изолируемых их лентой;
• закрепляем диоды на каждой из спиц, используя пластиковые стяжки;
• производим последовательное подключение светодиодов, закрепляем выключатель;
• на втулке колеса крепим батарейку.

Монтаж светодиодной ленты на корпус или его элементы

Лента обязательно должна быть водонепроницаемой и по возможности – достаточно гибкой. Довольно дешево приобрести такую «гирлянду» можно найти на многих сайтах, если не хочется составлять собственноручно.

Потребуется: аккумулятор на 12 В, контроллер для светодиодов для включения подсветки любого из 7 цветов или их комбинации, велосумка, около 5 м кабеля, скотч, изолента, вольтметр и амперметр.

• примерка ленты на месте будущей фиксации;
• лента нарезается на сегменты требуемой длины, с неё снимается резиновое покрытие;
• кабель припаивается к контактным дорожкам с последующей изоляцией.

Можно также подобрать подсветку для велосипеда для обозначения сигналов поворотов.

Маячок на базе светодиода

На основе мультивибратора можно собрать простенький маячок на светодиодах, который поможет без труда найти любой предмет в темное время суток. Владельцы домашних животных нередко вешают такие устройства на ошейник питомца, чтобы быть в курсе любых его передвижений.

Типичная схема включения состоит из несимметричного мультивибратора на биполярных транзисторах разной проводимости (стандартное обозначение – VT2 и VT3). Устройство генерирует короткие импульсы с небольшим интервалом (2-3 секунды). Можно переработать схему под 2 или 3 светодиода.

Источником освещения может послужить любой мощный светодиод, а датчиком – фототранзистор.

Идея заключается в том, чтобы в светлое время напряжение на эмиттерном переходе было низким (вольтметр поможет измерить его и отладить), и он запирался, а в темное – транзистор начинает генерировать импульсы, освещая помещение при помощи светодиода.

Какие ещё схемы можно реализовать?

Светодиоды открывают практически бесконечные возможности для реализации разнообразных подсветок. Такие схемы могут использоваться в качестве интерьерных решений (подсветка для аквариума, часов, картины). Ближе к праздникам становятся востребованными схемы с переходами, бегущие огни для украшения дома.

На базе светодиода можно осуществить и более сложные схемы. К их реализации лучше приступать, когда вольтметр и амперметр станут такими же привычными инструментами, как и молоток.

схем с нуля | Давайте добавим светодиоды в вещи!

Схемы с нуля

Сохранить

Подписаться

Пожалуйста, войдите, чтобы подписаться на это руководство.

После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.

До этого момента мы сосредоточились на механике электроники — проводке и пайке — обходя теорию , следуя некоторым сокращениям и рецептам. Этого достаточно для нужд многих людей.

Изучение основных принципов открывает возможности для использования других типов батарей (включая перезаряжаемые) и увеличения времени работы. А может вам просто интересно! Есть немного чтения, новые термины и немного математики, но ничего обременительного.

Наука!

Электричество — это перенос электронов — отрицательно заряженных частиц в каждом атоме. Это невидимая сила природы, но мы можем представить ее как воду. Поскольку электричество перетекает с места на место, в этот поток могут быть вставлены предметы для получения полезной работы, точно так же, как водяное колесо использует текущий поток для измельчения зерна. Электроника, затем , это креативная сантехника.

Батареи

Батарея содержит две дополнительные химические реакции; один производит избыток электронов, другой дефицит. Две реакции внутри батареи разделены, но притяжение настолько сильно, что добавление внешнего проводника — пути для электронов — завершает эти реакции. Вот почему у батареек есть «+» и «-» конец, и почему вся электроника состоит из цепи — петля между ними. Когда эта петля замкнута, электроны текут, что-то происходит. (Это то, что делает переключатель — он открывает или замыкает цепь.)

В разных батареях химические вещества используют разные комбинации реакций. Эта смесь определяет Напряжение, своего рода «неотложность» реакции. Используя нашу аналогию с сантехникой, напряжение похоже на давление воды.

Наш стандартный рецепт предусматривал использование трех щелочных батарей типа AAA или AA (одноразового использования). Химия этих батарей дает около 1,5 Вольт. Связаны впритык в корпусе ( «последовательно» на жаргоне электроники), напряжения складываются, чтобы получить в сумме: 1,5 + 1,5 + 1,5 = 4,5 Вольта. Наш рецепт был построен вокруг этого числа; , поэтому есть простой выбор двух резисторов в зависимости от цвета светодиода. Измените это, и вместе с этим должно измениться что-то еще.

(В электронике технический термин для обозначения одной батареи — элемент . «Батарея» означает группу элементов . В дальнейшем мы будем использовать эти термины.)

Химия перезаряжаемых никель-кадмиевых (NiCd) или никель-металлогидридных (NiMH) элементов дает около 1,2 В каждый. Литий-ионные или литий-полимерные элементы имеют напряжение от 3,7 до 4,2 В (в зависимости от используемой химии). Аккумуляторные блоки для аккумуляторных инструментов и радиоуправляемых транспортных средств часто соединяют несколько элементов последовательно для более высокого напряжения. А внутри щелочной батареи на 9 В действительно есть несколько небольших последовательно соединенных элементов на 1,5 В. Мы можем работать с любыми из них, имея немного больше знаний…

Ток, сопротивление и закон Ома

Ток — это напор потока электронов в единицах, называемых Ампер (А). Один Ампер = 6,2 квинтиллионов электронов, проходящих данную точку за одну секунду!

Что регулирует ток? В сантехнике ширина трубы. В электронике это сопротивление , измеряется в Ом (Ом). Как упоминалось в нашем рецепте, сопротивление в цепи тормозит химическую реакцию клеток, удерживая ее от слишком быстрого протекания.

Напряжение, ток и сопротивление напрямую взаимосвязаны; зная любых двух из этих значений, можно вывести третье. Это соотношение называется Законом Ома:

В = IR

Напряжение (В) = Ток (Ампер) × Сопротивление (Ом). («I» происходит от французского слова intensité …C уже было занято.) Или, посредством алгебраической замены:

R = V÷I (Сопротивление = Напряжение ÷ Ток)

I = V÷R (ток = напряжение ÷ сопротивление)

Это соотношение является основой всей электроники, столь же фундаментальным, как F=ma в физике.

Светодиоды

Светодиоды торгуют электронов за фотонов — свет! И точно так же, как батареи имеют разный химический состав и напряжение, светодиоды также имеют уникальное прямое напряжение (сокращенно V _F ), при котором они работают, в зависимости от их химического состава.

Эти цифры являются приблизительными ориентирами, они подходят для большинства ситуаций. Для получения более точных значений и для других цветов, не перечисленных здесь, точное напряжение можно найти на упаковке, странице продукта или в техническом паспорте (документы, опубликованные производителями электронных компонентов, в которых перечислены все мельчайшие детали устройства). Вот задняя часть бирюзового светодиода :

Вот номер, который нам нужен, V _F : 3,2 Вольта.

Следующее значение — I _F  — тоже скоро пригодится. Помните, что «I» представляет ток в наших уравнениях. I _F  — прямой ток .

Ток определяет яркость светодиода …до определенного предела. Слишком сильный ток разрушит его!

Приведенный выше светодиод показывает максимальный ток 20 миллиампер (1 мА = 0,001 ампер, поэтому 20 мА = 0,020 А). Это значение типично для большинства светодиодов, но некоторые работают выше или ниже… опять же, проверьте упаковку, страницу продукта или техническое описание.

Обратите внимание, что это максимум . Мне нравится немного отступать, 10–15%, чтобы обеспечить более длительный срок службы. То есть 17-18 мА.

Напряжение светодиода (вместо этого назовем его В _LED ) должно быть ниже напряжения аккумулятора ( В _BAT ), иначе он не загорится. Взяв затем разницу двух напряжений и применив закон Ома, мы точно узнаем, какое сопротивление требуется в этом промежутке для получения желаемого тока:

R = ( В _BAT  –  В _{Светодиод} ) ÷ I

Предполагая, что в рецепте используется батарея 4,5 В и синий светодиод 3,3 В, ток 18 мА:

8 R = 3 (

8) ÷ 0,018 = 66,67 Ом

Но резисторы обычно имеют ограниченный набор значений, , поэтому мы округляем до следующего общего размера… 68 Ом (как показано в рецепте), или, возможно, 100 Ом, если это все ты можешь найти.

Как насчет литий-полимерного аккумулятора на 3,7 В и красного светодиода на 2 В?

R = (3,7 — 2,0) ÷ 0,018 = 94,44 Ом

Шаг до ближайшего стандартного размера, 100 Ом. Вот и все! Никто не может дать вам отпор за то, что вы больше не занимаетесь «настоящей электроникой».

Резисторы просты, если они промаркированы на упаковке. Не так много, когда они перемешаны с другими частями. Таблицы цветов резисторов, подобные этой, помогают расшифровать коды.

Напомним, что аккумуляторы в серии обеспечивают более высокое напряжение питания. Светодиоды, соединенные последовательно, также имеют более высокое прямое напряжение.

Если в вашей конструкции используется несколько светодиодов, и если это позволяют напряжение батареи и светодиодов, последовательное соединение таким образом несколько эффективнее и продлевает срок службы батареи.

Светодиоды серии   (как показано выше) могут использовать один резистор для цепочки. Светодиоды в параллельно (как изначально показано в рецепте) требуют отдельных резисторов для каждого, даже если светодиоды одного типа. Комбинация этих — последовательно-параллельная схема — по одному резистору на цепочку. Это объединяет все изученное до сих пор, и это возможность попрактиковаться в математике:

Светодиоды

и связанные с ними формулы более подробно объясняются в нашем руководстве Все о светодиодах . Это включает в себя викторины, чтобы убедиться, что вы на правильном пути.

Несколько раз попрактикуйтесь вручную, чтобы закрепить понятия. Если вам просто нужны быстрые ответы, в Интернете есть онлайн-калькуляторы светодиодных резисторов, а отличный калькулятор включен в Приложение Adafruit Circuit Playground для iOS:

Если напряжение питания и прямое напряжение очень близки, значение резистора может быть близким к нулю. В качестве страховки всегда включайте по крайней мере небольшое сопротивление — возможно, 50 Ом — чтобы учесть разницу между «типичным» и фактическим напряжением. Например, новая батарея имеет немного более высокое напряжение, чем почти разряженная.

При использовании батареи или корпуса без собственного переключателя рассмотрите возможность добавления одного из этих тактильных переключателей включения/выключения с выводами. Положительный щелчок и низкий профиль делают его идеальным для носимых проектов.

Светодиодный «бросок» не включает резистор. Как дела?

Батарейки-таблетки обладают внутренним сопротивлением — они могут пропускать не больше тока, это присуще их размеру и химическому составу.

Так что да, они могут запускать светодиод напрямую… , но … это создает нагрузку на ячейку и сокращает время работы. Вам может сойти с рук это для быстрых результатов, но выполнение математических расчетов и добавление резистора увеличивает долговечность.

Сшиваемые цепи

Абсолютная светодиодология

Это руководство было впервые опубликовано 06 сентября 2014 года.
обновлено 06 сентября 2014 г.

Эта страница (Схемы с нуля) последний раз обновлялась 31 октября 2022 г.

Текстовый редактор на базе tinymce.

LED Circuit Design — Как проектировать светодиодные схемы

LED Circuit Design. Узнайте, как проектировать светодиодные схемы. Как рассчитать размер резистора, как защитить светодиод, как долго батарея будет питать цепь, как рассчитать номинальную мощность резистора, как подключить светодиод и многое другое.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.

Светодиод

Это светодиоды или светоизлучающие диоды. Если мы пропустим ток через один, он производит свет. Но если мы превысим его ограничение по напряжению и току, он будет немедленно уничтожен. Внутри светодиода есть крошечный провод, который может выдерживать только определенное количество тока, проходящего через него. Когда мы смотрим на разрушение светодиода под микроскопом, мы видим, как внутри него взрывается крошечная проволока. Итак, как мы подключаем светодиоды, как мы уменьшаем ток, чтобы обеспечить безопасность светодиодов, и как долго батарея будет питать нашу схему. Именно об этом мы подробно расскажем в этой статье.

Защита светодиодов

Для защиты наших светодиодов мы используем резистор. Резистор затруднит прохождение электронов. Электроны будут сталкиваться, и это приведет к выделению тепла. Резистор станет горячим, и мы можем увидеть это с помощью тепловизионной камеры. Например, этот более 150 градусов Цельсия при всего 12В с током 6миллиампер, так что мы точно не хотим его трогать.

Резистор можно разместить с любой стороны светодиода. Хотя мы традиционно устанавливаем это с положительной стороны. Причина, по которой его можно установить с любой стороны, заключается в том, что резистор ограничивает количество электронов, протекающих в этой простой последовательной цепи. Резистор действует как пробка, уменьшая количество электронов, которое может пройти. Большинство людей ошибочно полагают, что он действует как лежачий полицейский и что электроны должны замедляться прямо перед резистором, а затем снова ускоряться. Скорость электронов остается постоянной, меняется количество протекающих электронов.

Чем выше значение используемого резистора, тем ниже будет ток и тем тусклее будет светиться светодиод.

Мы должны помнить, что светодиоды пропускают ток только в одном направлении. С плюсом, подключенным к длинному проводу, и минусом, подключенным к короткому проводу. Если мы подключим светодиод наоборот, он просто заблокирует ток, и светодиод не загорится. Вы можете проверить схему самостоятельно, возьмите КРАСНЫЙ светодиод, батарейку 9В, резистор от 360 до 390 Ом, еще один резистор более высокого номинала от 3 кОм до 9,1 кОм и мультиметр.

Подключите низкоомный резистор и светодиод к батарее последовательно, и светодиод загорится. Я использую для этого макетную плату, что позволяет очень быстро и легко тестировать электрические цепи, но вы также можете просто скрутить провода вместе, припаять их или использовать какие-то разъемы, и все это будет отлично работать для этого простого эксперимента. .

Обратите внимание: если мы повернем светодиод, мы увидим, что он блокирует ток, поэтому он не загорается. Он работает только в одном направлении. Если мы заменили резистор на большое значение 9Резистор .1 кОм видим светодиод очень тусклый. Мы также можем подключить их параллельно, чтобы сравнить яркость. Итак, теперь с резистором 360 Ом и светодиодом последовательно мы можем подключить наш мультиметр к цепи, убедившись, что мультиметр находится в режиме текущего считывания. Мы должны увидеть где-то между 17 и 20 мА в зависимости от того, какой светодиод и резистор вы использовали. Мы можем поменять местами светодиод и резистор, он будет работать нормально и даст нам такое же показание тока.

Теперь отключите мультиметр от цепи и переведите мультиметр в режим постоянного напряжения.

Измерьте на двух дальних концах цепи, и мы должны увидеть около 9 вольт. Это то, что батарея обеспечивает для нашей цепи, и это также равно общему падению напряжения в цепи. Теперь измерьте светодиод, и мы должны увидеть около 2 вольт. Это падение напряжения на светодиоде, он снимает два вольта с нашей схемы. Теперь измерьте резистор, и мы должны увидеть падение напряжения для оставшихся 7 вольт. Итак, 2 вольта плюс 7 вольт равно 9.вольт, который такой же, как наша батарея. Вы могли заметить, что измеренные значения не были точно 2 вольта, 7 вольт или даже 9 вольт. Всегда будет разница между дизайном и реальными измерениями. Например, этот резистор был рассчитан на 390 Ом, но когда мы его измерили, на самом деле это 386 Ом. Каждый компонент, включая ваш мультиметр, будет иметь допуск на погрешность, он будет близок к расчетному значению, но никогда не будет точно таким. Для большинства схем, подобных этим простым, это не имеет значения. Мы можем предположить, что расчетные значения верны. Просто помните, что значения, которые мы рассчитываем, всегда будут немного отличаться от наших фактических измерений.

Нам также необходимо знать о прямом напряжении. По сути, это просто падение напряжения, которое мы измерили ранее.

Производитель предоставляет диаграмму, подобную этой, которая показывает прямой ток при заданном прямом напряжении. Таким образом, если мы подключим источник напряжения к проводам и подадим 2 В, мы должны увидеть 20 миллиампер тока. Если бы мы приложили 1,6 В, мы бы увидели 0 миллиампер, потому что светодиод был бы выключен. Диаграмма для этого светодиода начинается примерно с 1,7 вольт, поэтому мы знаем, что нам нужно обеспечить минимум 1,7 вольт, чтобы светодиод начал светиться.

Мы можем проверить минимальное напряжение открытия нашего светодиода с помощью мультиметра. Если вы выберете режим диода на мультиметре, а затем подключите красный провод к длинному аноду, а черный провод к короткому катоду красного светодиода, мы должны увидеть что-то вроде 1,7 В, так что это минимальное напряжение, необходимое для включения светодиод горит.

Большинство стандартных светодиодов рассчитаны на ток 20 миллиампер или 0,02 ампер. Мы хотим попытаться придерживаться этого значения. Если мы опустимся ниже этого значения, то светодиод будет тусклым, если мы зайдем слишком далеко, то светодиод будет уничтожен. Мы можем подняться выше 20 мА, но срок службы светодиода будет сокращаться, чем выше мы поднимаемся. Чуть позже в статье мы увидим, как это вычислить.

КРАСНЫЙ светодиод обычно имеет падение напряжения или прямое напряжение 2 вольта, что приводит к току в нашей цепи 20 миллиампер. Мы можем проверить это с источником питания постоянного тока, когда я устанавливаю постоянное напряжение 2 В, мы видим 20 миллиампер тока. Но не все светодиоды созданы одинаково, этот не достигает 20 миллиампер, пока не подается 2,1 вольт, а этот не достигает 20 миллиампер, пока не подается 3,7 вольта. Это отклонение связано с используемыми материалами, а также с производственным процессом. Таким образом, вы должны стараться использовать светодиоды из одной партии, а также от надежных производителей. 9Светодиоды 0007

бывают разных цветов, и каждый цвет также имеет разное падение напряжения, поэтому вам нужно будет проверить это или вы можете просто посмотреть это в таблице типичных значений, подобной этой. Светодиоды

также бывают разных цветов, и каждый цвет имеет разное падение напряжения. Таким образом, вам нужно будет найти эти значения в данных производителей, или вы также можете проверить их самостоятельно, или вы можете использовать эти типичные значения из этих стандартных диаграмм, но они могут не соответствовать светодиоду, который у вас есть.

Хорошо, это основные принципы, так что давайте продолжим и создадим несколько примеров схем.

Простые схемы светодиодов

Допустим, у нас есть источник питания 3 В, и мы хотим подключить один КРАСНЫЙ светодиод. Какой резистор нам нужен? Ну, мы знаем, что этот провод на 3 вольта, а этот — наш провод заземления, который будет на 0 вольт.

Падение напряжения на светодиоде около 2 вольт. И поэтому нашему резистору нужно снять остатки напряжения. Итак, 3 вольта минус 2 вольта = 1 вольт. Мы знаем, что для светодиода требуется ток около 20 миллиампер, поэтому 1 вольт, деленный на 0,02 ампер, равняется сопротивлению 50 Ом. Убедитесь, что вы конвертируете миллиампер в ампер для этого расчета. Чтобы упростить задачу, на нашем веб-сайте есть калькулятор, где вы можете просто ввести свои значения, проверьте это ЗДЕСЬ .

Хорошо, теперь ты попробуй решить это раньше меня. Допустим, у нас есть 9-вольтовая батарея, и мы хотим подключить желтый светодиод, который имеет падение напряжения 2 вольта и требует 20 миллиампер тока. Так какой размер резистора требуется? Ну, у нас есть источник питания 9 вольт, поэтому вычтите 2 вольта для светодиода, и у нас останется падение 7 вольт для резистора. Ток равен 20 миллиампер, поэтому 7 разделить на 0,02 ампер равно 350 Ом сопротивления.

Теперь проблема в том, что у нас нет резистора на 350 Ом. У нас есть только 330 Ом или 390 Ом, так какой из них мы должны использовать? Как мы видели ранее, нам нужно убедиться, что ток не превышает 20 миллиампер, поэтому мы должны рассчитать, какой резистор нам подходит лучше всего.

Для этого мы просто разделим необходимое падение напряжения 7 вольт на номинал резистора 330 Ом, чтобы получить 0,021 ампер, а затем, если мы сделаем то же самое для резистора 390 Ом, мы получим 0,018 ампер. Оба эти значения очень близки, и оба будут работать, но для безопасности мы выбираем резистор 390 Ом, так как наш светодиод будет работать дольше. Мы также можем комбинировать резисторы, чтобы получить точное значение, которое нам нужно, и я объясню это позже в статье.

Нам также нужно будет выбрать номинальную мощность резистора. Мы можем рассчитать это по формуле: Мощность = ток в квадрате X на сопротивление, поэтому 0,018 ампер в квадрате, умноженные на 390 Ом, дают нам 0,126 Вт, поэтому для этой схемы подойдет резистор с номиналом ¼ Вт.

Как долго батарея будет питать нашу схему? Допустим, эта батарея рассчитана на типичные 500 миллиампер-часов, мы просто делим это на общий ток нашей цепи, который в данном случае составляет 18 миллиампер. Таким образом, 500 миллиампер-часов, разделенные на 18 миллиампер, дадут нам около 27 часов. Хотя это самый максимум, на который он мог бы запитать нашу схему, на самом деле он, вероятно, не достигнет этого.

Хорошо, а что, если нам нужно несколько светодиодов? Один из вариантов — соединить их последовательно.

В этой конструкции падение напряжения каждого светодиода суммируется. Таким образом, общее падение напряжения в цепи не должно превышать напряжения батареи.

Таким образом, 3-вольтовой батареи достаточно для питания только 1 светодиода при токе 20 мА, а 9-вольтовой батареи достаточно для питания 4 светодиодов.

Если мы подключим 4 светодиода и подключим их к нашему настольному блоку питания постоянного тока, мы увидим, что они не включаются, пока их суммарное комбинированное минимальное прямое напряжение не достигнет около 6,3 вольт, однако оптимальные 20 миллиампер тока не будут достиг примерно 8,6 вольт. В 9V ток составляет около 35 миллиампер, что явно слишком много, поэтому нам понадобится резистор.

Если мы подключим 5 светодиодов, они не включатся примерно до 8,3 вольт. При 9 вольтах они все включены, но ток очень низкий, поэтому светодиоды тусклые, потому что напряжения недостаточно для полного питания светодиодов. В этом примере оптимальные 20 мА не достигаются до 10,7 вольт.

Таким образом, мы можем использовать этот метод, но мы ограничены напряжением батареи.

Что, если нам нужно больше светодиодов? Что ж, нам нужно соединить их параллельно.

Мы можем либо поместить резистор на каждый светодиод, либо использовать один резистор для питания всех светодиодов. Начнем с первого примера.

Отдельные резисторы для параллельной цепи

Эта конструкция позволяет использовать светодиоды разных цветов. Хотя легче вычислить, если они все одного цвета.

Допустим, мы хотим подключить 6 светодиодов к этой 9-вольтовой батарее. Каждый светодиод имеет падение напряжения 2 вольта и потребляет 20 миллиампер. Вся эта шина 9 вольт, а вся эта шина 0 вольт. Таким образом, каждый светодиод получит 9вольт на нем. Это явно слишком много, поэтому нам нужно разместить резистор напротив каждого светодиода. Таким образом, у нас есть 9 вольт, вычитаем 2 вольта для светодиода, что оставляет нам 7 вольт. Итак, нам нужно сбросить 7 вольт на ответвлении. Мы рассчитываем номинал резистора на 7 вольт, деленных на 0,02 ампера, что равняется 350 Ом. А затем мы находим номинальную мощность, поэтому 0,02 ампера в квадрате, умноженные на 350 Ом, дают нам 0,14 Вт, поэтому будет использоваться резистор мощностью ¼ Вт.

Затем нам нужно сложить все токи в каждой ветке. Таким образом, 0,02 ампера, умноженные на 6 светодиодов, дают нам 0,12 ампер.
9-вольтовая батарея имеет емкость около 500 миллиампер-часов, а наша схема использует 120 миллиампер, так что 500, деленное на 120, дает нам около 4 часов времени работы.

Мы видим, что на каждой ветви все еще достаточно напряжения для подключения большего количества светодиодов. Допустим, мы размещаем по 3 светодиода на каждой ветке. Таким образом, каждая ветвь имеет снижение на 6 вольт, поэтому 9 вольт вычесть 6 вольт равно 3 вольтам падения на резисторе. Таким образом, 3 вольта, разделенные на 0,02 ампера, дают нам резистор 150 Ом. Обратите внимание, что общий ток в каждой ветви не увеличился, поэтому мы можем добавить больше светодиодов, пока не будет достигнуто максимальное напряжение.

Если мы хотим использовать светодиоды разного цвета, то мы размещаем разные светодиоды на разных ветвях и находим подходящий резистор. Например, у нас может быть красный, синий и зеленый светодиод.
Каждый светодиод потребляет одинаковый ток 20 миллиампер, но падение напряжения красного светодиода составляет 2 вольта, синего — 3,4 вольта, а зеленого — 3 вольта. Таким образом, резистор для красного светодиода составляет 9 вольт, вычесть 2 вольта, что дает нам 7 вольт, 7 вольт, разделенных на 0,02 ампер, приведет нас к резистору 350 Ом. Синий светодиод 9вольты вычитают 3,4 вольта, что оставляет нам 5,6 вольта, поэтому 5,6 вольта, разделенные на ток 0,02 ампера, дают нам резистор 280 Ом. И зеленый светодиод будет 9 вольт вычесть 3 вольта, что оставляет нам 6 вольт, 6 вольт разделить на ток дает нам резистор 300 Ом. Таким образом, общий ток составляет 60 миллиампер. Таким образом, батарея будет работать около 8 часов.

Общие резисторы для параллельной цепи

Другой способ подключения светодиодов — это их параллельное соединение с последующим использованием одного резистора для ограничения общего тока. Для этой конструкции вы должны использовать только светодиоды одного цвета или одного номинала, мы вскоре увидим, почему это так, в этой статье.

Допустим, у нас есть 9-вольтовая батарея и 3 красных светодиода, все с падением напряжения 2 вольта, и каждый из них требует 20 миллиампер тока. Итак, мы просто суммируем токи вместе, чтобы получить 60 миллиампер, этот ток должен протекать через этот резистор.

Теперь, когда они подключены параллельно, все они будут иметь одинаковую разницу напряжений между собой. Поэтому мы вычисляем резистор: 9 Вольт вычитаем 2 Вольта и получаем 7 Вольт. Затем, поскольку весь ток протекает через этот один резистор, нам нужно будет разделить 7 вольт на 60 миллиампер, и это даст нам резистор на 116 Ом. Расчет мощности получается 0,49.Вт, поэтому будет использоваться резистор на полватта.

Причина, по которой нам необходимо использовать светодиоды одинакового номинала, заключается в том, что разница напряжений здесь составляет всего 2 Вольта. Поэтому, если мы используем светодиоды с одинаковыми параметрами, все они загорятся. Но если мы поместим в цепь синий светодиод, для этого потребуется более высокое напряжение, которого он не сможет получить, поэтому этот светодиод не включится.

Resistor Tricks

Теперь, когда мы имеем дело с этими схемами, мы часто обнаруживаем, что рассчитанное нами значение резистора не существует или его просто нет на складе. Итак, мы можем комбинировать резисторы, чтобы получить нужное нам значение. Например, если нам нужен резистор на 200 Ом, мы могли бы установить два резистора на 100 Ом последовательно, или мы могли бы поставить 2 резистора на 50 Ом и резистор на 100 Ом. Значения резисторов просто складываются последовательно, что позволяет очень легко увеличить значение резистора.

Чтобы уменьшить номинал резистора, мы просто ставим их параллельно. Затем мы делаем некоторые математические действия, чтобы найти эквивалентное сопротивление.

Допустим, у нас есть два резистора по 10 Ом, мы вычисляем их по этой формуле. Это намного проще, чем кажется, просто введите это в свой калькулятор, и мы увидим, что это дает нам эквивалентное сопротивление 5 Ом.

Два резистора по 5 Ом дадут нам 2,5 Ом общего сопротивления.

Резистор на 200 Ом и резистор на 50 Ом дадут нам сопротивление 40 Ом.

Три резистора по 10 Ом дадут сопротивление 3,33 Ом.

Чтение значений резисторов

Как определить номинал резистора? Что ж, эти цветные полосы на корпусе скажут нам значение, но нам нужно посмотреть его на графике. Обычно мы можем получить 4- или 5-полосные резисторы, поэтому давайте рассмотрим некоторые из них.

При типе с 4 полосами первые 2 полосы представляют собой цифры, которые мы комбинируем, третья полоса — это множитель, а 4-я полоса ^-й — допуск.

Например, этот 4-полосный резистор коричневый, черный, коричневый, золотой. Диапазон 1 равен 1, диапазон 2 равен 0, что дает нам 10. Диапазон 3 — это множитель, который равен 10, поэтому 10, умноженное на 10, равно 100 Ом.