Світлодіод пропускає електричний струм тільки в одному напрямку, а це значить що для того щоб світлодіод випромінював світло, він повинен бути правильно підключений. У світлодіода два контакти: анод (плюс) і катод (мінус). Зазвичай, довгий контакт у світлодіода - це анод, але бувають і виключення, так що краще уточнити цей факт в технічних характеристиках конкретного світлодіода.
Світлодіоди відносяться до такого типу електронних компонентів, з яким, для довгої і стабільної роботи, важливо не тільки правильне напруга, а й оптимальна сила струму - так що завжди, при підключенні світлодіода, потрібно їх підключати через відповідний резистор. Іноді цим правилом нехтують, але результат найчастіше один - світлодіод або відразу згорає, або його ресурс дуже значно скорочується. В деякі світлодіоди резистор вбудований «з заводу» і їх відразу можна підключати до джерела 12 або 5 вольт, але такі світлодіоди в продажу зустрічаються досить-таки рідко і найчастіше до светодиоду необхідно підключати зовнішній резистор.
Варто пам'ятати, що резистори так само відрізняються своїми характеристиками і, для підключення їх до світлодіодів, вам необхідно вибрати резистор правильного номіналу. Для того щоб розрахувати необхідний номінал резистора слід скористатися законом Ома - це один з найважливіших фізичних законів, пов'язаних з електрикою. Даний закон все вчили в школі, але практично ніхто його не пам'ятає.
Закон Ома - це фізичний закон за допомогою якого ви можете визначити взаємозалежність напруги (U), сили струму (I) і опору (R). Суть его проста: сила струму в провіднику прямо пропорційна напрузі між кінцями провідника, якщо при проходженні струму властивості провідника не змінюються.
Цей закон візуально відображається за допомогою формули: U = I * R
Коли ви знаєте напруга і опору, за допомогою цього закону можна знайти силу струму за формулою: I = U / R
Коли вам відомо напруга і сила струму, можна знайти опір: R = U / I
Коли вам відома сила струму і опір, можна обчислити напруга: U = I * R
Тепер розглянемо на прикладі. У вас є світлодіод з робочою напругою в 3 В і силою струму в 20 мА, ви його хочете підключити до джерела напруги 5В з USB-роз'єму або БП, щоб при цьому він не згорів. Значить у нас є напруга 5 В, але светодиоду потрібно тільки 3 В, значить від 2 В нас необхідно позбутися (5В - 3В = 2В). Щоб позбавиться від зайвих 2 В нас необхідно підібрати резистор з правильним опором, яке розраховується наступним чином: ми знаємо напруга від якого необхідно позбутися і знаємо силу струму потрібну светодиоду - скористаємося формулою викладеної вище R = U / I. Відповідно 2В / 0.02 А = 100 Ом. Значить, вам необхідний резистор на 100 Ом.
Іноді, в залежності від характеристик світлодіода, необхідний резистор виходить з нестандартним номіналом, який не можна знайти в продажу, наприклад 129 або 111.7 Ом. В такому випадку, необхідно просто взяти резистор трохи більшого опору, ніж розрахований - світлодіод буде працювати не на 100 відсотків своєї потужності, а приблизно на 90-95%. У такому режимі світлодіод буде працювати більш надійно, а зниження яскравості візуально не буде помітно.
Також можна розрахувати, якої потужності резистор вам потрібен - для цього множимо напруга, яке буде затримуватися на резисторі, на силу струму, яка буде в ланцюзі. У нашому випадку це 2В х 0.02 А = 0.04 Вт. Значить вам підійде резистор такої потужності або більшою.
Світлодіоди іноді підключають по кілька штук паралельно або послідовно, використовуючи один резистор. Для правильного підключення слід пам'ятати що при паралельному підключенні підсумовується сила струму, а при послідовному підсумовується необхідну напругу. Паралельно і послідовно можна підключати тільки однакові світлодіоди з використання одного резистора, а якщо ви використовуєте різні світлодіоди з різними характеристиками, то краще розрахувати кожному светодиоду свій резистор - так буде надійніше. Світлодіоди навіть однієї моделі мають невелике розходження в параметрах, і при підключенні великої кількості світлодіодів паралельно або послідовно, це невелике розходження в параметрах може видати результатом багато згорілих світлодіодів. Ще одним підводним каменем може стати той факт, що продавець або виробник (набагато рідше) може дати трохи невірні дані по светодиодам, а самі світлодіоди можуть мати не чітке робоча напруга, а набір з параметрів мінімального / оптимального і максимального напруження. Даний фактор не буде особливо впливати при підключенні невеликої кількості світлодіодів, а в разі підключення великої кількості - результатом можуть бути всі ті ж згорілі світлодіоди. Так що з паралельним і послідовним підключенням не варто надто захоплюватися, надійніше буде, щоб до кожного світлодіоду або невеликій групі світлодіодів (3-5 штук) підключався окремий резистор. Розглянемо кілька прикладів підключення.
Приклад 1. Ви хочете підключити послідовно три світлодіода, кожен з яких розрахований на 3 В і 20 мА, до джерела струму з напругою 12 В (наприклад з molex-роз'єму). Три світлодіода по 3 вольта кожен будуть разом споживати 9 вольт (3 В x 3 = 9 В). Наше джерело струму має напругою в 12 вольт, відповідно від 3 вольт треба буде позбутися (12 В - 9 В = 3 В). Так як підключення послідовне, то сила струму складе 20мА, відповідно 3 вольта (напруга, від якого необхідно позбутися) ділимо на 0.02 А (сила струму, необхідна кожному светодиоду) і отримуємо значення необхідного опору - 150 Ом. Значить, потрібен резистор на 150 Ом.
Приклад 2. У вас в наявності чотири світлодіода, кожен з яких розрахований на 3 вольта, і джерело живлення на 12 В. У такій ситуації можна подумати, що резистор не потрібен, однак це не так - світлодіоди дуже чутливі до сили струму і краще додати в ланцюг резистор на 1 Ом. Резистор даного номіналу не вплине на яскравість світіння, а буде чимось на подобі «запобіжника» - світлодіоди працюватимуть набагато надійніше. Без застосування резистора, в даному випадку, світлодіоди можуть просто згоріти, швидко або не дуже.
Приклад 3. Ви хочете паралельно підключити три світлодіода, кожен з яких розрахований на 3 В і 20 мА, до джерела струму з напругою 12 В. Оскільки при паралельному підключенні підсумовується сила струму, а не напруга, трьом светодиодам потрібно сила струму в 60 мА ( 20 мА x 3 = 60 мА). Наше джерело струму має напругою в 12 вольт, а светодиодам необхідно напруга в 3 вольти, відповідно від 9 вольт необхідно позбутися (12 В - 3 В = 9 В). Так як підключення паралельне, то сила струму складе 60мА, відповідно 9 вольт (напруга, від якого необхідно позбутися) ділимо на 0.06 А (сила струму, необхідна всім светодиодам) і отримуємо значення необхідного опору - 150 Ом. Значить, потрібен резистор на 150 Ом.
Так само в інтернеті існує велика кількість різноманітних «калькуляторів для світлодіодів», якими ви можете скористатися. Досить зайти на відповідний сайт, вказати характеристики світлодіодом і джерела струму і ви отримаєте всі необхідні дані по резистору, а так само його кольорове маркування.