Светодиод и Arduino: какой резистор нужен, RGB, сверхъяркие и как их считать
Светодиод — первое, что подключают к Arduino, и первое, что сжигают. Причина одна: светодиод не ограничивает ток сам. Подайте на него пять вольт напрямую — и через него потечёт всё, что сможет отдать источник, а это в разы больше допустимого.
Поэтому в цепь всегда ставят резистор. Его номинал считается по простой формуле, и это, пожалуй, единственный расчёт, который стоит запомнить наизусть.
Разборы конкретных моделей
Виды светодиодов
Тот самый из стартового набора. Рабочий ток около двадцати миллиампер, прямое напряжение зависит от цвета: красный и жёлтый около двух вольт, зелёный, синий и белый — около трёх. Длинная ножка плюс, короткая минус, и на корпусе со стороны минуса срезана лыска.
Три кристалла в одном корпусе и четыре вывода: три цвета и общий. Смешивая яркости через ШИМ, получают любой оттенок. Бывает с общим катодом и с общим анодом — от этого зависит, зажигается цвет единицей или нулём.
Внутри корпуса собственный контроллер, поэтому цепочка из сотни светодиодов управляется одним выводом платы. Резисторы не нужны — ток стабилизирует контроллер. По сути это уже не светодиод, а маленькое устройство.
Ток от трёхсот миллиампер, греется всерьёз и требует радиатора. Напрямую к выводу платы не подключается никогда: только через транзистор или драйвер тока, и с отдельным питанием.
Как посчитать резистор
Формула одна: из напряжения питания вычитаем прямое напряжение светодиода и делим на желаемый ток. Для красного светодиода от пяти вольт это пять минус два, делить на ноль целых двадцать тысячных ампера — получается сто пятьдесят ом.
Для синего или белого прямое напряжение около трёх вольт, и резистор выходит около ста ом. На практике берут ближайший больший номинал из имеющихся — двести двадцать ом подходит почти всегда и лежит в любом наборе. Светодиод будет чуть тусклее расчётного, но проживёт дольше.
Резистор ставят с любой стороны — до светодиода или после. Ток в последовательной цепи одинаков везде, так что разницы нет.
Сколько светодиодов выдержит плата
Один вывод Arduino UNO отдаёт до сорока миллиампер, но это предельное значение, а рабочее — двадцать. То есть один светодиод на вывод.
Есть и общий предел: суммарный ток через все выводы не должен превышать двухсот миллиампер. Десять светодиодов по двадцать миллиампер — это уже потолок, при котором плата работает на пределе. Если светодиодов больше, их питают отдельно, а плата управляет транзистором или сдвиговым регистром.