Как рассчитать значение резистора для простой светодиодной схемы?

12

У меня есть простая схема:

схема

Максимальная мощность (ток) светодиода составляет 30 мА.

Как я могу определить, какое сопротивление должно быть у резистора? Используя закон я обнаружил, что он равен . Однако, используя программное обеспечение под названием Yenka , методом проб и ошибок, я получил минимально возможное сопротивление 36 Ом. Тем не менее, если я использую резистор 35 Ом, то светодиод не работает. Является ли программное обеспечение неправильным, или (более вероятно) я делаю что-то неправильно?3V/0.03A=100Ω

Джонатан.
источник
Какое падение напряжения на диоде? Кроме того, вот хороший калькулятор, который работал для меня в прошлом.
AndrejaKo
1
Я новичок в электронике, не могли бы вы сказать, что такое падение напряжения?
Джонатан.
Возможно, программное обеспечение предполагает, что падение напряжения на диоде составляет 1,9 В, что используется для ярких красных светодиодов. Но обычно у большинства светодиодов падение напряжения составляет 1,7 В, и общее напряжение цепи составляет 1,3 В, а минимальное сопротивление - 43 Ом. Всегда лучше использовать резистор 47 Ом.
Rick_2047
1
Вы также можете думать о напряжении на светодиоде с точки зрения светодиодов: когда вы подаете на светодиод 0 В, ток также не будет проходить через него. Когда вы увеличиваете напряжение, ток практически не развивается, пока вы не достигнете примерно (!) 1,6 В (точные значения будут варьироваться от светодиода к светодиоду). Дальнейшее увеличение напряжения приведет к резкому увеличению тока. Это как раз та точка, где вам нужен резистор: резистор будет определять ток выше напряжения, при котором светодиод начинает сильно проводить. Вы выбираете резистор для разницы между питанием и «светодиодным напряжением».
зебонавт

Ответы:

14

Вам придется проверить таблицу данных или измерить ее, чтобы узнать, какое напряжение падает на светодиод. Допустим, это 2В. Тогда напряжение на резисторе будет разностью между вашим источником питания (3 В) - напряжение на светодиоде (2 В) = 1 В. Чтобы получить 30 мА через резистор (а значит и светодиод), ваш резистор должен быть 1 В / 30 мА = 33 Ом.
Если напряжение вашего светодиода ниже, ток будет несколько выше, но светодиод не должен сломаться!

stevenvh
источник
1
с помощью вольтметра в программном обеспечении напряжение на светодиоде составляет 1,9 В, я предполагаю, что это падение напряжения.
Джонатан.
Не могли бы вы объяснить это предложение немного подробнее: «Чтобы получить 30 мА через резистор (и, следовательно, также светодиод), ваш резистор должен быть 1 В / 30 мА = 33 Ом». Почему мы используем разницу? Нужно ли «использовать» все напряжение, прежде чем цепь снова «достигнет» батареи.
Джонатан.
1
@Jonathan - Вы могли бы использовать эту формулировку. Существует закон напряжения Кирхгофа (KVL), который гласит, что общее напряжение вашей петли всегда равно нулю. Это означает, что сумма напряжений ваших источников питания соответствует сумме напряжений ваших нагрузок.
Стивенвх
1
@ Джонатан - Подробнее об этом. Допустим, в вашей цепи 2 последовательных резистора, 10 Ом и 20 Ом. Это в сумме 30 Ом, поэтому ток будет 3 В / 30 Ом = 100 мА. Если вы рассчитаете напряжение на ваших резисторах, вы получите 100 мА * 10 Ом = 1 В и 100 мА * 20 Ом = 2 В. 1 В + 2 В = 3 В вашего источника. Это всегда работает!
Стивенвх
1
@Jonathan: напряжение не "израсходовано". Это падает. Это то же самое, что падение давления, когда вода проходит через узкое отверстие, если это помогает.
эндолит
10

VFtyp

Давайте возьмем красный светодиод в качестве примера:

  • IFmax=30mA
  • VFtyp=1.7V
  • VFmax=2.1V
  • VRmax=5V

VFtypVRes

R=VResIFmax

Так,

VRes=VVFtyp

VRes=31.7

VRes=1.3V

R=VResIFmax=1,30,03=43,33Ω

Также важно рассчитать рассеиваемую мощность в резисторе:

Pres=VresIFmax

Pres=1.30,03=0,039W

Даниэль Грилло
источник
Вы пытаетесь использовать какую-то математическую библиотеку на этом сайте или почему вы отвечаете в формате с таким большим количеством $ и {}?
Йохан
@Johan, я использовал MathJaX. Они изменили разделитель . Теперь это правильно. Спасибо
Даниэль Грилло
Теперь это выглядит очень красиво :)
Йохан
6

Вы уже получили несколько прямых ответов, но вот еще несколько вещей, о которых стоит подумать.

Вы не указали это явно, но вы подразумевали, что хотите 30 мА через светодиод. Это действительно правильно? Конечно, есть светодиоды и приложения, для которых это действительно. Это не считается правонарушением, но если вы здесь задаете основной закон Ома, у вас, вероятно, есть обычный светодиод T1 или T1-3 / 4, который, скорее всего, рассчитан на 20 мА.

Несмотря на то, каков максимально допустимый ток, вам нужно подумать, какова цель светодиода. Это для освещения? В этом случае вы, вероятно, хотите получить максимальный свет, который можете получить. Тем не менее, ваше изображение подразумевает, что это красный светодиод, так что я думаю, нет. Если это всего лишь индикатор, вам не нужно запускать его где-либо вблизи его максимального тока, если нет необычных обстоятельств, например, когда он должен быть виден на солнце. Полный ток может сделать результат неудобно ярким в качестве индикатора для внутреннего устройства. Я обычно использую 5 мА через 20 мА светодиод для использования индикатора.

Питание от батареи? Если это так, то, вероятно, стоит получить более эффективный светодиод и использовать его при более низком токе.

Мой второй комментарий о вашем уравнении, "3 / 0,03 = 100 Ом". Пожалуйста, будьте осторожнее с юнитами. Это не только лучше сообщит ваши намерения, но и повысит вероятность того, что вы лучше подумаете об основополагающей физике. Технически ваше уравнение неверно, так как соотношение двух безразмерных чисел не может привести к значению в Омах. Исходя из контекста, вы имели в виду 3 Вольт, деленные на 0,03 Ампер = 100 Ом.

Хотя это, по крайней мере, сделало бы это правильным, я рекомендую записывать значения в электронике в инженерной нотации. Это означает, что нужно использовать мощность 1000, чтобы значение было не менее 1, но меньше 1000, а затем применить соответствующий префикс. В этом случае 0,03 ампер лучше сказать 30 миллиампер, или 30 мА. Я знаю, что это может показаться произвольным и неудобным для начинающих, но к этому стоит научиться и привыкнуть. Через некоторое время вы создадите представление о том, что такое миллиампер, микровольт, килоОм и т. Д. Специалистам в данной области, на которые, как вы надеетесь, ответят на ваш вопрос, скорее всего, пришлось взглянуть на 0,03 ампер, а затем подумать: «Ах, он означает 30 мА».

Олин Латроп
источник
Спасибо :) Я просто использую программное обеспечение, которое говорит, что ток через светодиод 30 мА, я понял, что это должно быть 30 мА, спасибо за исправление. Можно ли поместить единицы в уравнение? как 3 В / 30 мА = 100 Ом? Я поставил 0,03 Ампер, потому что я не знал, к какой степени будет приведено уравнение? Если бы я написал уравнение в миллиамперах и нажал 3/30 на калькуляторе, какими были бы единицы ответа?
Джонатан.
0

Я новичок в этом веб-сайте, и у меня пока нет хорошего понимания ответов и комментариев. Я пытался ответить на ваш комментарий в качестве комментария, но, видимо, они имеют небольшое ограничение на количество символов

Это не только хорошо, чтобы положить единицы в уравнениях, но это не так. Ваше «3 В / 30 мА = 100 Ом» именно так и должно быть написано.

Вы поднимаете хорошую проблему с калькулятором все же. Калькуляторы обычно не обрабатывают единицы. Они в основном работают так, как будто все безразмерное количество. Вот где использование возможностей научного обозначения вашего калькулятора становится очень полезным. Для вычисления сопротивления вы делаете 3 / 30e-3. Значение с небольшими показателями, такими как 30e-3, может быть легко преобразовать в вашей голове в 0,030, но подумайте о том, чтобы выполнить вычисление с 22pF. 22e-12 достаточно легко ввести, но каков шанс получить .000000000022 правильно?

Олин Латроп
источник
Спасибо, я думаю, вы должны знать "градусы" наизусть, если вы не используете компьютер. Если комментарий слишком длинный, вы можете либо отредактировать свой ответ (как правило, если он расширяет что-то уже в ответе), либо просто опубликовать более одного комментария.
Джонатан.
Я не уверен, что вы подразумеваете под "градусами". Если вы имеете в виду мощность 1000 множителей, они используются повсеместно, не ограничиваясь электроникой. Примерами являются M (мега, 10 6), k (кило, 10 3), м (милли, 10 ** - 3), u (микро, 10 ** - 6) и т. Д.
Олин Латроп,
да, это то, что я имею в виду, извините, я не разбираюсь в терминологии. Я посмотрю их всех :) Спасибо
Джонатан.