Плюс на светодиоде – как определить плюс и минус

Содержание

Плюсы и минусы светодиодных ламп ищем достоинства и недостатки

Сегодня я попытаюсь разъяснить раз и навсегда, стоит ли переходить на светодиодное освещение? Какие плюсы и минусы светодиодных ламп, достоинства и недостатки у светодиодного освещения? Не буду вдаваться в технические подробности - характеристики ламп, а посмотрю на этот вопрос с токи зрения здравого смысла и обывательской потребности. Все поголовно переходят на LED свет. А так ли это выгодно и безопасно? Или это дань моде?

Время, когда за диодные лампы просили зверски не приемлемые деньги – прошло. И даже разница между «энергосберегайками» и диодными лампами сократилась до минимума. Большинство наших сограждан могут себе позволить прикупить сие «чудо техники».

Весь интернет уже пестрит статьями, в которых расхваливают LED лампы разных видов и типов на всякий лад. В основном указывают только плюсы светодиодных ламп и достоинства. Но мы же взрослые люди и понимаем, не может быть товар идеален. В нем всегда найдется небольшой изъян. Так и в наших диодиках…

к оглавлению ↑

Минусы и недостатки светодиодных ламп


Эти минусы светодиодных ламп - не полный список, но основной. И на него необходимо ориентироваться при выборе ламп. Я постоянно ищу разнообразные аналоги-заменители диодных ламп известных производителей на китайских площадках. С попеременным успехом. Есть пара компаний, которые выпускают достаточно сносную продукцию, по цене приемлемую, а по качеству не сильно уступающую филипсам и осрамам... Хотя, у самого стоят филипсовские светодиодные лампы и я вообще "не парюсь" несколько лет...

к оглавлению ↑

Синяя опасность


Cуществует опасение, что синие светодиоды и светло-белые светодиоды теперь способны превышать безопасные пределы так называемой опасности синего света, как определено в спецификациях безопасности для глаз, таких как ANSI / IESNA RP-27.1-05: Рекомендуемая практика для фотобиологической безопасности для ламп и ламповых систем. И эта проблема, действительно имеет "место быть". Я не мог обойти этот минус светодиодных ламп. Поэтому, будьте внимательны при покупке устройств, т.к. синий цвет (не только в LED) является серьезным минусом.

к оглавлению ↑

Качество света


Большинство холодных белых светодиодов имеют спектры, которые значительно отличаются от черных излучателей, таких как солнце или лампа накаливания. Пик на 460 нм и провал на 500 нм могут привести к тому, что цвет предметов будет восприниматься по-разному при освещении холодным белым светодиодом по сравнению с солнечным светом или лампами накаливания, что связано с метамеризмом, при котором красные поверхности особенно плохо отображаются типичным холодным белым на основе фосфора светодиоды. Однако свойства цветопередачи обычных люминесцентных ламп часто уступают тем, что сейчас доступны в современных белых светодиодах.

к оглавлению ↑

Температурная зависимость


Производительность светодиода в значительной степени зависит от температуры окружающей среды в рабочей среде. Перегрузка светодиода при высокой температуре окружающей среды может привести к перегреву светодиода, что в конечном итоге приведет к выходу устройства из строя. Адекватный теплоотвод необходим для поддержания долгой жизни. Это особенно важно при рассмотрении автомобильных, медицинских и военных применений, где устройство должно работать в широком диапазоне температур и должно иметь низкую частоту отказов. Не смотря на то, что это "конкретный" минус, он же тесно переплетается и с плюсами светодиодов. При правильном охлаждении диодов - система освещения будет вечная.

к оглавлению ↑

Загрязнение синим цветом


Поскольку белые светодиоды (т.е. светодиоды с высокой цветовой температурой) излучают пропорционально больше синего света, чем обычные источники наружного света, такие как натриевые лампы высокого давления, сильная зависимость рэлеевского рассеяния от длины волны означает, что белые светодиоды могут вызывать больше светового загрязнения, чем другие источники света. Поэтому все международные специалисты советуют использовать источники света не менее чем 3000 К.

к оглавлению ↑

Высокая начальная цена


Светодиоды в настоящее время стоят дороже, по цене за люмен, на основе начальных капитальных затрат, чем большинство традиционных технологий освещения. Дополнительные расходы частично связаны с относительно низким выходным световым потоком и необходимыми схемами драйвера.

к оглавлению ↑

Пульсация


Это отдельная и большая тема, которая требует раскрытия. Здесь мы только коснемся отрицательного влияния на здоровье. Один большой и крупный минус светодиодных ламп - наличие пульсации в светодиодных лампах.

Только сейчас большинство покупателей стали понимать, что такое пульсация и каким образом она влияет на человека. Раньше об этом никто не задумывался и скупали "пачками" китайский неликвид по дешевке. После двух-трех дней такие лампы отправлялись в лучшем случае на лестничную площадку, в худшем - на помойку. Мерцание сильно влияет на утомляемость организма.

Производителями не принято указывать коэффициент пульсации. Но определить наличие мерцания можно при помощи видеокамеры на сотовом телефоне. При съемке, если присутствует пульсация, лампа будет визуально мерцать. Но так мы можем определить только наличие мерцания. ГОСТ же позволяет нам использовать источники света с коэффициентом пульсации до 20 процентов.  А это без лабораторных исследований уже трудно определить на глаз. Хотя на youtube я видел редкие "потуги" самостоятельного определения.

Если есть возможность открыть лампу и посмотреть на внутренности, а дешевые лампы легко раскручиваются, то сделайте это. При наличии хорошего драйвера, а не платы с конденсаторами, можно утверждать о том, что пульсация минимальна, ну или по крайней мере снижена. Если вы видите в цоколе только обычный конденсатор и некоторые другие электронные компоненты, то бегите от такого чуда быстрее.

Ну а теперь перейдем к плюсам светодиодных ламп.

к оглавлению ↑

Плюсы и достоинства светодиодных ламп


Достаточно много уже оговорено, какие плюсы и достоинства есть у светодиодных ламп, применяющихся в квартирах. Сейчас мы попробуем все эти тезисы свести в единую структурированную статью, чтобы раз и навсегда закрыть вопрос о том, какие плюсы у LED ламп.

к оглавлению ↑

Срок службы светодиодов, светодиодных ламп


Несомненно, самым значительным преимуществом и плюсом светодиодов по сравнению с традиционными световыми решениями является длительный срок службы. Средний срок службы светодиодов составляет от 50 000 до 100 000 и более часов. Это в 2-4 раза больше, чем у большинства ламп дневного света, металлогалогенных и даже натриевых. И практически в 40 раз LED лампы превосходят в долговечности привычные нам лампы накаливания.

Редкая замена несет в себе более низкие затраты на обслуживание с точки зрения рабочей силы и более низкие затраты на запасные части (потому что лампы просто не выходят из строя в течение длительного времени).

к оглавлению ↑

Энергоэффективность светодиодов


Светодиоды потребляют очень мало энергии. Статистика, которую нужно искать при сравнении энергоэффективности различных осветительных решений, называется одним из двух терминов: световая эффективность или "полезные" люмены. Эти два элемента, по сути, описывают количество света, излучаемого на единицу мощности (Вт), потребляемого лампой. По нашему опыту, большинство проектов по модернизации светодиодного освещения приводят к повышению общей энергоэффективности освещения объекта на 60-75%. В зависимости от существующих светильников и установленных светодиодов экономия может составить более 90%.

Большим, главным и жирным плюсом можно считать реальную экономию. Какую? Об этом я расскажу позже, в другой статье. Раньше, когда стоимость ламп была очень большая, то экономия ощущалась только у промышленников. Для частников это была только дань моде и не более того. С тех пор много воды утекло. Лампы стали дешевыми. И физические лица тоже могут хорошо экономить на электричестве. Для быстрого понимания того, сколько можно экономить быстро посчитаем: есть пять ламп накаливания мощностью 100 Вт. Берем 15 Вт светодиодные лампы. И получаем общую мощность 75 Вт диодных против 500 Вт ламп накаливания. Другое дело - свет, который мы получаем в случае замены. Это совершенно другая статья.

к оглавлению ↑

Повышенная безопасность при использовании светодиодов:


Безопасность, пожалуй, наиболее часто упускаемое из виду преимущество, когда речь идет о светодиодном освещении. Опасность номер один, когда речь идет об освещении, - это выделение тепла. Светодиоды почти не излучают прямого тепла, в то время как традиционные лампы накаливания, например, лампы накаливания, преобразуют более 90% всей энергии, используемой для их непосредственного нагрева, в тепло. Это означает, что только 10% энергии ламп накаливания фактически используется для света (что также делает их крайне неэффективными по сравнению со светодиодами). Кроме того, поскольку светодиоды потребляют меньше энергии, они могут эффективно работать в низковольтных электрических системах. Они, как правило, намного безопаснее, если что-то идет не так.

к оглавлению ↑

Малые размеры светодиодных ламп (устройств)


Фактическое светодиодное устройство очень мало. Сами светодиоды могут составлять до нескольких десятых миллиметра, в то время как более мощные осветительные приборы могут по-прежнему составлять до нескольких мм2.

Малые размеры светодиодов позволяют их использовать в конструкциях самых разнообразных форм.

Именно конструктивное разнообразие позволило теперь применять светодиодное освещение практически в любой сфере, начиная от сигнальных диодов, до освещения огромных стадионов и площадей.

к оглавлению ↑

Светодиоды имеют отличный индекс цветопередачи (CRI)


CRI - это измерение способности света выявлять фактический цвет объектов по сравнению с идеальным источником света (естественным светом). Высокий CRI, как правило, является желательной характеристикой (хотя, конечно, это зависит от требуемого применения). Светодиоды обычно имеют очень высокие (хорошие) показатели, когда дело доходит до CRI.

Возможно, лучший способ оценить CRI - это посмотреть на прямое сравнение между светодиодным освещением (с высоким CRI) и традиционным световым решением, таким как натриевые лампы (которые имеют низкий показатель CRI и в некоторых случаях почти монохроматические).

Диапазон возможных значений для различных светодиодных ламп обычно составляет от 65 до 95, что считается отличным.

к оглавлению ↑

Светодиоды генерируют направленные излучения


Еще одним плюсом светодиодной лампы можно считать направленное излучение. Светодиодные технологии (светодиоды)могут излучать свет только на 180 градусов, в то время, как другие источники света могут светить на все 360 градусов.

Казалось бы, что данную характеристику стоит отнести к минусам, а не плюсом, однако... Именно эта характеристика и является одной из "плюсовых".

360 градусов... Как много квартир могут похвастаться потолками в своей квартире в высоту 10 метров... Так зачем на осветительные приборы в квартире, которые теряют свой свет на попытку освещения потолка? Зачем на эта функция - освещение потолка? А ведь для того, чтобы направить весь свет вниз, производителям приходится использовать корректирующие устройства для отражения света, что в конечном итоге удорожает конечный продукт.

Светодиоды же с лихвой справляются с поставленной задачей, т.к. имеют направленный свет.

к оглавлению ↑

Использование светодиодов в разнообразных конструкциях


Поскольку светодиоды настолько малы, их можно использовать практически в любом приложении, которое вы только можете придумать. Их можно объединять в пучки для традиционной лампы, использовать отдельно в качестве небольшого светового устройства или последовательно выстраивать линейным способом. Почти все, что вы можете придумать, можно сделать с помощью светодиодов.

к оглавлению ↑

Светодиоды - полупроводниковые приборы


Еще один плюс светодиодов, светодиодных ламп - то, что диоды полупроводники. И нам абсолютно не нужны стеклянные колбы, чтобы "собрать в кучу" весь свет.

к оглавлению ↑

Регулировка яркости светодиодов


Светодиоды могут работать практически на любой процент от их номинальной мощности (от 0 до 100%). Следует отметить, что они требуют аппаратного обеспечения, специфичного для светодиодной технологии, чтобы регулировать яркость (это означает, что вы не можете использовать оборудование затемнения (диммеры) для лампы накаливания или другой традиционной технологии освещения).  Положительный эффект от работы светодиодов при мощности менее полной состоит в том, что они становятся более эффективными при уменьшении мощности. Это также увеличивает общую продолжительность жизни самого диода. Оба эти преимущества отсутствуют в таких технологиях, как галогениды металлов, которые на самом деле становятся менее эффективными при более низкой мощности и во многих случаях вообще не подвержены регулировке яркости. Регулировка яркости - плюс светодиодных ламп.

к оглавлению ↑

Быстро разгораются и не имеют проблем с частыми коммутациями


Светодиоды включаются и выключаются мгновенно. Нет периода прогрева, как в случае металлогалогенных ламп. Кроме того, частое переключение не вызывает ухудшения в лампе, прожекторах и т.п.

к оглавлению ↑

Светодиодный свет (устройства) экологически безопасны


Светодиоды не влияют негативно на окружающую среду, характерных для традиционных осветительных решений, таких как люминесцентные лампы или ртутные лампы. Оба решения содержат ртуть внутри колбы и поэтому требуют особого обращения в конце срока использования. Для светодиодных же устройств это абсолютно "не интересно", что также является неоспоримым плюсом в виду усилившемся контролем за экологией.

к оглавлению ↑

Светодиоды практически не излучают ультрафиолетовых лучей


Светодиоды излучают подавляющее большинство своей энергии в видимом спектре, небольшое количество в инфракрасном спектре и практически не излучают в ультрафиолетовой части спектра. Это означает, что светодиоды могут безопасно и надежно освещать чувствительные к ультрафиолетовому излучению предметы, такие как произведения искусства, которые со временем будут разрушаться и разрушаться при воздействии этого типа излучения.

к оглавлению ↑

Светодиоды работают при низком напряжении


Во многих случаях светодиоды работают при очень низких напряжениях. Это делает их пригодными для использования в наружном освещении, где другое освещение может не соответствовать нормам. Например, в домах на берегу водохранилищ, где уровень земли объекта находится в зоне затопления. Да и вообще, светодиодные лампы не страшно использовать во влажных помещениях, что можно отнести к очередным неоспоримым плюсам светодиодных ламп.

к оглавлению ↑

Светодиоды хорошо работают при низких и высоких температурах


Светодиоды хорошо работают в широком диапазоне рабочих температур без значительной деградации.

к оглавлению ↑

Коррелированная цветовая температура (CCT)


Светодиоды доступны в широком диапазоне значений коррелированной цветовой температуры (CCT). Их можно приобрести с «теплым» желтоватым свечением, «холодным» белым светом и множеством других опций. Т.е. Вы можете приобрести светодиодные лампы с желтоватым оттенком, так и с холодным светом.

к оглавлению ↑

 Видео на тему какие достоинства у LED ламп


Ну и на последок посмотрите маленькое видео на рассматриваемую нами тему по плюсам и недостаткам любых светодиодных ламп

leds-test.ru

Светодиод - chipenable.ru

Светодиод (Light Emitting Diode, LED) - это полупроводниковый диод, способный излучать свет, когда к нему приложено напряжение в прямом направлении. По сути, это диод, преобразующий электрическую энергию в световую. В зависимости от материала из которого изготовлен светодиод, он может излучать свет разной длины волны (разного цвета) и иметь различные электрические характеристики. 

Светодиоды применяются во многих сферах нашей жизни в качестве средств отображения визуальной информации. Например, в виде одиночных излучателей или в виде конструкций из нескольких светодиодов - семисегментных индикаторов, светодиодных матриц, кластеров и так далее. Также в последние годы светодиоды активно занимают сегмент осветительных приборов. Их используют в автомобильных фарах, фонарях, светильниках и люстрах.

На электрических схемах светодиод обозначается символом диода с двумя стрелками. Стрелки направлены от диода, символизируя световое излучение. Не путай с фотодиодом, у которого стрелки направлены к нему.

На отечественных схемах буквенное обозначение одиночного светодиода - HL.

Стандартный одноцветный светодиод имеет два вывода - это анод и катод. Определить какой из выводов является анодом, можно визуально. У светодиодов с проволочными выводами анод обычно длиннее катода.


У SMD светодиодов выводы одинаковые, но на обратной стороне обычно есть маркировка в виде треугольника или подобия буквы T. Анодом является вывод, к которому обращена одна сторона треугольника или верхняя часть буквы Т. 


Если не получается определить визуально где какие выводы, можно прозвонить светодиод. Для этого понадобится источник питания или адаптер, способный давать напряжение около 5 Вольт. Подключаем любой вывод светодиода к минусу источника, а второй подключаем к плюсовой клемме источника через сопротивление 200 - 300 Ом. Если светодиод подключен правильно, он засветится. В противном случае меняем выводы местами и повторяем процедуру. 

Можно обойтись без резистора, если не подключать плюсовую клемму источника питания, а быстро "чиркнуть" ей по выводу светодиода. Но вообще подавать большое напряжение на светодиод, не ограничивая при этом ток, нельзя - он может выйти из строя!

Светодиод испускает свет, если к нему приложить напряжение в прямом направлении: к аноду - плюс, а к катоду - минус.


Минимальное напряжение, при котором светодиод начинает светится, зависит от его материала. В таблице ниже приведены значения напряжений светодиодов при тестовом токе 20 мА и цвета, которые они излучают. Эти данные я взял из каталога светодиодов фирмы Vishay, различных даташитов и Википедии. 


Самое большое напряжение требуется для голубых и белых светодиодов, а самое маленькое для инфракрасных и красных.

Излучение инфракрасного светодиода не видно человеческим глазом, поэтому такие светодиоды не применяются в качестве индикаторов. Они используются в различных датчиках, подсветках видеокамер. Кстати, если инфракрасный светодиод запитать и посмотреть на него через камеру мобильного телефона, то его свечение будет хорошо видно.


В показанной таблице даны примерные значения напряжения светодиода. Обычно этого достаточно, чтобы его включить. Точную величину прямого напряжения конкретного светодиода можно узнать в его даташите в разделе Electrical Characteristics. Там указано номинальное значение прямого напряжения при заданном токе светодиода. Для примера заглянем в даташит на красный SMD светодиод фирмы Kingbright.

Вольт-амперная характеристика светодиода показывает взаимосвязь между приложенным напряжением и током светодиода. На рисунке ниже показана прямая ветвь характеристики из того же даташита. 


Если светодиод подключить к источнику питания (к аноду +, к катоду -) и с нуля постепенно повышать на нем напряжение, то ток светодиода будет меняться согласно этому графику. По нему видно, что после прохождения точки "загиба", ток через светодиод будет резко возрастать при небольших изменениях напряжения. Это как раз та причина, по которой светодиод нельзя подключать к любому источнику питания без резистора, в отличии от лампочки накаливания. 

Чем выше ток, тем ярче светится светодиод. Однако повышать ток светодиода до бесконечности, естественно, нельзя. При большом токе светодиод перегреется и сгорит. Кстати, если сразу подать на светодиод высокое напряжение он даже может шлепнуть, как слабенькая петарда! 

Какие еще характеристики светодиода представляют интерес с точки зрения практического использования? 

Максимальная мощность рассеяния, максимальные значения постоянного и импульсного прямых токов и максимальное обратное напряжение. Эти характеристики показывают предельные значения напряжений и токов, которые не стоит превышать. Они описаны в даташите в разделе Absolute Maximum Ratings.


Если приложить к светодиоду напряжение в обратном направлении, светодиод не засветится, да и вообще может выйти из строя. Дело в том, что при обратном напряжении может наступить пробой, в результате которого обратный ток светодиода резко возрастет. И если выделяемая на светодиоде мощность (обратный ток * на обратное напряжение) превысит допустимую - он сгорит. В некоторых даташитах дополнительно приводится и обратная ветвь вольт-амперной характеристики, из которой видно, при каком напряжении наступает пробой. 

Интенсивность излучения (сила света)

Грубо говоря, это характеристика, определяющая яркость свечения светодиода при заданном тестовом токе (обычно 20 мА). Обозначается - Iv, а измеряется в микроканделах (mcd). Чем ярче светодиод, тем выше значение Iv. Научное определение силы света есть в википедии.

Также представляет интерес график зависимости относительной интенсивности излучения светодиода от прямого тока. У некоторых светодиодов, например, при увеличении тока интенсивность излучения растет все меньше и меньше. На рисунке приведено несколько примеров. 


Спектральная характеристика

Она определяет в каком диапазоне длин волн излучает светодиод, грубо говоря цвет излучения. Обычно приводится пиковой значение длины волны и график зависимости интенсивности излучения светодиода от длины волны. Я редко смотрю на эти данные. Знаю, например, что светодиод красный и мне этого достаточно. 


Климатические характеристики

Они определяют диапазон рабочих температур светодиода и зависимости параметров светодиода (прямого тока и интенсивности излучения) от температуры. Если светодиод планируется использовать при высоких или низких температурах, стоит обратить внимание и на эти характеристики. 

Материал статьи рассчитан на начинающих электронщиков, а потому я намеренно не касаюсь физики работы светодиода. Осознание того, что светодиод излучает фотоны в результате рекомбинации носителей заряда в области p-n перехода, не несет никакой полезной информации для практического использования светодиодов. Да и не только для использования, но и для понимания в принципе. 

Однако, если вам хочется покопаться в этой теме, то даю направление, куда рыть - Пасынков В.В, Чиркин Л.К. "Полупроводниковые приборы" или Зи.С "Физика полупроводниковых приборов". Это ВУЗ`овские учебники - там все по-взрослому. 

О подключении светодиодов в следующем материале...

Поделился статьей - получил светодиодный луч добра!

chipenable.ru

Как узнать где у светодиода плюс, а где минус?

Ни как, только методом научного тыка. Можно подключить к батарейке, посмотреть когда загорится и отметить ножку плюса (или минуса по выбору) припоем (пластилином, да хоть канифолью) . Больше вариантов я не вижу. Пы. Сы. Купи нормальные диоды.)))

у них нет полярности на сколько я знаю, там просто при замыкании + -он сробатывает

а что тестером проверить нельзя он от него загараеться

<a rel="nofollow" href="http://radiostorage.net/?area=news/2049" target="_blank">http://radiostorage.net/?area=news/2049</a> Интересно, где такой хлам купил? А еще интересней - по чём штука?

паяные купил? у новых контакт + длинней, чем - у твоих паяных + это маленький контакт внутри линзы, - соответственно большой.

<img src="//otvet.imgsmail.ru/download/beb875c4f8de7b5b97fee8d8c0eed605_i-282.jpg" >

Это просто... внутри колбы разной толщины выводы...

Вот здесь почитайте: <a rel="nofollow" href="http://ledjournal.info/vopros-otvet/polyarnost-svetodioda.html" target="_blank">http://ledjournal.info/vopros-otvet/polyarnost-svetodioda.html</a>

touch.otvet.mail.ru

Основы электроники. Урок №4: Расчет резистора для светодиода

Сегодня мы начнем с изучения нового элемента, а именно светодиода. Основные сведения о светодиоде собраны в отдельной статье здесь.

Светодиод, в основном, имеет 2 вывода: длинный вывод (анод) соединяется с плюсом питания, более короткий вывод (катод) с минусом. Светодиод, подключенный наоборот не будет светиться, и кроме того, при превышении определенного напряжения может даже сгореть.

С чего следует начать при работе со светодиодом? С просмотра технических параметров на конкретный светодиод! Иногда необходимые нам сведения можно также получить при покупке в магазине. Что же нам нужно знать? То, что мы ищем – это прямой ток (forward current) и прямое напряжение (forward voltage).

Для светодиода главное — это правильно подобранный ток, так как он напрямую влияет на срок службы светодиода. Поэтому мы говорим, что светодиод — это элемент, питаемый током (не напряжением!).

При изучении datasheet для одноцветных светодиодов размером 5мм вот что было обнаружено:

  • красный светодиод: 20 мА / 2,1 В
  • зеленый светодиод: 20 мА / 2,2 В
  • желтый светодиод: 20 мА / 2,2 В
  • оранжевый светодиод: 25 мА / 2,1 В
  • синий светодиодный индикатор: 20 мА / 3,2 В
  • светодиод белый: 25 мА / 3,4 В

(параметры светодиодов могут незначительно отличаться в зависимости от экземпляра и производителя светодиодов) 

Нашим источником питания, как и в предыдущих упражнениях, является кассета из 4 батареек, дающие напряжение около 6 вольт. Теперь встает вопрос: как подобрать резистор для ограничения тока красного светодиода, подключенного согласно следующей схеме:

Наша батарея обеспечивает напряжение порядка 6 вольт. Красному светодиоду необходим ток около 20мА. Плюс ко всему нужно учесть падение напряжения на этом светодиоде, т. е. 2,1 вольт:

UR1 = UB1 – UD1

UR1 = 6В – 2,1В

UR1 = 3,9В

 Теперь достаточно подставить наши данные в формулу:

R1 = UR1 / I

R1 = 3,9В / 20мА

R1 = 3,9В / 0,02А

R1 = 195 Ом

Таким вот простым способом мы рассчитали сопротивление резистора R1 для красного светодиода, который должен иметь сопротивление минимум 195 Ом. Но вы не сможете найти резистор такого номинала! Что же делать в таком случае? Надо взять из номинального ряда резистор большей величины, но с максимально близким сопротивлением.

См. Подбор сопротивления резистора по цветным полоскам

Ближайший в номинальном ряду резисторов находится резистор с сопротивлением 200 Ом, и именно такой мы должны использовать в нашей схеме. Почему? Конечно, ничто не мешает нам использовать резистор большего сопротивления, например, 470 Ом, 2,2 кОм… Но как это повлияет на свечение нашего светодиода? Давайте проверим!

На фото этого конечно не заметно, но светодиод светит очень ярко с резистором 200 Ом. Но что случится, если мы заменим резистор на другой, с большим сопротивлением, например, 470 Ом? Светодиод по-прежнему горит. Дальше будем последовательно увеличивать сопротивление: 2,2кОм, 3,9кОм, 4,7кОм… Обратите внимание, что светодиод с увеличением сопротивления резистора светит все слабее и слабее пока, наконец, вообще не перестает светиться.

Еще одно замечание по существу — необходимо использовать резисторы немного больше, чем это следует из расчетов (например, 210 Ом вместо 200 Ом). Почему? Наверно вы обратили внимание, что для расчетов мы взяли номинальное напряжение нашей батареи, в реальности свежие батарейки могут давать более высокое напряжение и поэтому сопротивление резистора может быть недостаточным. Ток на светодиоде будет выше необходимого, что в конечном счете скажется на сроке его службы.

Еще один пример, из жизни (вернее из частых вопросов). Как подобрать резистор для схемы (в автомобиль) , в которой последовательно соединены два красных светодиода (прямой ток 20 мА, прямое напряжение 2,1 В)?

Величину сопротивления резистора R1 рассчитываем аналогично, как в примере выше, с той лишь разницей, что от напряжения бортовой сети автомобиля (14В), необходимо вычесть падение напряжения на обоих диодах D1 и D2:

UR1 = UE1 – UD1 – UD2

UR1 = 14В – 2,1В – 2,1В

UR1 = 9,8В

Теперь подставим данные в формулу:

R1 = UR1 / I

R1 = 9,8В / 20мА

R1 = 9,8В / 0,02А

R1 = 490 Ом

Резистор R1, к которому подключены последовательно два красных светодиода, должен иметь сопротивление минимум 490 Ом. Ближайший в ряду является резистор номиналом 510 Ом. Если у вас нет резистора номиналом 510 Ом, помните, что вы можете соединить последовательно несколько резисторов, например, 5 резисторов по 100 Ом.

А можем ли мы в этой схеме последовательно подключить еще 5 светодиодов? Нет! На каждом из подключенных светодиодов возникает некоторое падение напряжения, другими словами каждый из них потребляет некоторое количество напряжения, например, каждому красному светодиоду нужно 2,1 вольт. Легко подсчитать, что наша батарея не в состоянии обеспечить такое напряжение:

14В < 2,1В + 2,1В + 2,1В + 2,1В + 2,1В+ 2,1В + 2,1В

14В < 14,7В

Приведенный выше пример касается схемы, установленной в автомобиле, где источник напряжения 14В.

Таким же образом вы можете рассчитать сопротивление резистора для аналогичной схемы с напряжением питания 6 вольт. Какое получится сопротивление резистора R1? По нашим расчетам следует, что 90 Ом.

Следующий пример будет касаться параллельного соединения светодиодов, так как показано на следующем рисунке:

На этот раз предположим, что светодиод — D1 красный (прямой ток 20 мА, прямое напряжение около 2,1 В), а светодиод D2 имеет белый цвет (прямой ток 25 мА, прямое напряжение 3,4 В).

Из первого закона Кирхгофа мы знаем, что:

I = I1 + I2

I = 20мА + 25мА

I =45 мА

Подключая светодиоды параллельно к источнику питания, следует помнить, что каждый светодиод должен иметь свой резистор! Теперь давайте посчитаем падение напряжения на каждом из резисторов:

UR1 = UB1 – UD1

UR1 = 6В – 2,1В

UR1 = 3,9В

UR2 = UB1 – UD2

UR2 = 6В – 3,4В

UR2 = 2,6В

Мы знаем, силу тока и напряжение, давайте посчитаем сопротивление:

R1 = UR1 / I1

R1 = 3,9В / 20мА

R1 = 3,9В / 0,02А

R1 = 195 Ом

R2 = UR2 / I2

R2 = 2,6В / 25мА

R2 = 2,6В / 0,025А

R2 = 104 Ом

Резистор R1 должен иметь сопротивление как минимум 195 Ом (ближайший в номинальном ряду резистор на 200 Ом), а резистор R2 должен иметь сопротивление не менее 104 Ом (ближайший в ряду будет на 120 Ом).

Как лучше соединять светодиоды: последовательно или параллельно? Ответ не простой, потому что оба варианта имеют свои плюсы и минусы:

Вид соединения светодиодов

последовательное

параллельное

для всех светодиодов достаточно одного
резистор
каждый светодиод должен иметь свой собственный резистор
повреждение одного светодиода приводит к
отключению всей цепочки светодиодов
при повреждении одного или несколько светодиодов, остальные светодиоды будут светятся
низкое значение тока ток в цепи увеличивается с каждым последующим светодиодом (ток
каждой ветви суммируется)
требуется более высокое напряжение источника питания
с учетом падения напряжения на
каждый из светодиодов
напряжение питания в схеме может быть
низким

Под конец урока рассмотрим еще один популярный вид – мощные светодиоды. Благодаря им, мы можем получить яркий свет. Мощные светодиоды используются, например, в автомобилях, поэтому следующий пример будет касаться именно проблемы установки мощных светодиодов в автомобиле.

Напряжение в сети автомобиля 14 вольт. Мощный светодиод имеет прямой ток 350 мА и падение напряжения 3,3 вольт. Рассчитаем сопротивление для мощного светодиода так, как мы это делали выше:

UR1 = UE1 – UD1

UR1 = 14В – 3,3В

UR1 = 10,7В

R1 = UR1 / I
R1 = 10,7В / 350мА
R1 = 31 Ом

Для нашего примера надо подобрать резистор минимум 31 Ом. Проблема в том, что мощный светодиод, как указывает само название, имеет большую мощность и здесь обычный резистор не достаточен. Помимо соответствующего сопротивления наш резистор должен иметь соответствующую номинальную мощность, т. е. допустимую мощность, которая выделяется на резисторе при его работе.

Помните, что основная задача резистора — это сопротивление току. При сопротивлении всегда будет выделяться тепло в той или иной степени. Слишком большая мощность может повредить резистор.
Мощность вычисляем по следующей формуле:

P = U x I

P = UR1 x I1

P = 10,7В x 350мА

P = 3,7 Вт

Номинальная мощность нашего резистора — это минимум 3,7 Вт. В связи с этим, наши стандартные резисторы мощностью 0,25 Вт быстро сгорят. В приведенном выше примере необходимо применить резистор на 5 Вт, но лучшим решением использование нескольких резисторов по 5 Вт, соединенных последовательно или параллельно. Почему? Причина в том, что резисторы плохо отводят тепло (хотя бы из-за их формы), а использование нескольких резисторов сразу увеличит общую площадь поверхности, через которую происходит отдача тепла.

При подборе резистора для мощного светодиода необходимо дополнительно учитывать значительное повышение температуры самого светодиода, что вызывает изменение прямого тока. Поэтому лучше взять резистор большего сопротивления, что обеспечит стабильную работу светодиода при увеличении прямого тока из-за его нагрева во время работы.

Но на практике для питания мощных светодиодов применяют стабилизаторы тока, которые будут обсуждаться в последующих уроках.

Общее правило при подборе резистора (резисторов) для светодиодов является использование чуть большего сопротивления, чем это следует из расчетов. Прямой ток и падение напряжения, протекающие через светодиод лучше измерить мультиметром, чтобы в расчетах учитывать реальные параметры конкретного светодиода.

www.joyta.ru