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

Результат расчёта

Как правило, оказывается, что резисторов с таким номиналом нет в наличии, и вам будет показан ближайший стандартный номинал. Если невозможно точно выбрать сопротивление, используйте большее значение. Правильный подбор размеров можно сделать, подключив резистор параллельно или последовательно. Расчет сопротивления светодиода можно не проводить, если используется мощный переменный резистор или подстроечный резистор. Наиболее распространены типы 3296 на 0,5 Вт. При использовании источника питания 12 В можно последовательно подключить до 3 светодиодов.

Резисторы выпускаются с разными классами точности: 10%, 5%, 1%. То есть их сопротивление может отклоняться в этих пределах в положительную или отрицательную сторону. Не забываем учитывать мощность токоограничивающего резистора, это его способность рассеивать определенное количество тепла. Если он маленький, он перегреется и выйдет из строя, тем самым нарушив электрическую цепь. Для определения полярности можно подать небольшое напряжение или воспользоваться функцией проверки диодов на мультиметре. Он отличается от режима измерения сопротивления, обычно его выдают от 2В до 3В.

Таблица зависимости рабочего напряжения светодиода от его цвета.

Кроме того, при расчете светодиодов необходимо учитывать разброс параметров, у дешевых они будут максимальными, у дорогих — более равными. Чтобы проверить этот параметр, их необходимо включить таким же образом, то есть по порядку.

Уменьшая ток или напряжение, уменьшите яркость до слегка ярких пятен. Визуально вы сможете оценить, одни засияют ярче, другие потускнеют. Чем равномернее горят, тем меньше разброс. Калькулятор резисторов для светодиода предполагает, что характеристики светодиодных микросхем идеальны, то есть разница равна нулю.

Падение напряжения для обычных маломощных моделей мощностью до 10 Вт может составлять от 2 В до 12 В. По мере увеличения мощности количество кристаллов в диоде COB увеличивается, каждый из которых имеет падение. Кристаллы соединены в цепочки последовательно, поэтому они объединяются в параллельные цепочки. При мощности от 10 Вт до 100 Вт снижение увеличивается с 12 В до 36 В. Этот параметр обязательно указывается в технических характеристиках светодиодного чипа и зависит от назначения цвета:

• синий;
• красный;
• зеленый;
• желтый;
• rGB триколор;
• четырехцветный rGBW;
• две тонны;
• теплый и холодный белый.

ВЕЛ.

Перед тем, как выбрать резистор для светодиода на онлайн-калькуляторе, следует убедиться в параметрах диодов. Китайцы на Алиэкспресс продают много светодиодов, выдавая их за брендовые. Самые популярные модели — SMD3014, SMD 3528, SMD2835, SMD 5050, SMD5630, SMD5730. Например, очень часто китайцы предают SMD5630 и SMD5730. Цифры в маркировке указывают только на размер корпуса 5,6 мм на 3,0 мм.

В бренде такой большой корпус используется для установки мощных кристаллов 0,5 Вт, поэтому у покупателей диодов SMD5630 он напрямую ассоциируется с мощностью 0,5 Вт. Хитрый китаец его использует и устанавливает дешевый кристалл и слабенький в 5630 Корпус в среднем составляет 0,1 Вт, в то время как он указывает на потребляемую мощность 0,5 Вт.

Хорошим примером могут служить автомобильные лампы и светодиодная кукуруза, куда поставляется большое количество слабых некачественных светодиодных чипов. Среднестатистический потребитель думает, что чем больше светодиодов, тем лучше яркость и выше мощность. Автомобильные лампы на самом слабом льду 0,1Вт В целях экономии мои светодиодные коллеги ищут на Алиэкспресс достойный ДВС. Ищут хорошего продавца, который обещает определенные параметры, заказы, месяц ждет доставки. После тестирования выясняется, что китайский продавец обманул, продал утиль. Хорошо, если в седьмой раз придут приличные диоды, а не хлам. Обычно они размещают 5 заказов и, не получив результата, идут оформлять заказ в национальный магазин, который может произвести обмен.

Параллельное соединение светодиодов

также можно подключить светодиоды параллельно, но это создает больше проблем, чем последовательное соединение.

Ограничение тока светодиодов, соединенных параллельно с общим резистором, не является хорошей идеей, поскольку в этом случае все светодиоды должны иметь одинаковое рабочее напряжение. Если светодиод имеет более низкое напряжение, через него будет протекать больший ток, что, в свою очередь, может повредить его.

И хотя все светодиоды имеют одинаковые характеристики, они могут иметь разные ВАХ из-за различий в производственном процессе. Это также вызовет прохождение разного тока через каждый светодиод. Чтобы свести к минимуму разницу в токе, светодиоды, подключенные параллельно, обычно имеют балластный резистор для каждого подключения.

Последовательное соединение светодиодов

популярна именно эта связь. Такой частый выбор поясняется на простом примере. Представьте, что на каждый светодиод в елочной гирлянде подбирается резистор. А в венке этих лампочек больше сотни! Параллельное подключение в этом случае невыгодно и требует времени.

Параллельное соединение можно встретить только в самодельных венках. В заводских моделях он всегда выдержан.

В каких случаях допускается подключение светодиода через резистор?

возможно подключение светодиода через резистор, если проблема эффективности схемы не является первостепенной. Например, использование светодиода в качестве индикатора для включения выключателя или индикатора сетевого напряжения в электроприборах. В таких устройствах яркость не важна, а потребляемая мощность не превышает 0,1 Вт. При подключении светодиода с потреблением больше 1 Вт необходимо следить за тем, чтобы блок питания подавал стабилизированное напряжение.

Если входное напряжение схемы не стабилизировано, все помехи и скачки будут передаваться на нагрузку, прерывая работу светодиода. Яркий пример — автомобильная электросеть, где напряжение на аккумуляторе составляет всего лишь теоретически 12 В. В простейшем случае светодиодную подсветку в машине нужно делать через линейный стабилизатор серии LM78XX. А чтобы хоть как-то повысить КПД схемы необходимо последовательно включить 3 светодиода. Кроме того, цепь питания через резистор требуется в лабораторных целях для тестирования новых моделей светодиодов. В остальных случаях рекомендуется использовать стабилизатор тока (драйвер). Особенно когда стоимость эмиттерного диода соизмерима со стоимостью драйвера. Вы получаете готовое устройство с известными параметрами, которое вам просто необходимо правильно подключить.

Онлайн калькулятор для расчета светодиодов

Для автоматического расчета требуются следующие данные:

• напряжение источника или блока питания, В;
• номинальное прямое напряжение устройства, В;
• номинальный прямой рабочий ток, мА;
• количество светодиодов в цепочке или параллельно подключенных;
• схема подключения светодиодов).

Исходные данные можно взять из паспорта диода.

После их ввода в соответствующие окна калькулятора нажмите кнопку «Рассчитать» и получите номинал резистора и его мощность.

Тип соединения	Один светодиод Последовательное соединение Параллельное соединение
Напряжение питания		Вольт
Светодиод постоянного напряжения		Вольт
Светодиодный ток		Миллиампер
Количество светодиодов		pZ.
Точное значение резистора		Ом
Стандартное значение сопротивления		Ом
Минимальная мощность сопротивления		Ватт
Общее потребление энергии		Ватт

Вычисление светодиодного резистора с использованием Закон Ома

Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I, где V = напряжение на резисторе (в данном случае V = S — VL), I = ток на резисторе. Итак, R = (VS — VL) / I. Если вы хотите подключить несколько светодиодов одновременно, вы можете сделать это последовательно. Это снижает энергопотребление и позволяет одновременно подключать большое количество диодов, например, как своего рода гирлянду. Все последовательно подключенные светодиоды должны быть одного типа. Блок питания должен иметь достаточную мощность и обеспечивать правильное напряжение.

Пример расчета: красный, желтый и зеленый диоды: при последовательном подключении требуется напряжение питания не менее 8 В, поэтому аккумулятор на 9 В будет практически идеальным источником. VL = 2V + 2V + 2V = 6V (три диода, их напряжения складываются). Если напряжение питания VS равно 9 В, а ток диода = 0,015 А, сопротивление R = (VS — VL) / I = (9-6) / 0,015 = 200 Ом. Возьмите резистор 220 Ом (ближайшее стандартное значение, которое больше).

Избегайте параллельного подключения светодиодов!

Светодиод как нелинейный элемент

Рассмотрим семейство вольт-амперных характеристик (ВАХ) светодиодов разного цвета. Эта характеристика показывает зависимость тока, проходящего через светодиод, от приложенного к нему напряжения. Как вы можете видеть на рисунке, характеристики не линейны.

Это означает, что даже при небольшом изменении напряжения в несколько десятых вольта ток может измениться в несколько раз. Однако при работе со светодиодами обычно используется наиболее линейный участок (так называемая рабочая область) ВАХ, на котором ток не меняется так резко. Чаще всего производители указывают в характеристиках светодиода расположение рабочей точки, то есть значения напряжения и тока, при которых достигается заявленная яркость.

Приведенные выше характеристики были получены для светодиодов прямого включения. То есть отрицательный полюс источника питания подключен к катоду, а положительный полюс — к аноду

Теория

Чтобы светодиоды не перегорели, важно правильно рассчитать ограничивающий резистор.

Математический расчёт

Вы можете произвести необходимые расчеты самостоятельно; при низких значениях калькулятор не нужен. Или с помощью специальной программы, которая сделает за вас математику.
При расчете сопротивления демпфирующего резистора нужно знать закон Ома.
R = U-ULED / ILED
U — напряжение сети;

ULED — оптимальное значение напряжения для работы диода
Светодиод — это сила тока, на которую рассчитан элемент
Чтобы избежать перегрева резистора во время работы, необходимо дополнительно рассчитать оптимальную мощность для этого напряжения.
P = (U-ULED) * ILED

В этой схеме к катоду светового элемента подключен резистор.

Особенности дешёвых LED

При выборе светодиода на рынке можно встретить совершенно разные цены. В чем разница между дорогими диодами и дешевыми диодами?
Светодиоды по разной цене отличаются не только внешними характеристиками, но и техническими характеристиками. У дешевых светодиодов параметры сильно отличаются друг от друга, у дорогих они постепенно уменьшаются при изменении силы тока или напряжения в сети. Кроме того, более дешевые аналоги могут длиться недолго, и свет будет слабее или тяжелее для глаз. На что нужно обратить внимание при покупке светодиодной лампы и как ее установить, читайте здесь.

Расчет для мощного светодиода

В этом разделе приведены инструкции по выбору ограничителя на основе расчетов. Все приведенные ниже числа являются теоретическими. Для получения точной информации о светодиодах обратитесь к технической документации, предоставленной производителем или поставщиком.

Как рассчитать сопротивление светодиода? В качестве примера воспользуемся расчетом сопротивления теоретического белого светодиода, который необходимо подключить к источнику тока 12 В (обозначим его буквой U). Сопротивление токоограничивающего резистора будет обозначено буквой R — наше желаемое значение. Белые и синие светодиоды обычно имеют напряжение питания 4 В, все остальные цвета — не более 2 В. Наш источник света будет иметь максимальную мощность Umax = 3,8 В и минимальную Umin = 3,1 В.

Ни в коем случае не используйте для расчета максимальное значение мощности, так как это в любом случае заставит светодиод работать на пределе, независимо от наличия ограничивающего резистора. Обязательно узнать ток самого светодиода, он измеряется в амперах и обозначается буквой I. Наше устройство будет иметь ток 50 мА или 0,05 А. На этом сбор данных светодиода завершен заменяется простой формулой вида:

R = (U — Umin) / I

Производим элементарный расчет, в ходе которого обнаруживаем, что:

R = (12 — 3,1) / 0,05 = 178 Ом.

Однако эта формула не дает нам окончательного значения, поскольку нет резисторов для каждого точно найденного числа. Чтобы найти нужный элемент, нужно воспользоваться специальной таблицей, которая поможет подобрать резистор с наиболее приблизительным значением сопротивления. Для этого вы можете взглянуть на изображения ниже. На них стрелкой будет показан способ определения резистора, который нужно спросить у продавцов или поискать самостоятельно.

Таблица выбора резистора с наиболее приблизительным значением сопротивления

Разобрав таблицу, видим, что нам очень повезло: для светодиода есть как раз такой резистор, который нам нужен.

Однако выбирать не стоит. Есть такое понятие, как наценка — лучше к этому значению прибавить 10-15% для амортизации, мало ли что может случиться в проводке. Выполняем действие:

R = 178 + (178 × 0,15) ≈ 205 Ом.

Выбираем нужный вариант, еще раз посмотрев на таблицу. Мы видим, что такой элемент существует. Его следует использовать для ограничения тока, подаваемого на светодиоды.

Расчет резистора светодиода (по формулам)

При расчете рассчитываются два значения:

• Сопротивление (номинал) резистора;
• рассеиваемая мощность p.

Источники напряжения, питающие светодиоды, имеют разное выходное напряжение. Чтобы выбрать резистор для светодиода, необходимо знать напряжение источника (Ust), падение рабочего напряжения на диоде и его номинальный ток. Формула расчета следующая:

R = (Усть — Ун) / В

Вычитая номинальное падение напряжения на светодиоде из напряжения источника, мы получаем падение напряжения на резисторе. Разделив полученное значение на ток, по закону Ома получим номинал токоограничивающего резистора. Подставляем напряжение, выраженное в вольтах, на ток в амперах, и получаем номинальное значение, выраженное в омах.

Электрическая мощность, рассеиваемая демпфирующим резистором, рассчитывается по следующей формуле:

P = (В) 2 ⋅ R

По полученному значению подбирается мощность балластного резистора. Для надежной работы устройства оно должно быть выше расчетного. Посмотрим на пример расчета.

Пример расчета резистора для светодиода 12 В

Рассчитаем сопротивление для светодиода, питаемого от источника постоянного напряжения 12В.

Допустим, у нас есть популярный сверхъяркий SMD 2835 (2,8 мм x 3,5 мм) с рабочим током 150 мА и падением на�