Приветствую всех!
Сегодня мы поговорим о том, как безопасно подключить светодиод, рассчитанный на 3 Вольта, к источнику с более высоким напряжением. Как многие знают, прямое подключение светодиода к напряжению, на которое он не рассчитан, очень быстро выведет его из строя. Это может произойти мгновенно или через некоторое время.
Большинство стандартных пятимиллиметровых светодиодов работают при напряжении около 3 Вольт. Однако часто возникает необходимость использовать их с более высокими напряжениями, такими как 5, 9, 12, 24 Вольта и даже с сетевым напряжением.
В качестве примера я покажу, как это сделать для 12 Вольт, но тот же принцип расчета подойдет и для других напряжений.
Самый простой способ понизить напряжение для светодиода – использовать обычный резистор. Этот элемент будет ограничивать ток, протекающий через светодиод, и принимать на себя избыточное напряжение.
Номинал сопротивления этого резистора нам заранее неизвестен, и чтобы его определить, необходимо знать, какой ток потребляет наш светодиод. Эту информацию можно найти в интернете, в техническом описании к светодиоду, либо измерить самостоятельно.
Для примера я подключил свой светодиод к источнику 3 Вольта и измерил потребляемый им ток – он составил 13-14 миллиАмпер (мА).
Важно помнить, что при дальнейшем увеличении напряжения питания яркость светодиода растет незначительно, а вот потребление тока увеличивается очень сильно. При таком повышенном токе светодиод начинает сильно нагреваться, что значительно сокращает срок его службы.
Поэтому оптимальным режимом работы является питание при его номинальном напряжении – в нашем случае 3 Вольта.
Теперь мы можем произвести простые расчеты, чтобы определить необходимое сопротивление резистора.
Как я уже упомянул в начале у нас есть источник питания на 12 Вольт, а рабочий вольтаж светодиода – 3 Вольта.
Вычитаем 3 из 12 и получаем 9 Вольт.
12В (напряжение аккумулятора) --- 3В (напряжение светодиода) ==== 9 Вольт
Именно такое напряжение должен погасить наш резистор!!!
Далее нам понадобится значение потребляемого светодиодом тока.
Мы измерили 13 мА, и для удобства расчетов переведем это в Амперы:
13 мА = 0.013 Ампера
Теперь, чтобы узнать необходимое сопротивление резистора, мы делим напряжение, которое должен погасить резистор (9 Вольт), на силу тока, потребляемую светодиодом (0.013 Ампера):
9 / 0.013 ≈ 692 Ома (необходимое нам сопротивление)
Резисторов с таким точным номиналом обычно не бывает в стандартном ряду.
Поэтому я выберу ближайший доступный – на 680 Ом.
"Важно понимать, что не всегда нужно стремиться к абсолютно точному значению, полученному в расчетах. Сопротивление резистора можно взять немного больше или немного меньше"
но на этом еще не всё.........
Весь расчёт можно значительно упростить, если пойти другим путём!
В своей практике я часто округляю потребляемый ток светодиода до 10 мА (0.01 Ампера). Это незначительно влияет на яркость, но упрощает вычисления.
В этом случае, чтобы погасить 9 Вольт, понадобится резистор на: 900 Ом
(узнаём мы это из выражения ниже)
9 В / 0.01 А = 900 Ом
А чтобы погасить 1 Вольт, понадобится резистор на 100 Ом
1 В / 0.01 А = 100 Ом
Таким образом получается лайфхак!!!
На один Вольт лишнего напряжения всегда берите резистор 100 Ом
Если вам не нужна максимальная яркость светодиода, сопротивление резистора можно увеличить в полтора или два раза – это дополнительно
снизит ток и продлит срок его службы.
_________________________________________________________
Еще один важный момент при выборе резистора – его мощность. При низких напряжениях и токах на этот параметр можно не обращать пристального внимания.
В нашем примере на резисторе падает 9 Вольт при токе 13 мА. Мощность, рассеиваемая на резисторе, составляет примерно:
9 В * 0.013 А ≈ 0.1 Ватта
Это небольшое значение, и подойдет практически любой маломощный резистор.
Однако, если напряжение питания будет значительно выше, например 42 Вольта, а светодиод останется тем же трехвольтовым, резистор должен будет погасить уже 39 Вольт.
Мощность, рассеиваемая на резисторе, составит:
39 В * 0.013 А ≈ 0.5 Ватта
Это уже более значительное значение, и здесь подойдет не каждый резистор. Необходимо будет выбрать резистор с мощностью 0.5 Вт, 1 Вт или даже 2 Вт для надежной работы.
Нетрудно догадаться, что при питании светодиода от сетевого напряжения потребуется резистор еще большей мощности – на несколько Ватт.
Теперь когда мы всё узнали соберем простую схему: последовательно подключим резистор и светодиод к источнику питания 12 Вольт. Как мы видим, светодиод светится, и с ним ничего не произошло, а потребляемый ток 13мА!
С помощью мультиметра можно измерить напряжение в разных точках цепи. Общее напряжение источника составляет 12 Вольт, а на сам светодиод приходит только около 3 Вольт. Оставшиеся 9 Вольт "осели" на резисторе.
Теперь вы знаете, как безопасно подключить трехвольтовый светодиод к более высокому напряжению, используя простой токоограничивающий резистор. Это позволит вам подключать светодиоды к различным источникам питания, не опасаясь их выхода из строя.
На этом сегодня все. Ставьте лайки, подписывайтесь на мой канал, если вы еще не подписаны, и всем пока!