VB1 Эта статья имеет нестандартный формат и в ближайшее время будет стандартизована.

Как ведёт себя светодиод с резистором нам понятно, а если последовательно соединено несколько светодиодов?

Например, два. Или три. Или лучше сразу пять. Падение напряжения на открытом диоде зависит от его цвета и мало зависит от тока. На двух диодах падение будет в два раза больше, чем на одном, а на пяти – в пять. Порог зажигания такой цепи тоже увеличится кратно количеству диодов.

РИС.1. Три красных светодиода соединены в цепочку (последовательно) и подключены к источнику питания через Золотой КилоОм. Протекающий ток вызывает падение напряжения на каждом элементе цепи. Поскольку на каждый (красный) светодиод приходится больше порогового напряжения (1,5В) то возникает ток. На трёх диодах остаётся 1,5х3=4,5В. На долю резистора из общих 5В приходится всего 0,5В. Ток, возникающий при этом через резистор (и через всю цепь) равен 0,5мА. Это маленький ток и напряжение на каждом диоде практически равно пороговому напряжению зажигания (отпирания). Если же мы снизим напряжение питания на доли Вольта, то ток течь не будет и никто гореть не будет.

РИС.2. При повышении напряжения питания (до12…20В) заметно меняется ток цепи, но падение напряжения на диодах меняется на десятые доли Вольта, то есть (ещё раз вспомним) падение напряжения на диоде мало зависит от тока (падение напряжения на идеальном светодиоде не меняется при изменении протекающего тока). Если мы создадим набор цепочек с разным количеством светодиодов, то загораться они будут при различных напряжениях питания. Момент зажигания таких цепочек зависит от типа светодиодов (их цвета) и количества светодиодов в цепочке. Если все светодиоды одинаковые, то все параметры будут кратны количеству светодиодов в цепочке.

РИС.3 В нижней части схемы указаны напряжения зажигания (синие цифры) и напряжения полного горения цепочек диодов (зелёные цифры).

Если напряжение зажигания зависит только от типа и количества светодиодов, то максимальное допустимое напряжение диодной цепи с резистором определяется также и номиналом резистора. На РИС.2 Все резисторы имеют одинаковый номинал, что не совсем правильно. Для обычных светодиодов резистор должен обеспечить ток не более 20мА при максимально допустимом напряжении цепочек. Максимально допустимое напряжение устанавливается разработчиком по собственному желанию. Допустим это 12В. Тогда при полном горении у первой цепочки на резисторе при токе 20мА должно упасть 10В, а у последней всего лишь 2В.

РИС.4 Номиналы резисторов подобраны по максимальной мощности при напряжении 12В. При этом все светодиоды светятся максимально ярко. Заметим, что напряжение автомобильной бортсети достигает 14В и резисторы в этом случае придётся несколько увеличить.

Если напряжение меньше 12В, то горят не все цепочки, и мы наглядно видим уровень входного напряжения.

РИС.5 Эта красивая диаграмма очень проста по своей сути. Это Вольт-Амперные характеристики. Толстые голубые линии показывают как ведут себя простые резисторы различной величины сопротивления. При малейшем напряжении на резисторе через него сразу начинает течь ток и ток постепенно нарастает по мере повышения этого напряжения. Красная линия с цифрой "1" показывает, что через один красный светодиод ток начинает течь только при напряжении 1,5В. Чтобы "продавить ток через пять красных светодиодов необходимо 7,5В. Синие линии отображают ток через цепочку светодиоды - резисторы, на схеме РИС.4.
Благодаря тому, что количество светодиодов в цепочках разное, ток отпирания цепочек разный. Поскольку резисторы мы выбрали разные, нарастание тока тоже будет неодинаковое. Элементы рассчитаны так, что при максимальном напряжении (12В) ток через все цепочки будет составлять 20мА. и все синие линии сходятся в этой волшебной точке.