Светодиод давайте начнем с соединения цепи, показанной на рисунке, со светодиодом, резистором (470 Ом) и батареей.
Вы можете собрать его любым удобным для вас способом-просто спаяв компоненты на рабочем столе, используя зажимы типа «крокодил» или макет, - хотя изготовление печатной платы специально для этой схемы вряд ли стоило бы усилий. Независимо от того, как вы это делаете, вы обязательно должны зажечь светодиод.
С помощью светодиодов вы всегда должны обращать внимание на полярность. Плюс вывод — это анод. Отрицательный вывод, который обычно является более коротким, представляет собой катодный вывод. Существует также квартира на упаковке рядом с катодным проводом. Внутри светодиода вы можете увидеть крепление для светодиодного чипа, которое обычно (но не всегда) устанавливается со стороны катода.
Светодиод анодное соединение обеспечивается чрезвычайно тонким проводом, связанным с контактом на корпусе светодиода. Если вы подключите светодиод с обратной полярностью, он не загорится. Он разделяет эту функцию с каждым типом диода: ток течет через диод только в одном направлении. Светодиоды никогда не должны подключаться напрямую к батарее. Если вы посмотрите на график зависимости тока через светодиод от напряжения на светодиоде, вы поймете, почему.
На рисунке показаны характеристические кривые различных типов диодов. Все эти кривые имеют одну общую черту: ток увеличивается экспоненциально с ростом напряжения.
Если напряжение ниже так называемого прямого напряжения, ток практически не протекает через светодиод. Однако, если напряжение чуть выше прямого напряжения, ток быстро возрастает до очень высокого уровня, и светодиод может перегружаться. Практически невозможно установить правильное значение напряжения, отчасти потому, что кривая смещается вправо при повышении температуры примерно на 2 мВ / К. Тем не менее, легко установить ток на определенный уровень, и все, что требуется, это один резистор. Вам просто нужно выбрать правильное значение, и при таком включении правильное напряжение светодиода будет получено автоматически. Прямые напряжения нескольких типов диодов при типичном уровне тока 20 мА:
Кремниевый диод (например, 1N4148): 0,7 В
Красный светодиод: 1,8 В
Зеленый светодиод: 2,1 В
Синий или белый светодиод: 3,5 В
Вы также можете проверить это, измерив напряжение самостоятельно (см. Рисунок).
Точные напряжения могут несколько отличаться. Например, современные красные светодиоды высокой яркости имеют немного более высокое прямое напряжение, чем старые типы красных светодиодов.
Определение номиналов компонентов
Если вы измерили напряжение диода и знаете напряжение батареи, вам не нужно измерять ток. Вы можете просто рассчитать это. Это связано с тем, что напряжение на резисторе является разницей между напряжением батареи и напряжением светодиода (например, 9В - 1,8В = 7,2 В). С помощью этой информации вы можете использовать закон Ома для определения, текущего значения:
I = V / R
I = 7,2 В / 470 Ом
I = 0,0153 A = 15,3 мА
Если вместо этого вы хотите рассчитать значение последовательного резистора, вы должны указать требуемое значение тока и знать значения напряжения питания и напряжения светодиода. Например, предположим, что вы хотите, чтобы через зеленый светодиод протекал ток 20 мА. В практических целях напряжение на светодиоде можно принять равным 2,1 В. Напряжение батареи равно 9 В, поэтому резистор должен создавать падение напряжения 6,9В (9В - 2,1В). Расчет дает значение 345 Ом, но это не стандартное значение резистора. Тем не менее, вы можете найти резистор 330 Ом или 390 Ом в коробке с вашими деталями. Это хорошая идея, чтобы выбрать более высокое значение, так как это ставит вас в безопасное положение с относительно количества тока.
R = V / I
R = 6,9 В / 0,02 А
R = 345 Ом
Вы также должны поэкспериментировать с этой схемой с различными резисторами, имеющими гораздо более высокие значения сопротивления. В каждом случае измерьте напряжение на светодиоде, и определите ток. Вообще говоря, независимо от того, работаете ли вы на светодиоде с током 1 мА, 5 мА или 10 мА, напряжение на нем почти одинаково. Это связано с экспоненциальной формой характеристической кривой.
Последовательная схема включения
Светодиод часто бывает полезно соединить два или более светодиодов последовательно с последовательным резистором, как показано на рисунке.
В этой ситуации напряжение на последовательном резисторе ниже, поскольку напряжения на светодиодах складываются вместе. Это означает, что сопротивление должно быть уменьшено для получения номинального тока 20 мА через светодиоды. Предположим, вы используете красный светодиод с прямым напряжением
1,8В и зеленый светодиод с прямым напряжением 2,2В. Это делает напряжение на двух последовательных светодиодах ровно 4В, поэтому напряжение на последовательном резисторе составляет всего 5 В. С резистором 470 Ом у вас будет ток примерно 10 мА. Если вы подключите два таких резистора параллельно, ток удваивается. Если вы проверите расчеты, вы должны найти, что ток составляет 21 мА.