Warum wird mein Widerstand warm?

Ich verwende derzeit Widerstände der Serie 150R, um den Strom für jedes Segment in einer 7-Segment-Anzeige zu begrenzen. Ich habe 150R gewählt, weil alle Online-LED-Widerstandsrechner diesen Wert vorschlagen. Die Stromversorgung beträgt 5 V / 2,5 A.

Das Datenblatt für diese Anzeigen (Kingbright SC52-11EWA) besagt, dass die LEDs eine Durchlassspannung von 2,0 (max. 2,5) haben.

Zum Testen habe ich derzeit nur ein Segment mit einem Widerstand verkabelt. Aus irgendeinem Grund wird der Widerstand nach einigen Minuten ziemlich warm / heiß. Die Displays selbst heizen sich nicht auf.

Wenn ich einen 330R-Widerstand verwende, ist er immer noch etwas warm, aber ein bisschen kühler als 150R. Das Display ist dann jedoch merklich dunkler, insbesondere wenn es tagsüber betrachtet wird.

Ich hatte noch nie Probleme mit dem Aufheizen von Widerständen beim Anzünden von LEDs.

Was mache ich falsch?
Welche Wertwiderstände soll ich verwenden?

Ich habe ein Bild des Steckbretts angehängt, falls dies relevant ist (das Display ist viel heller als dieses, der Blitz lässt es nur dunkel aussehen).

Prüfung

led resistors heat

— user9993
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Der Grund, warum es warm wird, liegt auf der Hand : wasted energy = heat.

— Haneefmubarak

Warum ist es "offensichtlich"? Ich habe dieses Problem noch nie zuvor mit der Stromversorgung von LEDs mit 5 V gehabt.

— user9993

Es ist offensichtlich, weil Widerstände die zusätzliche Energie verschwenden, indem sie sie in Wärme umwandeln. Anstatt zu fragen, warum es heiß wird, wäre es sinnvoller zu fragen, warum so viel Energie bis zu dem Punkt verschwendet wird, an dem Sie es fühlen können.

— Haneefmubarak

Es ist offensichtlich, weil dies die einzig mögliche Energiequelle ist, um den Widerstand heiß zu machen. Für einen solchen Fall mit konstanter Spannung ist die in Wärme umgewandelte Leistung umgekehrt proportional zum Widerstandswert. Ein 330-Ohm-Widerstand gibt also halb so viel Wärme ab. Ob die Temperatur halb so stark ansteigt, hängt von den physikalischen Parametern ab, die Sie uns nicht gegeben haben. Haben Sie zuvor Halbwattwiderstände verwendet oder das Display gemultiplext?

— Joe Hass

@ ScottSeidman - nein, du liegst falsch. Bei gleichem Strom wird etwas mehr als doppelt so viel Wärme erzeugt. Aber die Strömung wird weniger als halb so hoch sein. Am Ende wird die Hälfte der Wärme erzeugt - der einfache Vergleichsweg ist V ^ 2 / R, da V nahezu konstant ist, sehen wir beim Vergleich der beiden Widerstände nur 1 / R.

— Chris Stratton

Antworten:

Dies kann leicht berechnet werden.

Die Stromversorgung beträgt 5 V und die LED fällt um 2 V ab. Dadurch verbleiben 3 V über dem Widerstand. 3 V / 150 Ω = 20 mA, ein typischer Maximalstrom für kleine LEDs. Das heißt, die LED wird korrekt angesteuert.

Schauen Sie sich nun die Verlustleistung an. 20 mA x 3 V = 60 mW. Dies entspricht der Fähigkeit eines "1/4 W" -Widerstands in Ihrem Bild. Wieder ist alles in Ordnung.

Graben Sie ein Datenblatt für den Widerstand aus und sehen Sie, wie heiß er voraussichtlich wird, wenn er tatsächlich 1/4 W abführt. Das würde wahrscheinlich im Bereich von 150 bis 200 ° C liegen. Selbst bei 150 ° C für 250 mW und unter der Annahme von 20 ° C für die Umgebungstemperatur haben Sie 130 ° C / 250 mW = 520 ° C / W. 60 mW würden daher den Widerstand auf 31 ° C erwärmen, was Sie definitiv fühlen können. Wenn bei 20 ° C begonnen wird, liegt der Widerstand bei 51 ° C oder 124 ° F. Es macht also durchaus Sinn, dass es sich für Sie "warm" oder fast "heiß" anfühlt.

— Olin Lathrop
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Ich wage es vorzuschlagen, die Antwort zu verbessern, indem ich zuerst schnell die grundlegende Frage anspreche, nämlich: "Warum wird mein Widerstand warm?" weil dem OP vielleicht diese sehr grundlegenden Informationen fehlen. Jeder Widerstand verbraucht irgendwie Energie und die meisten (wenn nicht alle) tun dies, indem sie Wärme erzeugen. Manchmal ist diese Wärme so gering, dass sie unbemerkt bleibt, und manchmal ist sie sehr auffällig, aber alle Widerstände erwärmen sich bis zu einem gewissen Grad, wenn Strom durch sie fließt.

— Dakatine

Die Berechnung der Wärmeleistung ist einfach; Die Vorhersage des Temperaturanstiegs ist etwas schwieriger, daher hielt ich es für ein Experiment wert. Ich habe seit einiger Zeit einen Widerstand von 1/4 Watt und 150 Ohm an einer 3,3-V-Tischversorgung und kann kaum Wärme davon erkennen. Ich dachte, dass die Kabel und Clip-Kabel es wärmeableitend machen könnten, also habe ich die Kabel kurz geschnitten und in ein Steckbrett gesteckt - es ist vielleicht ein Haarwärmer, aber immer noch nicht auf einem Niveau, das ich bemerken würde, wenn ich es nicht erwartet hätte. Mein Kollege glaubt, er kann es vielleicht fühlen, wenn er den Widerstand für einen Moment mit dem Finger isoliert.

— Chris Stratton

Versuchen Sie es mit einem Widerstand mit höherer Leistung. Wenn Sie derzeit ein 1/4 Watt 150R verwenden, versuchen Sie es mit einem 1/2 Watt des gleichen Widerstands.

— Miguel R.
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Willkommen bei EE.SE, Miguel. Wenn Sie die andere Antwort lesen, die vor fünf Jahren veröffentlicht wurde, werden Sie sehen, wie die im Widerstand verbrauchte Energie berechnet wird, und einige Richtlinien zur Schätzung der erwarteten Verlustleistung. Der "Engineering" -Aspekt der Site bedeutet, Konstruktionsberechnungen durchzuführen.

— Transistor