Hallo! Ich bin ein Lieferant von 7-Segment-LEDs und ich habe viele Leute gesehen, die sich darüber den Kopf zerbrechen, wie sie den richtigen Widerstand für diese schicken kleinen Displays auswählen sollen. Es mag wie eine knifflige Aufgabe erscheinen, aber keine Sorge – ich bin hier, um es für Sie auf eine leicht verständliche Weise aufzuschlüsseln.
Lassen Sie uns zunächst ein wenig darüber sprechen, was 7-Segment-LEDs sind. Das sind die Anzeigen, die man auf Digitaluhren, Taschenrechnern und allen möglichen elektronischen Geräten sieht. Jede Anzeige besteht aus sieben einzelnen Segmenten (und manchmal einem zusätzlichen für den Dezimalpunkt), die so angeordnet sind, dass Zahlen von 0 bis 9 angezeigt werden können. Wir bieten verschiedene Typen an, wie zEinstellige 7-Segment-LED,Dreistellige 7-Segment-LED, UndVierstellige 7-Segment-LED.
Warum brauchen wir überhaupt einen Widerstand mit einer 7-Segment-LED? Nun ja, LEDs sind empfindliche Kleinigkeiten. Wenn Sie sie ohne Widerstand direkt an eine Stromquelle anschließen, fließt zu viel Strom durch sie. Dies kann dazu führen, dass die LEDs sehr schnell durchbrennen oder sogar Ihre gesamte Schaltung beschädigt wird. Die Aufgabe des Widerstands besteht darin, die Strommenge zu begrenzen, die die LED erreicht, um sie sicher zu halten und ihre Lebensdauer zu verlängern.
Der erste Schritt bei der Auswahl des richtigen Widerstands besteht darin, die Durchlassspannung und den Durchlassstrom Ihrer 7-Segment-LED zu ermitteln. Die Durchlassspannung (normalerweise als Vf geschrieben) ist die Spannungsmenge, die die LED benötigt, um richtig zu leuchten. Der Vorwärtsstrom (If) ist die Strommenge, die durch die LED fließen soll, wenn sie eingeschaltet ist. Diese Werte finden Sie im Datenblatt, das Ihrer 7-Segment-LED beiliegt. Wenn Sie das Datenblatt nicht haben, können Sie es normalerweise online anhand der Modellnummer Ihrer LED nachschlagen.
Nehmen wir an, Sie haben die Werte für Durchlassspannung und Durchlassstrom. Das nächste, was Sie wissen müssen, ist die Spannung Ihrer Stromquelle (nennen wir sie Vs). Dies ist die Spannung, die Ihrem Stromkreis zugeführt wird.
Sobald Sie diese Werte haben, können Sie das Ohmsche Gesetz verwenden, um den benötigten Widerstand zu berechnen. Das Ohmsche Gesetz ist eine wirklich wichtige Regel in der Elektronik und besagt, dass der Widerstand (R) gleich der Spannung geteilt durch den Strom (R = V / I) ist. In unserem Fall müssen wir die Spannung am Widerstand ermitteln. Wir können dies tun, indem wir die Durchlassspannung der LED von der Spannung der Stromquelle subtrahieren (V = Vs – Vf).
Die Formel zur Berechnung des Widerstandswerts lautet also:
R = (Vs – Vf) / If
Lassen Sie uns ein Beispiel durchgehen. Angenommen, Sie haben eine 7-Segment-LED mit einer Durchlassspannung von 2 V und einem Durchlassstrom von 20 mA (das sind 0,02 A). Sie verwenden eine 5-V-Stromquelle.
Ermitteln Sie zunächst die Spannung am Widerstand:
V = Vs - Vf
V = 5V - 2V
V = 3V
Verwenden Sie dann das Ohmsche Gesetz, um den Widerstand zu berechnen:
R = V / Wenn
R = 3V / 0,02A
R = 150 Ohm
In diesem Fall benötigen Sie also einen 150-Ohm-Widerstand, um den Strom auf den richtigen Wert für Ihre 7-Segment-LED zu begrenzen.
Aber hier ist die Sache: Widerstände gibt es in Standardwerten. Möglicherweise können Sie keinen genauen 150-Ohm-Widerstand finden. In diesem Fall können Sie den nächstliegenden Standardwert verwenden. Normalerweise ist es besser, den Widerstand etwas zu erhöhen als zu senken. Wenn Sie einen Widerstand mit einem etwas höheren Widerstand verwenden, ist die LED möglicherweise etwas dunkler, funktioniert aber trotzdem. Wenn Sie einen Widerstand mit einem niedrigeren Widerstand verwenden, besteht die Gefahr, dass zu viel Strom durch die LED fließt und diese durchbrennt.
Ein weiterer zu berücksichtigender Punkt ist die Nennleistung des Widerstands. Die Nennleistung gibt an, wie viel Leistung der Widerstand verkraften kann, ohne dass es zu einer Überhitzung kommt. Sie können die Verlustleistung (P) des Widerstands mithilfe der Formel P = I^2 * R berechnen. In unserem obigen Beispiel wäre die Verlustleistung des 150-Ohm-Widerstands:
P = (0,02 A)^2 * 150 Ohm
P = 0,0004A^2 * 150 Ohm
P = 0,06 W
Die meisten Standardwiderstände haben Leistungswerte von 1/8 W, 1/4 W, 1/2 W usw. In diesem Fall wäre ein 1/8 W-Widerstand (der bis zu 0,125 W verarbeiten kann) in Ordnung, aber ein 1/4 W-Widerstand (der bis zu 0,25 W verarbeiten kann) würde Ihnen etwas mehr Sicherheitsspielraum geben.
Wenn Sie nun eine 7-Segment-LED mit gemeinsamer Anode oder gemeinsamer Kathode verwenden, wird die Sache etwas komplizierter. Bei einer LED mit gemeinsamer Anode sind alle Anoden (die positiven Anschlüsse) der einzelnen Segmente miteinander verbunden. Bei einer LED mit gemeinsamer Kathode sind alle Kathoden (die negativen Anschlüsse) miteinander verbunden.
Wenn Sie eine LED mit gemeinsamer Anode verwenden, verbinden Sie die positive Seite Ihrer Stromquelle mit der gemeinsamen Anode und verwenden Widerstände auf der Kathodenseite jedes Segments. Wenn Sie eine LED mit gemeinsamer Kathode verwenden, verbinden Sie die negative Seite Ihrer Stromquelle mit der gemeinsamen Kathode und verwenden Widerstände auf der Anodenseite jedes Segments.
Die Berechnung der Widerstandswerte ist dieselbe wie zuvor, Sie müssen jedoch sicherstellen, dass Sie für jedes Segment die richtigen Spannungs- und Stromwerte verwenden.
Beachten Sie außerdem, dass Sie möglicherweise einen anderen Ansatz verwenden müssen, wenn Sie mehrere Ziffern von 7-Segment-LEDs verwenden. Wenn Sie beispielsweise Multiplexing zur Steuerung mehrerer Ziffern verwenden, müssen Sie den Arbeitszyklus berücksichtigen. Der Arbeitszyklus ist der Prozentsatz der Zeit, in der jede Ziffer tatsächlich eingeschaltet ist. Beim Multiplexen ist jede Ziffer nur für kurze Zeit eingeschaltet, sodass Sie einen Widerstand mit niedrigerem Widerstand verwenden können, ohne die LEDs zu überhitzen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Auswahl des richtigen Widerstands für eine 7-Segment-LED nicht so schwierig ist, wie es scheint. Sie müssen lediglich die Durchlassspannung und den Durchlassstrom Ihrer LED sowie die Spannung Ihrer Stromquelle kennen und das Ohmsche Gesetz verwenden, um den Widerstand zu berechnen. Stellen Sie sicher, dass Sie einen Widerstand mit der richtigen Nennleistung wählen, und berücksichtigen Sie den Typ der 7-Segment-LED (gemeinsame Anode oder gemeinsame Kathode) und ob Sie Multiplexing verwenden.
Wenn Sie auf der Suche nach hochwertigen 7-Segment-LEDs sind und Hilfe bei der Auswahl der richtigen Widerstände benötigen oder andere Fragen haben, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Wir sind hier, um Sie bei all Ihren 7-Segment-LED-Anforderungen zu unterstützen. Egal, ob Sie an einem kleinen Heimwerkerprojekt oder einer groß angelegten Industrieanwendung arbeiten, wir haben die Produkte und das Fachwissen, um Sie zu unterstützen.
Referenzen
- Lehrbücher zur Elektronik, die sich mit grundlegender Schaltungstheorie und dem Ohmschen Gesetz befassen.
- Datenblätter verschiedener 7-Segment-LEDs für Vorwärtsspannungs- und Stromspezifikationen.