Чтобы обеспечить долгую и бесперебойную работу светодиода, необходимо обеспечить «правильные» напряжение и ток. Для мощных светодиодов нужно использовать драйвер — стабилизированный источник тока. Но можно обойтись и токоограничивающим резистором, особенно если нужно подключить маломощный светодиод типа тех, что используются в LED-лентах или ставшие уже классикой 5 мм светодиоды.
Теория
Чтобы подобрать резистор правильно нужно вспомнить закон Ома для участка цепи:
Ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
Что в виде формул выглядит так:
- I=U/R
- U=IR
- R=U/I
Здесь: I — ток, U — напряжение, R — сопротивление.
Далее рассмотрим как подключить светодиод к источнику постоянного тока с резистором.
В таблице ниже приведены типовые падения напряжений для светодиодов разных цветов.
Токи для маломощных светодиодов обычно лежат в пределах 20-50 мА или 0.02-0.05А. Чаще всего 20 мА, это номинальный ток до большинства индикаторных светодиодов, некоторых SMD-светодиодов из светодиодных лент типа 2835, 5050 и прочих, таблицу с типовыми параметрами которых вы также можете увидеть ниже.
В других случаях вы можете посчитать ток светодиода, если известно номинальное падение напряжения (обозначается буквой U) на нем (см. таблицу выше) и его мощность (обозначается буквой Р или W) по формуле:
I=P/U
Практика
Всё сказанное выше содержит основные сведения о том, что нам нужно знать, чтобы рассчитать резистор для светодиода. Итак, разберем на примере ситуации, представим, что вы хотите подключить маломощный 5 мм белый светодиод к бортовой сети автомобиля. Допустим, что среднее напряжение на заведенном двигателей находится в районе 14.2 вольт. В таблице 1 видно, что на нем может падать напряжение в диапазоне 3-3.7 вольт (см. последнюю строку таблицы 1).
Усредненно возьмем падение напряжения на светодиоде (Uпад) 3,3 Вольта, номинальный ток (Iном) пятимиллиметровых светодиодов 20 мА, в амперах это 0,02А. Напряжение питания (Uпит) у нас 14,2 вольта. Тогда считаем сопротивление исходя из того, сколько должно оказаться на светодиоде, а сколько на резисторе, тогда сопротивление токоограничивающего резистора равно:
R=(Uпит-Uпад)/Inom=(14,2-3,3)/0,02=10,9/0,02=545 Ома
На резисторе должно упасть 10,9 вольта при токе в 20 мА. Расчетное значение - 545 Ом, но таких резисторов не бывает, однако, в ряду номиналов Е24 (распространенный) ближайшие к нему на 510 и 560 Ом. В этом случае лучше взять на шаг больше — 560 Ом (ток через светодиод будет немного ниже, и он дольше проживет).
Далее считаем какой мощности нужен резистор, по падению напряжения и току на нём.
P=(Uпит-Uпад)*I=(14,2-3,3)*0,02=0,218
Значит нам нужен резистор мощностью не менее 0,25 ватт.
После этого нужно припаять резистор к светодиоду и замерить реальный ток потребления, потому что в таблице указаны типовые напряжения с разбросом в 0,7 вольта, а мы считали по среднему значению. Если ток светодиода равен или немного меньше номинального — оставляем как есть, если больше - увеличиваем сопротивление резистора на один шаг, до тех пор, пока не получим нужную силу тока.
Для подключения светодиодов мощностью 1-3 Вт и более ватта и более лучше использовать драйверы, они бывают как на 220В переменного тока, так и для использования в цепях постоянного тока 12В и 3,7 В (для портативных фонарей, работающих от литиевых аккумуляторов. Но и подключать через резистор без драйвера их тоже можно, но в этом случае резистор нужен большей мощности, потому что через него будет протекать больший ток.