Как рассчитать резистор для светодиода. Какой резистор нужен для светодиода. Как правильно подобрать сопротивление для LED. Почему нельзя подключать светодиод без резистора.

Почему нужен резистор для светодиода

Светодиод имеет очень низкое внутреннее сопротивление. При прямом подключении к источнику питания через него будет протекать слишком большой ток, что приведет к перегреву и выходу из строя. Чтобы ограничить ток до допустимого значения, необходимо последовательно со светодиодом включить токоограничивающий резистор.

Резистор для светодиода выполняет несколько важных функций:

• Ограничивает ток через светодиод до номинального значения
• Защищает светодиод от перегрева и перегорания
• Компенсирует разброс параметров светодиодов
• Позволяет регулировать яркость свечения

Как рассчитать сопротивление резистора для светодиода

Для расчета сопротивления токоограничивающего резистора применяется следующая формула:

R = (Vпит — Vсд) / Iсд

Где:

• R — сопротивление резистора (Ом)
• Vпит — напряжение источника питания (В)
• Vсд — падение напряжения на светодиоде (В)
• Iсд — номинальный ток светодиода (А)

Падение напряжения и номинальный ток указываются в документации на конкретную модель светодиода. Для типовых светодиодов эти значения составляют:

• Красный светодиод: Vсд = 1.8-2.2 В, Iсд = 20 мА
• Зеленый светодиод: Vсд = 2.0-2.4 В, Iсд = 20 мА
• Синий/белый светодиод: Vсд = 3.0-3.5 В, Iсд = 20 мА

Пример расчета резистора для светодиода

Рассмотрим пример расчета для типового красного светодиода, подключаемого к источнику питания 5 В:

• Напряжение питания Vпит = 5 В
• Падение напряжения на светодиоде Vсд = 2 В
• Номинальный ток Iсд = 20 мА = 0.02 А

Подставляем значения в формулу:

R = (5 В — 2 В) / 0.02 А = 150 Ом

Таким образом, для данного светодиода потребуется резистор сопротивлением 150 Ом. На практике выбирают ближайшее большее стандартное значение — 160 или 180 Ом.

Как подобрать мощность резистора

Помимо сопротивления, необходимо правильно выбрать мощность резистора. Мощность, рассеиваемая на резисторе, рассчитывается по формуле:

P = (Vпит — Vсд) * Iсд

Для нашего примера:

P = (5 В — 2 В) * 0.02 А = 0.06 Вт

Выбираем резистор с ближайшим большим стандартным значением мощности — 0.125 Вт. Это обеспечит необходимый запас по мощности и предотвратит перегрев резистора.

Особенности подключения нескольких светодиодов

При подключении нескольких светодиодов возможны два основных варианта:

Последовательное подключение

При последовательном подключении светодиодов:

• Суммируются падения напряжения на всех светодиодах
• Через все светодиоды протекает одинаковый ток
• Требуется один общий токоограничивающий резистор

Формула расчета сопротивления резистора:

R = (Vпит — N*Vсд) / Iсд

Где N — количество последовательно соединенных светодиодов.

Параллельное подключение

При параллельном подключении светодиодов:

• Падение напряжения на всех светодиодах одинаковое
• Суммируются токи через все светодиоды
• Для каждого светодиода нужен отдельный токоограничивающий резистор

Сопротивление резисторов рассчитывается по стандартной формуле для каждого светодиода отдельно.

Онлайн-калькуляторы для расчета резистора

Для удобства расчета резисторов существуют специальные онлайн-калькуляторы. Они позволяют быстро подобрать нужное сопротивление, задав параметры светодиода и напряжение питания. Вот несколько популярных калькуляторов:

• LED Series Resistor Calculator
• LED Calculator
• Расчет резистора для светодиода

Использование таких калькуляторов значительно упрощает процесс расчета и позволяет избежать ошибок.

Типичные ошибки при подключении светодиодов

При работе со светодиодами нередко допускаются следующие ошибки:

• Подключение светодиода напрямую к источнику питания без резистора
• Неправильный расчет сопротивления резистора
• Использование резистора недостаточной мощности
• Неверное определение полярности светодиода
• Превышение максимально допустимого тока

Чтобы избежать этих ошибок, важно внимательно изучить характеристики используемых светодиодов и правильно производить расчеты.

Практические советы по выбору резистора для светодиода

При выборе резистора для светодиода рекомендуется придерживаться следующих правил:

• Всегда проверяйте характеристики конкретной модели светодиода
• Используйте резисторы с запасом по мощности
• При последовательном соединении учитывайте суммарное падение напряжения
• Для параллельного соединения используйте отдельный резистор для каждого светодиода
• Округляйте расчетное значение сопротивления до ближайшего большего стандартного

Соблюдение этих рекомендаций позволит обеспечить надежную и долговечную работу светодиодов в вашей схеме.

Заключение

Правильный выбор и расчет токоограничивающего резистора — важный этап при работе со светодиодами. Это позволяет обеспечить оптимальный режим работы, продлить срок службы и избежать выхода из строя светодиодов. Используя приведенные формулы и рекомендации, вы сможете корректно подобрать резистор для любой схемы со светодиодами.

Расчет резистора для светодиода – как правильно рассчитать, примеры и формулы

Любой светодиод имеет маленькое сопротивление. Если его подключить прямо к блоку питания, он немедленно перегорит, так как сила тока будет слишком высока. Провода, которыми он подключается к внешним выводам сделаны из меди или золота и не могут выдержать скачка тока. Именно поэтому важно правильно произвести расчет резистора для светодиода.

От правильности произведенного расчета зависит сколько долго будет работать данный светодиод. Если резистор имеет недостаточное сопротивление, светодиод может перегореть, если же наоборот, сила тока будет меньше номинальной, лампочка будет иметь тусклый свет. Для того чтобы провести расчеты, существуют специальные формулы и сделать это не сложно. Кроме того, существуют специальные программы, которые автоматически произведут все необходимые расчеты на основании введенных данных.

В данной статье будут рассмотрены все аспекты и тонкости произведения подобных расчетов. Также в качестве бонуса в статье присутствует видеоролик на данную тему и научная статья, которою можно скачать.

Расчет сопротивления светодиода.

Результат расчёта

Как правило окажется, что резисторы с таким номиналом не выпускаются, и вам будет показан ближайший стандартный номинал. Если не удаётся сделать точный подбор сопротивления, то используйте больший номинал. Подходящий номинал можно сделать подключая сопротивление параллельно или последовательно. Расчет сопротивления для светодиода можно не делать, если использовать мощный переменный или подстроечный резистор. Наиболее распространены типа 3296 на 0,5W. При использовании питания на 12В, последовательно можно подключить до 3 LED.

Резисторы бывают разного класса точности, 10%, 5%, 1%. То есть их сопротивление может погрешность в этих пределах в положительную или отрицательную сторону. Не забываем учитывать и мощность токоограничивающего резистора, это его способность рассеивать определенное количество тепла. Если она будет мала, то он перегреется и выйдет из строя, тем самым разорвав электрическую цепь. Чтобы определить полярность можно подать небольшое напряжение или использовать функцию проверки диодов на мультиметре. Отличается от режима измерения сопротивления, обычно подаётся от 2В до 3В.

Так же при расчёте светодиодов следует учитывать разброс параметров, для дешевых они будут максимальны, для дорогих они будут более одинаковыми. Чтобы проверить этот параметр, необходимо включить их в равных условиях, то есть последовательно. Уменьшая тока или напряжение снизить яркость до слегка светящихся точек. Визуально вы сможете оценить, некоторые будут светится ярче, другие тускло. Чем равномернее они горят, тем меньше разброс. Калькулятор расчёта резистора для светодиода подразумевает, что характеристики светодиодных чипов идеальные, то есть отличие равно нулю.

Напряжение падения для распространенных моделей маломощных до 10W может быть от 2В до 12В. С ростом мощности увеличивается количество кристаллов в COB диоде, на каждом есть падение. Кристаллы включаются цепочками последовательно, затем они объединяются в параллельные цепи. На мощностях от 10W до 100W снижение растёт с 12В до 36В. Этот параметр должен быть указан в технических характеристиках LED чипа и зависит от назначения цвета:

• синий;
• красный;
• зелёный;
• желтый;
• трёхцветный RGB;
• четырёхцветный RGBW;
• двухцветный;
• теплый и холодный белый.

Светодиоды.

Прежде чем подобрать резистор для светодиода на онлайн калькуляторе, следует убедится в параметрах диодов. Китайцы на Aliexpress продают множество led, выдавая их за фирменные. Наиболее популярны модели SMD3014, SMD 3528, SMD2835, SMD 5050, SMD5630, SMD5730. Например, чаще всего китайцы обманывают на SMD5630 и SMD5730. Цифры в маркировке обозначают лишь размер корпуса 5,6мм на 3,0мм.

В фирменных такой большой корпус используется для установки мощных кристаллов на 0,5W , поэтому у покупателей диодов СМД5630 напрямую ассоциируется с мощностью 0,5W. Хитрый китаец этим пользуется, и в корпус 5630 устанавливает дешевый и слабенький кристалл в среднем на 0,1W , при этом указывая потребление энергии 0,5W.

Наглядным примером будут автомобильные лампы и светодиодные кукурузы, в которых поставлено большое количество слабеньких и некачественных ЛЕД чипов. Обычный покупатель считает, чем больше светодиодов чем лучше светит и выше мощность. Автомобильные лампы на самых слабых лед 0,1W Чтобы сэкономить денежку, мои светодиодные коллеги ищут приличные ЛЕД на Aliexpress. Ищут хорошего продавца, который обещает определённые параметры, заказывают , ждут доставку месяц. После тестов оказывается, что китайский продавец обманул, продал барахло. Повезёт, если на седьмой раз придут приличные диоды, а не барахло. Обычно сделают 5 заказов, и не добившись результата и идут делать заказ в отечественный магазин, который может сделать обмен.

Материал в тему: как устроен тороидальный трансформатор и в чем его преимущества.

Вычисление светодиодного резистора с использованием Закон Ома

Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I, где V = напряжение через резистор (V = S – V L в данном случае),  I = ток через резистор.  Итак R = (V S – V L) / I. Если вы хотите подключить несколько светодиодов сразу – это можно сделать последовательно. Это сокращает потребление энергии и позволяет подключать большое количество диодов одновременно, например в качестве какой-то гирлянды. Все светодиоды, которые соединены последовательно, долдны быть одного типа. Блок питания должен иметь достаточную мощность и обеспечить соответствующее напряжение.

Пример расчета: Красный, желтый и зеленый диоды – при последовательном соединении необходимо напряжение питания – не менее 8V, так 9-вольтовая батарея будет практически идеальным источником.  V L = 2V + 2V + 2V = 6V (три диода, их напряжения суммируются).  Если напряжение питания V S 9 В и ток диода = 0.015A, Резистором R = (V S – V L) / I = (9 – 6) /0,015 = 200 Ом. Берём резистор 220 Ом (ближайшего стандартного значения, которое больше). Избегайте подключения светодиодов в параллели!

 

Светодиод как нелинейный элемент

Рассмотрим семейство вольт-амперных характеристик (ВАХ) для светодиодов различных цветов. Эта характеристика показывает зависимость тока, проходящего через светоизлучающий диод, от напряжения, приложенного к нему. Как видно на рисунке, характеристики имеют нелинейный характер.

Это означает, что даже при небольшом изменении напряжения на несколько десятых долей вольта, ток может измениться в несколько раз. Однако при работе со светодиодами обычно используют наиболее линейный участок (т.н. рабочую область) ВАХ, где ток изменяется не так резко. Чаще всего производители указывают в характеристиках светодиода положение рабочей точки, то есть значения напряжения и тока, при которых достигается заявленная яркость свечения.

Представленные выше характеристики были получены для светоизлучающих диодов, включенных в прямом направлении. То есть отрицательный полюс питания подключен к катоду, а положительный – к аноду

Расчёт резистора для светодиода

Расчёт резистора для светодиода – очень важный момент перед подключением светодиода к источнику питания. Ведь от этого зависит то, как будет работать светодиод. Если резистор будет иметь слишком маленькое сопротивление, то светодиод может выйти из строя (перегореть), а если сопротивление будет слишком велико, то светодиод будет излучать свет слабо.

Расчёт резистора для светодиода производится по следующей формуле:

• R = (V_S – V_L) / I
• V_S – напряжение источника питания (В).
• V_L – напряжение питания светодиода (обычно 2 вольта и 4 вольта для голубых и белых светодиодов).
• I – ток светодиода (например 10 мА = 0.01 А или 20 мА = 0.02 А)

Убедитесь, что выбранный вами электрический ток меньше максимального, на который рассчитан светодиод. Переведите эту величину из миллиампер в амперы. Таким образом результатом вычисления будет величина сопротивления резистора в омах (Ом). Если рассчитанная величина сопротивления резистора не совпадает со стандартным номиналом резисторов, необходимо выбрать ближайший больший номинал.

В прочем, Вы можете изначально захотеть выбрать несколько большее сопротивление, для экономии электричества например. Но надо помнить, что излучение светодиода в этом случае будет менее ярким. Если напряжение источника питания = 9 Вольт и у Вас красный светодиод (VL = 2V), требуемый ток I = 20 мА = 0.02A, R = (9V – 2V) / 0.02A = 350 Ом. Необходимо выбрать резистор сопротивлением 390 Ом (ближайшее большее значение).

Расчёт резистора для светодиода.

 Мигающие светодиоды

Мигающие светодиоды выглядят как обычные светодиоды, они могут мигать самостоятельно потому, что содержат встроенную интегральную схему. Светодиод мигает на низких частотах, как правило 2-3 вспышки в секунду. Такие безделушки делают для автомобильных сигнализаций, разнообразных индикаторов или детских игрушек. Светодиодные цифробуквенные индикаторы сейчас применяются очень редко, они сложнее и дороже жидкокристаллических. Раньше, это было практически единственным и самым продвинутым средством индикации, их ставили даже на сотовые телефоны.

При последовательном соединении надо учитывать падение напряжения на каждом диоде, эту сумму сложить и из напряжения питания вычесть вышеозначенную сумму и уже для неё посчитать ток, еа который рассчитан один светодиод. При параллельном несколько сложнее, когда ставишь в параллель второй диод, резистор, необходимый для одного, делишь пополам, а когда три – тогда номинал резистора для двух диодов надо умножить на 0.7, когда четыре диода – номинал для трёх умножаешь на 0.69, для пяти – номинал для четырёх умножаешь на 0.68 и т.д.

При последовательном соединении мощность резистора как для одного диода, независимо от колиества, а при параллельном, при каждом добавлении диода, мощность надо пропорционально увеличивать. Только в параллельном и последовательном соединении должны быть диоды одного типа. Но я всегда ставлю на каждый диод свой резистор, потому как диоды имеют довольно большой разброс параметров. И, как показывет практика, обязательно находится слабое звено.

Расчет гасящего резистора для светодиода

Первым делом разберемся как выполнить расчет сопротивления гасящего резистора, от чего оно зависит и какой мощности должен быть резистор для питания светодиода от источника питания. Ток (I) через резистор и светодиод протекает один и от же. Напряжение на резисторе равно разнице напряжений питания и напряжения на светодиоде (VS-VL). Здесь нам нужно рассчитать сопротивление резистора (R), при котором через цепь будет протекать напряжение I, а на светодиоде будет напряжение VL.

Допустим что мы будем питать светодиод от батареи напряжением 5В, как правило такое питающее напряжение используется при питании микроконтроллерных схем и другой цифровой техники. Вычислим значение напряжения на гасящем резисторе, для этого нам нужно знать падение напряжения на светодиоде, это можно выяснить по справочнику для конкретного светодиода.

Примерные значения падения напряжения для светодиодов (АЛ307 и другие маломощные в подобном корпусе):

• красный – 1,8…2В;
• зеленый и желтый – 2…2,4В;
• белые и синие – 3…3,5В.

Допустим что мы будем использовать синий светодиод, падение напряжения на нем – 3В. Производим расчет напряжения на гасящем резисторе – Uгрез = Uпит – Uсвет = 5В – 3В = 2В. Для расчета сопротивления гасящего резистора нам нужно знать ток через светодиод. Номинальный ток конкретного типа светодиода можно узнать по справочнику. У большинства маломощных светодиодов (наподобии АЛ307) номинальный ток находится в пределах 10-25мА.

Допустим что для нашего светодиода номинальный ток для его достаточно яркого свечения составляет 20мА (0,02А). Получается что на резисторе будет гаситься напряжение 2В и проходить ток 20мА. Выполним расчет по формуле закона Ома:

R = U / I = 2В / 0,02А = 100 Ом.

В большинстве случаев подойдет маломощный резистор с мощностью 0,125-0,25Вт (МЛТ-0,125 и МЛТ-0,25). Если же ток и напряжение падения на резисторе будет очень отличаться то не помешает произвести расчет мощности резистора:

P = U * I = 2В * 0,02А = 0,04 Вт.

Таким образом, 0,04 Вт явно меньше номинальной мощности даже для самого маломощного резистора МЛТ-0,125 (0,125 Вт). Произведем расчет для красного светодиода (напряжение 2В, ток 15мА).

 

• Uгрез = Uпит – Uсвет = 5В – 2В = 3В.
• R = U / I = 3В / 0,015А = 200 Ом.
• P = U * I = 3В * 0,015А = 0,045 Вт.

При подключении светодиодов не нужно забывать что они имеют полярность. Для определения полярности светодиода можно использовать мультиметр в режиме прозвонки или же омметр. Использование гасящих резисторов оправдано для питания маломощных светодиодов, при питании мощных светодиодов нужно использовать специальные LED-драйверы и стабилизаторы.

 

Расчет гасящего резистора для светодиода.

 

Программы для расчета сопротивления

При большом количестве подключаемых led, особенно если они включены и последовательно, и параллельно, рассчитывать сопротивление каждого резистора вручную может быть проблематичным. Проще всего в таком случае воспользоваться одной из многочисленных программ расчета сопротивления.

Он включает в себя небольшую базу данных самых распространенных светодиодов, поэтому необязательно вручную набирать значения падения напряжения и тока, достаточно указать напряжение питания и выбрать из списка нужный светоизлучающий диод. Программа рассчитает сопротивление и мощность резисторов, а также нарисует схему подключения или принципиальную схему.

В данной статье были рассмотрены основные вопросы расчета подключения светодиодов посредством резистора. По ссылке как рассчитать резистор для подключения светодиодов.

Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.led-obzor.ru

www.www.casemods.ru

www.katod-anod.ru

www.radiostorage.net

www.ledno.ru

 

electroinfo.net

Расчет резистора для светодиода | AUDIO-CXEM.RU

admin 16 ноября 2014 г.

Статьи для новичков

Привет друзья! Сегодня мы с вами будем рассчитывать резистор для светодиода. Не буду лить много воды, а сразу перейду к делу и объясню алгоритм расчета. Все что нам понадобится, это закон Ома для участка цепи!

Задача. Имеем источник напряжения 12 Вольт, необходимо запитать светодиод напряжением 3 Вольта, чтобы последний не сгорел.

Схема подключения выглядит следующим образом:

Смысл тут прост. Если напряжение источника 12 Вольт, а напряжение светодиода 3 Вольта, то необходим такой резистор R1, чтобы на нем падало 9 Вольт. 

Если был бы источник напряжения 36 Вольт, то необходим резистор R1 такого номинала, чтобы на нем падало 33 Вольта. Теперь давайте считать! 

1. Источник напряжения 12 Вольт, светодиод питается 3 Вольтами, падение на резисторе R1 = 12-3=9 Вольт. 

2. Ток, потребляемый 3 Вольтовым светодиодом в среднем 20 мА = 0,02 Ампер.
3. Далее вступает в бой закон Ома, I=U/R, отсюда следует, что R=U/I.

4. R1=9 Вольт/ 0,02 Ампер = 450 Ом. (на данном этапе нужно подставить в формулу не напряжение питания, а напряжение, которое должно упасть на резисторе R1).

5. Выбираем резистор из стандартного ряда, R1 = 470 Ом.

6. Далее мы рассчитаем минимальную мощность резистора. Напряжение, которое падает на резисторе 9 Вольт. Ток, текущий через резистор 0,02 Ампер.

7. Мощность находится по следующей формуле P=I*U, P= 9 Вольт*0,02 Ампер = 0,18 Вт.

8. Выбираем мощность резистора из стандартного ряда, P = 0,25 Вт.

Расчет окончен, наш резистор R1 = 470 Ом, 0,25 Вт.

Теперь давайте соберем схему и убедимся на практике в правильности нашего расчета. Резистор на 470 кОм я не нашел, но собрал из двух одни, на 480 кОм.

Напряжение на выходе источника напряжения 12 Вольт.

Напряжение, падающее на светодиоде равно  3,15 Вольт, остальное напряжение  падает на резисторе (8,85 Вольт).

Ну и ток, протекающий через резистор и светодиод равен 18 мА.

В принципе  расчет верен.

Похожие статьи

audio-cxem.ru

Светодиод [Амперка / Вики]

← Диод | Оглавление | Кнопка →

---

Светодиод (англ. Light Emitting Diode или просто LED) — энергоэффективная, надёжная, долговечная «лампочка»

Светодиод — вид диода, который светится, когда через него проходит ток от анода (+) к катоду (−).

Основные характеристики

Падение напряжения	VF	Вольт
Номинальный ток	I	Ампер
Интенсивность (яркость)	IV	Кандела
Длина волны (цвет)	λ	Нанометр

Восприятие световых волн человеком

Типовая схема включения

Собственное сопротивление светодиода после насыщения очень мало, и без резистора, ограничивающего ток через светодиод, он перегорит

Порядок: «резистор до» или «резистор после» — не важен

Поиск подходящего резистора

Рассчитаем какой резистор R в приведённой схеме нам нужно взять, чтобы получить оптимальный результат. Предположим, что у нас такой светодиод и источник питания:

Найдём оптимальное сопротивление R и минимально допустимую мощность резистора

P_R.

Сначала поймём какое напряжение должен взять на себя резистор:

По закону Ома найдём значение сопротивления, которое обеспечит такое падение:

Таким образом:

• при сопротивлении более 135 Ом яркость будет ниже заявленной

• при сопротивлении менее 135 Ом срок жизни светодиода будет меньше

Теперь найдём мощность, которую при этом резистору придётся рассеивать:

Это означает, что при мощности резистора менее 54 мВт резистор перегорит.

Простое правило

Чтобы не заниматься расчётами резистора каждый раз во время проведения экспериментов, можно просто запомнить правило для самого типичного сценария.

Для питания 1 светодиода на 20 мА от 5 В используйте резистор от 150 до 360 Ом.

Практикум

wiki.amperka.ru