Светодиод (LED) и резистор: принцип работы и расчёт

Светодиод (LED) — полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток в световое излучение. Преимущества: низкое энергопотребление, долговечность, компактность, устойчивость к ударам.

Резистор (англ. resistor, от лат. resisto — «сопротивляюсь») — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым постоянным или переменным значением электрического сопротивления. Предназначен для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока, ограничения тока, поглощения электрической энергии и других видов перераспределения энергии.

Зачем светодиод и резистор вместе?

Резистор ограничивает ток через светодиод, предотвращая его повреждение. Правильный расчёт гарантирует стабильность и безопасность работы.

Обозначение светодиода и резистора на схеме

На электрических схемах светодиод обозначается треугольником с линией, указывающей направление тока. Резистор обозначается зигзагообразной линией.

Анод и катод светодиода

Светодиод имеет два вывода: анод и катод. Анод — это положительный вывод, а катод — отрицательный. На диодах в DIP-корпусе анод обычно длиннее катода.

Схема подключения:

Основная формула

$$ V_{\text{supply}} = V_f + I \cdot R $$

Обозначения

Исходные данные

$$ \text{Ток } I = 20\ \text{mA},\quad V_f = 2{,}2\ \text{В}, \quad V_{\text{supply}} = 5\ \text{В} $$

Расчёт

$$ R = \frac{V_{\text{supply}} - V_f}{I} = \frac{5 - 2{,}2}{0{,}02} = \frac{2{,}8}{0{,}02} = 140\ \Omega $$

Подключение светодиодов и резисторов

Светодиоды (LED) и резисторы могут быть подключены последовательно или параллельно. Рассмотрим особенности каждого типа подключения.

Последовательное подключение

При последовательном подключении светодиоды и резисторы соединяются один за другим. Ток через все элементы одинаков, а общее напряжение равно сумме падений напряжения на каждом элементе.

Формула для расчёта резистора:

$$ R = \frac{V_{\text{supply}} - n \cdot V_f}{I} $$

Параллельное подключение

При параллельном подключении светодиоды и резисторы соединяются параллельно. Напряжение на всех элементах одинаково, а общий ток равен сумме токов через каждый элемент.

Формула для расчёта резистора:

$$ R = \frac{V_{\text{supply}} - V_f}{n \cdot I} $$